JP2014017196A - Laminate selection device, control method of laminate selection device, battery manufacturing system, control program, and computer readable recording medium with control program recorded thereon - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の積層体が電池缶に挿入されて成る電池の製造工程において、電池缶に挿入すべき複数の積層体を選択する積層体選択装置等に関する。 The present invention relates to a laminated body selection apparatus for selecting a plurality of laminated bodies to be inserted into a battery can in a battery manufacturing process in which a plurality of laminated bodies are inserted into a battery can.
一般的に、複数の積層体が電池缶に挿入されて成る二次電池は、フィルム状またはシート状の正極および負極を、フィルム状またはシート状のセパレータを介して交互に組み合わせた積層体が、複数の束にまとめられて電池缶に挿入された後、該電池缶に電解液が注液される製造プロセスによって製造される。このような二次電池では、積層体の重量のバラツキが、完成後の二次電池の性能(サイクル寿命の変動、急速充電等によるガス発生時の安全性、および放電容量等)の安定性に影響を与えることが、従来から指摘されてきた。 Generally, a secondary battery in which a plurality of laminates are inserted into a battery can is a laminate in which film- or sheet-like positive electrodes and negative electrodes are alternately combined via film- or sheet-like separators. After being bundled into a plurality of bundles and inserted into a battery can, it is manufactured by a manufacturing process in which an electrolytic solution is injected into the battery can. In such a secondary battery, the variation in the weight of the laminated body results in the stability of the performance of the secondary battery after completion (cycle life fluctuation, safety during gas generation due to rapid charging, and discharge capacity, etc.). It has been pointed out that it has an influence.
この問題点を解決する技術が、例えば、特許文献1、2に開示されている。
Techniques for solving this problem are disclosed in, for example,
特許文献1には、正極および負極をそれぞれ重量で2段階以上の群に分け、上記2段階以上の群から1つの群をそれぞれ選択する際、最小段階の群に属するもの同士および最大段階に属するもの同士が組み合わさらないようにし、組み合わせた群の正負極を用いて電極群を作製する構成が記載されている。 In Patent Document 1, each of the positive electrode and the negative electrode is divided into groups of two or more stages by weight, and when one group is selected from the two or more groups, those belonging to the minimum stage group and belong to the maximum stage. A configuration is described in which an electrode group is manufactured using positive and negative electrodes of the combined group so that the objects are not combined.
また、特許文献2には、極板群を形成する極板の単板を複数枚採取できる大板から単板を切断する際に、各単板を大板における配置場所の異なるものを組み合わせながら集積し、集積された単板を順次取り出して他の極性の極板の単板と交互に積層して極板群を形成することが記載されている。
Further, in
しかしながら、特許文献1のように、単板単位で重量を測定し、該測定結果に基づいて電極群を作製する処理は繁雑である。 However, as in Patent Document 1, the process of measuring the weight in units of a single plate and producing an electrode group based on the measurement result is complicated.
また、特許文献1および2に共通の問題点として、単板単位での重量管理は、電池の製造工程において、単板製造後に介入する要素に起因する電池性能の変動を防ぐことはできず、繁雑な処理に対して得られる効果(電池性能の安定性)が低い点が挙げられる。
In addition, as a problem common to
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、繁雑な処理を伴わずに、電池の放電容量を、複数の電池間で高精度に一定化する積層体選択装置等を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and its purpose is to provide a laminate selection device or the like that makes the discharge capacity of a battery constant with high accuracy among a plurality of batteries without complicated processing. Is to provide.
上記の課題を解決するために、本発明に係る積層体選択装置は、正極および負極がセパレータを介して積層された、複数の積層体が電池缶に挿入されて成る電池の、該電池缶に挿入すべき積層体を選択する積層体選択装置であって、1つの上記電池缶に挿入する複数の積層体を、該複数の積層体の総重量が複数の上記電池缶の間で略一定となるように選択する選択手段を備えることを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problems, a laminate selection apparatus according to the present invention is provided in a battery can of a battery in which a plurality of laminates are inserted into a battery can, in which a positive electrode and a negative electrode are laminated via a separator. A stacked body selection apparatus for selecting a stacked body to be inserted, wherein a plurality of stacked bodies to be inserted into one of the battery cans has a total weight of the plurality of stacked bodies substantially constant among the plurality of battery cans. It is characterized by comprising selection means for making selections.
また、本発明に係る積層体選択装置の制御方法は、正極および負極がセパレータを介して積層された、複数の積層体が電池缶に挿入されて成る電池の、該電池缶に挿入すべき積層体を選択する積層体選択装置の制御方法であって、1つの上記電池缶に挿入する複数の積層体を、該複数の積層体の総重量が複数の上記電池缶の間で略一定となるように選択する選択ステップを含むことを特徴としている。 In addition, the method for controlling the laminate selection apparatus according to the present invention includes a battery in which a plurality of laminates are inserted into a battery can in which a positive electrode and a negative electrode are laminated via a separator, and the laminate to be inserted into the battery can. A method for controlling a stacked body selecting apparatus for selecting a body, wherein a plurality of stacked bodies inserted into one battery can are configured such that a total weight of the plurality of stacked bodies is substantially constant among the plurality of battery cans. It includes the selection step to select as follows.
上記構成によれば、積層体選択装置は、積層体の重量に基づき、1つの電池缶に挿入する複数の積層体の総重量が略一定となるように、該複数の積層体を選択する。 According to the above configuration, the stacked body selection device selects the plurality of stacked bodies based on the weight of the stacked body so that the total weight of the plurality of stacked bodies inserted into one battery can is substantially constant.
これにより、複数の積層体の総重量と電池の放電容量とに強い相関性があることから、繁雑な処理を伴う放電容量測定を行わずとも、放電容量を複数の電池間で略一定化することができる。 Thereby, since there is a strong correlation between the total weight of the plurality of laminated bodies and the discharge capacity of the battery, the discharge capacity is substantially constant among the plurality of batteries without performing discharge capacity measurement involving complicated processing. be able to.
