JP2018067421A - 電極製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電極材料の切断品質を向上可能な電極製造装置を提供する。【解決手段】電極製造装置１は、電極材料１０を搬送すると共に切断して電極５０を製造する。電極製造装置１は、電極材料１０を挟持すると共に搬送面Ｆに沿って搬送するための一対の板部材５，６と、一対の板部材５，６を駆動するための駆動部７と、レーザ光ＬＢの照射により電極材料１０を切断するためのレーザ照射部８と、電極材料１０及び電極５０を吸着するための吸着部９と、少なくとも駆動部７、レーザ照射部８、及び吸着部９を制御する制御部Ｃと、を備えている。一対の板部材５，６には、電極５０の形状に対応した形状のスリットＳが設けられている。板部材５には、搬送面Ｆに対向する対向面５ａに開口する吸着孔Ｈが設けられている。吸着部９は、吸着孔Ｈを介して電極材料１０を吸着する。【選択図】図３

Description

本発明は、電極製造装置に関する。

蓄電装置に用いられる積層型の電極組立体は、セパレータを介して交互に積層された複数のシート状の電極を有している。これらの電極は、一般に、帯状の金属箔の両面に活物質層を形成して帯状の電極材料とした後、この電極材料を切断して個片化することによって製造される。電極材料の切断方法として、例えば、プレスカット、ロータリーダイカット、及びレーザカットといった方法が知られている。プレスカット及びロータリーダイカットのような刃を用いた切断方法では、硬質の活物質粒子による刃の磨耗、及び金属箔の刃先への凝着という課題がある。このため、刃先のメンテナンス又は刃の交換を比較的短期間で行わなければならず、ランニングコストの観点ではレーザカットが有利である。

特許文献１には、帯状電極材の切断加工をレーザビームにより実施する装置が開示されている。この装置は、帯状電極材をベルトコンベアにより搬送すると共に、これと同期してレーザビーム切断機を移動させることにより、ベルトコンベア上における帯状電極材の切断加工の実施を可能としている。

特開２０１３−１３６４３７号公報

レーザカットによる切断品質を高めるには、レーザ光の焦点位置を電極材料の位置に精度よく合せることが重要である。しかしながら、電極材料は薄くて剛性が低いので、厚さ方向に位置ずれし易い。また、活物質層の形成過程でのロールプレスによるうねり、及び、リールへの巻き付けにより生じた巻き癖等に起因して、電極材料が部分的に波打つような変形を有することもある。

特許文献１の装置は、吸着コンベアを用いて電極材料をベルト上に固定している。しかしながら、吸着コンベアによる吸着によっては、前述したうねり及び巻き癖が生じている箇所を矯正することまではできないため、電極材料における厚さ方向の位置精度を十分に高めて電極材料の切断品質を十分に高めることが困難である。

本発明は、電極材料の切断品質を向上可能な電極製造装置を提供することを目的とする。

本発明に係る電極製造装置は、電極材料を搬送すると共に切断して電極を製造する電極製造装置であって、電極材料の搬送面の一方側と他方側とに配置され、電極材料を挟持すると共に搬送面に沿って搬送するための一対の板部材と、一対の板部材を駆動するための駆動部と、レーザ光の照射により電極材料を切断するためのレーザ照射部と、電極材料及び電極を吸着するための吸着部と、少なくとも駆動部、レーザ照射部、及び吸着部を制御する制御部と、を備え、一対の板部材には、電極の形状に対応した形状のスリットが設けられ、一対の板部材のうち一方の板部材には、搬送面に対向する面に開口する吸着孔が設けられ、吸着部は、吸着孔を介して電極材料及び電極を吸着し、制御部は、駆動部を制御して一対の板部材を駆動することにより、一対の板部材のスリットを互いに一致させると共に一対の板部材により電極材料を挟持する第１処理と、レーザ照射部を制御することにより、一対の板部材により挟持された状態の電極材料に対してスリットを介してレーザ光を照射する第２処理と、吸着部を制御することにより、一方の板部材に電極材料及び電極を吸着する第３処理と、駆動部を制御して電極材料及び電極を吸着した状態の一方の板部材を駆動することにより、一方の板部材と共に電極材料及び電極を搬送面に沿って搬送する第４処理と、吸着部を制御することにより、一方の板部材への電極材料及び電極の吸着を解除する第５処理と、を実行する。

この電極製造装置においては、一対の板部材に対して、製造する電極の形状に対応したスリットが形成されている。また、板部材における電極材料の搬送面に対向する面には、吸着孔が形成されている。これらの板部材は、制御部の制御のもとで、駆動部によって駆動される。すなわち、制御部は、駆動部を制御して一対の板部材を駆動することにより、一対の板部材のスリットを互いに一致させると共に一対の板部材により電極材料を挟持する（第１処理）。そして、制御部は、そのように一対の板部材により電極材料を挟持した状態において、レーザ照射部を制御することにより、電極材料に対してスリットを介してレーザ光を照射する（第２処理）。これにより、板部材のスリットに沿って電極材料が切断され、電極が製造される。その後、制御部は、吸着部を制御することにより一方の板部材に電極材料及び電極を吸着した（第３処理）後に、駆動部を制御することによって、一方の板部材と共に電極材料及び電極を搬送する（第４処理）。そして、制御部は、吸着部をさらに制御することにより、一方の板部材への電極材料及び電極の吸着を解除し（第５処理）、後工程へと電極を供給する。このように、この電極製造装置にあっては、電極材料及び電極の搬送に用いられる一対の板部材によって電極材料を挟持した状態において、その板部材に設けられたスリットを介したレーザ光の照射により電極材料を切断する。このため、この電極製造装置によれば、電極材料の切断に際して、電極材料の搬送に寄与する板部材を用いて、電極材料の厚さ方向の位置精度を十分に高め、電極材料の切断品質を向上することができる。

