JP2016162549A - セパレータ付き電極の製造装置、及び、セパレータ付き電極の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】セパレータに対する電極の位置精度を向上可能なセパレータ付き電極の製造装置及び製造方法を提供する。
【解決手段】製造装置２０は、セパレータ部材３０と正極１１とを長手方向に沿って相対移動させる搬送ローラ２５と、短手方向に沿って第１セパレータ部１３ａと第２セパレータ部１３ｂとを溶着して第１溶着領域Ｗ１を形成する第２ヒータローラ２３と、セパレータ部材３０に正極１１を供給する供給部２６と、を備える。セパレータ部材３０は、第１セパレータ部１３ａと第２セパレータ部１３ｂとを縁部Ｅ２を接続部として接続して構成される。搬送ローラ２５は、セパレータ部材３０を傾斜させた状態において相対移動させる。供給部２６は、正極１１の下端部１４ｘを接続部に当接させると共に側端部１４ｒを第１溶着領域Ｗ１に当接させるように正極１１を落下させてセパレータ部材３０に正極１１を供給する。
【選択図】図６

Description

本発明は、セパレータ付き電極の製造装置、及び、セパレータ付き電極の製造方法に関する。

特許文献１には、正極及び負極がセパレータを間に挟んで交互に積層された電極積層体を製造する電極積層装置が記載されている。この電極積層装置は、第１のセパレータシートと第２のセパレータシートとを溶着するロール対と、第１のセパレータシート及び第２のセパレータシートの間に正極を供給する正極供給装置と、を備える。ロール対は、第１のセパレータシート及び第２のセパレータシート同士を溶着させ、正極の下部を支持する溶着部を形成する。正極供給装置は、溶着部が形成されるタイミングで溶着部に向けて正極を落下させる。

特開２０１２−１９９２１０号公報

特許文献１に記載の電極積層装置においては、溶着部に向けて落下された正極の下部が溶着部に支持されることで、鉛直方向の電極の位置決めが図られる。しかしながら、上記電極積層装置においては、鉛直方向以外の方向における正極の位置決めついて十分に検討されておらず、セパレータに対する電極の位置精度の向上の余地が未だ残されている。

そこで、本発明は、セパレータに対する電極の位置精度を向上可能なセパレータ付き電極の製造装置及びセパレータ付き電極の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るセパレータ付き電極の製造装置は、袋状のセパレータに電極を収容することによりセパレータ付き電極を製造するセパレータ付き電極の製造装置であって、袋状のセパレータを構成する長尺シート状の第１セパレータ部及び第２セパレータ部からなるセパレータ部材と電極とをセパレータ部材の長手方向に沿って相対移動させる移動部と、移動部によりセパレータ部材が相対移動されている状態において、セパレータ部材の短手方向に沿って第１セパレータ部と第２セパレータ部とを互いに溶着することによって、セパレータ部材に第１溶着領域を形成する第１溶着部と、移動部によりセパレータ部材が相対移動されている状態において、セパレータ部材に対して電極を供給する供給部と、を備え、セパレータ部材は、短手方向における第１及び第２セパレータ部の一方の縁部を接続部として第１セパレータ部と第２セパレータ部とを互いに接続すると共に、第１セパレータ部と第２セパレータ部とを互いに対向させて構成され、電極は、下端部及び下端部に交差する側端部を含み、移動部は、セパレータ部材を水平面に対して傾斜させた状態において相対移動させ、供給部は、下端部を接続部に当接させると共に側端部を第１溶着領域に当接させるように、第１セパレータ部と第２セパレータ部との間に電極を落下させることによって、セパレータ部材に電極を供給する。

本発明に係るセパレータ付き電極の製造方法は、袋状のセパレータに電極を収容することによりセパレータ付き電極を製造するセパレータ付き電極の製造方法であって、袋状のセパレータを構成する長尺シート状の第１セパレータ部及び第２セパレータ部からなるセパレータ部材と電極とをセパレータ部材の長手方向に沿って相対移動させる移動ステップ部と、移動ステップにおいてセパレータ部材が相対移動されている状態において、セパレータ部材の短手方向に沿って第１セパレータ部と第２セパレータ部とを互いに溶着することにより、セパレータ部材に第１溶着領域を形成する溶着ステップと、移動ステップにおいてセパレータ部材が相対移動されている状態において、セパレータ部材に対して電極を供給する供給ステップと、を備え、セパレータ部材は、短手方向における第１及び第２セパレータ部の一方の縁部を接続部として第１セパレータ部と第２セパレータ部とを互いに接続すると共に、第１セパレータ部と第２セパレータ部とを互いに対向させて構成されており、電極は、下端部及び下端部に交差する側端部を含み、移動ステップにおいては、セパレータ部材を水平面に対して傾斜させた状態において相対移動させ、供給ステップにおいては、下端部を接続部に当接させると共に側端部を第１溶着領域に当接させるように、第１セパレータ部と第２セパレータ部との間に電極を落下させることによって、セパレータ部材に電極を供給する。

これらの製造装置及び製造方法においては、第１及び第２セパレータ部からなるセパレータ部材が、水平面に対して傾斜した状態で電極に対して相対移動させられる。そして、電極は、そのように相対移動されるセパレータ部材に向けて落下され、セパレータ部材に供給される。このとき、電極の下端部が、第１及び第２セパレータ部の接続部に当接される。接続部は、セパレータ部材の短手方向における第１及び第２セパレータ部の縁部である。したがって、セパレータ部材の短手方向について、接続部を基準としてセパレータ部材に対する電極の位置決めがなされる。さらに、上記のように電極をセパレータ部材に供給する際には、電極の側端部が、セパレータ部材の短手方向に沿って形成された第１溶着領域に当接される。したがって、セパレータ部材の長手方向について、第１溶着領域を基準として、セパレータ部材に対する電極の位置決めがなされる。このように、これらの製造装置及び製造方法によれば、複数の方向について、セパレータ部材に対する電極の位置決めがなされる。よって、セパレータに対する電極の位置精度を向上することが可能である。