また、積層体単位で重量を調節するため、単板単位での重量調節と比較して、放電容量の一定化に要する処理の繁雑さ、時間および費用を抑えることができる。また、製造工程のより下流で重量調節を行うほうが、複数の積層体の総重量の変化が少なくなるため、単板単位での重量調節と比較して放電容量を高精度に一定化することができる。 In addition, since the weight is adjusted in units of laminates, it is possible to reduce the complexity, time, and cost of processing required to make the discharge capacity constant as compared with the weight adjustment in units of single plates. In addition, since the change in the total weight of the plurality of laminates is less when the weight adjustment is performed downstream of the manufacturing process, the discharge capacity can be made constant with high accuracy compared with the weight adjustment in a single plate unit. it can.
従って、繁雑な処理を伴わずに、放電容量を複数の電池間で高精度に一定化することができ、例えば、所望の仕様に応じて一定の放電容量を有する複数の電池の製造を容易とすることができる。 Accordingly, the discharge capacity can be made constant between the plurality of batteries without complicated processing, and for example, it is easy to manufacture a plurality of batteries having a constant discharge capacity according to a desired specification. can do.
また、複数の積層体の総重量がそろえば、電池缶に注液すべき電解液の量のバラツキが抑えられるので、バラツキを担保する電解液量を用意する必要がなくなり、使用する電解液量を抑えることができる。これにより、電池の製造コストを削減することができる。 Also, if the total weight of the multiple laminates is the same, variations in the amount of electrolyte to be injected into the battery can can be suppressed, so there is no need to prepare an amount of electrolyte that guarantees variation, and the amount of electrolyte used Can be suppressed. Thereby, the manufacturing cost of a battery can be reduced.
さらに、本発明に係る積層体選択装置は、上記選択手段は、同一の製造ロットとして製造された積層体から、上記複数の積層体を選択してもよい。 Furthermore, in the laminate selection apparatus according to the present invention, the selection means may select the plurality of laminates from laminates manufactured as the same production lot.
ここで、図7に示すように、複数の積層体の総重量と放電容量との相関性は、1つの破線の楕円に対応する同一の製造ロット内で特に強い傾向があることが、実験により観測されている。図7は、2つの積層体製造ロット(破線の楕円で囲まれた範囲)について、積層体の総重量と放電容量との関係を示す実験結果であり、グラフの横軸は複数の積層体の総重量を、縦軸は放電容量を示している。 Here, as shown in FIG. 7, the correlation between the total weight of the plurality of stacked bodies and the discharge capacity tends to be particularly strong within the same production lot corresponding to one dashed ellipse. Observed. FIG. 7 is an experimental result showing the relationship between the total weight of the laminated body and the discharge capacity for two laminated body production lots (range surrounded by broken-line ellipses), and the horizontal axis of the graph represents a plurality of laminated bodies. The total weight is shown on the vertical axis, and the discharge capacity is shown on the vertical axis.
ゆえに、上記構成によれば、積層体選択装置は、同一のロット内で製造された複数の積層体について、その総重量を一定に保つことで、当該総重量に対応する放電容量のバラツキを抑えることができる。従って、より高精度に放電容量を複数の電池間で一定化することができる。 Therefore, according to the above configuration, the laminate selection device keeps the total weight of a plurality of laminates manufactured in the same lot, thereby suppressing variation in discharge capacity corresponding to the total weight. be able to. Therefore, the discharge capacity can be made constant between the plurality of batteries with higher accuracy.
さらに、本発明に係る積層体選択装置は、上記積層体は、該積層体の重量に応じて、積層体の重量を複数の階層に区分し、各階層に割り当てられたストッカーの複数の収容部のいずれかに保管され、上記選択手段は、上記ストッカーの収容部に割り当てられた階層に含まれる重量の代表値の合計が上記電池缶の間で略一定となるように上記ストッカーの収容部を選択してもよい。 Furthermore, in the laminate selection device according to the present invention, the laminate is configured to divide the weight of the laminate into a plurality of layers according to the weight of the laminate, and to store a plurality of stockers of stockers assigned to each layer. And the selection means sets the storage part of the stocker so that the sum of the representative values of the weights included in the layer assigned to the storage part of the stocker is substantially constant between the battery cans. You may choose.
上記構成によれば、選択手段は、選択対象の積層体が保管されている収容部に割り当てられた階層に含まれる重量の代表値の合計を複数の積層体の総重量とし、これが一定となるように、該収容部を備えるストッカーから複数の積層体を選択する。 According to the above configuration, the selection unit sets the total weight of the representative values of the weights included in the layer assigned to the storage unit in which the stack to be selected is stored as the total weight of the plurality of stacks, and this is constant. Thus, a some laminated body is selected from the stocker provided with this accommodating part.
これにより、積層体選択装置は、積層体ごとに重量を参照せずとも、積層体が振り分けられた収容部に対応付けられた重量に基づいて、簡易に複数の積層体の総重量を一定に保つことができる。 As a result, the stack selection device can easily keep the total weight of the plurality of stacks constant based on the weight associated with the accommodating portion to which the stack is distributed without referring to the weight of each stack. Can keep.
さらに、本発明に係る積層体選択装置は、上記電池の所望の放電容量に基づいて、総重量基準値を決定する基準値決定手段と、上記ストッカーの収容部に割り当てられた階層に含まれる重量の代表値の合計が上記総重量基準値となるように、上記ストッカーの収容部の組み合わせを決定する組み合わせ決定手段と、を備えていてもよい。 Furthermore, the laminate selection device according to the present invention includes a reference value determining means for determining a total weight reference value based on a desired discharge capacity of the battery, and a weight included in a layer assigned to the storage portion of the stocker. Combination determining means for determining a combination of the storage portions of the stocker so that the total of the representative values becomes the total weight reference value.
上記構成によれば、選択手段は、選択対象の積層体が保管されている収容部を、その総重量が電池の所望の放電容量に基づき決定された総重量基準値となるよう決定された積層体の組み合わせに基づき、選択する。 According to the above-described configuration, the selection unit is configured to determine the storage unit in which the stack to be selected is stored such that the total weight is a total weight reference value determined based on a desired discharge capacity of the battery. Select based on body combination.