本発明に係る電極製造装置においては、制御部は、第４処理において電極材料及び電極を搬送面に沿って搬送する前に、駆動部を制御して一対の板部材のうち他方の板部材を一方の板部材から離れる方向に駆動することによって、他方の板部材を電極材料及び電極から離間させる第６処理を実行してもよい。この場合、一方の板部材により電極材料及び電極を搬送する際、他方の板部材と電極材料及び電極との接触を抑制することができる。

本発明に係る電極製造装置においては、他方の板部材には、搬送面に対向する面に開口する吸着孔が設けられ、制御部は、第４処理と第５処理との間において、吸着部を制御することによって一対の板部材のうち他方の板部材に電極材料を吸着する第７処理を実行し、第５処理の後に第１処理を実行してもよい。この場合、他方の板部材が電極材料を吸着して支持している状態において、再び第１処理を実行して一方の板部材を駆動することにより、電極材料を挟持する状態へと移行することができる。

本発明に係る電極製造装置においては、一対の板部材は、それぞれ、電極材料の搬送方向の上流側から下流側に向けて順に配列された第１領域及び第２領域を有し、搬送方向における第１領域及び第２領域のそれぞれの長さは、搬送方向における電極の長さに対応しており、制御部は、第１処理において、第１領域同士、及び第２領域同士を互いに対向させ、第４処理において、一方の板部材の第１領域が一対の板部材のうち他方の板部材の第２領域と対向するように一方の板部材を駆動してもよい。この場合、電極材料が、電極に対応する長さ分ずつ搬送されながら、第１領域及び第２領域のそれぞれにおいてレーザ光の照射が行われることになる。したがって、電極材料の１つの電極に対応する部分に対して、第１領域間及び第２領域間のそれぞれにおいて独立してレーザ処理を行うことが可能となる。

本発明に係る電極製造装置においては、スリットは、第１領域に設けられ、電極の形状の一部分に対応した形状の第１スリットと、第２領域に設けられ、電極の形状の残りの部分に対応した形状の第２スリットと、を有してもよい。この場合、スリットが２つの領域に分けて設けられるので、スリットにより板部材が複数部材に分離されることを抑制し、板部材を一部材とすることができる。このため、板部材の駆動等の制御が容易となる。

本発明に係る電極製造装置においては、レーザ照射部は、互いに独立してレーザ光の照射が可能な第１照射部及び第２照射部を有し、制御部は、第２処理において、第１照射部を制御することにより電極材料に対して第１スリットを介してレーザ光を照射すると共に、第２照射部を制御することにより電極材料に対して第２スリットを介してレーザ光を照射してもよい。この場合、電極材料の切断を、第１照射部と第１スリットとの組み合わせによる切断、及び第２照射部と第２スリットとの組み合わせによる切断の２つに分けて同時に行うことができる。これにより、電極製造にかかる時間を短縮することができる。

本発明に係る電極製造装置においては、電極材料は、金属箔と、金属箔上に設けられた活物質層と、を有し、第１スリットは、電極材料のうち、金属箔が活物質層から露出した未塗工領域に対応し、第２スリットは、電極材料のうち、金属箔上に活物質層が設けられた塗工領域に対応してもよい。この場合、第１照射部と第１スリットとの組み合わせによる切断、及び第２照射部と第２スリットとの組み合わせによる切断を、それぞれ未塗工領域及び塗工領域に適した条件で行うことができる。

本発明によれば、電極材料の切断品質を向上可能な電極製造装置を提供することができる。

本実施形態に係る電極製造装置により製造される電極の一例を示す図である。 図１に示される電極の元となる電極材料を示す図である。 本実施形態に係る電極製造装置の模式的な側面図である。 図３に示される板部材の平面図である。 図４（ａ）のV-V線に沿っての断面図である。 制御部による制御について説明するための図である。 制御部による制御について説明するための図である。 制御部による制御について説明するための図である。 端材の形状を示す図である。 変形例に係る電極製造装置の模式的な側面図である。 図１０に示される板部材の平面図である。 別の変形例に係る電極製造装置の模式的な側面図である。 変形例に係る板部材の平面図及び断面図である。 変形例に係る板部材の平面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。図面の説明において、同一または同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。

図１は、本実施形態に係る電極製造装置により製造される電極の一例を示す図である。図１に示されるように、電極５０は、金属箔５１と、金属箔５１上に設けられた活物質層５２と、を有している。電極５０は、例えば、リチウムイオン二次電池に用いられる正極又は負極である。電極５０が正極である場合には、金属箔５１は例えばアルミニウム箔であり、活物質層５２は正極活物質層である。正極活物質層は、例えば、金属箔５１に正極用の電極ペーストが塗工されて形成される。この電極ペーストは、正極活物質、バインダ、及び溶剤等を含んでいる。活物質層５２の主たる構造は、活物質の多数の粒子が、バインダにより粒子同士及び金属箔５１に固定された多孔質層である。

正極活物質は、例えば、複合酸化物、又は硫黄系材料等である。複合酸化物は、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つとリチウムとを含む。バインダは、例えば、熱可塑性樹脂（ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、及びフッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、又はポリエチレン等）、イミド系樹脂（ポリイミド、又はポリアミドイミド等）、又はアルコキシシリル基含有樹脂である。溶剤は、例えば、有機溶剤（ＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）、メタノール、又はメチルイソブチルケトン等）、又は水である。電極ペーストは、カーボンブラック、黒鉛、アセチレンブラック、又はケッチェンブラック（登録商標）等の導電助剤を含んでいてもよい。電極ペーストは、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等の増粘剤を含んでいてもよい。

