JP2014061569A - 切断装置及び捲回装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電極シートの切断に際し、活物質粉や金属粉などの粉塵の発生を低減することのできる切断装置、及び、当該切断装置を備えた捲回装置を提供する。
【解決手段】切断装置８２は、電極シート５，６を切断するワイヤカッタ９０と、シート切断時に電極シート５，６の下側にて当該電極シート５，６を押さえる下押さえ部材９１と、シート切断時に電極シート５，６の上側にて当該電極シート５，６を押さえる上押さえ部材９２とを備えている。ワイヤカッタ９０は、コ字状に屈曲形成された支持部材９０ａと、当該支持部材９０ａの両端部間に緊張状態で張られた切断用ワイヤ９０ｂとを有している。そして、押さえ部材９１，９２のスリット９１ａ，９２ａを通して、切断用ワイヤ９０ｂにより電極シート５，６を切断する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、例えば二次電池等に用いられる電極シートを切断する切断装置、及び、当該切断装置を備えた捲回装置に関する。

例えば、リチウムイオン電池等の二次電池として用いられる電池素子は、所定の金属箔に正極活物質が塗布された電極シート（正極シート）と、所定の金属箔に負極活物質が塗布された電極シート（負極シート）とが、絶縁素材（例えば樹脂フィルムや不織布等）からなるセパレータシートを介して重ね合わされた状態で捲回されて製造される。

当該電池素子を製造する捲回装置においては、ロール状に捲回された原反から供給される上記各シートがそれぞれ別個の搬送路に沿って搬送され、最終的には各搬送路に設けられた供給機構によって随時、捲回部へと送り出される。そして、当該捲回部において電池素子１つ分の捲回がほぼ完了したところで、巻芯の回転が一旦停止され、前記各供給機構の把持手段により各シートを把持した上で、各搬送路に設けられた切断装置により各シートが切断される。その後、各シートの巻き残りの部分が完全に巻き取られることで、電池素子の捲回が完了する。

各シートを切断する切断装置は、例えば所定位置に固定された固定刃と、これに対し回動可能に軸支された可動刃と、シートを押さえるための押さえ部材とを備え、固定刃と押さえ部材によりシートを挟持した状態で、可動刃を押さえ部材に沿わせて固定刃に圧接させながら、固定刃の方へ回動させることで、シートを挟み切るよう構成されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２４９１７６号公報

しかしながら、活物質の塗布された電極シートが切断対象である場合、従来の切断装置では、切断後の電極シートの端面が可動刃の側壁面によって強く擦られるため、活物質が削られ、活物質粉が発生するおそれがある。

同様に、従来の切断装置では、可動刃と金属箔の擦れや、可動刃と固定刃の擦れ、可動刃と押さえ部材の擦れなど、圧接する金属部材同士の擦れにより、金属粉も発生するおそれがある。

活物質粉や金属粉などの粉塵が電池素子中に混入した場合には、短絡等の不具合が発生し、製品品質の低下を招くおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電極シートの切断に際し、活物質粉や金属粉などの粉塵の発生を低減することのできる切断装置、及び、当該切断装置を備えた捲回装置を提供することを主たる目的の一つとしている。

以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する手段に特有の作用効果を付記する。

手段１．活物質の塗布された帯状の電極シートを切断するための切断装置であって、
前記電極シートを表裏両面から挟持可能な第１挟持手段と、
前記電極シートのシート長手方向に対し前記第１挟持手段と所定間隔の隙間をあけて配置され、前記電極シートを表裏両面から挟持可能な第２挟持手段と、
前記第１挟持手段と前記第２挟持手段との間の隙間を通して前記電極シートを切断可能なワイヤ状の切断刃を有した切断手段とを備えたことを特徴とする切断装置。

上記手段１によれば、従来の切断装置に比べ、切断後の電極シートの端面が擦られる度合いを大幅に低減することができる。また、従来の切断装置のように、可動刃と固定刃等とが擦れ合うこともない。結果として、電極シートの切断に際し、活物質粉や金属粉などの粉塵の発生を低減することができる。ひいては、活物質粉や金属粉などの粉塵が捲回素子などの製品に混入するといった不具合の発生を抑制し、製品品質の低下抑制を図ることができる。

従来の切断装置は、電極シートの切断に際し、固定刃側のみで電極シートを挟持する片持ち構造となっているため、安定して電極シートを切断することができず、製品品質の低下やバラツキ等が懸念される。これに対し、本手段では、第１挟持手段及び第２挟持手段により、シート長手方向における切断位置の両側で電極シートを挟持する両持ち構造となっているため、より安定した状態で電極シートを切断することができる。また、片持ち構造とする場合には、両持ち構造に比べ、その分、強く電極シートの挟持する必要があるため、それによる活物質の剥離等も懸念される。

加えて、従来のように、固定刃側のみで電極シートを挟持する片持ち構造では、可動刃側が大きく開放された構成となるため、シート切断時に発生した活物質粉や金属粉などの粉塵が広範囲に飛散してしまうおそれがある。これに対し、本手段では、シート長手方向における切断位置の両側で電極シートを挟持する両持ち構造となっているため、切断位置の両側に壁ができ、活物質粉や金属粉などの粉塵が広範囲に飛散するといった不具合の発生を抑制することができる。

