JP2018078080A - Electrode lamination device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電極積層装置に関する。 The present invention relates to an electrode stacking apparatus.
例えばリチウムイオン二次電池のような積層型の電極組立体を有する蓄電装置において、電極を積層する方法としては、吸着手段を備えたロボットを用いたP&P(ピック・アンド・プレース)方式が多用されている。ところで、蓄電装置の製造ラインの生産性を向上させる方法の一つとしては、製造ラインを高速化することが考えられ、積層工程においては積層部への電極の供給速度(積層速度)を上げる必要がある。しかし、上記のロボットを用いて積層部に電極を積層する場合には、例えば吸着手段の負圧制御等を伴うため、電極の積層速度を上げることが難しく、製造ラインの高速化の障害となってしまう。これに対し、高速積層が可能な電極積層装置として、例えば特許文献1に記載されている装置が知られている。 For example, in a power storage device having a stacked electrode assembly such as a lithium ion secondary battery, as a method of stacking electrodes, a P & P (pick and place) method using a robot provided with a suction means is often used. ing. By the way, as one of the methods for improving the productivity of the power storage device manufacturing line, it is conceivable to speed up the manufacturing line, and in the stacking process, it is necessary to increase the supply speed of the electrodes to the stacking section (stacking speed). There is. However, when laminating electrodes on the laminating section using the robot described above, for example, it involves negative pressure control of the suction means, so it is difficult to increase the electrode laminating speed, which hinders the speedup of the production line. End up. On the other hand, as an electrode stacking device capable of high-speed stacking, for example, a device described in Patent Document 1 is known.
特許文献1に記載の電極積層装置は、正極及び負極をそれぞれ供給する2つの供給機構と、これらの供給機構の下方に互いに直交するように配置されて、各供給機構からそれぞれ供給された正極及び負極を、重力を利用して所定の位置に落下移動させる2つの落下移動手段と、これらの落下移動手段の下方に配置されて、各落下移動手段の排出部からそれぞれ排出された正極及び負極を順次所定の位置に案内して積層させる案内積層手段とを備えている。案内積層手段は、積層体が載置される底壁と、この底壁に対して垂直に突設され、落下移動手段の排出部から排出されてきた電極の移動を停止させて位置決めする2つの立壁とを有している。正極及び負極を積層するときは、一方の立壁に対向する向きに正極を供給すると共に、他方の立壁に対向する向きに負極を供給する。案内積層手段に供給された正極及び負極は、底壁または積層済みの正極及び負極の上に落下した後、立壁に衝突して停止する。 The electrode laminating apparatus described in Patent Document 1 includes two supply mechanisms that respectively supply a positive electrode and a negative electrode, and a positive electrode and a negative electrode that are respectively disposed below the supply mechanisms so as to be orthogonal to each other and supplied from each supply mechanism. Two drop moving means that drop and move the negative electrode to a predetermined position using gravity, and a positive electrode and a negative electrode that are disposed below the drop moving means and discharged from the discharge portion of each drop moving means, respectively. Guiding and laminating means for sequentially laminating by guiding to a predetermined position. The guide laminating means includes two bottom walls on which the laminated body is placed, and two electrodes that project perpendicularly to the bottom wall and stop the movement of the electrodes discharged from the discharge portion of the drop moving means. And a standing wall. When laminating the positive electrode and the negative electrode, the positive electrode is supplied in a direction facing one standing wall and the negative electrode is supplied in a direction facing the other standing wall. The positive electrode and the negative electrode supplied to the guide laminating means fall on the bottom wall or the laminated positive electrode and negative electrode, and then collide with the standing wall and stop.
ここで、特許文献1の電極積層装置のように、正極と負極を交互に積層する電極積層装置の場合、正極の投入を行った後、積層部への正極の積層が完了した後に負極の投入が行われる。また、負極の投入を行った後、積層部への負極の積層が完了した後に正極の投入が行われる。このような電極積層装置に対し、さらなる正極と負極の積層の高速化が要請されていた。 Here, in the case of an electrode laminating apparatus in which positive electrodes and negative electrodes are alternately laminated as in the electrode laminating apparatus of Patent Document 1, after the positive electrode is charged, the negative electrode is charged after the lamination of the positive electrode to the laminated portion is completed. Is done. In addition, after the negative electrode is charged, the positive electrode is charged after the negative electrode has been stacked on the stacked portion. For such an electrode laminating apparatus, a further increase in the speed of laminating the positive electrode and the negative electrode has been demanded.