電極５０が負極である場合には、金属箔５１は例えば銅箔であり、活物質層５２は負極活物質層である。負極活物質層は、例えば、金属箔５１に負極用の電極ペーストが塗工されて形成される。この電極ペーストは、負極活物質、バインダ、及び溶剤等を含んでいる。負極活物質は、例えば、カーボン（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、又はソフトカーボン等）、アルカリ金属（リチウム、又はナトリウム等）、金属化合物、シリコン系材料（Ｓｉ、又はＳｉＯｘ等）、スズ系材料（Ｓｎ、又はＳｎＯｘ等）、又はホウ素添加炭素等である。バインダ及び溶剤は、例えば、上述した正極と同様のものが用いられる。負極活物質層にも、上述した正極と同様に導電助剤及び増粘剤が含まれていてもよい。

電極５０は、金属箔５１が活物質層５２から露出した未塗工領域５３と、金属箔５１上に活物質層５２が設けられた塗工領域５４と、を含んでいる。塗工領域５４においては、例えば、金属箔５１の両面に活物質層５２が設けられ、金属箔５１が活物質層５２に覆われている。未塗工領域５３には、電極５０の電気的な接続に用いられるタブ５５が突設されている。

図２は、図１に示される電極の元となる電極材料を示す図である。図２に示される電極材料１０を切断することにより、図１に示される電極５０が得られる。図２に示されるように、電極材料１０は、帯状（長尺状）を呈している。電極材料１０は、金属箔１１と、金属箔１１上に設けられた活物質層１２と、を有している。金属箔１１は、金属箔５１（図１参照）に対応し、金属箔５１と同じ材料からなる。活物質層１２は、活物質層５２（図１参照）に対応し、活物質層５２と同じ材料からなる。電極材料１０は、一例として、２つの未塗工領域１３と、１つの塗工領域１４と、を含む。

未塗工領域１３は、金属箔１１が活物質層１２から露出した領域である。塗工領域１４は、金属箔１１上に活物質層１２が設けられ、金属箔１１が活物質層１２に覆われた領域である。未塗工領域１３及び塗工領域１４は、電極材料１０の長手方向（以下、単に「長手方向」ともいう）に沿って延びる帯状を呈している。未塗工領域１３は、電極材料１０の短手方向（以下、単に「短手方向」ともいう）の両端部をなす領域である。つまり、未塗工領域１３は、短手方向に沿って互いに離間するように配列されている。塗工領域１４は、短手方向の中央部をなす領域である。塗工領域１４は、未塗工領域１３の間に配置されている。

未塗工領域１３は、電極５０の未塗工領域５３（図１参照）が切り出される領域である。塗工領域１４は、電極５０の塗工領域５４（図１参照）が切り出される領域である。ここでは、各未塗工領域１３は、１つの電極５０の未塗工領域５３を含んでいる。塗工領域１４は、短手方向に沿って配列された２つの電極５０の塗工領域５４を含んでいる。したがって、電極材料１０は、短手方向に沿って配列された２つの電極５０を含む。

電極５０は、上述の電極材料１０を、電極材料１０に設定された切断線Ｌにおいて切断することにより製造される。切断線Ｌは、例えば仮想的な線であって、電極５０の形状（平面視における電極５０の外形）と一致する。切断線Ｌは、未塗工領域１３において設定された第１切断線Ｌ１と、塗工領域１４において設定された第２切断線Ｌ２と、を有している。

図３は、本実施形態に係る電極製造装置の模式的な側面図である。図３に示される電極製造装置１は、電極材料１０を搬送すると共に切断して電極５０（図１参照）を製造する装置である。ここでは、電極材料１０は、長手方向に沿って搬送されるので、電極材料１０の搬送方向（以下、単に「搬送方向」ともいう）は、長手方向に対応している。

電極製造装置１は、供給ロール２と、一対のニップロール３と、アキューム機構４と、一対の板部材５，６と、駆動部７と、レーザ照射部８と、吸着部９と、制御部Ｃと、を備えている。供給ロール２は、回転により電極材料１０を連続的に繰り出す。一対のニップロール３は、供給ロール２から繰り出された電極材料１０を挟み込んだ状態で挟持する。

アキューム機構４は、供給ロール２とニップロール３との間に配置されている。ここでは、アキューム機構４は、３つのローラ４ａ〜４ｃを含んでいる。電極材料１０は、ローラ４ａ〜４ｃに順に架け渡されている。アキューム機構４は、供給ロール２から連続的に電極材料１０が繰り出されている状態において、ローラ４ｂを上下に移動させることにより、ローラ４ａからローラ４ｃに至る電極材料１０の経路長を変更する。これにより、アキューム機構４は、電極材料１０をローラ４ｃから間欠的に搬出する。後述するように、電極材料１０は板部材５により間欠的に搬送される。アキューム機構４は、例えば制御部Ｃによる制御のもと、電極材料１０を板部材５が搬送するタイミングと同期させて、電極材料１０をローラ４ｃから搬出する。

図４は、図３に示される板部材の平面図である。図３及び図４に示されように、板部材５は、電極材料１０の搬送面Ｆの一方側に配置されている。板部材６は、搬送面Ｆの他方側に配置されている。搬送面Ｆは、電極材料１０の表面及び裏面に沿うと共に搬送方向に沿って延びる仮想的な面である。板部材５，６は、電極材料１０の厚さ方向において電極材料１０を挟持すると共に、電極材料１０を搬送面Ｆに沿って搬送するための部材である。板部材５，６は、平面視で矩形状を呈し、所定の厚さを有している。板部材５，６の厚さは、電極材料１０を挟持した際に、電極材料１０の変形を是正できる程度の厚さに設定されている。板部材５，６は、例えばＳＵＳ等の金属材料からなる。板部材５，６の形状は、後述する吸着孔Ｈの設けられる数及び位置の点で相違するものの、それ以外の点で同等である。