尚、従来のように、可動刃と固定刃とを圧接して電極シートを挟み切る構成では、強度上、可動刃の厚みを所定量以上（例えば１０ｍｍ程度）確保する必要があるため、仮にシート長手方向における切断位置の両側で電極シートを挟持する両持ち構造を採用したとしても、可動刃が通過する挟持手段間の隙間を比較的広めに設定しなければならない。これに対し、本手段では、ワイヤ状の切断刃を用いることにより、当該切断刃が通過する隙間を極力狭く設定することができるため、活物質粉や金属粉などの粉塵が飛散するといった不具合の発生をより効果的に抑制することができる。

手段２．前記第１挟持手段と前記第２挟持手段との間の隙間から粉塵を吸引除去するための吸引手段を備えたことを特徴とする手段１に記載の切断装置。

上記手段２によれば、シート切断時に発生した活物質粉や金属粉などの粉塵を吸引除去することができる。結果として、活物質粉や金属粉などの粉塵が製品に混入するなどの不具合の発生を抑制し、製品品質の低下抑制を図ることができ、上記手段１の作用効果をさらに高めることができる。

上述したように、従来の切断装置は、電極シートの切断に際し、固定刃側のみで電極シートを挟持する片持ち構造となっており、可動刃側が大きく開放されている。また、仮にシート長手方向における切断位置の両側で電極シートを挟持する両持ち構造を採用したとしても、可動刃が通過する挟持手段間の隙間を比較的広めに設定しなければならない。従って、仮に粉塵を吸引除去するための吸引手段を設けたとしても、効率よく粉塵を吸引除去することができないおそれがある。

これに対し、本手段では、第１挟持手段及び第２挟持手段により、シート長手方向における切断位置の両側で電極シートを挟持し、壁を作ると共に、ワイヤ状の切断刃を用いることにより、当該切断刃が通過する隙間を極力狭く設定することができるため、活物質粉や金属粉などの粉塵を効率よく吸引除去することができる。

手段３．前記第１挟持手段及び／又は前記第２挟持手段の内部に前記吸引手段の吸引経路を形成すると共に、
前記吸引経路と連通する吸引孔を、前記第１挟持手段及び／又は前記第２挟持手段における前記隙間に面した部位に開口形成したことを特徴とする手段２に記載の切断装置。

上記手段３によれば、切断装置の小型化・コンパクト化を図ると共に、両挟持手段間の隙間の外から粉塵を吸引する場合に比べ、電極シートにより近い位置で効率よく粉塵を吸引除去することができる。

手段４．前記電極シートの裏面側（下側）に配置される前記第１挟持手段及び前記第２挟持手段を一体形成し、
前記隙間の下部に底部を設けたことを特徴とする手段１乃至３のいずれかに記載の切断装置。

上記手段４によれば、電極シートの裏面側（下側）に、溝状の隙間を有した凹型部材が挟持手段として配置されることとなる。これにより、両挟持手段間の隙間の閉鎖性を高めることができ、活物質粉や金属粉などの粉塵の飛散防止効果や吸引除去効率をより高めることができる。

特に上記手段３の構成の下では、両挟持手段間の隙間の底部に上記吸引孔を開口形成することにより、下方へ落下してくる活物質粉や金属粉などの粉塵を吸引除去することができ、その効果をさらに高めることができる。

手段５．前記電極シートの切断後に、前記第１挟持手段及び前記第２挟持手段が前記電極シートを挟持したまま、当該電極シートのシート長手方向に沿って互いに離間する方向へ相対移動するように構成されたことを特徴とする手段１乃至３のいずれかに記載の切断装置。

従来の切断装置では、電極シートの切断後、可動刃が開かれる際にも、当該可動刃が切断後の電極シートの端面を強く擦り上げ、活物質粉や金属粉などの粉塵が発生するおそれがある。

これに対し、上記手段５によれば、電極シートの切断後、切断刃を元の状態へ戻す際に、当該切断刃が切断後の電極シートの端面に接触しないようにすることができる。結果として、活物質粉や金属粉などの粉塵の発生をさらに低減することができる。

手段６．少なくとも前記電極シートを捲回可能な捲回手段と、
手段１乃至５のいずれかに記載の切断装置とを備えたことを特徴とする捲回装置。

上記手段６によれば、上記切断装置を備えることで、活物質粉や金属粉などの粉塵が捲回素子中に混入するおそれを低減することができる。結果として、製造された捲回素子において短絡等の不具合が発生するおそれを低減し、製品品質の低下抑制を図ることができる。

電池素子の構成を示す断面模式図である。 捲回部を示す正面模式図である。 捲回装置の概略構成を示す模式図である。 切断装置の動作を説明するための模式図であって、（ａ）は、各押さえ部材が開いた状態の切断装置を示す正面模式図であり、（ｂ）は、（ａ）のＬ１−Ｌ１線断面模式図である。 切断装置の動作を説明するための模式図であって、（ａ）は、各押さえ部材により電極シートを挟持した状態の切断装置を示す正面模式図であり、（ｂ）は、（ａ）のＬ２−Ｌ２線断面模式図である。 切断装置の動作を説明するための模式図であって、（ａ）は、電極シートを切断した状態の切断装置を示す正面模式図であり、（ｂ）は、（ａ）のＬ３−Ｌ３線断面模式図である。 別の実施形態における切断装置の動作を説明するための模式図であって、（ａ）は、各押さえ部材が開いた状態の切断装置を示す断面模式図であり、（ｂ）は、各押さえ部材により電極シートを挟持した状態の切断装置を示す断面模式図であり、（ｃ）は、電極シートを切断した状態の切断装置を示す断面模式図であり、（ｄ）は、電極シートの切断位置の上流側を挟持した押さえ片と、下流側を挟持した押さえ片とが互いに離間する方向へ移動した状態の切断装置を示す断面模式図である。