これにより、積層体選択装置は、製造すべき電池の仕様に規定された放電容量に応じて、当該電池の缶に挿入すべき複数の積層体の総重量として好ましい重量に、該複数の積層体の総重量を保つことができる。 As a result, the laminate selection device can set the plurality of laminates to a preferred weight as the total weight of the plurality of laminates to be inserted into the battery can according to the discharge capacity defined in the specifications of the battery to be manufactured. Can keep the total weight of.
従って、放電容量を、当該電池の仕様に合致させて、同一仕様の複数の電池間で一定化することができる。 Accordingly, the discharge capacity can be made constant among a plurality of batteries having the same specification in accordance with the specifications of the battery.
また、本発明に係る電池製造システムは、複数の積層体が挿入されて成る電池缶に挿入すべき積層体を選択して、組み合わせる電池製造システムであって、積層体の重量を測定する重量測定装置と、上記積層体を、該積層体の重量に応じて、積層体の重量を複数の階層に区分し、各階層に割り当てられたストッカーの複数の収容部のいずれかに保管する振り分け装置と、上記ストッカーの収容部に割り当てられた階層に含まれる重量の代表値の合計が上記電池缶の間で略一定となるように上記ストッカーの収容部を選択する積層体選択装置と、上記積層体選択装置により選択された上記ストッカーの収容部から取得された上記複数の積層体を組み合わせる積層体組装置と、を含むことを特徴としている。 The battery manufacturing system according to the present invention is a battery manufacturing system for selecting and combining a laminated body to be inserted into a battery can formed by inserting a plurality of laminated bodies, and measuring the weight of the laminated body. And a sorting device that divides the weight of the laminate into a plurality of layers according to the weight of the laminate and stores the laminate in any of a plurality of storage units of stockers assigned to each layer. A stacked body selection device that selects the stocker housing portion so that a total of the weights included in the layer assigned to the stocker housing portion is substantially constant among the battery cans, and the laminate body And a laminate assembly apparatus that combines the plurality of laminates acquired from the storage unit of the stocker selected by the selection device.
上記構成によれば、積層体は、該積層体の重量に応じて、積層体の重量を複数の階層に区分し、各階層に割り当てられたストッカーの複数の収容部のいずれかに保管される。そして、積層体選択装置は、ストッカーの収容部に割り当てられた階層に含まれる重量の代表値の合計が上記電池缶の間で略一定となるように上記ストッカーの収容部を選択する。そして、該選択された上記ストッカーの収容部から取得された複数の積層体は、積層体組装置によって組み合わせられる。 According to the above configuration, the laminate is divided into a plurality of layers according to the weight of the laminate, and stored in one of the plurality of stockers of the stocker assigned to each layer. . Then, the stacked body selection device selects the stocker accommodating portion so that the total of the representative values of the weights included in the layer assigned to the stocker accommodating portion is substantially constant between the battery cans. And the some laminated body acquired from the accommodating part of the selected said stocker is combined by the laminated body assembly apparatus.
これにより、電池製造システムは、積層体を取得することで、1つの電池缶に挿入する複数の積層体の総重量が略一定となるように、該複数の積層体を選択して組み合わせることができる。 Thereby, the battery manufacturing system can select and combine the plurality of stacked bodies so that the total weight of the plurality of stacked bodies inserted into one battery can becomes substantially constant by acquiring the stacked bodies. it can.
従って、該組み合わせられた積層体を電池缶に挿入することで、放電容量を複数の電池間で高精度に一定化することができる。 Therefore, by inserting the combined laminate into a battery can, the discharge capacity can be made constant between a plurality of batteries with high accuracy.
なお、上記積層体選択装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記各手段として動作させることにより上記積層体選択装置をコンピュータにて実現させる上記積層体選択装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。 The laminate selection device may be realized by a computer. In this case, the laminate selection device is controlled by causing the computer to realize the laminate selection device by operating the computer as each of the means. A program and a computer-readable recording medium on which the program is recorded also fall within the scope of the present invention.
以上のとおり、本発明に係る積層体選択装置は、複数の積層体が挿入されて成る電池缶に挿入すべき積層体を選択する積層体選択装置であって、1つの上記電池缶に挿入する複数の積層体を、該複数の積層体の総重量が複数の上記電池缶の間で一定となるように選択する選択手段を備える構成である。 As described above, the laminate selection device according to the present invention is a laminate selection device that selects a laminate to be inserted into a battery can in which a plurality of laminates are inserted, and is inserted into one battery can. It is the structure provided with the selection means which selects a some laminated body so that the total weight of this some laminated body may become fixed among the said some battery can.
また、本発明に係る積層体選択装置の制御方法は、複数の積層体が挿入されて成る電池缶に挿入すべき積層体を選択する積層体選択装置の制御方法であって、1つの上記電池缶に挿入する複数の積層体を、該複数の積層体の総重量が複数の上記電池缶の間で一定となるように選択する選択ステップを含む方法である。 Also, a control method for a laminate selection apparatus according to the present invention is a control method for a laminate selection apparatus that selects a laminate to be inserted into a battery can in which a plurality of laminates are inserted. The method includes a selection step of selecting a plurality of stacked bodies to be inserted into the can so that a total weight of the plurality of stacked bodies is constant among the plurality of battery cans.
これにより、繁雑な処理を伴わずに、放電容量を複数の電池間で高精度に一定化することができる。 Thereby, it is possible to make the discharge capacity constant between the plurality of batteries with high accuracy without complicated processing.
以下、本発明の一実施形態について、図1〜8を参照して説明する。なお、本発明は以下の記載に限定されるものではない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, this invention is not limited to the following description.