板部材５，６は、それぞれ搬送方向の上流側から下流側に向けて順に配列された第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を有している。搬送方向における第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２のそれぞれの長さは、搬送方向における電極５０（図１参照）の長さに対応している。短手方向における第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２の長さは、短手方向における電極材料１０の長さに対応している。

板部材５，６には、電極５０の形状（平面視における電極５０の外形）に対応した形状のスリットＳが設けられている。スリットＳは、第１領域Ｒ１に設けられ、電極５０の形状の一部分に対応した形状の第１スリットＳ１と、第２領域Ｒ２に設けられ、電極５０の形状の他の一部分に対応した形状の第２スリットＳ２と、を有している。図２及び図４に示されるように、具体的には、第１スリットＳ１は、電極材料１０のうち未塗工領域１３に対応している。第１スリットＳ１は、搬送面Ｆに交差（直交）する方向（以下、単に「交差方向」ともいう）から見て第１切断線Ｌ１と重複したときに、第１切断線Ｌ１の全体が第１スリットＳ１から露出するように形成されている。第２スリットＳ２は、電極材料１０のうち塗工領域１４に対応している。第２スリットＳ２は、交差方向から見て第２切断線Ｌ２と重複したときに、第２切断線Ｌ２のうち、搬送方向の下流側の端部をなす線Ｌ２ａ以外の線が第２スリットＳ２から露出するように形成されている。線Ｌ２ａは、短手方向に沿って延在している。

第１スリットＳ１及び第２スリットＳ２は、互いに接続されている。また、第１スリットＳ１及び第２スリットＳ２は、いずれも板部材５，６の外縁に達しておらず、閉曲線を形成していない。このため、板部材５，６は、それぞれ第１スリットＳ１及び第２スリットＳ２よって分離されておらず、一部材で構成されている。

図５は、図４（ａ）のV-V線に沿っての断面図である。図４及び図５に示されるように、板部材５は、搬送面Ｆ（図３参照）と対向する対向面５ａと、対向面５ａの反対側の反対面５ｂと、を有している。板部材５には、対向面５ａに開口する断面円形状の複数の吸着孔Ｈと、反対面５ｂに開口する単一の負圧導入孔５ｃと、が設けられている。複数の吸着孔Ｈのそれぞれは、例えば、板部材５の内部において、負圧導入孔５ｃに連通している。複数の吸着孔Ｈは、板部材５の第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２の両方に設けられている。

板部材６は、搬送面Ｆと対向する対向面６ａと、対向面６ａの反対側の反対面（不図示）と、を有している。板部材６には、対向面６ａに開口する断面円形状の複数の吸着孔Ｈと、反対面６ｂに開口する単一の負圧導入孔（不図示）と、が設けられている。複数の吸着孔Ｈのそれぞれは、例えば、板部材６の内部において、負圧導入孔に連通している。複数の吸着孔Ｈは、板部材６において、第１領域Ｒ１のみに設けられている。

板部材５の第１領域Ｒ１上には、１つの吸着用の空間Ａ１が形成される。空間Ａ１は、板部材５の第１領域Ｒ１における複数の吸着孔Ｈにより画定される空間である。板部材５の第２領域Ｒ２上には、第２スリットＳ２を挟んで短手方向に並ぶ２つの吸着用の空間Ａ２が形成される。空間Ａ２は、板部材５の第２領域Ｒ２における複数の吸着孔Ｈにより画定される空間である。板部材６の第１領域Ｒ１上には、１つの吸着用の空間Ａ１が形成される。空間Ａ１は、板部材６の第１領域Ｒ１における複数の吸着孔Ｈにより画定される空間である。

図３に示される駆動部７は、板部材５，６を駆動するための装置である。駆動部７は、例えばモータである。

レーザ照射部８は、レーザ光ＬＢの照射により電極材料１０を切断するための装置である。レーザ照射部８は、板部材５，６により挟持された状態の電極材料１０に対してスリットＳを介してレーザ光ＬＢを照射する。レーザ照射部８は、互いに独立してレーザ光ＬＢの照射が可能な第１照射部８ａ及び第２照射部８ｂを有している。第１照射部８ａ及び第２照射部８ｂは、電極材料１０の搬送方向の上流側から下流側に向けて順に配置されている。

第１照射部８ａは、例えば、電極材料１０に対して第１スリットＳ１を介してパルスレーザ光であるレーザ光ＬＢを照射する。第２照射部８ｂは、例えば、電極材料１０に対して第２スリットＳ２を介してＣＷレーザ光であるレーザ光ＬＢを照射する。この場合、未塗工領域１３（図２参照）に対してパルスレーザ光が照射され、塗工領域１４（図２参照）に対してＣＷレーザ光が照射される。

吸着部９は、電極材料１０及び電極５０（図１参照）を、板部材５，６に吸着させるための装置である。吸着部９は、例えば負圧源（負圧ポンプ）及び切替弁である。吸着部９は、負圧導入孔５ｃを介して板部材５の吸着孔Ｈに対する負圧の供給又は遮断を行うと共に、板部材６の負圧導入孔を介して板部材６の吸着孔Ｈに対する負圧の供給又は遮断を行う。これにより、吸着部９は、吸着孔Ｈを介して電極材料１０及び電極５０を吸着する。本実施形態では、吸着部９は、電極材料１０及び電極５０を板部材５に吸着すると共に、電極材料１０を板部材６に吸着する。