以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。まず、本実施形態の捲回装置によって得られる捲回素子としてのリチウムイオン電池素子の構成について説明する。

図１に示すように、リチウムイオン電池素子（以下、「電池素子」と称す）１は、筒状の巻芯コア２に対して、２枚のセパレータシート３，４と正電極シート５と負電極シート６とによって構成される帯状体７が捲回されることで構成されている。尚、図１においては、説明の便宜上、セパレータシート３，４、正電極シート５、及び、負電極シート６の相互の間隔をあけて示している箇所がある。

本実施形態において、巻芯コア２は、十分な剛性を有する材料（例えば、アルミニウム等の金属素材やポリプロピレン等の樹脂素材）により形成されている。また、巻芯コア２は、後述の巻軸２０と係合する断面正方形状の挿通孔８を有している。

セパレータシート３，４は、巻芯コア２の長手方向に沿った長さと同一の幅を有するものであり、異なる電極シート５，６同士が互いに接触して短絡を起こしてしまうのを防止すべく絶縁体、特に本実施形態ではポリプロピレンにより構成されている。

電極シート５，６もまた、セパレータシート３，４と同様、巻芯コア２の長手方向に沿った長さとほぼ同一の幅を有するものである。電極シート５，６は、その本体部が薄板状の金属箔よりなり、その表裏両面にはシート長手方向に沿って活物質が連続塗工（塗布）されている。これにより、電極シート５，６には、シート幅方向に活物質塗工部と活物質未塗工部とが形成されることとなる。電極シート５，６の未塗工部には、それぞれリード（図示略）が溶接されている。

リチウムイオン電池を得るに際しては、電池素子１が金属製で筒状をなす電池容器（図示せず）内に配設されるとともに、正極側のリード及び負極側のリードがそれぞれまとめられる。まとめられた正極側のリードは正極端子部品（図示せず）に接続され、同じくまとめられた負極側のリードは負極端子部品（図示せず）に接続される。そして、両端子部品が前記電気容器の両端開口に設けられることで、リチウムイオン電池が完成する。

本実施形態では、正極シート５にアルミニウム箔シートが用いられ、その表裏両面に正極活物質が塗布されている。また、負極シート６には銅箔シートが用いられ、その表裏両面に負極活物質が塗布されている。

また、一般にリチウムイオン電池素子に係る電極シートとしては、金属箔の厚みが１５μｍ〜１００μｍ、表裏両面の活物質の厚みがそれぞれ１５μｍ〜１００μｍで、全体として５０μｍ〜３００μｍのものが考えられるが、このうち、本実施形態では、金属箔の厚みが５０μｍ、表裏両面の活物質の厚みがそれぞれ５０μｍで、全体として１５０μｍの電極シート５，６を採用している。

次に、電池素子１を製造するための捲回装置について説明する。図３に示すように、捲回装置６０は、正極シート５を搬送する電極シート搬送機構６１、負極シート６を搬送する電極シート搬送機構６２、及び、セパレータシート３，４を搬送するセパレータシート搬送機構６３，６４を備えている。

各シート搬送機構６１〜６４においては、ロール状に捲回された原反から各シートが引き出され、捲回手段としての捲回部６５の方へと供給される。そして、各シート搬送機構６１〜６４によって搬送された各シートは、捲回部６５において各シートが重なるように巻取られる。なお、上記捲回部６５や各シート搬送機構６１〜６４など、捲回装置６０内の各種機構は、図示しない制御装置により動作制御される構成となっている。

ここで、まず捲回部６５の構成について図２を参照して詳しく説明する。図２に示すように、捲回部６５は、回転可能に設けられたターレット１２を備えている。該ターレット１２は、２枚の円盤状のテーブル１４，１５が相対向するようにして構成されている。両テーブル１４，１５（ターレット１２）は時計回りに回転可能に構成されると共に、両テーブル１４，１５が同期回転するように設定されている。

両テーブル１４，１５間には、テーブル１４，１５の回転方向に１８０°間隔で、２箇所に巻軸２０が設けられている。各巻軸２０は、着脱ポジションＰ１及び捲回ポジションＰ２間を交互に移動することとなる。

着脱ポジションＰ１は、巻芯コア２の取付け及び電池素子１の取外しを行うためのポジションであって、当該着脱ポジションＰ１に対応して、巻芯コア２の取付け及び電池素子１の取外しを行うための着脱装置１３が設けられている。

一方、捲回ポジションＰ２は、巻芯コア２に対し帯状体７を捲回するポジションであって、当該捲回ポジションＰ２に位置する巻軸２０に対し、上記各シート搬送機構６１〜６４から各シートが供給される。

本実施形態では、捲回ポジションＰ２に対応して、図示しないセパレータ固着手段が設けられている。セパレータ固着手段は、捲回の初期段階において、例えば熱溶着により、セパレータシート３，４の先端部分を巻芯コア２の表面に対し取着可能に構成されている。勿論、単に接着テープ等を用いてセパレータシート３，４の先端部分を巻芯コア２の表面に対し貼付ける構成であっても差し支えない。