本発明の目的は、正極と負極の積層の速度を向上できる電極積層装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an electrode stacking apparatus capable of improving the stacking speed of a positive electrode and a negative electrode.
本発明の一態様に係る電極積層装置は、正極及び負極が積層される積層部と、積層部に対して水平方向における一方側に配置されて、正極を積層部に向けて投入する第1投入部と、積層部に対して水平方向における他方側に配置されて、負極を積層部に向けて投入する第2投入部と、を備え、第1投入部及び第2投入部のうちの一方の投入部による一方の電極の投入開始から、投入された一方の電極の移動方向における下流側の端部が、他方の投入部によって投入された他方の電極と衝突しない衝突回避位置へ到達するまでの時間を第1時間とし、一方の投入部による一方の電極の投入開始から、投入された一方の電極の積層部に対する積層が完了するまでの時間を第2時間とした場合、他方の投入部は、一方の投入部による一方の電極の投入開始後、第1時間より後であって第2時間より前に他方の電極を投入する。 An electrode stacking apparatus according to an aspect of the present invention includes a stacked portion in which a positive electrode and a negative electrode are stacked, and a first input that is disposed on one side in the horizontal direction with respect to the stacked portion and inputs the positive electrode toward the stacked portion And a second input unit that is disposed on the other side in the horizontal direction with respect to the stacked unit and inputs the negative electrode toward the stacked unit, and one of the first input unit and the second input unit From the start of loading of one electrode by the loading unit until the end on the downstream side in the moving direction of the loaded one electrode reaches a collision avoidance position where it does not collide with the other electrode loaded by the other loading unit When the time is defined as the first time and the time from the start of the loading of one electrode by one loading unit to the completion of the stacking for the stacked portion of the one electrode loaded is the second time, the other loading unit is , Throwing one electrode by one feeding part After starting, the other electrode is charged before the second time or after the than the first time.
このような電極積層装置では、他方の投入部は、一方の投入部による一方の電極の投入開始後、第1時間より後であって第2時間より前に他方の電極を投入する。第1時間は、一方の投入部による一方の電極の投入開始から、投入された一方の電極の移動方向における下流側の端部が、他方の投入部によって投入された他方の電極と衝突しない衝突回避位置へ到達するまでの時間である。また、第2時間は、一方の投入部による一方の電極の投入開始から、投入された一方の電極の積層部に対する積層が完了するまでの時間である。従って、他方の投入部は、先に一方の投入部によって投入される一方の電極との衝突を回避しつつも、当該一方の電極の積層部に対する積層が完了する前に他方の電極の投入を開始することで、一方の電極の積層完了を待つための待機時間を短縮することができる。以上によって、正極と負極の積層の速度を向上できる。 In such an electrode stacking apparatus, the other input unit inputs the other electrode after the first time and before the second time after the start of the input of one electrode by the one input unit. The first time is a collision in which the end on the downstream side in the moving direction of one input electrode does not collide with the other electrode input by the other input unit from the start of input of one electrode by one input unit This is the time to reach the avoidance position. The second time is the time from the start of the introduction of the one electrode by the one input part to the completion of the stacking of the input electrode on the stacked part. Therefore, the other charging unit avoids collision with the one electrode previously charged by the one charging unit, but does not load the other electrode before the stacking of the one electrode is completed. By starting, the waiting time for waiting for completion of the lamination of one electrode can be shortened. As described above, the stacking speed of the positive electrode and the negative electrode can be improved.
第1投入部は、正極支持部に支持された正極を積層部に向けて押し出す第1押出部によって構成され、第2投入部は、負極支持部に支持された負極を積層部に向けて押し出す第2押出部によって構成されてよい。このように、投入部が支持部に支持された電極を押し出す押出部によって構成されている場合、各押出部の押し出しのタイミングを制御することで、電極の投入のタイミングを容易に調整することができる。 The first input unit is configured by a first extrusion unit that extrudes the positive electrode supported by the positive electrode support unit toward the lamination unit, and the second input unit extrudes the negative electrode supported by the negative electrode support unit toward the lamination unit. You may be comprised by the 2nd extrusion part. In this way, when the input unit is configured by an extrusion unit that extrudes the electrode supported by the support unit, the timing of electrode injection can be easily adjusted by controlling the extrusion timing of each extrusion unit. it can.