制御部Ｃは、少なくとも駆動部７、レーザ照射部８、及び吸着部９を制御するための装置である。制御部Ｃは、少なくとも駆動部７、レーザ照射部８、及び吸着部９と電気的に接続されている。制御部Ｃは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、主記憶装置であるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）、通信を行うための通信モジュール、並びにハードディスク等の補助記憶装置等のハードウェアを備えるコンピュータとして構成される。これらの構成要素がプログラム等により動作することで、制御部Ｃとしての機能（例えば後述の各処理）が実現される。

図３〜図８を参照して、制御部Ｃによる駆動部７、レーザ照射部８、及び吸着部９の制御について説明する。図６〜図８は、制御部による制御について説明するための図である。

まず、特に図３に示されるように、制御部Ｃは、駆動部７を制御して一対の板部材５，６を駆動することにより、スリットＳを互いに一致させると共に、一対の板部材５，６により電極材料１０を挟持する第１処理を実行する。ここで、スリットＳを互いに一致させるとは、交差方向から見て、スリットＳの全体を互いに重ねるという意味である。制御部Ｃは、第１処理において、板部材５，６の第１領域Ｒ１同士、及び第２領域Ｒ２同士を互いに対向させる。

続いて、制御部Ｃは、レーザ照射部８を制御することにより、一対の板部材５，６により挟持された状態の電極材料１０に対してスリットＳを介してレーザ光ＬＢを照射する第２処理を実行する。具体的には、制御部Ｃは、第２処理において、第１照射部８ａを制御することにより電極材料１０に対して第１スリットＳ１を介してレーザ光ＬＢを照射すると共に、第２照射部８ｂを制御することにより電極材料１０に対して第２スリットＳ２を介してレーザ光ＬＢを照射する。これにより、電極材料１０が図２に示されるような切断線Ｌにおいて切断される。具体的には、未塗工領域１３が第１切断線Ｌ１において切断されると共に、塗工領域１４が第２切断線Ｌ２において切断される。

後述するように、電極材料１０は、レーザカットが行われるたびに、搬送方向における電極５０（図１参照）の長さ分ずつ搬送される。つまり、電極材料１０のうち、板部材５，６の第１領域Ｒ１間に配置された部分は、第１切断線Ｌ１において切断された後、搬送されて、板部材５，６の第２領域Ｒ２間に配置される。したがって、電極材料１０のうち、板部材５，６の第２領域Ｒ２間に配置された部分は、第１切断線Ｌ１において切断済みである。このように第１切断線Ｌ１において切断済みの部分が、板部材５，６の第２領域Ｒ２間でさらに第２切断線Ｌ２において切断される。これにより、第２領域Ｒ２間において、電極材料１０から電極５０と端材６０（図９参照）とが得られる。レーザカットを連続して行うことにより、電極材料１０から連続して複数の電極５０が形成される。第２切断線Ｌ２のうち線Ｌ２ａは、直前に形成された電極５０の第２切断線Ｌ２の一部として切断される。

続いて、制御部Ｃは、吸着部９を制御することにより、板部材５に電極材料１０及び電極５０を吸着する第３処理を実行する。具体的には、板部材５の第１領域Ｒ１には、電極材料１０のうち、第１切断線Ｌ１において切断済みの部分が吸着される。板部材５の第２領域Ｒ２には、第２領域Ｒ２間で得られた電極５０が吸着される。なお、第３処理は、第２処理が終了した後に行ってもよいが、第１処理又は第２処理と並行して実施してもよい。第３処理を第１処理又は第２処理と並行して実施することにより、第２処理終了後、直ぐに次の処理を実施できるので、サイクルタイムの短縮が可能となる。

続いて、特に図６に示されるように、制御部Ｃは、駆動部７を制御して板部材６を板部材５から離れる方向に駆動することによって、板部材６を電極材料１０及び電極５０（図１参照）から離間させる第６処理を実行する。このとき、板部材６は、交差方向に沿って駆動される。電極材料１０及び電極５０は、板部材５に吸着されて支持されているため、第６処理によって、電極材料１０及び電極５０の位置は変化しない。制御部Ｃは、後述する第４処理において電極材料１０及び電極５０を搬送面Ｆに沿って搬送する前に、第６処理を実行する。

続いて、特に図７に示されるように、制御部Ｃは、駆動部７を制御して電極材料１０及び電極５０を吸着した状態の板部材５を駆動することにより、板部材５と共に電極材料１０及び電極５０（図１参照）を搬送面Ｆに沿って搬送する第４処理を実行する。制御部Ｃは、第４処理において、板部材５の第１領域Ｒ１が板部材６の第２領域Ｒ２と対向するように板部材５を駆動する。これにより、電極材料１０は、搬送方向における電極５０に対応する長さ分ずつ搬送される。

続いて、特に図８に示されるように、制御部Ｃは、駆動部７を制御して板部材６を板部材５に近づく方向に駆動することによって、板部材６を電極材料１０に接触させる処理を実行する。このとき、板部材６は、交差方向に沿って駆動される。具体的には、板部材６の第１領域Ｒ１は、電極材料１０のうち、未切断の部分と接触する。板部材６の第２領域Ｒ２は、電極材料１０のうち、第１切断線Ｌ１において切断済みの部分と接触する。

続いて、制御部Ｃは、吸着部９を制御することによって板部材６に電極材料１０を吸着する第７処理を実行する。具体的には、板部材６のうち、吸着孔Ｈが設けられた第１領域Ｒ１に電極材料１０が吸着される。制御部Ｃは、上述の第４処理と、後述する第５処理との間において、第７処理を実行する。

続いて、制御部Ｃは、吸着部９を制御することにより、板部材５への電極材料１０及び電極５０の吸着を解除する第５処理を実行する。これにより、電極５０は重力にしたがって落下する。落下した電極５０は、例えば下方に配置された搬送コンベア２０により後工程へと供給される。搬送コンベア２０は、電極５０の落下距離が例えば５ｍｍ以下となるように、配置されている。電極材料１０は、板部材６によって吸着されて支持されているため、電極材料１０の位置は変化しない。