次に、電極シート搬送機構６１，６２の構成について図３を参照して詳しく説明する。但し、図３においては、便宜上、電極シート搬送機構６２の部分のみ詳細に図示しているが、電極シート搬送機構６１についても同様の構成を具備している。

電極シート搬送機構６１，６２の最上流側においては、電極シート５，６がロール状に捲回された原反７０が回転可能に支持されている。原反７０の下流側には、張力付与手段７２が設けられている。本実施形態における張力付与手段７２は、一対のローラ７３，７４と、両ローラ７３，７４間に設けられた段差ローラ７５とからなる。

張力付与手段７２の下流側には、捲回部６５に対し電極シート５，６を供給するためのシート供給機構８０が設けられている。

シート供給機構８０は、上下一対のチャック８０ａ，８０ｂを具備している。チャック８０ａ，８０ｂは、図示しない駆動手段により開閉動作可能に構成されている。

また、シート供給機構８０は、電極シート５，６の搬送経路に沿って進退可能に構成されている。より詳しくは、シート供給機構８０は、図示しない駆動手段により、捲回部６５から相当距離離間した退避位置と、捲回部６５に最も接近した最接近位置との間を移動可能に構成されている。当該最接近位置は、チャック８０ａ，８０ｂにより把持された電極シート５，６の先端部が、巻軸２０の回転に基づき巻取開始可能な程度に十分に近い位置である。

シート供給機構８０の下流側には、電極シート５，６を切断するための切断装置８２が設けられている。

ここで、切断装置８２の構成について図４〜６を参照して詳しく説明する。切断装置８２は、電極シート５，６を切断する切断手段としてのワイヤカッタ９０と、シート切断時に電極シート５，６の下側にて当該電極シート５，６を押さえる下押さえ部材９１と、シート切断時に電極シート５，６の上側にて当該電極シート５，６を押さえる上押さえ部材９２とを備えている。

ワイヤカッタ９０は、電極シート５，６のシート幅方向〔図５（ａ）の左右方向、図５（ｂ）の奥行き方向〕に沿ってコ字状に屈曲形成された支持部材９０ａと、当該支持部材９０ａの両端部間に緊張状態で張られた金属製の切断用ワイヤ（ワイヤ状の切断刃）９０ｂとを有している。

一般に、全体の厚みが５０μｍ〜３００μｍの電極シートを切断する金属製の切断用ワイヤとしては、その直径が１５μｍ〜５０μｍのものが考えられるが、このうち、本実施形態では、厚み１５０μｍの電極シート５，６に対応して、直径Ｗ０〔図６（ａ）参照〕が３０μｍの切断用ワイヤ９０ｂを採用している。

勿論、切断用ワイヤ９０ｂの太さや材質は、これに限定されるものではなく、適宜変更可能である。

ワイヤカッタ９０は、図示しない駆動手段により変位可能に構成されている。より詳しくは、ワイヤカッタ９０は、支持部材９０ａの長手方向一端側に設けられた支軸９０ｃを中心として回動可能に構成され、切断用ワイヤ９０ｂが下押さえ部材９１（後述するスリット９１ａ）内に差し込まれる切断位置（図６参照）と、切断用ワイヤ９０ｂが上押さえ部材９２（後述するスリット９２ａ）よりも上方へ抜け出した離間位置（図５参照）との間を変位する。

また、ワイヤカッタ９０は、電極シート５，６のシート幅方向に水平移動可能に構成され、電極シート５，６の搬送経路から相当距離離間した退避位置と、電極シート５，６の搬送経路に接近した接近位置（図５参照）との間を変位する。

下押さえ部材９１は、電極シート５，６のシート幅方向に沿って長尺状に形成され、図示しない駆動手段により変位可能に構成されている。より詳しくは、下押さえ部材９１は、電極シート５，６のシート幅方向に水平移動可能に構成され、電極シート５，６の搬送経路から相当距離離間した退避位置と、電極シート５，６の搬送経路に接近した接近位置（図４参照）との間を変位する。

また、下押さえ部材９１は、上下動可能に構成され、電極シート５，６から下方へ相当距離離間した離間位置（図４参照）と、電極シート５，６に接触し当該電極シート５，６を押さえる押さえ位置（図５参照）との間を変位する。

下押さえ部材９１の上面には、電極シート５，６のシート幅方向に沿って、有底のスリット９１ａが形成されている。これにより、下押さえ部材９１は、スリット９１ａを介して、電極シート５，６の長手方向に対し分割された一対の押さえ片９１ｂを備えることとなる。

スリット９１ａは、シート切断時に切断用ワイヤ９０ｂが差し込まれる部位であり、電極シート５，６の長手方向〔図５（ａ）の奥行き方向、図５（ｂ）の左右方向〕に沿ったその幅Ｗ１は、シート切断時に少なくとも切断用ワイヤ９０ｂがスリット９１ａの側壁面に接触しない程度の間隔をあけて設定されている〔図６（ｂ）参照〕。

一般に、直径１５μｍ〜５０μｍの切断用ワイヤが通過するスリットとしては、その幅が０．５ｍｍ〜３ｍｍのものが考えられるが、このうち、本実施形態では、直径Ｗ０が３０μｍの切断用ワイヤ９０ｂに対応して、幅Ｗ１が１ｍｍのスリット９１ａを採用している。勿論、スリット９１ａの幅Ｗ１は、これに限定されるものではなく、適宜変更可能である。

