JP2014067682A - 加圧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】塗工液層が形成された複数の帯状部材を１台の加圧装置で同時に圧縮加工する。
【解決手段】巻出軸４Ａ，４Ｂから巻取軸５Ａ，５Ｂへ２枚の金属箔２Ａ，２Ｂが同じ搬送方向Ｔに、かつ搬送方向Ｔに直交する方向に並んだ状態で搬送される。一対のプレスローラ１２Ａ，１２Ｂによって、金属箔２Ａ，２Ｂの少なくとも塗工液層が形成された部分を挟み込んで加圧する。
【選択図】図１

Description

本発明は、加圧装置に関し、特に蓄電素子用の電極体の製造に適した加圧装置に関する。

非水電解質二次電池を含む電池及びキャパシタのような蓄電素子が備える電極体には、いずれも帯状の金属箔である正極シートと負極シート（電極シート）をセパレータと重ね合わせて巻回又は積層した構造のものがある。電極シートの両面には、塗工装置により活物質（塗工液）が塗布される。その後、活物質層の高密度化と厚みの均一化等のために、金属箔に圧縮加工が施される。この圧縮加工には、金属箔を挟み込んで圧縮するプレスローラ対を備える加圧装置を使用できる（例えば特許文献１参照）。

生産性の観点から、１台の加圧装置により、それぞれ活物質層（塗工液層）が形成された複数の電極シート（帯状部材）を同時に圧縮加工できることが好ましい。しかし、特許文献１に記載の装置を含め、従来のこの種の加圧装置では、このような観点からの十分な検討がなされていない。

特開２０１２−１２９１４７号公報

本発明は、それぞれ塗工液層が形成された複数の帯状部材を同時に圧縮加工できる加圧装置を提供することを課題とする。

本発明は、塗工液層を形成済みの複数の帯状部材を供給する供給部と、前記複数の帯状部材が回収される回収部と、前記複数の前記帯状部材が、同じ搬送方向に、かつ前記搬送方向に直交する方向に並んだ状態で搬送される、前記供給部から前記回収部に到る搬送ラインと、前記搬送ライン上に設けられ、前記複数の帯状部材の少なくとも前記塗工液層が形成された部分を挟み込んで加圧する一対のプレスローラとを備える、加圧装置を提供する。

一対のプレスローラで複数の帯状部材を挟み込んで圧縮するので、１台の加圧装置で複数の帯状部材の塗工液層に対して同時に圧縮加工を施すことができる。

個々の前記帯状部材を前記プレスローラに対して前記帯状部材の幅方向に相対的に移動させる移動機構と、個々の前記帯状部材の幅方向の位置を検出するセンサと、前記プレスローラに対して前記幅方向に位置合わせされるように、前記センサからの入力に応じて、個々の前記帯状部材を前記移動機構によって前記プレスローラに対して相対的に移動させる制御装置とをさらに備えることが好ましい。

この構成により、個々の帯状部材毎に幅方向の所定位置に対して正確に圧縮加工を施すことができる。

具体的には、前記移動機構は前記供給部を前記幅方向に移動させる。

前記プレスローラの外周面はそれぞれ個々の前記帯状部材に対応する複数のクラウン状部を備えることが好ましい。

この構成により、一対のプレスローラによって複数の帯状部材に形成された塗工液層をより均一かつ高密度に圧縮できる。

例えば、個々の前記クラウン状部の頂点の前記プレスローラの回転軸線方向の位置は、前記帯状部材の前記塗工液層の幅方向の中心位置に設定される。

代案としては、前記プレスローラの外周面の形状が円柱状である。

本発明の加圧装置では、一対のプレスローラで複数の帯状部材を挟み込んで圧縮するので、１台の加圧装置で複数の帯状部材の塗工液層に対して同時に圧縮加工を施すことができる。その結果、生産性の向上とコストの低減を図ることができる。

本発明の実施形態に係る加圧装置の模式的な斜視図。 図１のII-II線での断面図。 プレスローラの形状の代案を示す図２と同様の断面図。

図１及び図２は本発明の実施形態に係るプレスローラ型の加圧装置１を示す。本実施形態の加圧装置１は、非水電解質二次電池を含む電池及びキャパシタのような蓄電素子が備える電極体の正極シート又は負極シートとして使用される一定幅の長尺な帯状の金属箔２Ａ，２Ｂに形成された、塗工液層３ａ，３ｂ（活物質層）に対して圧縮加工を施す。