〔電池製造システム100および積層体選択装置4の概要〕
本実施形態に係る電池製造システム100(図1参照)は、積層体300(図3参照)の重量を測定し、該測定結果に基づいて積層体300を振り分けてストッカーに保管する。そして、複数の積層体300を、該複数の積層体300の総重量が一定となるように上記ストッカーから選択および取得し、該選択および取得した複数の積層体300を組み合わせる。
[Outline of Battery Manufacturing System 100 and Laminate Selection Device 4]
The battery manufacturing system 100 (see FIG. 1) according to the present embodiment measures the weight of the laminated body 300 (see FIG. 3), sorts the
また、本実施形態に係る積層体選択装置4は、電池製造システム100において、重量を測定され、該測定された重量に基づいてストッカーに振り分けられ保管された積層体300を複数選択する。このとき、積層体選択装置4は、当該複数の積層体300の総重量が一定となるように、該複数の積層体300を選択する。
In addition, the stacked
ここで、図6に示すように、電池の放電容量は、電池缶340(図3参照)に挿入される複数の積層体300の総重量と強い相関性があることが、実験により観測されている。図6は、複数の積層体300の総重量と、該複数の積層体300を挿入されて製造された電池の放電容量とを示す実験結果であり、グラフの横軸は1つの電池に挿入された複数の積層体300の総重量を、縦軸は当該電池の放電容量を示している。
Here, as shown in FIG. 6, it has been experimentally observed that the discharge capacity of the battery has a strong correlation with the total weight of the plurality of
積層体選択装置4の上記構成は、上述の、放電容量と複数の積層体300の総重量との相関性を利用したものであり、上記構成によって電池の放電容量の一定化を目指すものである。
The above-described configuration of the multilayer
さらに、図7に示すように、複数の積層体の総重量と放電容量との相関性は、同一のロット内で特に強い傾向がある。 Furthermore, as shown in FIG. 7, the correlation between the total weight of the plurality of stacked bodies and the discharge capacity tends to be particularly strong within the same lot.
上記傾向に基づき、積層体選択装置4は、同一のロット内で製造された複数の積層体300について、その総重量を略一定に保つ。これにより、当該総重量に対応する放電容量のバラツキを抑えることができる。従って、より高精度に放電容量を複数の電池間で一定化することができる。
Based on the above tendency, the
〔積層体300の構造について〕
以下に、図3を参照して、本実施形態におけるリチウムイオン二次電池が備える電池缶340に挿入される積層体300の構造について説明する。
[About Structure of Laminate 300]
Below, with reference to FIG. 3, the structure of the
なお、本実施形態では、例として、電池製造システム100が製造する電池を、角形を有するリチウムイオン二次電池として各要素の説明を行っている。しかし、電池缶340は、積層体を複数収納するものであればよく、その形状は角形に限定されず、円筒形状であってもよい。また、以下の記載では、電池缶340の内部構造およびそれらが含む各要素に用いられ得る材料について、リチウムイオン二次電池において好適なものを例示するが、所望の電池の種類に応じて上記電解液中のイオンは異なり、これによって上記材料が適宜変更されるべきであることを理解されたい。 In the present embodiment, as an example, each element is described as a battery manufactured by the battery manufacturing system 100 as a lithium ion secondary battery having a square shape. However, the battery can 340 only needs to accommodate a plurality of stacked bodies, and the shape thereof is not limited to a square shape, and may be a cylindrical shape. Further, in the following description, materials suitable for the lithium ion secondary battery are exemplified as the internal structure of the battery can 340 and the materials that can be used for each element included in the battery can 340. It should be understood that the ions in the liquid are different and that the material should be modified accordingly.
積層体300は、図3(a)に示すように、正極310と負極320とを、セパレータ330を介して交互に重ね合わせたものであり、単一の積層体300は、上記交互に重ね合わせられた正負極を1組だけ含む構成であってもよいし、複数含む構成であってもよい。図3(a)は、リチウムイオン二次電池における積層体300の、正極310、負極320、およびセパレータ330を、分離した状態で示した分解斜視図である。同図では、説明の簡略化のため、1組の正負極を含む積層体300を示している。
As shown in FIG. 3A, the
正極310は、電池缶340(図3(b)参照)に注液される電解液と接触することにより還元反応を生じる電極板である。正極310は、正極集電体311と、正極集電体311を挟む2層の正極活物質層312とを含む。
The
正極集電体311は、正極活物質層312の集電を行う。正極集電体311は、上記電解液および正極活物質層312中の物質に対し化学的に安定である材料からなる導電性基板である。正極集電体311を構成する上記材料は、例えば、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、または鉄等の金属箔であってもよい。また、正極集電体311の形状は箔状に限定されず、フィルム状、シート状、ネット状、パンチまたはエキスパンドされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、または、繊維群の形成体等であってもよい。
The positive electrode
正極活物質層312は、上記電解液中のイオンを吸蔵および放出し得る正極活物質を含む層である。上記正極活物質は、具体的には、LiCoO2、LiFeO2、LiMnO2、LiMn2O4、および、これら金属酸化物中の遷移金属を一部他の金属元素で置換した化合物等であってもよい。正極活物質層312は、上記正極活物質以外に、補助材、増粘材、バインダ等を含んでいてもよい。さらに、図8に示すように、これらを上記正極活物質と混練した電極ペーストが正極集電体311上に塗工され、乾燥およびプレス・カットを施されることで正極310が形成されてもよい。図8は、一般的な二次電池が備える積層体に含まれる電極の作製工程の概略を示す図である。
The positive electrode
負極320は、電池缶340に注液される電解液と接触することにより酸化反応を生じる電極板である。負極320は、負極集電体321と、負極集電体321を挟む2層の負極活物質層322とを含む。
The
負極集電体321は、負極活物質層322の集電を行う。負極集電体321は、上記電解液中の物質に対し安定である材料からなる導電性基板である。負極集電体321を構成する上記材料は、銅、ニッケル、ステンレス鋼、鉄、ニッケルメッキ層等の金属箔であってもよい。また、負極集電体321の形状は箔状に限定されず、フィルム状、シート状、ネット状、パンチまたはエキスパンドされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、または、繊維群の形成体等であってもよい。