本発明に係るセパレータ付き電極の製造装置は、供給部の前段側において、互いに対向する第１セパレータ部と第２セパレータ部とを縁部において互いに溶着することによって、接続部としての第２溶着領域を形成してセパレータ部材を構成する第２溶着部をさらに備えてもよい。このように、互いに別体である第１及び第２セパレータ部を溶着することにより、セパレータ部材を容易に構成することができる。

本発明に係るセパレータ付き電極の製造装置においては、移動部は、セパレータ部材を鉛直面に対してさらに傾斜させた状態において相対移動させてもよい。この場合、セパレータ部材に電極を供給する際に、第１及び第２セパレータ部のうちの鉛直下側に位置するセパレータ部によって、電極を支持することができる。したがって、そのセパレータ部の厚さ方向について、電極の位置決めをさらに行うことが可能となる。よって、セパレータに対する電極の位置精度をより向上可能である。

本発明に係るセパレータ付き電極の製造装置においては、移動部は、セパレータ部材を移動させてもよい。この場合、セパレータ部材を移動させながら、第１溶着部による第１及び第２セパレータ部の溶着や、供給部による電極の供給を行うことができる。

本発明によれば、セパレータに対する電極の位置精度を向上可能なセパレータ付き電極の製造装置及びセパレータ付き電極の製造方法を提供することができる。

セパレータ付き正極を備える蓄電装置の断面図である。 図１のII-II線に沿った断面図である。 セパレータ付き正極を模式的に示す図である。 実施形態に係る製造装置を示す概略図である。 （ａ）は、セパレータ部材の一部を示す斜視図である。（ｂ）は、Vb−Vb線に沿ってのセパレータ部材の断面図である。 セパレータ部材に対して正極を供給する様子を示す側面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、セパレータ付き正極を備える蓄電装置の断面図である。図２は、図１のII-II線に沿った断面図である。図１及び図２に示される蓄電装置１は、例えばリチウムイオン二次電池といった車載用の非水電解質二次電池として構成されている。

蓄電装置１は、例えば略直方体形状をなす中空のケース２と、ケース２内に収容された電極組立体３とを備えている。ケース２は、例えばアルミニウム等の金属によって形成されている。ケース２の内壁面上には、絶縁フィルム（図示せず）が設けられる。ケース２の内部には、例えば非水系有機溶媒系の電解液が注液されている。電極組立体３では、後述する正極１１の正極活物質層１５、負極１２の負極活物質層１８、及びセパレータ１３が多孔質をなしており、その空孔内に、電解液が含浸されている。ケース２の上面部には、正極端子５と負極端子６とが互いに離間して配置されている。正極端子５は、絶縁リング７を介してケース２に固定され、負極端子６は、絶縁リング８を介してケース２に固定されている。

電極組立体３は、正極（電極）１１と、負極１２と、正極１１と負極１２との間に配置された袋状のセパレータ１３とによって構成されている。セパレータ１３内には、例えば正極１１が収容される。セパレータ１３内に正極１１が収容された状態で、正極１１と負極１２とがセパレータ１３を介して交互に積層されている。つまり、電極組立体３は、袋状のセパレータ１３に正極１１を収容することにより構成されるセパレータ付き正極（セパレータ付き電極）１０を有している。

なお、スペース効率を向上してケース２内の空間に占める電極組立体３の体積の増加を図る観点から、一例として、電極組立体３を、セパレータ付き正極１０及び負極１２の下端（正極端子５及び負極端子６と反対側の端部）がケース２の底面に接触するように、ケース２内に収容することができる。ケース２の内面上には、絶縁部材（不図示）が配置されている。したがって、この場合には、セパレータ付き正極１０及び負極１２の下端は、絶縁部材を介してケース２の底面に当接する。ただし、セパレータ付き正極１０及び負極１２の下端とケース２の底面との間には、絶縁部材が占める空間以外に微小な隙間が形成されていてもよい。

図３は、セパレータ付き正極を模式的に示す図である。図１〜３に示されるように、正極１１は、例えばアルミニウム箔からなる金属箔１４と、金属箔１４の両面に形成された正極活物質層１５と、を有している。正極１１の金属箔１４は、本体部１４ａとタブ１４ｂとを有する。本体部１４ａは、矩形状である。本体部１４ａは、下端部１４ｘ、下端部１４ｘの反対側の上端部１４ｙ、及び、下端部１４ｘと上端部１４ｙとを互いに接続する一対の側端部１４ｒ，１４ｐを含む。側端部１４ｒ，１４ｐは、下端部１４ｘ及び上端部１４ｙに交差する。タブ１４ｂは、正極端子５の位置に対応するように本体部１４ａの上端部１４ｙから突出している。タブ１４ｂは、矩形状である。

正極活物質層１５は、正極活物質とバインダとを含んで形成されている多孔質の層である。正極活物質層１５は、本体部１４ａの両面において、少なくとも下端部１４ｘ及び上端部１４ｙの間の中央部分に正極活物質が担持されて形成されている。正極活物質としては、例えば複合酸化物、金属リチウム、硫黄等が挙げられる。複合酸化物には、例えばマンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも１つと、リチウムとが含まれる。一例として、ここでは、タブ１４ｂには、正極活物質が担持されていない。ただし、タブ１４ｂにおける本体部１４ａ側の基端部分には、活物質が担持されている場合もある。タブ１４ｂは、本体部１４ａの上端部１４ｙから上方に延び、導電部材１６を介して正極端子５に接続されている。