スリット９１ａの底部には、その長手方向に沿って所定間隔で複数の吸引孔９１ｃが開口形成されている。また、下押さえ部材９１の内部には、その長手方向に沿って、各吸引孔９１ｃと連通する吸引経路９１ｄが形成されている。

吸引経路９１ｄは、図示しない吸引ホースを介して、図示しない吸引装置に接続されている。そして、吸引装置が作動すると、吸引経路９１ｄ及び吸引孔９１ｃを介してスリット９１ａ内の吸引が行われる仕組みとなっている。従って、前記吸引装置、前記吸引ホース、吸引経路９１ｄ及び吸引孔９１ｃにより、本実施形態における吸引手段が構成されることとなる。

上押さえ部材９２は、電極シート５，６のシート幅方向に沿って長尺状に形成され、図示しない駆動手段により、上記下押さえ部材９１に同期して変位可能に構成されている。より詳しくは、上押さえ部材９２は、下押さえ部材９１と同様、電極シート５，６のシート幅方向に水平移動可能に構成され、電極シート５，６の搬送経路から相当距離離間した退避位置と、電極シート５，６の搬送経路に接近した接近位置（図４参照）との間を変位する。

また、上押さえ部材９２は、上下動可能に構成され、電極シート５，６から上方へ相当距離離間した離間位置（図４参照）と、電極シート５，６に接触し当該電極シート５，６を押さえる押さえ位置（図５参照）との間を変位する。

上押さえ部材９２は、スリット９２ａを介して、電極シート５，６の長手方向に対し分割された一対の押さえ片９２ｂからなる。

スリット９２ａは、シート切断時に切断用ワイヤ９０ｂが通過する部位であり、電極シート５，６の長手方向に沿ったその幅Ｗ２は、シート切断時に少なくとも切断用ワイヤ９０ｂがスリット９２ａの側壁面に接触しない程度の間隔をあけて設定されている〔図６（ｂ）参照〕。

上記スリット９１ａと同様、本実施形態では、直径Ｗ０が３０μｍの切断用ワイヤ９０ｂに対応して、幅Ｗ２が１ｍｍのスリット９２ａを採用している。勿論、スリット９２ａの幅Ｗ２は、これに限定されるものではなく、適宜変更可能である。

一対の押さえ片９２ｂの相対向する面（スリット９２ａの側壁面）には、それぞれその長手方向に沿って所定間隔で複数の吸引孔９２ｃが開口形成されている。また、各押さえ片９２ｂの内部には、その長手方向に沿って、各吸引孔９２ｃと連通する吸引経路９２ｄが形成されている。

吸引経路９２ｄは、上記吸引経路９１ｄと同様、図示しない吸引ホースを介して、図示しない吸引装置に接続されている。そして、吸引装置が作動すると、吸引経路９２ｄ及び吸引孔９２ｃを介してスリット９２ａ内の吸引が行われる仕組みとなっている。従って、上記同様、前記吸引装置、前記吸引ホース、吸引経路９２ｄ及び吸引孔９２ｃにより、本実施形態における吸引手段が構成されることとなる。

次に、上述した捲回装置６０による電池素子１の製造方法について説明する。

まず、ターレット１２を時計回りに半回転させることで、一方の巻軸２０を着脱ポジションＰ１へと移動させる。このとき、他方の巻軸２０は捲回ポジションＰ２に位置することとなる。例えば、それまで捲回ポジションＰ２に位置しており帯状体７の捲回がほぼ完了した巻軸２０が、着脱ポジションＰ１へと移動させられる。一方、それまで着脱ポジションＰ１に位置しており新たな巻芯コア２の装着された巻軸２０が捲回ポジションＰ２へと移動させられる。

かかる捲回ポジションＰ２に位置する巻軸２０においては、巻芯コア２が装着されているのであるが、当初、当該巻芯コア２には何も巻き付けられていない。この状態において、先ず上述したセパレータ固着手段により、セパレータシート３，４の先端部分が巻芯コア２の表面に対し取着固定される。

続いて、当該捲回ポジションＰ２においては、巻軸２０の回転が行われる。そして、所定タイミングが到来したならば、電極シート搬送機構６１，６２の各シート供給機構８０が作動し、各電極シート５，６が巻芯コア２の方に向けて供給される。

より詳しくは、それまでチャック８０ａ，８０ｂによって先端部が把持されていた各電極シート５，６が、シート供給機構８０（チャック８０ａ，８０ｂ）が巻軸２０の方へ移動することで、巻芯コア２の方に向けて供給される。これにより、各電極シート５，６の先端が、各セパレータシート３，４に挟み込まれることとなり、各電極シート５，６が、それぞれ各セパレータシート３，４を介して互いに絶縁状態で巻き取られ始めることとなる。

そして、各電極シート５，６の巻取りが開始されたならば、チャック８０ａ，８０ｂが開かれる。これにより、各電極シート５，６は、張力付与手段７２にて所定の張力を付与されながら、セパレータシート３，４とともに巻き取られることとなる。

尚、チャック８０ａ，８０ｂの開放に伴い、シート供給機構８０は幾分上流側（巻軸２０から離間する側）まで移動し、捲回中においては、当該位置において待機する。

１素子分の帯状体７の捲回がほぼ完了したならば、巻軸２０の回転が一旦停止される。当該停止されるタイミングは、巻軸２０に設けられたエンコーダの計測値に基づいて決定される。これにより、各電極シート５，６の所定の切断位置が切断装置８２の位置に位置決めされるタイミングで、巻軸２０の回転が停止されることとなる。