加圧装置は、２個の巻出軸（供給部）４Ａ，４Ｂと、２個の巻取軸（回収部）５Ａ，５Ｂを備える。巻出軸４Ａ，４Ｂには、両面に塗工液層３ａ，３ｂが形成された金属箔２Ａ，２Ｂをそれぞれコイル状に巻回している。塗工液層３ａ，３ｂは、例えばダイコータ型の塗工装置により金属箔２Ａ，２Ｂに活物質（塗工液）を塗工することで形成される。巻出軸４Ａ，４Ｂから巻き出された金属箔２Ａ，２Ｂは、それぞれ巻取軸５Ａ，５Ｂにコイル状に巻き取られる。巻取軸５Ａ，５Ｂはモータを含む回転駆動機構６Ａ，６Ｂにより回転駆動される。巻出軸４Ａ，４Ｂは従動軸であり、ブレーキ７Ａ，７Ｂによって回転抵抗が調節される。巻取軸５Ａ，５Ｂの回転により巻出軸４Ａ，４Ｂから巻き出された金属箔２Ａ，２Ｂは、巻取軸５Ａ，５Ｂへ向けて連続的に搬送される。巻出軸４Ａ，４Ｂから巻取軸５Ａ，５Ｂに到る搬送ライン８における金属箔２Ａ，２Ｂの張力は、ブレーキ７Ａ，７Ｂによって、調節される。

搬送ライン８では、２枚の金属箔２Ａ，２Ｂが同じ搬送方向Ｔに搬送される。また、搬送ライン８では、２枚の金属箔２Ａ，２Ｂは搬送方向Ｔに直交する方向（金属箔２Ａ，２Ｂの幅方向Ｗ及び塗工液層３ａ，３ｂの幅方向Ｗ’）に間隔Ｓをあけて並んだ状態で搬送される。搬送ライン８上には、加圧部１０が配置されている。

巻出軸４Ａ，４Ｂから巻き出された金属箔２Ａ，２Ｂは、従動ローラであるガイドローラ対１１Ａに巻き掛けられて搬送方向が変換された後、加圧部１０に送られる。加圧部１０を通過した金属箔２Ａ，２Ｂは、従動ローラであるガイドローラ対１１Ｂに巻き掛けられて搬送方向が変換された後、巻取軸５Ａ，５Ｂで巻き取られる。

加圧部１０は、図において上下方向に金属箔２Ａ，２Ｂを挟み込んで加圧し、それによって塗工液層３ａ，３ｂを圧縮するための一対のプレスローラ１２Ａ，１２Ｂを備える。言い換えれば、２枚の金属箔２Ａ，２Ｂの塗工液層３ａ，３ｂは、個々の金属箔２Ａ，２Ｂ毎に設けられたプレスローラ対によって圧縮されるのではなく、共通のプレスローラ対（プレスローラ１２Ａ，１２Ｂ）によって同時に圧縮される。このように１台の加圧装置１で２枚の金属箔２Ａ，２Ｂの塗工液層３ａ，３ｂに対して同時に圧縮加工を施すことができるので、生産性の向上とコストの低減を図ることができる。

下側のプレスローラ１２Ｂはモータを含む回転駆動機構１３により回転駆動される。上側のプレスローラ１２Ａを図において上下方向、すなわち下側のプレスローラ１２Ｂに対して接近及び離反させる方向に移動させる移動機構１４が設けられている。この移動機構１４でプレスローラ１２Ａを移動させることで、プレスローラ１２Ａ，１２Ｂ間のギャップＧ（従って、金属箔２Ａ，２Ｂに対する加圧力）を調整できる。

プレスローラ１２Ａ，１２Ｂは概ね細長い円柱状の本体１５と、本体１５の両端に設けられた小径の軸部１６とを備える。上側のプレスローラ１２Ａの軸部１６は、軸受（図示せず）で回転可能に支持されると共に、移動機構１４に機械的に連結されている。下側のプレスローラ１２Ｂの軸部１６は、軸受（図示せず）で回転可能に支持されると共に、回転駆動機構１３に機械的に連結されている。

図２を参照して、本実施形態におけるプレスローラ１２Ａ，１２Ｂの本体１５の外周面１７の形状を説明する。

本体１５の外周面１７はプレスローラ１２Ａ，１２Ｂの回転軸線Ｒ方向（長手方向）の断面形状を変化させている。具体的には、本体１５の外周面１７は回転軸線Ｒ方向に直交する方向の断面形状は、回転軸線Ｒ方向のいずれの位置でも真円状であるが、外径を回転軸線Ｒ方向に沿って変化させている。より具体的には、図２において本体１５の左側の端面から回転軸線Ｒ方向の中央位置Ｃまでの外周面１７が１つのクラウン状部１８ａを構成し、回転軸線Ｒ方向の中央位置Ｃから図２において本体１５の右側の端面までの外周面１７も同一形状のクラウン状部１８ｂを構成している。個々のクラウン状部１８ａ，１８ｂでは、両端から回転軸線Ｒ方向の中央の頂点１９ａ，１９ｂに向けて、回転軸線Ｒ方向に直交する方向の断面の外径が漸次増大している。