他方の押出部は、一方の押出部が一方の電極の押し出しを開始した後であって、一方の押出部が元の位置に戻るより前のタイミングで、他方の電極の押し出しを開始してよい。これにより、先に投入された電極の積層完了を待つための待機時間を短縮することができる。 The other extruding part may start extruding the other electrode at a timing after one extruding part starts extruding one electrode and before one extruding part returns to the original position. . As a result, the waiting time for waiting for the completion of the stacking of the previously input electrodes can be shortened.
電極積層装置は、上下方向に延びるループ状をなし、その外周面に複数の正極支持部が取り付けられた第1循環部材と、上下方向に延びるループ状をなし、その外周面に複数の負極支持部が取り付けられた第2循環部材と、第1循環部材と第2循環部材との間に配置され、複数段の積層部を有する積層ユニットと、を更に備え、第1押出部は、複数の正極支持部に支持された正極を複数段の積層部に向けて同時に押し出し、第2押出部は、複数の負極支持部に支持された負極を複数段の積層部に向けて同時に押し出してよい。これにより、複数の負極、及び複数の正極を同時に投入することができる。 The electrode laminating apparatus has a loop shape extending in the vertical direction, a first circulation member having a plurality of positive electrode support portions attached to the outer peripheral surface thereof, and a loop shape extending in the vertical direction, and supporting a plurality of negative electrodes on the outer peripheral surface thereof. A second circulation member to which the portion is attached, and a lamination unit that is disposed between the first circulation member and the second circulation member and has a plurality of laminated portions. The positive electrode supported by the positive electrode support portion may be simultaneously extruded toward the plurality of stacked portions, and the second extrusion portion may simultaneously extrude the negative electrode supported by the plurality of negative electrode support portions toward the multiple stacked portions. Thereby, a some negative electrode and a some positive electrode can be thrown in simultaneously.
本発明によれば、正極と負極の積層の速度を向上できる電極積層装置が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrode lamination apparatus which can improve the speed | rate of lamination | stacking of a positive electrode and a negative electrode is provided.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or equivalent elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、本発明の実施形態に係る電極積層装置を適用して製造される蓄電装置の内部を示す断面図である。図2は、図1のII−II線断面図である。図1及び図2において、蓄電装置1は、積層型の電極組立体を有するリチウムイオン二次電池である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing the inside of a power storage device manufactured by applying an electrode stacking apparatus according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 1 and 2, the power storage device 1 is a lithium ion secondary battery having a stacked electrode assembly.
蓄電装置1は、例えば略直方体形状のケース2と、このケース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り形成されている。ケース2の内部には、図示はしないが、例えば非水系(有機溶媒系)の電解液が注液されている。ケース2上には、正極端子4及び負極端子5が互いに離間して配置されている。正極端子4は、絶縁リング6を介してケース2に固定され、負極端子5は、絶縁リング7を介してケース2に固定されている。また、図示はしないが、電極組立体3とケース2の内側の側面及び底面との間には絶縁フィルムが配置されており、絶縁フィルムによってケース2と電極組立体3との間が絶縁されている。図1では便宜上、電極組立体3の下端とケース2の底面との間には僅かな隙間が設けられているが、実際には電極組立体3の下端が絶縁フィルムを介してケース2の内側の底面に接触している。なお、電極組立体3とケース2との間にスペーサを配置することにより、電極組立体3とケース2との間に隙間を形成してもよい。