制御部Ｃは、第５処理の後に、第１処理を実行する。これにより、再び、スリットＳ同士が一致した状態において板部材５と板部材６とによって電極材料１０が挟持された状態となる。そして、制御部Ｃが第１処理以降の処理を繰り返して実行することにより、電極材料１０が板部材５によって間欠的に搬送されると共に、電極材料１０がレーザ照射部８によってレーザカットされて、電極５０が順次製造される。

なお、第１処理と第６処理との間において、電極材料１０が板部材６に吸着されている場合、制御部Ｃは、吸着部９を制御することにより、板部材６への電極材料１０の吸着を解除する処理を実行する。電極材料１０は、板部材５，６により挟持されているため、電極材料１０の位置は変化しない。

以上のように、制御部Ｃは、駆動部７を制御して板部材５をボックスモーションで駆動する。すなわち、まず、板部材５は、板部材５，６の第１領域Ｒ１同士、及び第２領域Ｒ２同士が互いに対向する状態から、板部材５の第１領域Ｒ１が板部材６の第２領域Ｒ２と対向するまで、搬送面Ｆに沿って搬送方向の下流に向けて駆動される。続いて、板部材５は、交差方向に沿って駆動され、電極材料１０から離間する。続いて、板部材５は、板部材５，６の第１領域Ｒ１同士、及び第２領域Ｒ２同士が互いに対向するまで、搬送面Ｆに沿って搬送方向の上流に向けて駆動される。続いて、板部材５は、電極材料１０に接触するまで、交差方向に沿って駆動される。これにより、電極材料１０が板部材５，６により挟持される。

図９は、端材について説明するための図である。図９（ａ）に示されるように、切断線Ｌが電極材料１０の短手方向の両端に達していない場合、即ち、電極材料１０の短手方向の長さが、切断線Ｌにより画定される領域の短手方向の長さよりも長い場合、電極材料１０の短手方向の両端部のそれぞれから連続した端材６０が生じる。図９（ｂ）に示されるように、切断線Ｌが電極材料１０の短手方向の両端に達している場合、即ち、電極材料１０の短手方向の長さが、切断線Ｌにより画定される領域の短手方向の長さと等しい場合、電極材料１０の短手方向の両端部のそれぞれから、複数の個片の端材６０が得られる。

以上説明したように、電極製造装置１においては、一対の板部材５，６に対して、製造する電極５０の形状に対応したスリットＳが形成されている。また、板部材５の対向面５ａ及び板部材６の対向面６ａには、吸着孔Ｈが形成されている。これらの板部材５，６は、制御部Ｃの制御のもとで、駆動部７によって駆動される。すなわち、制御部Ｃは、駆動部７を制御して一対の板部材５，６を駆動することにより、一対の板部材５，６のスリットＳを互いに一致させると共に一対の板部材５，６により電極材料１０を挟持する（第１処理）。そして、制御部Ｃは、そのように一対の板部材５，６により電極材料１０を挟持した状態において、レーザ照射部８を制御することにより、電極材料１０に対してスリットＳを介してレーザ光ＬＢを照射する（第２処理）。これにより、板部材５，６のスリットＳに沿って電極材料１０が切断され、電極５０が製造される。その後、制御部Ｃは、吸着部９を制御することにより板部材５に電極材料１０及び電極５０を吸着した（第３処理）後に、駆動部７を制御することによって、板部材５と共に電極材料１０及び電極５０を搬送する（第４処理）。そして、制御部Ｃは、吸着部９をさらに制御することにより、板部材５への電極材料１０及び電極５０の吸着を解除し（第５処理）、後工程へと電極５０を供給する。このように、この電極製造装置１にあっては、電極材料１０及び電極５０の搬送に用いられる一対の板部材５，６によって電極材料１０を挟持した状態において、その板部材５，６に設けられたスリットＳを介したレーザ光ＬＢの照射により電極材料１０を切断する。このため、この電極製造装置１によれば、電極材料１０の切断に際して、電極材料１０の搬送に寄与する板部材５，６を用いて、電極材料１０の厚さ方向の位置精度を十分に高め、電極材料１０の切断品質を向上することができる。

制御部Ｃは、第４処理において電極材料１０及び電極５０を搬送する前に、板部材６を電極材料１０及び電極５０から離間させる（第６処理）。したがって、板部材５により電極材料１０及び電極５０を搬送する際、板部材６と電極材料１０及び電極５０との接触を抑制することができる。

板部材６には、対向面６ａに吸着孔Ｈが設けられ、制御部Ｃは、第４処理と第５処理との間において、板部材６に電極材料１０を吸着する（第７処理）。したがって、板部材６が電極材料１０を吸着して支持している状態において、再び第１処理を実行して、板部材５を駆動することにより、電極材料１０を挟持する状態へと移行することができる。

板部材５，６は、それぞれ、搬送方向の上流側から下流側に向けて順に配列された第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を有している。搬送方向における第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２のそれぞれの長さは、搬送方向における電極５０の長さに対応している。制御部Ｃは、第１処理において、第１領域Ｒ１同士、及び第２領域Ｒ２同士を互いに対向させ、第４処理において、板部材５の第１領域Ｒ１が板部材６の第２領域Ｒ２と対向するように板部材５を駆動する。このため、電極材料１０が、電極５０に対応する長さ分ずつ搬送されながら、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２のそれぞれにおいてレーザ光ＬＢの照射が行われることになる。したがって、電極材料１０の１つの電極５０に対応する部分に対して、第１領域Ｒ１間及び第２領域Ｒ２間のそれぞれにおいて独立してレーザ処理を行うことが可能となる。