負極１２は、例えば銅箔からなる金属箔１７と、金属箔１７の両面に形成された負極活物質層１８と、を有している。負極１２の金属箔１７は、本体部１７ａとタブ１７ｂとを有する。本体部１７ａは、矩形状である。本体部１７ａは、下端部、下端部の反対側の上端部、及び、下端部と上端部とを互いに接続する一対の側端部を含む。タブ１７ｂは、負極端子６の位置に対応するように本体部１７ａの一端部から突出している。タブ１７ｂは、矩形状である。

負極活物質層１８は、本体部１７ａの両面において、少なくとも下端部及び上端部の間の中央部分に負極活物質が担持されて形成されている。負極活物質層１８は、負極活物質とバインダとを含んで形成されている多孔質の層である。負極活物質としては、例えば黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．５）等の金属酸化物、ホウ素添加炭素等が挙げられる。一例として、ここでは、タブ１７ｂには、負極活物質が担持されていない。ただし、タブ１７ｂにおける本体部１７ａ側の基端部分には、活物質が担持されている場合もある。タブ１７ｂは、本体部１７ａの上端部から上方に延び、導電部材１９を介して負極端子６に接続されている。

セパレータ１３は、一例として、正極１１を内部に収容している。セパレータ１３は、正極１１及び負極１２の積層方向からみて矩形状である。セパレータ１３は、一対の長尺シート状のセパレータ部を互いに溶着して袋状に形成される。具体的には、セパレータ１３は、セパレータ部を互いに溶着して形成される第１溶着領域Ｗ１、第２溶着領域Ｗ２、第３溶着領域Ｗ３、及び第４溶着領域Ｗ４によって外縁が規定される袋状である。なお、図３においては、説明のために第１溶着領域Ｗ１〜第４溶着領域Ｗ４に網掛けを施している。

第１溶着領域Ｗ１は、本体部１４ａの側端部１４ｒに対向すると共に側端部１４ｒに沿って延びる領域である。第３溶着領域Ｗ３は、本体部１４ａの側端部１４ｐに対向すると共に側端部１４ｐに沿って延びる領域である。第２溶着領域Ｗ２は、本体部１４ａの下端部１４ｘに対向すると共に下端部１４ｘに沿って延びる領域である。第４溶着領域Ｗ４は、本体部１４ａの上端部１４ｙに対向すると共に上端部１４ｙに沿って延びる領域である。第１溶着領域Ｗ１〜第４溶着領域Ｗ４は、矩形環状となるように互いに接続されている。第４溶着領域Ｗ４には、非溶着領域Ｗ５が介在されている。

つまり、セパレータ１３は、非溶着領域Ｗ５において閉じられていない。セパレータ１３においては、非溶着領域Ｗ５を介して、タブ１４ｂが突出させられている。セパレータ１３の形成材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、メチルセルロース等からなる織布又は不織布等が例示される。なお、セパレータ１３内で正極１１のずれが生じない範囲において、第１溶着領域Ｗ１〜第４溶着領域Ｗ４が間欠的に形成されてもよい。

続いて、蓄電装置１の製造方法の主な工程について説明する。まず、混練工程が実施される。混練工程においては、活物質層の主成分である活物質粒子と、バインダ及び導電助剤などの粒子とを混練機内の溶媒中で混練し、各粒子の分散性がよい電極合剤を製造する。バインダは、例えばポリアミドイミド、ポリイミド等の熱可塑性樹脂であってもよく、主鎖にイミド結合を有するポリマー樹脂であってもよい。溶媒は、例えばＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）、メタノール、メチルイソブチルケトン等の有機溶媒であってもよく、水であってもよい。導電助剤は例えば、アセチレンブラックやカーボンブラック、グラファイトなどの炭素系材料である。

次に、塗工工程が実施される。塗工工程では、ロール状に巻かれた帯状の金属箔を繰り出し、その金属箔の表面に、電極合剤を間欠的または連続的に塗布する。電極合剤が塗布された金属箔は、電極合剤の塗布の直後に乾燥炉内を通過する。これにより、電極合剤に含まれる溶媒が乾燥・除去されると共に、樹脂よりなるバインダが活物質粒子同士を結合する。これにより、活物質粒子の間に微細な間隙（空孔）を有する活物質層が形成される。

次いで、プレス工程が実施される。プレス工程では、帯状の金属箔の表面に形成された活物質層をロールにより所定の圧力でプレスする。これにより、活物質層が圧縮され、活物質の密度が適切な値に高められる。次いで、外観検査工程が実施される。外観検査工程にでは、活物質層の表面状態をカメラ等で確認し、良品及び不良品の判定を行う。

次いで、減圧乾燥工程が実施される。ここでは、活物質層が形成された帯状の金属箔を、真空乾燥炉内に収容して減圧高温化にて乾燥する。これにより、活物質層に残留するわずかな溶媒を除去する。次いで、打ち抜き工程が実施される。打ち抜き工程では、打ち抜き機を用いて、活物質層が形成された金属箔を所定の形状に打ち抜くことで、上記の正極１１及び負極１２を形成する。