The negative electrode
負極活物質層322は、上記電解液中のイオンを吸蔵および放出し得る負極活物質を含む層である。上記負極活物質は、具体的には、粒子状の天然黒鉛または人造黒鉛であってもよい。正極活物質層312は、上記正極活物質以外に、補助材、増粘材、バインダ等を含んでいてもよい。さらに、図8に示すように、これらを上記正極活物質と混練した電極ペーストが正極集電体311上に塗工され、乾燥およびプレス・カットを施されることで正極310が形成されてもよい。
The negative electrode
セパレータ330は、正極310と負極320とを隔離するとともに、上記電解液を保持して正極310および負極320間のイオン導電性を確保するものである。セパレータ330は、ポリエチレン、ポリプロピレン、またはエチレン−プロピレン共重合体を含む微多孔フィルムや不織布等であってもよい。
The
図3(b)は、図3(a)に示す積層体300が複数挿入された電池缶340の断面図である。同図では、積層体300が4個電池缶340に挿入されている。なお、正負の各電極はセパレータ330によって電池缶340と隔離されている必要があるため、電池缶340の内面と最端の電極の表面との間にはセパレータ330が挿入される。
FIG. 3B is a cross-sectional view of the battery can 340 in which a plurality of the
なお、図3(a)および(b)では、角形電池における積層体300の構造を示しているが、円筒形電池においては、複数の積層体300が捲回されて電池缶に挿入されることとなる。この場合には、各積層体300に含まれる正極310、負極320、セパレータ330の形状(矩形の幅および高さ)は、適宜変更される。
3A and 3B show the structure of the
電池缶340は、複数の積層体300を包含し、リチウムイオン電池の外形を成すものである。電池缶340は、鉄、ステンレススチール、アルミニウム等の金属板、あるいは、鉄にニッケルメッキまたはアルミメッキを施した鋼板によって形成されてもよい。
The battery can 340 includes a plurality of
その他、リチウムイオン二次電池は、図示しない、注液口、封口板、正極端子、負極端子、ガス排出弁、正極タブ、負極タブ、およびガスケット等、二次電池が一般的に備えている要素を備えていてもよい。 In addition, the lithium ion secondary battery is an element that is generally provided in the secondary battery, such as a liquid injection port, a sealing plate, a positive electrode terminal, a negative electrode terminal, a gas discharge valve, a positive electrode tab, a negative electrode tab, and a gasket (not shown). May be provided.
〔電池製造システム100の構成〕
図1は、本実施形態に係る積層体選択装置4を含む、電池製造システム100の要部構成を示すブロック図である。
[Configuration of Battery Manufacturing System 100]
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of a battery manufacturing system 100 including a
電池製造システム100は、積層体重量測定装置(重量測定装置)1、積層体振り分け装置(振り分け装置)2、積層体保管ストッカー(ストッカー)3、積層体選択装置4、および積層体組装置5を備えて構成される。
The battery manufacturing system 100 includes a laminate weight measuring device (weight measuring device) 1, a laminate distributing device (sorting device) 2, a laminate storage stocker (stocker) 3, a laminate selecting
積層体重量測定装置1は、積層体300の重量を測定する。具体的には、積層体重量測定装置1は、各積層体300について重量を測定し、該測定結果を積層体振り分け装置2に通知する。
The stacked body weight measuring apparatus 1 measures the weight of the
積層体振り分け装置2は、積層体重量測定装置1の測定結果に基づいて、積層体300を積層体保管ストッカー3の備える棚31〜38に振り分ける。振り分け処理の詳細は後述する。
The
積層体保管ストッカー3は、積層体振り分け装置2が振り分けた積層体300を保管する。積層体保管ストッカー3は、積層体300の重量を複数の階層に区分したときの、各階層に割り当てられた棚31〜38を有する。棚31〜38は、上記階層に対応する重量範囲の中央値等、それぞれ1の代表値を、参照ラベルとして有しており、上記参照ラベルは、後述する組み合わせ決定部42による棚31〜38の組み合わせの決定に際し参照される。上記1の代表値は、例えば、当該重量範囲の中央値であってもよい。棚の個数は8個に限定されず、2以上であれば任意に設定され得るが、複数の電極規格に対応するためには、上記階層の数は多いことが好ましい。積層体保管ストッカー3は、新たな製造ロットによって製造された積層体300が棚31〜38に振り分けられて保管される前に、棚31〜38内に残存する積層体300を積層体保管ストッカー3の外部に移動させる等により、棚31〜38を空にする構成であることが好ましい。この構成により、異なる製造ロット間での積層体300の重量のバラツキによる、リチウムイオン二次電池の放電容量のバラツキを抑えることができる。
The
図4を参照して、棚31〜38のそれぞれと、上記所定の重量範囲、および該重量範囲を示す参照ラベルとの対応関係の一例を示す。棚31〜38のそれぞれには、該棚に対応付けられた重量範囲の下限値aおよび上限値Aが設定されており、各棚の参照ラベルは上記重量範囲の中央値を示している。
With reference to FIG. 4, an example of a correspondence relationship between each of the
ここで、積層体振り分け装置2による積層体300の振り分けについて具体的に説明する。積層体振り分け装置2は、積層体重量測定装置1による測定結果が示す各積層体300の重量(wとする)と、図4に示す棚31〜38のそれぞれに対応付けられた重量範囲の下限値aおよび上限値Aとを参照し、積層体300を、該積層体300の重量が属する重量範囲に対応付けられた棚、すなわち、a≦w<Aを満足する棚に振り分ける。例えば、ある積層体300の重量が2570gであるという測定結果が積層体重量測定装置1から通知されれば、積層体振り分け装置2は、a≦2570<Aを満足する棚34に、当該積層体300を振り分ける。振り分けられた積層体300は、積層体選択装置4に選択されるまで、積層体保管ストッカー3の各棚において保管される。
Here, the distribution of the
積層体選択装置4は、積層体保管ストッカー3から、複数の積層体300を、該複数の積層体300の総重量が一定となるように選択および取得する。具体的には、積層体選択装置4は、電池缶340に挿入すべき複数の積層体300の総重量が、リチウムイオン二次電池の所望の放電容量に基づき決定される重量である総重量基準値となるように、上記複数の積層体300を選択する。図1に示すように、積層体選択装置4は、制御部(選択手段)40を備えている。
The stacked
制御部40は、積層体選択装置4が備える各部の機能を統括し、積層体選択装置4の駆動を制御するものである。本実施形態では、特に、複数の積層体300の選択処理を行う。制御部40は、例えば、CPU(central processing unit)等で実現され、積層体選択装置4が備える機能は、制御部40としてのCPUが、ROM等に記憶されているプログラムを、RAM等に読み出して実行することで実現される。制御部40は、図1に示すとおり、機能ブロックとして、基準値決定部(基準値決定手段)41と、組み合わせ決定部(組み合わせ決定手段)42と、容量・重量対応関係DB43と、を備えている。
The
基準値決定部41は、総重量基準値を決定する。具体的には、基準値決定部41は、リチウムイオン二次電池の放電容量と、複数の積層体300の総重量との対応関係を示す情報を、容量・重量対応関係DB43から取得する。そして、電池製造システム100が製造するリチウムイオン二次電池の規格に応じた放電容量を参照し、容量・重量対応関係DB43においてこれに対応付けられる、複数の積層体300の総重量を、総重量基準値として決定する。