スリットＳは、第１領域Ｒ１に設けられ、電極５０の形状の一部分に対応した形状の第１スリットＳ１と、第２領域Ｒ２に設けられ、電極５０の形状の他の一部分に対応した形状の第２スリットＳ２と、を有している。このようにスリットＳが２つの領域に分けて設けられるので、スリットＳにより板部材５，６が複数部材に分離されることを抑制し、板部材５，６を一部材とすることができる。このため、板部材５，６の駆動等の制御が容易となる。

レーザ照射部８は、互いに独立してレーザ光ＬＢの照射が可能な第１照射部８ａ及び第２照射部８ｂを有している。制御部Ｃは、第２処理において、第１照射部８ａを制御することにより電極材料１０に対して第１スリットＳ１を介してレーザ光ＬＢを照射すると共に、第２照射部８ｂを制御することにより電極材料１０に対して第２スリットＳ２を介してレーザ光ＬＢを照射する。したがって、電極材料１０の切断を、第１照射部８ａと第１スリットＳ１との組み合わせによる切断、及び第２照射部８ｂと第２スリットＳ２との組み合わせによる切断の２つに分けて同時に行うことができる。これにより、電極製造にかかる時間を短縮することができる。

電極材料１０は、金属箔１１と、金属箔１１上に設けられた活物質層１２と、を有している。第１スリットＳ１は、金属箔１１が活物質層１２から露出した未塗工領域１３に対応し、第２スリットＳ２は、金属箔１１上に活物質層１２が設けられた塗工領域１４に対応している。したがって、第１照射部８ａと第１スリットＳ１との組み合わせによる切断、及び第２照射部８ｂと第２スリットＳ２との組み合わせによる切断を、それぞれ未塗工領域１３及び塗工領域１４に適した条件で行うことができる。具体的には、未塗工領域１３をパルスレーザ光の照射により切断し、塗工領域１４をＣＷレーザ光の照射により切断することができる。

電極製造装置１では、レーザカット時に、板部材５，６が電極材料１０を狭持しているので、レーザカット時に発生するスパッタ（異物）、又はレーザカットに伴うアシストガスで飛散する他の異物等が電極５０の表面に付着することがない。したがって、安全性の高い電極５０を製造することが可能となる。

以上の実施形態は、本発明の一側面について説明したものである。したがって、本発明は、上記のものに限定されない。本発明は、各請求項の要旨を変更しない範囲において、上記のものを任意に変更したものとすることができる。

図１０は、変形例に係る電極製造装置の模式的な側面図である。図１１は、図１０に示される板部材の平面図である。変形例に係る電極製造装置１Ａは、図１０に示されるように、レーザ照射部８が第２照射部８ｂのみを有する点、及び、図１１に示されるように、板部材５，６に設けられたスリットＳの点で、実施形態に係る電極製造装置１と相違している。

変形例に係る板部材５，６の第１領域Ｒ１には、スリットＳが設けられておらず、第２領域Ｒ２に、スリットＳの全体が設けられている。電極材料１０は、第２照射部８ｂによるレーザ光ＬＢの照射のみで切断される。板部材５，６の第１領域Ｒ１は、電極材料１０を吸着して搬送するために設けられている。スリットＳは、一続きのスリットであって、図２に示される切断線Ｌのうち、線Ｌ２ａ以外の線に対応している。スリットＳは、交差方向から見て切断線Ｌと重複したときに、切断線Ｌのうち、線Ｌ２ａ以外の線がスリットＳから露出するように形成されている。この場合、スリットＳが線Ｌ２ａには対応せず閉曲線とならないので、スリットＳにより板部材５，６が複数部材に分離されることを抑制し、板部材５，６を一部材とすることができる。このため、第１変形例においても、板部材５，６の駆動等の制御が容易となる。

図１２は、別の変形例に係る電極製造装置の模式的な側面図である。図１２に示されるように、別の変形例に係る電極製造装置１Ｂは、端材６０を回収するボックス６１をさらに備える点で、実施形態に係る電極製造装置１と相違している。ボックス６１は、板部材６の下方に配置されている。電極製造装置１Ｂは、ボックス６１を備えることにより、端材６０を効率的に回収することができる。電極製造装置１Ａも同様にボックス６１を備える構成としてもよい。

電極製造装置１，１Ａ，１Ｂにおいて、第１照射部８ａは、パルスレーザ光以外のレーザ光ＬＢを照射してもよく、第２照射部８ｂは、ＣＷレーザ光以外のレーザ光ＬＢを照射してもよい。第１照射部８ａ及び第２照射部８ｂは、同等のレーザ光ＬＢを照射してもよい。板部材６において、吸着孔Ｈは、第１領域Ｒ１のみでなく、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２の両方に設けられていてもよい。

電極製造装置１，１Ａ，１Ｂにおいては、さらにエア供給源を備え、吸着部９と切替え可能に、加圧エアを吸着孔に供給できる構成としてもよい。第５処理により吸着を解除しても、静電気などの作用で、板部材５より電極５０が直ぐに落下しない場合がありえる。そこで、吸着部９と切替え、加圧エアを吸着孔に供給することで、電極５０を確実に落下させることができる。

ここで、電極製造装置１，１Ａ，１Ｂにおいて、板部材５，６の吸着孔Ｈの形状は、断面円形に限られず、電極５０及び電極材料１０が吸着可能であればよい。例えば、図１３に示されるように、吸着孔Ｈは、スリット状である。ここでは、３つの吸着孔Ｈが第１領域Ｒ１に設けられている。各吸着孔Ｈは、スリット状であり、短手方向に沿って延在している。３つの吸着孔Ｈは、搬送方向に沿って並設されている。板部材５，６の他の吸着孔Ｈについても同様に構成してもよい。なお、図１３は、変形例に係る板部材の平面図及び断面図である。具体的には、図１３（ａ）は、変形例に係る板部材５の平面図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のXIIIｂ-XIIIｂ線に沿っての断面図である。