次いで、電極収容工程が実施される。電極収容工程では、一対の長尺シート状のセパレータ部から矩形袋状のセパレータ１３を形成しつつ、当該セパレータ１３に正極１１を収容することで、セパレータ付き正極１０を製造する。このとき、セパレータ１３に対する正極１１の位置決めが行われる（詳しくは後述）。

次いで、積層工程が実施される。積層工程では、セパレータ付き正極１０及び負極１２を交互に順次積層する。次いで、組み立て工程が実施される。組み立て工程では、正極１１と負極１２とが、セパレータ１３を介して積層された積層体を一体化し、正極１１のタブ１４ｂ及び負極１２のタブ１７ｂをそれぞれ溶接する。これにより、電極組立体３を得る。そして、正極１１のタブ１４ｂ及び負極１２のタブ１７ｂに、導電部材１６及び導電部材１９をそれぞれ溶接する。

なお、セパレータ付き正極１０と負極１２とは、互いに略等しい形状及び大きさを有している。すなわち、負極１２の幅及び高さとセパレータ付き正極１０の幅及び高さとは、互いに略等しい。したがって、正極１１の本体部１４ａの幅及び高さは、負極１２の本体部１７ａの幅及び高さより若干小さくなっている。

引き続いて、図４〜６を参照して、上記の電極収容工程について詳細に説明する。電極収容工程は、ここでは、正極（電極）１１を袋状のセパレータ１３に収容することによりセパレータ付き正極（セパレータ付き電極）１０を製造するセパレータ付き電極の製造方法である。この製造方法は、製造装置２０により実施される。つまり、製造装置２０は、袋状のセパレータ１３に正極１１を収容することによりセパレータ付き正極１０を製造するセパレータ付き電極の製造装置である。

まず、製造装置２０の概略について説明する。製造装置２０は、互いに対向する一対のガイドローラ２１と、第１ヒータローラ（第２溶着部）２２と、第２ヒータローラ（第１溶着部）２３と、第３ヒータローラ２４と、互いに対向する一対の搬送ローラ（移動部）２５と、供給部２６と、を備える。ここでは、袋状のセパレータ１３を構成する長尺シート状の第１セパレータ部１３ａ及び第２セパレータ部１３ｂが用意される。第１セパレータ部１３ａ及び第２セパレータ部１３ｂは、それぞれ、図示しない原反ロールから繰り出されると共に搬送ローラ２５によって、その長手方向に沿って搬送される。その際、第１セパレータ部１３ａ及び第２セパレータ部１３ｂは、ガイドローラ２１によりガイドされ、図示の第１方向Ｄ１に沿って互いに対向するように搬送される。

また、第１セパレータ部１３ａ及び第２セパレータ部１３ｂは、搬送されながら互いに接続され、セパレータ１３の元となる単一のセパレータ部材３０を構成する。セパレータ部材３０は、第１セパレータ部１３ａ及び第２セパレータ部１３ｂの短手方向における一方の縁部Ｅ２を接続部として第１セパレータ部１３ａと第２セパレータ部１３ｂとを互いに接続すると共に、第１セパレータ部１３ａと第２セパレータ部１３ｂとを互いに対向させて構成される（特に図５参照）。ここでは、第１セパレータ部１３ａと第２セパレータ部１３ｂとの接続部は、溶着により形成される第２溶着領域Ｗ２である。

このように構成されるセパレータ部材３０（すなわち、第１セパレータ部１３ａ及び第２セパレータ部１３ｂ）の搬送方向である第１方向Ｄ１は、水平方向Ｄ２を含む水平面に対して傾斜角θで傾斜している（特に図６参照）。また、第１方向Ｄ１は、水平方向Ｄ２及び鉛直方向Ｄ３により規定される鉛直面に沿っている。つまり、ここでは、セパレータ部材３０は、水平面に対して傾斜すると共に鉛直面に沿っている。特に、セパレータ部材３０は、第１方向Ｄ１に沿って（搬送方向の後段側に向かうにつれて）低くなるように水平面に対して傾斜している。

製造装置２０においては、ガイドローラ２１、第１ヒータローラ２２、第２ヒータローラ２３、第３ヒータローラ２４、及び、搬送ローラ２５は、第１方向Ｄ１に沿って順に配列されている。したがって、ガイドローラ２１、第１ヒータローラ２２、第２ヒータローラ２３、第３ヒータローラ２４、及び、搬送ローラ２５の設置高さは、セパレータ部材３０の傾斜に対応するように、第１方向Ｄ１に沿って（搬送方向の後段側に向かうにつれて）順に低くなっている。

引き続いて、製造装置２０の各部の詳細について説明する。搬送ローラ２５は、それぞれ、円柱状であり第３ヒータローラ２４の後段（下流）に配置されている。ここでは、搬送ローラ２５は、セパレータ部材３０（第１セパレータ部１３ａ及び第２セパレータ部１３ｂ）を第１方向Ｄ１に沿って移動させるものである。より具体的には、搬送ローラ２５は、図示しない駆動源によって、セパレータ部材３０を挟み込みながら矢印方向に回転することにより、水平面に対して傾斜させながら（傾斜させた状態で）セパレータ部材３０を第１方向Ｄ１に搬送する。