The reference
組み合わせ決定部42は、複数の積層体300の組み合わせを決定する。具体的には、組み合わせ決定部42は、選択する複数の積層体300の総重量が、基準値決定部41が決定した総重量基準値となるように、該選択対象となる積層体300を保管している棚31〜38の組み合わせを決定する。より具体的には、棚31〜38のそれぞれに対応付けられている重量範囲の上記1の代表値を参照ラベルとして参照し、上記代表値の合計が、上記総重量基準値となるように、積層体300の取得元となる1または複数の棚を決定する。
The
上記1または複数の棚の決定方法の一例について記載する、電池缶340に積層体300を4つ挿入されて成るリチウムイオン二次電池について、該リチウムイオン二次電池の規格に応じた放電容量について、総重量基準値が10290gである場合を想定する。このとき、組み合わせ決定部42は、棚31〜38について、参照ラベルの値の合計値が10290となるよう、例えば、棚31、33、34、38を、積層体300の取得元となる棚として決定する。上記取得元となる棚が決定されると、積層体選択装置4の備える、図示しないアーム等によって上記棚のそれぞれから積層体300が取得されてもよい。
Regarding a lithium ion secondary battery in which four
また、組み合わせ決定部42は、上記代表値の合計が、総重量基準値を中央とする所定の許容範囲内に収まるように、1または複数の棚を決定してもよい。例えば、積層体300の重量のバラツキが±5%である場合に、上記許容範囲を±2.5%に設定すれば、複数の積層体300の総重量のバラツキを、各積層体300のバラツキの半分に抑えることができる。上記のように所定の許容範囲を設けることにより、積層体300の取得元である1または複数の棚を柔軟に選択することを可能としながら、放電容量について一定の品質を担保することができる。
In addition, the
容量・重量対応関係DB43は、リチウムイオン二次電池の放電容量と、複数の積層体300の総重量との対応関係を示す情報を格納したデータベースである。具体的には、リチウムイオン二次電池の所定の規格に応じた放電容量と、複数の積層体300の総重量とが対応付けられて格納されている。基準値決定部41は、この容量・重量対応関係DB43を参照することで、ある規格のリチウムイオン二次電池を製造するに際し、当該規格の放電容量を実現する総重量基準値を決定することができる。容量・重量対応関係DB43には、積層体300の製造ロットごとに、所定の1の放電容量に対し、複数の積層体300の総重量を示す1の値が対応付けられて保存されていてもよい。具体的には、同一の電極製造ロットから抽出した一部の積層体300を用いて電池を先行して生成し、当該電池について測定した、電池缶340に挿入された複数の積層体300の総重量および放電容量を互いに対応付けて容量・重量対応関係DB43に格納しておくことが好ましい。これにより、積層体300を用いた電池の製造において、データ取得のための上記一部の積層体300を用いた電池を除き、当該電池の放電容量を測定することなく、積層体300の重量測定のみによって、放電容量の一定化を高精度に行うことが可能となる。
The capacity /
積層体組装置5は、積層体選択装置4が選択および取得した複数の積層体300を組み合わせる。具体的には、積層体組装置5は、電池の仕様に応じた数の積層体300を重ね合わせ、所定の重しを載せた状態で、短絡等の欠陥の有無を確認する。そして、欠陥が無ければ、当該複数の積層体300を重ね合わせた状態のままで固定する。該固定された複数の積層体300は、電池缶340への挿入を行う缶挿入装置(不図示)へと搬送される。
The laminated
〔電池製造システム100における処理の流れ〕
図2および3を参照して、電池製造システム100における処理の流れの一例を説明する。図2は、電池製造システム100における、積層体300の重量測定、振り分け、保管、選択および取得、ならびに組み合わせを含む一連の処理の流れを示すフローチャートである。
[Processing flow in battery manufacturing system 100]
With reference to FIGS. 2 and 3, an example of the flow of processing in the battery manufacturing system 100 will be described. FIG. 2 is a flowchart showing a flow of a series of processes including weight measurement, distribution, storage, selection and acquisition, and combination of the
なお、本フローチャートは、正極310、負極320およびセパレータ330を含む単一の積層体300が積層体重量測定装置1に供給されることにより開始することが好ましい。また、本フローチャートに係る処理は、同一の製造ロットで製造された積層体300について行われる。
In addition, it is preferable that this flowchart starts when the single
まず、積層体重量測定装置1は、積層体300の重量を測定する(S201)。具体的には、同一の製造ロットで製造された積層体300について、それぞれの重量を測定する。測定結果は積層体振り分け装置2に通知される。
First, the laminate weight measuring apparatus 1 measures the weight of the laminate 300 (S201). Specifically, the weights of the
次に、積層体振り分け装置2は、重量に基づき積層体300を振り分ける(S202)。具体的には、積層体振り分け装置2は、積層体重量測定装置1による測定結果が示す各積層体300の重量wと、図4に例示する棚31〜38のそれぞれに対応付けられた重量範囲の下限値aおよび上限値Aとを参照し、積層体300を、a≦w<Aを満足する棚に振り分ける。
Next, the laminated
続いて、積層体保管ストッカー3は、積層体300を保管する(S203)。具体的には、積層体保管ストッカー3は、積層体振り分け装置2の上記振り分けに応じて、棚31〜38に積層体300を格納する。棚31〜38に格納された積層体300は、積層体選択装置4によって選択および取得されるまで保管される。
Subsequently, the
次に、積層体選択装置4は、複数の積層体300を選択および取得する(S204:選択ステップ)。
Next, the stacked
ここで、ステップS204における処理の詳細な流れについて、図5を参照して説明する。図5は、積層体選択装置4による複数の積層体300の選択および取得に係る詳細な処理の流れを示すフローチャートである。
Here, the detailed flow of the process in step S204 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing a detailed flow of processing related to selection and acquisition of a plurality of
まず、基準値決定部41は、放電容量を決定する(S501)。具体的には、基準値決定部41は、電池製造システム100の管理者等により設定された電池の規格情報を取得し、該規格に応じた放電容量を決定する。
First, the reference
次に、基準値決定部41は、総重量基準値を決定する(S502)。具体的には、基準値決定部41は、放電容量と、複数の積層体300の総重量との対応関係を示す情報を、容量・重量対応関係DB43から取得し、ステップS501において決定した放電容量に対応する複数の積層体300の総重量を、総重量基準値として決定する。該決定された総重量基準値は、組み合わせ決定部42に通知される。
Next, the reference
次に、組み合わせ決定部42は、複数の積層体300の組み合わせを決定する(S503)。具体的には、組み合わせ決定部42は、棚31〜38のそれぞれに対応付けられている重量範囲の代表値を示す参照ラベル(図4参照)の値の合計が、ステップS502において決定された総重量基準値となるように、積層体300の取得元となる1または複数の棚を決定する。
Next, the
次に、積層体選択装置4は、複数の積層体300を取得する(S504)。具体的には、積層体選択装置4は、図示しないアーム等により、積層体保管ストッカー3の備える棚31〜38のうち、ステップS503において決定された棚のそれぞれから、積層体300を取得する。