さらに、例えば板部材６においては、第２領域Ｒ２にも吸着孔Ｈを設けてもよい。具体的には図１４に示される板部材６では、第２領域Ｒ２のうち、短手方向の両端部のそれぞれに複数の吸着孔Ｈが設けられている。吸着孔Ｈは、図２に示される電極材料１０のうち切断線Ｌの内側となる部分（つまり、図１に示される電極５０となる部分）を避けて配置されている。この場合、第７処理において、板部材６に電極材料１０と共に端材６０（図９参照）が吸着される。このため、電極５０と端材６０とを確実に分離することができる。なお、図１４は、変形例に係る板部材の平面図である。

１，１Ａ，１Ｂ…電極製造装置、５，６…板部材、７…駆動部、８…レーザ照射部、８ａ…第１照射部、８ｂ…第２照射部、９…吸着部、１０…電極材料、１１…金属箔、１２…活物質層、１３…未塗工領域、１４…塗工領域、５０…電極、Ｃ…制御部、Ｆ…搬送面、Ｈ…吸着孔、ＬＢ…レーザ光、Ｒ１…第１領域、Ｒ２…第２領域、Ｓ…スリット、Ｓ１…第１スリット、Ｓ２…第２スリット。

Claims (7)

1. 電極材料を搬送すると共に切断して電極を製造する電極製造装置であって、
   前記電極材料の搬送面の一方側と他方側とに配置され、前記電極材料を挟持すると共に前記搬送面に沿って搬送するための一対の板部材と、
   前記一対の板部材を駆動するための駆動部と、
   レーザ光の照射により前記電極材料を切断するためのレーザ照射部と、
   前記電極材料及び前記電極を吸着するための吸着部と、
   少なくとも前記駆動部、前記レーザ照射部、及び前記吸着部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記一対の板部材には、前記電極の形状に対応した形状のスリットが設けられ、
   前記一対の板部材のうち一方の前記板部材には、前記搬送面に対向する面に開口する吸着孔が設けられ、
   前記吸着部は、前記吸着孔を介して前記電極材料及び前記電極を吸着し、
   前記制御部は、
   前記駆動部を制御して前記一対の板部材を駆動することにより、前記一対の板部材の前記スリットを互いに一致させると共に前記一対の板部材により前記電極材料を挟持する第１処理と、
   前記レーザ照射部を制御することにより、前記一対の板部材により挟持された状態の前記電極材料に対して前記スリットを介してレーザ光を照射する第２処理と、
   前記吸着部を制御することにより、前記一方の板部材に前記電極材料及び前記電極を吸着する第３処理と、
   前記駆動部を制御して前記電極材料及び前記電極を吸着した状態の前記一方の板部材を駆動することにより、前記一方の板部材と共に前記電極材料及び前記電極を前記搬送面に沿って搬送する第４処理と、
   前記吸着部を制御することにより、前記一方の板部材への前記電極材料及び前記電極の吸着を解除する第５処理と、
   を実行する、
   電極製造装置。
2. 前記制御部は、前記第４処理において前記電極材料及び前記電極を前記搬送面に沿って搬送する前に、前記駆動部を制御して前記一対の板部材のうち他方の前記板部材を前記一方の板部材から離れる方向に駆動することによって、前記他方の板部材を前記電極材料及び前記電極から離間させる第６処理を実行する、
   請求項１に記載の電極製造装置。
3. 前記一対の板部材のうち他方の前記板部材には、前記搬送面に対向する面に開口する吸着孔が設けられ、
   前記制御部は、前記第４処理と前記第５処理との間において、前記吸着部を制御することによって前記一対の板部材のうち他方の前記板部材に前記電極材料を吸着する第７処理を実行し、前記第５処理の後に前記第１処理を実行する、
   請求項１又は２に記載の電極製造装置。
4. 前記一対の板部材は、それぞれ、前記電極材料の搬送方向の上流側から下流側に向けて順に配列された第１領域及び第２領域を有し、
   前記搬送方向における前記第１領域及び前記第２領域のそれぞれの長さは、前記搬送方向における前記電極の長さに対応しており、
   前記制御部は、
   前記第１処理において、前記第１領域同士、及び前記第２領域同士を互いに対向させ、
   前記第４処理において、前記一方の板部材の前記第１領域が前記一対の板部材のうち他方の前記板部材の前記第２領域と対向するように前記一方の板部材を駆動する、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の電極製造装置。
5. 前記スリットは、前記第１領域に設けられ、前記電極の形状の一部分に対応した形状の第１スリットと、前記第２領域に設けられ、前記電極の形状の他の一部分に対応した形状の第２スリットと、を有する、
   請求項４に記載の電極製造装置。
6. 前記レーザ照射部は、互いに独立してレーザ光の照射が可能な第１照射部及び第２照射部を有し、
   前記制御部は、前記第２処理において、前記第１照射部を制御することにより前記電極材料に対して前記第１スリットを介してレーザ光を照射すると共に、前記第２照射部を制御することにより前記電極材料に対して前記第２スリットを介してレーザ光を照射する、
   請求項５に記載の電極製造装置。
7. 前記電極材料は、金属箔と、前記金属箔上に設けられた活物質層と、を有し、
   前記第１スリットは、前記電極材料のうち、前記金属箔が前記活物質層から露出した未塗工領域に対応し、
   前記第２スリットは、前記電極材料のうち、前記金属箔上に前記活物質層が設けられた塗工領域に対応する、
   請求項５に記載の電極製造装置。

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