第１ヒータローラ２２は、ガイドローラ２１と第２ヒータローラ２３との間に配置されている。第１ヒータローラ２２は、互いに対向する一対の円柱状のローラ２２ａ，２２ｂを含む。ローラ２２ａ，２２ｂは、例えば、第１セパレータ部１３ａ及び第２セパレータ部１３ｂが搬送ローラ２５によって搬送されるのに伴って回転する。ただし、ローラ２２ａ，２２ｂは、搬送ローラ２５とは独立した駆動源によって回転駆動されてもよい。第１ヒータローラ２２は、供給部２６の前段側において、第１セパレータ部１３ａと第２セパレータ部１３ｂとを互いに接続してセパレータ部材３０を構成する。そのために、第１ヒータローラ２２は、搬送ローラ２５によって互いに対向するように搬送される第１セパレータ部１３ａ及び第２セパレータ部１３ｂを、その短手方向における一方の縁部Ｅ２において互いに溶着することにより、接続部としての第２溶着領域Ｗ２を形成する。

したがって、第１ヒータローラ２２よりも前段側においては、第１セパレータ部１３ａと第２セパレータ部１３ｂとが互いに別体として搬送される。一方で、第１ヒータローラ２２よりも後段側においては、第１セパレータ部１３ａと第２セパレータ部１３ｂとが溶着されて（接続されて）、セパレータ部材３０として一体的に搬送される。なお、第２溶着領域Ｗ２は、セパレータ部材３０の長手方向に沿って延びている。このような第２溶着領域Ｗ２は、一例として、次のように形成することができる。

すなわち、例えば、ローラ２２ａに対して、周方向の全体わたって延在するように凸部を設ける。また、ローラ２２ａの内部にヒータを設ける。そして、ヒータにより熱せられたローラ２２ａの凸部の頂面と、ローラ２２ｂの外周面との間に第１セパレータ部１３ａと第２セパレータ部１３ｂとを挟みながらローラ２２ａ，２２ｂを矢印方向に回転させる。これにより、第１セパレータ部１３ａ及び第２セパレータ部１３ｂが縁部Ｅ２において連続的に溶着され、一続きの第２溶着領域Ｗ２が形成される。なお、ローラ２２ｂの内部にもヒータを設け、ローラ２２ａとローラ２２ｂとの両方を加熱してもよい。

第２ヒータローラ２３は、第１ヒータローラ２２と第３ヒータローラ２４との間に配置されている。第２ヒータローラ２３は、互いに対向する一対の円柱状のローラ２３ａ，２３ｂを含む。ローラ２３ａ，２３ｂは、セパレータ部材３０が搬送ローラ２５によって搬送されるのに伴って回転する。ただし、ローラ２３ａ，２３ｂは、搬送ローラ２５とは独立した駆動源によって回転駆動されてもよい。この場合、ローラ２３ａ，２３ｂの回転速度は、基本的に、搬送ローラ２５によるセパレータ部材３０の搬送速度に合わせられる。また、この場合には、ローラ２３ａ，２３ｂの回転数を制御することによって、その溶着位置を調整することも可能となる。

第２ヒータローラ２３は、搬送ローラ２５によりセパレータ部材３０が搬送させられている状態において、セパレータ部材３０の短手方向に沿って第１セパレータ部１３ａと第２セパレータ部１３ｂとを互いに溶着する。これにより、第２ヒータローラ２３は、セパレータ部材３０に対して、セパレータ部材３０の短手方向に延びる第１溶着領域Ｗ１及び第３溶着領域Ｗ３を形成する。

第１溶着領域Ｗ１及び第３溶着領域Ｗ３は、一例として、次のように形成することができる。すなわち、例えば、ローラ２３ａに対して、その回転軸方向に延びる凸部を設ける。また、ローラ２３ａの内部にヒータを設ける。そして、ヒータにより熱せられたローラ２３ａの凸部の頂面と、ローラ２３ｂの外周面との間にセパレータ部材３０を挟みながらローラ２３ａ，２３ｂを矢印方向に回転させる。これにより、ローラ２３ａの外周の長さに応じた間隔で第１セパレータ部１３ａと第２セパレータ部１３ｂとが溶着される。なお、ローラ２３ｂの内部にもヒータを設け、ローラ２３ａとローラ２３ｂとの両方を加熱してもよい。

これにより、セパレータ部材３０の長手方向に互いに離間して交互に配列された複数の第１溶着領域Ｗ１及び第３溶着領域Ｗ３が形成される。なお、ここでは、便宜的に、後述するようにセパレータ部材３０に対して特定の正極１１が供給された場合に、その特定の正極１１の側端部１４ｒ側に位置する溶着領域を第１溶着領域Ｗ１と称し、側端部１４ｐ側に位置する溶着領域を第３溶着領域Ｗ３と称する。したがって、ここでは、第１溶着領域Ｗ１と第３溶着領域Ｗ３とは同一のものであり、着目する正極１１との位置関係に応じて呼称が変更される。

供給部２６は、搬送ローラ２５によりセパレータ部材３０が搬送されている状態において、セパレータ部材３０に対して正極１１を供給する。供給部２６は、例えば、正極１１を所定の保存場所からセパレータ部材３０の上方まで搬送し、セパレータ部材３０の上方から第１セパレータ部１３ａと第２セパレータ部１３ｂとの間に向けて正極１１を落下させる。セパレータ部材３０の搬送方向における正極１１の落下位置は、ここでは、第１ヒータローラ２２と第２ヒータローラ２３との間の位置である。

供給部２６による正極１１の落下（供給）のタイミングは、搬送ローラ２５によるセパレータ部材３０の搬送、第１ヒータローラ２２による第２溶着領域Ｗ２の形成、及び、第２ヒータローラ２３による第１溶着領域Ｗ１（第３溶着領域Ｗ３）の形成と関連付けされている。より具体的には、供給部２６は、例えば、第２溶着領域Ｗ２と特定の第１溶着領域Ｗ１とが形成された後であって、当該特定の第１溶着領域Ｗ１に隣接する新たな第１溶着領域Ｗ１（すなわち、第３溶着領域Ｗ３）が形成される前のタイミングで、正極１１を落下させる。