クラウン状部１８ａ，１８ｂの頂点１９ａ，１９ｂの回転軸線Ｒ方向の位置は、金属箔２Ａ，２Ｂの幅方向Ｗの中心位置及び塗工液層３ａ，３ｂの幅方向Ｗ’の中心位置と一致するように設定されている。言い換えれば、一方のクラウン状部１８ａは一方の金属箔２Ａの塗工液層３ａ，３ｂに対応して設けられ、他方のクラウン状部１８ｂは他方の金属箔２ＢＢの塗工液層３ａ，３ｂに対応して設けられている。

個々の金属箔２Ａ，２Ｂに対応したクラウン状部１８ａ，１８ｂをプレスローラ１２Ａ，１２Ｂの本体１５に設けたことで、２枚の金属箔２Ａ，２Ｂに形成された塗工液層３ａ，３ｂを共通のプレスローラ対（プレスローラ１２Ａ，１２Ｂ）によって、均一かつ高密度に圧縮できる。

再度図１を参照すると、巻出軸４Ａ，４Ｂ側のガイドローラ１１Ａと加圧部１０との間には、それぞれ金属箔２Ａ，２Ｂの位置を検出する位置センサ２０Ａ，２０Ｂが配置されている。位置センサ２０Ａ，２０Ｂとしては、例えば金属箔２Ａ，２Ｂの幅方向の側縁の位置を光学的に検出するいわゆるエッジセンサを採用できる。ただし、搬送方向Ｔに対して直交する方向の金属箔２Ａ，２Ｂの位置（金属箔２Ａ，２Ｂの幅方向Ｗ及び塗工液層３ａ，３ｂの幅方向Ｗ’の位置）を検出可能である限り、位置センサ２０Ａ，２０Ｂの種類は特に限定されない。

個々の巻出軸４Ａ，４Ｂを金属箔２Ａ，２Ｂの幅方向Ｗ及び塗工液層３ａ，３ｂの幅方向Ｗ’（巻出軸４Ａ，４Ｂ自体の軸線方向及び搬送方向Ｔに直交する方向と一致する）に、直線移動させるための移動機構２１Ａ，２１Ｂが設けられている。

図１にのみ模式的に示す制御装置２２には、位置センサ２０Ａ，２０Ｂから個々の金属箔２Ａ，２Ｂの位置を示す信号が入力される。制御装置２２は、位置センサ２０Ａからの入力で得られる金属箔２Ａの幅方向Ｗの位置（金属箔２Ａに設けられた塗工液層３ａ，３ｂの幅方向Ｗ’の位置）に応じ、移動機構２１Ａによって巻出軸４Ａの位置を調節する。具体的には、制御装置１８は金属箔２Ａの幅方向Ｗの位置（位置センサ２０Ａからの入力により得られる）がプレスローラ１２Ａ，１２Ｂに対して図において右側にあるずれ量だけずれている場合、そのずれ量に相当する量だけ移動機構２１Ａにより巻出軸４Ａを図において左側に移動させる。逆に、金属箔２Ａの幅方向Ｗの位置が図において左側にずれている場合、制御装置２２はずれ量に相当する量だけ移動機構２１Ａにより巻出軸４Ａを図において右側に移動させる。つまり、制御装置１８は金属箔２Ａがプレスローラ１２Ａ，１２Ｂに対して幅方向の位置が位置合わせされるように、巻出軸４Ａの位置を調節する。

制御装置２２は、巻出軸４Ｂについても同様に、位置センサ２０Ｂからの入力で得られる金属箔２Ｂの幅方向Ｗの位置に応じ、金属箔２Ｂがプレスローラ１２Ａ，１２Ｂに対して幅方向の位置が位置合わせされるように、巻出軸４Ｂの位置を移動機構２１Ｂにより調節する。

移動機構２１Ａ，２１Ｂで巻出軸４Ａ，４Ｂの位置を移動させ、プレスローラ１２Ａ，１２Ｂに対して金属箔２Ａ，２Ｂの幅方向Ｗの位置を位置合わせすることで、プレスローラ１２Ａ，１２Ｂの個々のクラウン状部１８ａ，１８ｂの頂点１９ａ，１９ｂが金属箔２Ａ，２Ｂの塗工液層３ａ，３ｂの幅方向Ｗ’の中心に正確に位置合わされる。その結果、個々の金属箔２Ａ，２Ｂの塗工液層３ａ，３ｂをより均一かつ高密度に圧縮できる。言い換えれば、クラウン状部１８ａ，１８ｂの頂点１９ａ，１９ｂが金属箔２Ａ，２Ｂの塗工液層３ａ，３ｂの幅方向Ｗ’の中心に対する位置がずれ、プレスローラ１２Ａ，１２Ｂから塗工液層３ａ，３ｂに作用する圧縮力が塗工液層３ａ，３ｂの幅方向Ｗ’に不均一化するのを確実に防止できる。