Next, the stacked
以上の処理をもって、図2に示すステップS204における処理は完了し、ステップS205へ移行する。 With the above processing, the processing in step S204 shown in FIG. 2 is completed, and the process proceeds to step S205.
続いて、積層体組装置5は、複数の積層体300を組み合わせる(S205)。具体的には、積層体組装置5は、ステップS204において積層体選択装置4が選択および取得した複数の積層体300を、電池缶340に挿入される形に組み合わせる。
Subsequently, the stacked
〔構成および作用効果〕
以上のように、本実施形態に係る積層体選択装置4は、重量に基づいて振り分けられた積層体300を、複数の積層体300の総重量が略一定となるように複数選択する構成である。
[Configuration and effect]
As described above, the stacked
これにより、放電容量と複数の積層体300の総重量と間の強い相関性があるため、放電容量を複数の電池間で高精度に一定化することができる。
Thereby, since there is a strong correlation between the discharge capacity and the total weight of the plurality of
また、複数の積層体300の総重量を略一定とすることで、電池缶340に注液すべき電解液の量のバラツキが抑えられるので、バラツキを担保する電解液量を用意する必要がなくなり、使用する電解液量を抑えることができる。これにより、電池の製造コストを削減することができる。
Moreover, since the variation in the amount of the electrolyte to be injected into the battery can 340 can be suppressed by making the total weight of the plurality of
また、積層体選択装置4は、同一の製造ロットとして製造された積層体300から、複数の積層体300を選択することで、より高精度に放電容量を複数の電池間で一定化することができる。
In addition, the
さらに、積層体選択装置4は、積層体300の重量を複数の階層に区分したときの、各階層に割り当てられた棚31〜38に保管されている積層体300について、棚31〜38に割り当てられた階層に含まれる重量の代表値の合計が複数の電池缶340の間で略一定となるように、棚31〜38を選択する。
Furthermore, the
これにより、積層体300ごとに重量を参照せずとも、簡易に複数の積層体の総重量を一定に保つことができる。
Accordingly, the total weight of the plurality of stacked bodies can be easily kept constant without referring to the weight of each
また、積層体選択装置4は、所定の電池の規格に応じた放電容量に対応する複数の積層体300の総重量を総重量基準値として決定し、複数の積層体300の総重量が該総重量基準値となるように、積層体300の取得元である棚の組み合わせを決定する。
Further, the
これにより、放電容量を、当該電池の仕様に合致させて、同一仕様の複数の電池間で一定化することができる。 As a result, the discharge capacity can be made constant among a plurality of batteries having the same specification in accordance with the specifications of the battery.
また、本実施形態に係る電池製造システム100は、積層体300の重量を測定し、該測定結果に基づき、積層体300を、積層体300の重量を複数の階層に区分したときの、各階層に割り当てられた棚31〜38に振り分けて保管するとともに、棚31〜38に割り当てられた階層に含まれる重量の代表値の合計が複数の電池缶340の間で略一定となるように、棚31〜38を選択し、該選択した棚31〜38から取得した複数の積層体300を組み合わせる構成である。
In addition, the battery manufacturing system 100 according to the present embodiment measures the weight of the
これにより、組み合わせられた積層体300を電池缶に挿入することで、放電容量を複数の電池間で高精度に一定化することができる。
Thereby, by inserting the combined
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる態様としてそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed as different aspects are also included. It is included in the technical scope of the present invention.
〔ソフトウェアによる実現例〕
最後に、積層体選択装置4の各ブロック、特に制御部40の各ブロックは、集積回路(ICチップ)上に形成された論理回路によってハードウェア的に実現してもよいし、CPU(Central Processing Unit)を用いてソフトウェア的に実現してもよい。
[Example of software implementation]
Finally, each block of the stacked
後者の場合、積層体選択装置4は、各機能を実現するプログラムの命令を実行するCPU、上記プログラムを格納したROM(Read Only Memory)、上記プログラムを展開するRAM(Random Access Memory)、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置(記録媒体)などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである積層体選択装置4の制御プログラムのプログラムコード(実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム)をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記積層体選択装置4に供給し、そのコンピュータ(またはCPUやMPU)が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。
In the latter case, the
上記記録媒体としては、一時的でない有形の媒体(non-transitory tangible medium)、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ類、フロッピー(登録商標)ディスク/ハードディスク等の磁気ディスクやCD−ROM/MO/MD/DVD/CD−R等の光ディスクを含むディスク類、ICカード(メモリカードを含む)/光カード等のカード類、マスクROM/EPROM/EEPROM(登録商標)/フラッシュROM等の半導体メモリ類、あるいはPLD(Programmable logic device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等の論理回路類などを用いることができる。 Examples of the recording medium include non-transitory tangible medium, such as magnetic tape and cassette tape, magnetic disk such as floppy (registered trademark) disk / hard disk, and CD-ROM / MO. Discs including optical discs such as / MD / DVD / CD-R, cards such as IC cards (including memory cards) / optical cards, semiconductor memories such as mask ROM / EPROM / EEPROM (registered trademark) / flash ROM Alternatively, logic circuits such as PLD (Programmable Logic Device) and FPGA (Field Programmable Gate Array) can be used.