これにより、正極１１は、第１セパレータ部１３ａと第２セパレータ部１３ｂとの間に導入される。第１セパレータ部１３ａと第２セパレータ部１３ｂとの間に導入された正極１１は、下端部１４ｘが第２溶着領域Ｗ２に当接すると共に、側端部１４ｒが第１溶着領域Ｗ１に当接する。このように、供給部２６は、下端部１４ｘを第２溶着領域（接続部）に当接させると共に側端部１４ｐを第１溶着領域Ｗ１に当接させるように、第１セパレータ部１３ａと第２セパレータ部１３ｂとの間に正極１１を落下させることによって、セパレータ部材３０に正極１１を供給する。なお、第１セパレータ部１３ａと第２セパレータ部１３ｂとの間に導入された正極１１は、セパレータ部材３０の傾斜角θに応じて、重力の影響により第２溶着領域Ｗ２に摺動しながらセパレータ部材３０の長手方向に移動し、第１溶着領域Ｗ１に当接する場合がある。

第３ヒータローラ２４は、第２ヒータローラ２３と搬送ローラ２５との間に配置されている。第３ヒータローラ２４は、互いに対向する一対の円柱状のローラ２４ａ，２４ｂを含む。ローラ２４ａ，２４ｂは、セパレータ部材３０が搬送ローラ２５によって搬送されるのに伴って回転する。ただし、ローラ２４ａ，２４ｂは、搬送ローラ２５とは独立した駆動源によって回転駆動されてもよい。第３ヒータローラ２４は、搬送ローラ２５によりセパレータ部材３０が搬送させられている状態において、第１セパレータ部１３ａ及び第２セパレータ部１３ｂを、その短手方向における他方の縁部Ｅ４において互いに溶着することにより、第４溶着領域Ｗ４を形成する。第４溶着領域Ｗ４は、セパレータ部材３０の長手方向に沿って延びている。このような第４溶着領域Ｗ４は、一例として、次のように形成することができる。

すなわち、例えば、ローラ２４ａに対して、周方向に沿って延びる凸部を設ける。この凸部は、ローラ２４ａの周方向の全体にわたっていない。すなわち、ローラ２４ａの凸部には、その始端と終端とが離間して形成される欠落部分が設けられる。さらに、ローラ２４ａの内部にヒータを設ける。そして、ヒータにより熱せられたローラ２４ａの凸部の頂面と、ローラ２４ｂの外周面との間にセパレータ部材３０を挟みながらローラ２４ａ，２４ｂを矢印方向に回転させる。

これにより、第１セパレータ部１３ａと第２セパレータ部１３ｂとが、その縁部Ｅ４において溶着され、第４溶着領域Ｗ４が形成される。また、凸部の欠落部分においては第１セパレータ部１３ａと第２セパレータ部１３ｂとが溶着されず、非溶着領域Ｗ５が形成される。非溶着領域Ｗ５からは、正極１１のタブ１４ｂが突出させられる。すなわち、凸部の欠落部分は、正極１１のタブ１４ｂに対応する位置に非溶着領域Ｗ５を形成するように設定される。

なお、搬送ローラ２５の後段には、セパレータ部材３０を切断する切断部（不図示）が設けられている。切断部は、第１溶着領域Ｗ１と第３溶着領域Ｗ３とにおいて、セパレータ部材３０を切断する。これにより、個片化されたセパレータ付き正極１０が得られる。

電極収容工程（セパレータ付き電極の製造方法）の一例について、説明を続ける。この製造方法においては、まず、搬送ローラ２５により、セパレータ部材３０（第１セパレータ部１３ａ及び第２セパレータ部１３ｂ）を、セパレータ部材３０の長手方向（第１方向Ｄ１）に沿って移動（搬送）する（移動ステップ）。このとき、セパレータ部材３０は、水平面に対して傾斜されている。

続いて、移動ステップにおいて第１セパレータ部１３ａ及び第２セパレータ部１３ｂが搬送されている状態において、第１ヒータローラ２２により、互いに対向する第１セパレータ部１３ａと第２セパレータ部１３ｂとを、それらの短手方向における一方の縁部Ｅ２において互いに溶着することによって、接続部としての第２溶着領域Ｗ２を形成してセパレータ部材３０を構成する。

続いて、移動ステップにおいてセパレータ部材３０が搬送されている状態において、第２ヒータローラ２３により、セパレータ部材３０の短手方向に沿って第１セパレータ部１３ａと第２セパレータ部１３ｂとを互いに溶着することにより、セパレータ部材３０に第１溶着領域Ｗ１を形成する（溶着ステップ）。

続いて、移動ステップにおいてセパレータ部材３０が搬送されている状態において、供給部２６により、セパレータ部材３０に対して正極１１を供給する（供給ステップ）。より具体的には、供給ステップにおいては、正極１１の下端部１４ｘを第２溶着領域Ｗ２（接続部）に当接させると共に、側端部１４ｒを第１溶着領域Ｗ１に当接させるように、第１セパレータ部１３ａと第２セパレータ部１３ｂとの間に正極１１を落下させることによって、セパレータ部材３０に正極１１を供給する。