仮に金属箔２Ａ，２Ｂが共通の巻出軸（供給部）に巻回されているとする。この場合、巻出軸を金属箔２Ａ，２Ｂの幅方向に移動させると、２枚の金属箔２Ａ，２Ｂは常に同時に移動する。つまり、共通の巻出軸を設けた場合、金属箔２Ａ，２Ｂのうちの一方のみを移動させることはできない。これに対し、本実施形態では、金属箔２Ａ，２Ｂをそれぞれ別個の巻出軸４Ａ，４Ｂに巻回しているので、巻出軸４Ａ，４Ｂのいずれか一方を移動せることで、金属箔２Ａ，２Ｂのうちの一方を他方とは独立して幅方向Ｗに移動させることができる。言い換えれば、本実施形態では、金属箔２Ａ，２Ｂをそれぞれ別個の巻出軸４Ａ，４Ｂに巻回しているために、個々の金属箔２Ａ，２Ｂ毎にプレスローラ１２Ａ，１２Ｂに対する位置の調節が可能である。

図３はプレスローラ１２Ａ，１２Ｂの代案を示す。この代案のプレスローラ１２Ａ，１２Ｂの本体１５の外周面１７の断面形状は、回転軸線Ｒ方向の全体で実質的に一定径の円形である。つまり、この代案のプレスローラ１２Ａ，１２Ｂの本体１５の外周面１７は円柱状である。必要な均一性と密度が得られるように２枚の金属箔２Ａ，２Ｂの塗工液層３ａ，３ｂを圧縮できる限り、プレスローラ１２Ａ，１２Ｂの外周面１７の形状は、図２及び図３のものに限定されない。

巻出軸及び巻出軸を３本以上設け、３枚以上の金属箔を共通のプレスローラ対で同時に加圧してもよい。この場合、金属箔の枚数に応じて個数のクラウン状部（図２の符号１９ａ，１９ｂ参照）をプレスローラに設けてもよい。蓄電素子の電極体の正極シート又は負極シートとして使用される金属箔に形成された活物質層を圧縮加工する場合を例に本発明を説明したが、本発明の加工装置の用途はこれに限定されない。

１ 加圧装置
２Ａ，２Ｂ 金属箔
３ａ，３ｂ 塗工液層
４Ａ，４Ｂ 巻出軸
５Ａ，５Ｂ 巻取軸
６Ａ，６Ｂ 回転駆動機構
７Ａ，７Ｂ ブレーキ
８ 搬送ライン
１０ 加圧部
１１Ａ，１１Ｂ ガイドローラ対
１２Ａ，１２Ｂ プレスローラ
１３ 回転駆動機構
１４ 移動機構
１５ 本体
１６ 軸部
１７ 外周面
１８ａ，１８ｂ クラウン状部
１９ａ，１９ｂ 頂点
２０Ａ，２０Ｂ 位置センサ
２１Ａ，２１Ｂ 移動機構
２２ 制御装置
Ｔ 搬送方向
Ｗ，Ｗ’ 幅方向
Ｓ 間隔
Ｇ ギャップ
Ｒ 回転軸線
Ｃ 中央位置

Claims (6)

1. 塗工液層を形成済みの複数の帯状部材を供給する供給部と、
   前記複数の帯状部材が回収される回収部と、
   前記複数の前記帯状部材が、同じ搬送方向に、かつ前記搬送方向に直交する方向に並んだ状態で搬送される、前記供給部から前記回収部に到る搬送ラインと、
   前記搬送ライン上に設けられ、前記複数の帯状部材の少なくとも前記塗工液層が形成された部分を挟み込んで加圧する一対のプレスローラと
   を備える、加圧装置。
2. 個々の前記帯状部材を前記プレスローラに対して前記帯状部材の幅方向に相対的に移動させる移動機構と、
   個々の前記帯状部材の幅方向の位置を検出するセンサと、
   前記プレスローラに対して前記幅方向に位置合わせされるように、前記センサからの入力に応じて、個々の前記帯状部材を前記移動機構によって前記プレスローラに対して相対的に移動させる制御装置と
   をさらに備える、請求項１に記載の加圧装置。
3. 前記移動機構は前記供給部を前記幅方向に移動させる、請求項２に記載の塗工装置。
4. 前記プレスローラの外周面はそれぞれ個々の前記帯状部材に対応する複数のクラウン状部を備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の加圧装置。
5. 個々の前記クラウン状部の頂点の前記プレスローラの回転軸線方向の位置は、前記帯状部材の前記塗工液層の幅方向の中心位置に設定されている、請求項４に記載の加圧装置。
6. 前記プレスローラの外周面の形状が円柱状である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の加圧装置。

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