巻軸２０の回転が一旦停止されると、シート供給機構８０のチャック８０ａ，８０ｂにより各電極シート５，６を把持した上で、切断装置８２が作動し、各電極シート５，６が切断される。

その後、巻軸２０を幾らか回転させた後、セパレータシート３，４についても切断する。そして、切断された残りの帯状体７（各シート３〜６）が完全に巻き取られ、外周側のセパレータシート３，４に関しテープ止めが施されることで捲回が完了する。

そして、巻軸２０等を着脱ポジションＰ１へと移動させた上で、帯状体７の捲回された巻芯コア２ごと取り外すことで電池素子１が得られる。

ここで、切断装置８２の動作についてより詳しく説明する。上述したように電極シート５，６の所定の切断位置が、切断装置８２（押さえ部材９１，９２のスリット９１ａ，９２ａ）の位置に位置決め停止されると、先ず上記退避位置（電極シート５，６の搬送経路外）に退避していた各押さえ部材９１，９２が上記接近位置（電極シート５，６の搬送経路）へと移動すると共に、各押さえ部材９１，９２がそれぞれ上記押さえ位置（電極シート５，６側）に向けて移動する〔図４（ａ），（ｂ）参照〕。

そして、下押さえ部材９１の一対の押さえ片９１ｂと、上押さえ部材９２の一対の押さえ片９２ｂとにより、電極シート５，６の切断位置の上流側及び下流側がそれぞれ挟持されると共に、上記退避位置（電極シート５，６の搬送経路外）に退避していたワイヤカッタ９０が上記接近位置（電極シート５，６の搬送経路）へと移動してくる〔図５（ａ），（ｂ）参照〕。尚、本実施形態では、下押さえ部材９１の一対の押さえ片９１ｂ、及び、上押さえ部材９２の一対の押さえ片９２ｂのうち、電極シート５，６の切断位置の上流側を挟持する押さえ片９１ｂ，９２ｂが第１挟持手段を構成し、電極シート５，６の切断位置の下流側を挟持する押さえ片９１ｂ，９２ｂが第２挟持手段を構成する。

続いて、ワイヤカッタ９０が支軸９０ｃを中心に回動する。これにより、切断用ワイヤ９０ｂが上押さえ部材９２のスリット９２ａを通過し、電極シート５，６をシート幅方向一端側から他端側に向かって切断していく。その後、切断用ワイヤ９０ｂは、下押さえ部材９１のスリット９１ａ内に収容される〔図６（ａ），（ｂ）参照〕。従って、スリット９１ａ，９２ａが本実施形態における隙間に相当する。

電極シート５，６の切断が終了すると、ワイヤカッタ９０が押さえ部材９１，９２から離間し、切断用ワイヤ９０ｂがスリット９１ａ，９２ａから抜け出ると同時に、上記吸引装置が作動し、吸引孔９１ｃ，９２ｃ等を介してスリット９１ａ，９２ａ内の吸引が行われる。これにより、電極シート５，６の切断時に発生した活物質粉や金属粉などの粉塵が吸引除去される。

以上詳述したように、本実施形態では、切断刃として切断用ワイヤ９０ｂを用いることにより、従来の切断装置に比べ、切断後の電極シート５，６の端面が擦られる度合いを大幅に低減することができる。また、従来の切断装置のように、可動刃と固定刃等とが擦れ合うこともない。結果として、電極シート５，６の切断に際し、活物質粉や金属粉などの粉塵の発生を低減することができる。ひいては、活物質粉や金属粉などの粉塵が電池素子１に混入するといった不具合の発生を抑制し、製品品質の低下抑制を図ることができる。

また、本実施形態は、押さえ部材９１，９２により、シート長手方向における切断位置の両側で電極シート５，６を挟持する両持ち構造となっているため、従来の片持ち構造の切断装置に比べ、より安定した状態で電極シート５，６を切断することができる。

さらに、本実施形態では、押さえ部材９１，９２により、シート長手方向における切断位置の両側で電極シート５，６を挟持し、壁を作ると共に、切断刃として切断用ワイヤ９０ｂを用いることにより、スリット９１ａ，９２ａの幅Ｗ１，Ｗ２を極力狭く設定することができるため、電極シート５，６の切断時に発生した活物質粉や金属粉などの粉塵が広範囲に飛散するのを防止し、効率よく吸引除去することができる。

特に本実施形態では、下押さえ部材９１のスリット９１ａの底部が塞がれており、その底部に吸引孔９１ｃが形成されているため、スリット９１ａ，９２ａの閉鎖性を高め、活物質粉や金属粉などの粉塵の飛散防止効果や吸引除去効率をより高めることができる。

尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。

（ａ）上記実施形態では、捲回装置６０によって、リチウムイオン電池の電池素子１が製造されているが、捲回装置６０によって製造される捲回素子はこれに限定されるものではなく、例えば、リチウムイオンキャパシタや電解コンデンサ等の捲回素子を製造することとしてもよい。

（ｂ）上記実施形態では、電池素子１が、巻芯コア２を具備する場合について具体化されているが、当該巻芯コア２を有しないタイプの電池素子を得る場合について具体化することとしてもよい。また、巻芯コア２の外周形状が例えば扁平な断面非円形状のものであってもよい。