続いて、移動ステップにおいてセパレータ部材３０が搬送されている状態において、第２ヒータローラ２３及び第３ヒータローラ２４により、第１セパレータ部１３ａと第２セパレータ部１３ｂを互いに溶着することによって、セパレータ部材３０の短手方向に沿った第３溶着領域Ｗ３（別の第１溶着領域Ｗ１）と、セパレータ部材３０の長手方向に沿った第４溶着領域Ｗ４と、を形成する（溶着ステップ）。これにより、一続きのセパレータ部材３０に対して、第１溶着領域Ｗ１〜第４溶着領域Ｗ４により画成される内部空間に正極１１を収容してなるセパレータ付き正極１０が構成される。

そして、搬送においてセパレータ部材３０（セパレータ付き正極１０）が搬送されている状態において、切断部によりセパレータ部材３０を切断する。ここでは、切断部は、第１溶着領域Ｗ１及び第３溶着領域Ｗ３のそれぞれにおいて、セパレータ部材３０を切断する。これにより、セパレータ付き正極１０が個片化される（切り出される）。

以上説明したように、本実施形態に係る製造装置２０及び製造方法（電極収容工程）においては、第１セパレータ部１３ａ及び第２セパレータ部１３ｂからなるセパレータ部材３０が、水平面に対して傾斜した状態で正極１１に対して相対移動させられる（ここでは、セパレータ部材３０が移動される）。そして、正極１１は、そのように移動されるセパレータ部材３０に向けて落下され、セパレータ部材３０に供給される。このとき、正極１１の下端部１４ｘが、第１セパレータ部１３ａと第２セパレータ部１３ｂとの接続部（ここでは第２溶着領域Ｗ２）に当接される。

接続部は、第１セパレータ部１３ａ及び第２セパレータ部１３ｂの短手方向における縁部Ｅ２である。したがって、セパレータ部材３０の短手方向について、接続部を基準としてセパレータ部材３０に対する正極１１の位置決めがなされる。さらに、上記のように正極１１をセパレータ部材３０に供給する際には、正極１１の側端部１４ｒが、セパレータ部材３０の短手方向に沿って形成された第１溶着領域Ｗ１に当接される。したがって、セパレータ部材３０の長手方向について、第１溶着領域Ｗ１を基準として、セパレータ部材３０に対する正極１１の位置決めがなされる。このように、これらの製造装置２０及び製造方法によれば、複数の方向について、セパレータ部材３０に対する正極１１の位置決めがなされる。よって、セパレータ１３に対する正極１１の位置精度を向上することが可能である。

なお、一般に、セパレータ１３に対する正極１１の位置精度が低い場合には、第１溶着領域Ｗ１〜第４溶着領域Ｗ４によって画成されるセパレータ１３の内部空間に対して、正極１１を十分に小さく設定する必要がある。これは、セパレータ１３に対する正極１１の位置ずれが大きい場合であっても、第１溶着領域Ｗ１〜第４溶着領域Ｗ４と正極１１とが互いに干渉することを避け、セパレータ１３に正極１１を確実に収容するためである。

この点、本実施形態に係る製造装置２０及び製造方法によれば、セパレータ１３に対する正極１１の位置精度が向上されるため、セパレータ１３に対する正極１１の位置ずれが大きくなることが抑制される。このため、上記のような事情を考慮する必要がなく、正極１１を比較的大きく設定することができる。したがって、蓄電装置１の容量を向上することができる。また、正極１１を比較的大きく形成した場合であっても、正極１１がセパレータ１３の内側に確実に収容されるため、正極１１が確実に絶縁され、安全性が確保される。

また、本実施形態に係る製造装置２０は、供給部２６の前段側において、互いに対向する第１セパレータ部１３ａと第２セパレータ部１３ｂとを縁部Ｅ２において互いに溶着することによって、接続部としての第２溶着領域Ｗ２を形成してセパレータ部材３０を構成する第１ヒータローラ２２を備える。このように、互いに別体である第１セパレータ部１３ａと第２セパレータ部１３ｂとを互いに溶着することにより、セパレータ部材３０を容易に構成することができる。

さらに、本実施形態に係る製造装置２０においては、搬送ローラ２５は、セパレータ部材３０を移動させる。この場合、セパレータ部材３０を移動させながら（搬送しながら）、第２ヒータローラ２３による第１セパレータ部１３ａと第２セパレータ部１３ｂの溶着や、供給部２６による正極１１の供給を行うことができる。

以上の実施形態は、本発明に係るセパレータ付き電極の製造装置、及び、セパレータ付き電極の製造方法の一実施形態を説明したものである。したがって、本発明に係るセパレータ付き電極の製造装置、及び、セパレータ付き電極の製造方法は、上述したものに限定されない。本発明に係るセパレータ付き電極の製造装置、及び、セパレータ付き電極の製造方法は、各請求項の要旨を変更しない範囲において、上述したものを任意に変更したものとすることができる。

例えば、上記実施形態においては、互いに別体である第１セパレータ部１３ａと第２セパレータ部１３ｂとを、互いに対向するように搬送しながら互いに溶着することにより接続し、セパレータ部材３０を構成した。しかしながら、セパレータ部材３０は、予め接続部において互いに接続されて一体化されている第１及び第２セパレータ部を、その接続部において折り返して互いに対向させることにより構成されてもよい。

また、上記実施形態においては、セパレータ部材３０の長手方向（第１方向Ｄ１）について、セパレータ部材３０のみを移動（搬送）させた。しかしながら、少なくとも、セパレータ部材３０及び正極１１のうちの一方を他方に対して相対的に移動させればよい。この場合、上記実施形態におけるセパレータ部材３０が搬送させられている状態は、セパレータ部材３０が相対移動されている状態である。さらに、セパレータ部材３０が相対移動されている状態とは、セパレータ部材３０が連続的に相対移動されている状態と、間欠的に相対移動されている状態とを含む。すなわち、セパレータ部材３０が相対移動されている状態とは、セパレータ部材３０の相対移動を開始させた後に一時的に停止し、その後に相対移動を再開することを意図する場合もある。その場合には、セパレータ部材３０における各種の溶着を、その相対移動の一時的な停止時に実施することができる。