また、積層体選択装置4を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークは、プログラムコードを伝送可能であればよく、特に限定されない。例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、LAN、ISDN、VAN、CATV通信網、仮想専用網(Virtual Private Network)、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、この通信ネットワークを構成する伝送媒体も、プログラムコードを伝送可能な媒体であればよく、特定の構成または種類のものに限定されない。例えば、IEEE1394、USB、電力線搬送、ケーブルTV回線、電話線、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)回線等の有線でも、IrDAやリモコンのような赤外線、Bluetooth(登録商標)、IEEE802.11無線、HDR(High Data Rate)、NFC(Near Field Communication)、DLNA(Digital Living Network Alliance)、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
Alternatively, the
本発明は、電池の製造プロセスにおいて、複数の積層体が挿入されて成る電池缶に挿入すべき積層体を選択するための積層体選択装置等に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a laminated body selection apparatus for selecting a laminated body to be inserted into a battery can in which a plurality of laminated bodies are inserted in a battery manufacturing process.
1 積層体重量測定装置(重量測定装置)
2 積層体振り分け装置(振り分け装置)
3 積層体保管ストッカー(ストッカー)
4 積層体選択装置
5 積層体組装置
31、32、33、34、35、36、37、38 棚(収容部)
40 制御部(選択手段)
41 基準値決定部(基準値決定手段)
42 組み合わせ決定部(組み合わせ決定手段)
100 電池製造システム
300 積層体
340 電池缶
S204 選択ステップ
1 Laminate weight measuring device (weight measuring device)
2 Laminate sorting device (sorting device)
3 Laminate storage stocker (stocker)
4
40 Control unit (selection means)
41 Reference value determination unit (reference value determination means)
42 combination determination unit (combination determination means)
100
Claims (8)
1つの上記電池缶に挿入する複数の積層体を、該複数の積層体の総重量が複数の上記電池缶の間で略一定となるように選択する選択手段を備えることを特徴とする積層体選択装置。 A laminated body selection device for selecting a laminated body to be inserted into a battery can of a battery in which a positive electrode and a negative electrode are laminated via a separator and a plurality of laminated bodies are inserted into the battery can,
A laminate comprising selection means for selecting a plurality of laminates to be inserted into one battery can so that the total weight of the plurality of laminates is substantially constant among the plurality of battery cans. Selection device.
上記選択手段は、上記ストッカーの収容部に割り当てられた階層に含まれる重量の代表値の合計が上記電池缶の間で略一定となるように上記ストッカーの収容部を選択することを特徴とする請求項1または2に記載の積層体選択装置。 The laminate is divided into a plurality of layers according to the weight of the laminate, and is stored in any of a plurality of stockers of stockers assigned to each layer,
The selection means selects the storage part of the stocker so that the sum of the representative values of the weights included in the layer assigned to the storage part of the stocker is substantially constant between the battery cans. The laminated body selection apparatus of Claim 1 or 2.
上記ストッカーの収容部に割り当てられた階層に含まれる重量の代表値の合計が上記総重量基準値となるように、上記ストッカーの収容部の組み合わせを決定する組み合わせ決定手段と、
を備えることを特徴とする請求項3に記載の積層体選択装置。 A reference value determining means for determining a total weight reference value based on a desired discharge capacity of the battery;
A combination determination means for determining a combination of the storage units of the stocker so that a total of the representative values of the weights included in the layer assigned to the storage unit of the stocker becomes the total weight reference value;
The laminate selection apparatus according to claim 3, further comprising:
1つの上記電池缶に挿入する複数の積層体を、該複数の積層体の総重量が複数の上記電池缶の間で略一定となるように選択する選択ステップを含むことを特徴とする積層体選択装置の制御方法。 A control method of a laminate selection apparatus for selecting a laminate to be inserted into a battery can of a battery in which a positive electrode and a negative electrode are laminated via a separator and a plurality of laminates are inserted into the battery can,
A laminate comprising a selection step of selecting a plurality of laminates to be inserted into one battery can so that the total weight of the plurality of laminates is substantially constant among the plurality of battery cans. Control method of selection device.
積層体の重量を測定する重量測定装置と、
上記積層体を、該積層体の重量に応じて、積層体の重量を複数の階層に区分し、各階層に割り当てられたストッカーの複数の収容部のいずれかに保管する振り分け装置と、
上記ストッカーの収容部に割り当てられた階層に含まれる重量の代表値の合計が上記電池缶の間で略一定となるように上記ストッカーの収容部を選択する積層体選択装置と、
上記積層体選択装置により選択された上記ストッカーの収容部から取得された上記複数の積層体を組み合わせる積層体組装置と、を含むことを特徴とする電池製造システム。 A battery manufacturing system for selecting and combining a laminate to be inserted into a battery can formed by inserting a plurality of laminates,
A weight measuring device for measuring the weight of the laminate;
A sorting device that divides the weight of the laminate into a plurality of layers according to the weight of the laminate, and stores the laminate in one of a plurality of storage units of stockers assigned to each layer;
A laminate selection device that selects the stocker housing portion so that the total of the representative values of the weights included in the layer assigned to the stocker housing portion is substantially constant between the battery cans;
A battery assembly system comprising: a laminate assembly apparatus that combines the plurality of laminates acquired from the storage unit of the stocker selected by the laminate selection apparatus.
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