（ｃ）上記実施形態における捲回装置６０（電極シート搬送機構６１，６２、捲回部６５等）の構成はあくまでも一例であって、他の構成を採用してもよい。

（ｄ）上記実施形態では、本願発明に係る切断装置８２を、電池素子１を製造するための捲回装置６０に備えた構成として具現化しているが、これに限らず、他の捲回装置や捲回装置以外のものに組付けた構成として具現化してもよい。勿論、切断装置８２を単体で使用することも可能である。

（ｅ）切断装置８２の構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、他の構成を採用してもよい。

例えば、図７に示した切断装置１００では、電極シート５，６を切断する切断手段としてのワイヤカッタ１０１と、シート切断時に電極シート５，６の下側にて当該電極シート５，６を押さえる下押さえ部材９３と、シート切断時に電極シート５，６の上側にて当該電極シート５，６を押さえる上押さえ部材９４とを備えている。

ワイヤカッタ１０１は、電極シート５，６のシート幅方向に沿ってコ字状に屈曲形成された支持部材１０１ａと、当該支持部材１０１ａの両端部間に緊張状態で張られた金属製の切断用ワイヤ１０１ｂとを有している。

ワイヤカッタ１０１は、図示しない駆動手段により変位可能に構成されている。より詳しくは、ワイヤカッタ１０１は、電極シート５，６のシート幅方向に水平移動可能に構成され、電極シート５，６の搬送経路から相当距離離間した退避位置と、電極シート５，６の搬送経路に接近した接近位置との間を変位する。

また、ワイヤカッタ１０１は、切断用ワイヤ１０１ｂが電極シート５，６のシート幅方向と平行（水平方向）となった状態で上下動可能に構成され、切断用ワイヤ１０１ｂが下押さえ部材９３（後述するスリット９３ａ）内に差し込まれる切断位置〔図７（ｃ）参照〕と、切断用ワイヤ１０１ｂが上押さえ部材９４（後述するスリット９４ａ）よりも上方へ抜け出した離間位置〔図７（ｂ）参照〕との間を変位する。

尚、シート切断時には、上記構成に代えて、切断用ワイヤ１０１ｂが電極シート５，６のシート幅方向（水平方向）に対し傾斜した状態で上下動する構成してもよい。また、切断用ワイヤ１０１ｂが電極シート５，６のシート幅方向に対し傾斜した状態で、電極シート５，６のシート幅方向に沿って水平移動する構成としてもよい。

各押さえ部材９３，９４は、電極シート５，６のシート幅方向に沿って長尺状に形成され、図示しない駆動手段により変位可能に構成されている。より詳しくは、各押さえ部材９３，９４は、それぞれ電極シート５，６のシート幅方向に水平移動可能に構成され、電極シート５，６の搬送経路から相当距離離間した退避位置と、電極シート５，６の搬送経路に接近した接近位置との間を変位する。

また、各押さえ部材９３，９４は、上下動可能に構成され、電極シート５，６から相当距離離間した離間位置〔図７（ａ）参照〕と、電極シート５，６に接触し当該電極シート５，６を押さえる押さえ位置〔図７（ｂ）参照〕との間を変位する。

各押さえ部材９３，９４は、それぞれスリット９３ａ，９４ａを介して、電極シート５，６の長手方向に対し分割された一対の押さえ片９３ｂ，９４ｂからなる。

そして、各押さえ片９３ｂ，９４ｂは、それぞれ電極シート５，６のシート長手方向に沿って水平移動可能に構成されている。

一対の押さえ片９３ｂ，９４ｂの相対向する面（スリット９３ａ，９４ａの側壁面）には、それぞれその長手方向に沿って所定間隔で複数の吸引孔９３ｃ，９４ｃが開口形成されている。また、各押さえ片９３ｂ，９４ｂの内部には、その長手方向に沿って、各吸引孔９３ｃ，９４ｃと連通する吸引経路９３ｄ，９４ｄが形成されている。

上記実施形態と同様、吸引経路９３ｄ，９４ｄは、図示しない吸引ホースを介して、図示しない吸引装置に接続されている。

次に、切断装置１００の動作についてより詳しく説明する。上記実施形態のように電極シート５，６の所定の切断位置が、切断装置１００（押さえ部材９３，９４のスリット９３ａ，９４ａ）の位置に位置決め停止されると、先ず上記退避位置（電極シート５，６の搬送経路外）に退避していた各押さえ部材９３，９４が上記接近位置（電極シート５，６の搬送経路）へと移動すると共に、各押さえ部材９３，９４がそれぞれ上記押さえ位置（電極シート５，６側）に向けて移動する〔図７（ａ）参照〕。

そして、下押さえ部材９３の一対の押さえ片９３ｂと、上押さえ部材９４の一対の押さえ片９４ｂとにより、電極シート５，６の切断位置の上流側及び下流側がそれぞれ挟持されると共に、上記退避位置（電極シート５，６の搬送経路外）に退避していたワイヤカッタ１０１が上記接近位置（電極シート５，６の搬送経路）へと移動してくる〔図７（ｂ）参照〕。

続いて、ワイヤカッタ１０１が下降する。そして、切断用ワイヤ１０１ｂが上押さえ部材９４のスリット９４ａを通過し、下押さえ部材９３のスリット９３ａへ移動することにより、電極シート５，６が切断される〔図７（ｃ）参照〕。