また、搬送ローラ２５によって、セパレータ部材３０を鉛直面に対してさらに傾斜させながら搬送してもよい（相対移動させてもよい）。この場合、セパレータ部材３０に正極１１を供給する際に、第１セパレータ部１３ａ及び第２セパレータ部１３ｂのうちの鉛直下側に位置するセパレータ部によって、正極１１を支持することができる。したがって、そのセパレータ部の厚さ方向について、正極１１の位置決めをさらに行うことが可能となる。よって、セパレータ１３に対する正極１１の位置精度をより向上可能である。

さらに、上記実施形態においては、正極１１がセパレータ１３に収容される場合について説明した。しかしながら、負極１２がセパレータ１３に収容されてもよい。すなわち、正極１１及び負極１２のうちのいずれか一方の電極がセパレータ１３に収容されてセパレータ付き電極が構成されていればよい。

１０…セパレータ付き正極（セパレータ付き電極）、１１…正極（電極）、１３…セパレータ、１３ａ…第１セパレータ部、１３ｂ…第２セパレータ部、１４ｘ…下端部、１４ｒ…側端部、２０…製造装置（セパレータ付き電極の製造装置）、２２…第１ヒータローラ（第２溶着部）、２３…第２ヒータローラ（第１溶着部）、２５…搬送ローラ（移動部）、２６…供給部、３０…セパレータ部材、Ｅ２…縁部、Ｄ１…第１方向（長手方向）、Ｗ１…第１溶着領域、Ｗ２…第２溶着領域（接続部）。

Claims (5)

1. 袋状のセパレータに電極を収容することによりセパレータ付き電極を製造するセパレータ付き電極の製造装置であって、
   前記袋状のセパレータを構成する長尺シート状の第１セパレータ部及び第２セパレータ部からなるセパレータ部材と前記電極とを前記セパレータ部材の長手方向に沿って相対移動させる移動部と、
   前記移動部により前記セパレータ部材が相対移動されている状態において、前記セパレータ部材の短手方向に沿って前記第１セパレータ部と前記第２セパレータ部とを互いに溶着することによって、前記セパレータ部材に第１溶着領域を形成する第１溶着部と、
   前記移動部により前記セパレータ部材が相対移動されている状態において、前記セパレータ部材に対して前記電極を供給する供給部と、を備え、
   前記セパレータ部材は、前記短手方向における前記第１及び第２セパレータ部の一方の縁部を接続部として前記第１セパレータ部と前記第２セパレータ部とを互いに接続すると共に、前記第１セパレータ部と前記第２セパレータ部とを互いに対向させて構成され、
   前記電極は、下端部及び前記下端部に交差する側端部を含み、
   前記移動部は、前記セパレータ部材を水平面に対して傾斜させた状態において相対移動させ、
   前記供給部は、前記下端部を前記接続部に当接させると共に前記側端部を前記第１溶着領域に当接させるように、前記第１セパレータ部と前記第２セパレータ部との間に前記電極を落下させることによって、前記セパレータ部材に前記電極を供給する、
   セパレータ付き電極の製造装置。
2. 前記供給部の前段側において、互いに対向する前記第１セパレータ部と前記第２セパレータ部とを前記縁部において互いに溶着することによって、前記接続部としての第２溶着領域を形成して前記セパレータ部材を構成する第２溶着部をさらに備える、
   請求項１に記載のセパレータ付き電極の製造装置。
3. 前記移動部は、前記セパレータ部材を鉛直面に対してさらに傾斜させた状態において相対移動させる、
   請求項１又は２に記載のセパレータ付き電極の製造装置。
4. 前記移動部は、前記セパレータ部材を移動させる、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のセパレータ付き電極の製造装置。
5. 袋状のセパレータに電極を収容することによりセパレータ付き電極を製造するセパレータ付き電極の製造方法であって、
   前記袋状のセパレータを構成する長尺シート状の第１セパレータ部及び第２セパレータ部からなるセパレータ部材と前記電極とを前記セパレータ部材の長手方向に沿って相対移動させる移動ステップと、
   前記移動ステップにおいて前記セパレータ部材が相対移動されている状態において、前記セパレータ部材の短手方向に沿って前記第１セパレータ部と前記第２セパレータ部とを互いに溶着することにより、前記セパレータ部材に第１溶着領域を形成する溶着ステップと、
   前記移動ステップにおいて前記セパレータ部材が相対移動されている状態において、前記セパレータ部材に対して前記電極を供給する供給ステップと、を備え、
   前記セパレータ部材は、前記短手方向における前記第１及び第２セパレータ部の一方の縁部を接続部として前記第１セパレータ部と前記第２セパレータ部とを互いに接続すると共に、前記第１セパレータ部と前記第２セパレータ部とを互いに対向させて構成されており、
   前記電極は、下端部及び前記下端部に交差する側端部を含み、
   前記移動ステップにおいては、前記セパレータ部材を水平面に対して傾斜させた状態において相対移動させ、
   前記供給ステップにおいては、前記下端部を前記接続部に当接させると共に前記側端部を前記第１溶着領域に当接させるように、前記第１セパレータ部と前記第２セパレータ部との間に前記電極を落下させることによって、前記セパレータ部材に前記電極を供給する、
   セパレータ付き電極の製造方法。

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