本実施形態では、ワイヤカッタ１０１による上記切断作業が行われている間、上記吸引装置が作動し続け、吸引孔９３ｃ，９４ｃ等を介してスリット９３ａ，９４ａ内の吸引が行われる。これにより、電極シート５，６の切断時に発生した活物質粉や金属粉などの粉塵が吸引除去される。

尚、本実施形態においては、スリット９３ａ，９４ａの下方位置に、活物質粉や金属粉などの粉塵を受ける受け皿等を設けた構成としてもよい。

電極シート５，６の切断が終了すると、電極シート５，６の切断位置の上流側を挟持した押さえ片９３ｂ，９４ｂと、電極シート５，６の切断位置の下流側を挟持した押さえ片９３ｂ，９４ｂとが、それぞれ電極シート５，６を挟持したまま、当該電極シート５，６のシート長手方向に沿って互いに離間する方向へ移動する。ここで、上流側及び下流側の押さえ片９３ｂ，９４ｂのうち、一方側だけが他方側から離間動作する構成としてもよい。その後、ワイヤカッタ１０１が上昇して、元の状態に戻る〔図７（ｄ）参照〕。

本実施形態では、電極シート５，６の切断後、スリット９３ａ，９４ａの幅、ひいては切断後の電極シート５，６の上流側端面と下流側端面との間隔が広がることにより、切断用ワイヤ１０１ｂがスリット９３ａ，９４ａから抜け出す際、当該切断用ワイヤ１０１ｂが切断後の電極シート５，６の端面に接触しないようにすることができる。

勿論、図７に例示した構成の下、電極シート５，６の切断位置の上流側を挟持した押さえ片９３ｂ，９４ｂと、電極シート５，６の切断位置の下流側を挟持した押さえ片９３ｂ，９４ｂとが互いに離間せず、上記実施形態と同様、スリット９３ａ，９４ａの幅が一定に保たれる構成を採用してもよい。

（ｆ）上記実施形態では、電極シート５，６を切断する際、ワイヤカッタ９０が回動動作する構成を採用しているが、これに限らず、図７に例示した構成と同様に、ワイヤカッタ９０が直線的に動く構成を採用してもよい。

（ｇ）上記実施形態や、図７に例示した構成では、押さえ部材９１，９２（９３，９４）の全てに、吸引手段を構成する吸引孔９１ｃ，９２ｃ（９３ｃ，９４ｃ）及び吸引経路９１ｄ，９２ｄ（９３ｄ，９４ｄ）が形成されている。これに限らず、例えば下押さえ部材９１のみに吸引孔９１ｃ及び吸引経路９１ｄを設けるなど、押さえ部材９１，９２（９３，９４）の一部にのみに吸引手段を設けた構成としてもよい。

また、押さえ部材９１，９２（９３，９４）とは独立して、外部からスリット９１ａ，９２ａ（スリット９３ａ，９４ａ）内の粉塵を吸引除去するような吸引手段を備えた構成としてもよい。

勿論、スリット９１ａ，９２ａ（スリット９３ａ，９４ａ）から粉塵を吸引除去する吸引手段を全く備えない構成としてもよい。

１…電池素子、３，４…セパレータシート、５…正電極シート、６…負電極シート、７…帯状体、６０…捲回装置、６１，６２…電極シート搬送機構、６５…捲回部、８２…切断装置、９０…ワイヤカッタ、９０ｂ…切断用ワイヤ、９１…下押さえ部材、９１ａ…スリット、９１ｂ…押さえ片、９１ｃ…吸引孔、９１ｄ…吸引経路、９２…上押さえ部材、９２ａ…スリット、９２ｂ…押さえ片、９２ｃ…吸引孔、９２ｄ…吸引経路。

Claims (6)

1. 活物質の塗布された帯状の電極シートを切断するための切断装置であって、
   前記電極シートを表裏両面から挟持可能な第１挟持手段と、
   前記電極シートのシート長手方向に対し前記第１挟持手段と所定間隔の隙間をあけて配置され、前記電極シートを表裏両面から挟持可能な第２挟持手段と、
   前記第１挟持手段と前記第２挟持手段との間の隙間を通して前記電極シートを切断可能なワイヤ状の切断刃を有した切断手段とを備えたことを特徴とする切断装置。
2. 前記第１挟持手段と前記第２挟持手段との間の隙間から粉塵を吸引除去するための吸引手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の切断装置。
3. 前記第１挟持手段及び／又は前記第２挟持手段の内部に前記吸引手段の吸引経路を形成すると共に、
   前記吸引経路と連通する吸引孔を、前記第１挟持手段及び／又は前記第２挟持手段における前記隙間に面した部位に開口形成したことを特徴とする請求項２に記載の切断装置。
4. 前記電極シートの裏面側に配置される前記第１挟持手段及び前記第２挟持手段を一体形成し、
   前記隙間の下部に底部を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の切断装置。
5. 前記電極シートの切断後に、前記第１挟持手段及び前記第２挟持手段が前記電極シートを挟持したまま、当該電極シートのシート長手方向に沿って互いに離間する方向へ相対移動するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の切断装置。
6. 少なくとも前記電極シートを捲回可能な捲回手段と、
   請求項１乃至５のいずれかに記載の切断装置とを備えたことを特徴とする捲回装置。

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