The power storage device 1 includes, for example, a substantially rectangular
電極組立体3は、複数の正極8と複数の負極9とが袋状のセパレータ10を介して交互に積層された構造を有している。正極8は、袋状のセパレータ10に包まれている。袋状のセパレータ10に包まれた状態の正極8は、セパレータ付き正極11として構成されている。従って、電極組立体3は、複数のセパレータ付き正極11と複数の負極9とが交互に積層された構造を有している。なお、電極組立体3の両端に位置する電極は、負極9である。
The
正極8は、例えばアルミニウム箔からなる正極集電体である金属箔14と、この金属箔14の両面に形成された正極活物質層15とを有している。金属箔14は、平面視矩形状の箔本体部14aと、この箔本体部14aと一体化されたタブ14bとを有している。タブ14bは、箔本体部14aの長手方向の一端部近傍の縁から突出している。そして、タブ14bは、セパレータ10を突き抜けている。複数の正極8より延びる複数のタブ14bは、集箔された状態で導電部材12に接続(溶接)され、導電部材12を介して正極端子4に接続されている。なお、図2では、便宜上タブ14bを省略している。
The
正極活物質層15は、箔本体部14aの表裏両面に形成されている。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た多孔質の層である。正極活物質としては、例えば複合酸化物、金属リチウムまたは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。
The positive electrode
負極9は、例えば銅箔からなる負極集電体である金属箔16と、この金属箔16の両面に形成された負極活物質層17とを有している。金属箔16は、平面視矩形状の箔本体部16aと、この箔本体部16aと一体化されたタブ16bとを有している。タブ16bは、箔本体部16aの長手方向の一端部近傍の縁から突出している。タブ16bは、導電部材13を介して負極端子5に接続されている。なお、図2では、便宜上タブ16bを省略している。
The
負極活物質層17は、箔本体部16aの表裏両面に形成されている。負極活物質層17は、負極活物質とバインダとを含んで形成された多孔質の層である。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)等の金属酸化物またはホウ素添加炭素等が挙げられる。
The negative electrode
セパレータ10は、平面視矩形状を呈している。セパレータ10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、或いはポリプロピレン、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または不織布等が例示される。
The
以上のように構成された蓄電装置1を製造する場合は、まずセパレータ付き正極11及び負極9を製作した後、セパレータ付き正極11と負極9とを交互に積層し、セパレータ付き正極11及び負極9を固定することで電極組立体3を得る。そして、セパレータ付き正極11のタブ14bを導電部材12を介して正極端子4に接続すると共に、負極9のタブ16bを導電部材13を介して負極端子5に接続した後、電極組立体3をケース2内に収容する。
When the power storage device 1 configured as described above is manufactured, first, the
次に、図3〜図5を用いて、本発明の実施形態に係る電極積層装置300について説明する。図3は、電極積層装置300を示す側面図(一部断面を含む)である。図4は、電極積層装置300の支持部の構成を示す図である。図5は、電極積層装置300の平面図である。
Next, an
電極積層装置300は、正極搬送ユニット301と、負極搬送ユニット302と、正極供給用コンベア303と、負極供給用コンベア304と、積層ユニット305とを備えている。また、電極積層装置300は、電極供給センサ306,307と、積層位置センサ308,309とを備えている。
The
正極搬送ユニット301は、セパレータ付き正極11を貯めながら順次搬送するユニットである。正極搬送ユニット301は、上下方向に延びるループ状の循環部材310と、この循環部材310の外周面に取り付けられ、セパレータ付き正極11を支持する複数の支持部311と、循環部材310を駆動する駆動部312とを有している。
The positive
循環部材310は、例えば無端状のベルトで構成されている。循環部材310は、上下方向に離間して配置された2つのローラに架け渡され、各ローラの回転に伴って連れ回る。このように循環部材310が回転(周回)することで、各支持部311が循環移動する。また、循環部材310は、2つのローラと共に上下方向に移動可能である。なお、循環部材310とローラの位相のずれを防止する為には、循環部材310を歯付きのベルトとし、ローラをプーリとしてもよい。例えば、後述するプーリ403,404が、2つのローラに対応する。
The
駆動部312は、循環部材310を回転させると共に、循環部材310を上下方向に移動させる。例えば、駆動部312は、特に図示はしないが、ローラを回転させることで循環部材310を回転(周回)させる回転用モータと、昇降機構(図示せず)を介して循環部材310を上下方向に移動させる昇降用モータとを有していてよい。このとき、駆動部312は、循環部材310を電極積層装置300の前側(図3の紙面表側)から見て時計回りに回転させる。従って、正極供給用コンベア303側の支持部311は循環部材310に対して上昇し、積層ユニット305側の支持部311は循環部材310に対して下降する。
The
図4の(a)は、セパレータ付き正極11が支持された状態の支持部311の側面図であり、図4の(b)は、図4の(a)のb−b線に沿った断面図である。図4に示されるように、支持部311は、底壁311aと、一対の側壁311bとを有する断面U字状の部材である。底壁311aは、循環部材310の外周面に取り付けられる矩形板状部材である。一対の側壁311bは、循環部材310が循環する方向における底壁311aの両縁部に立設された矩形板状部材である。図4の(b)に示されるように、本実施形態では一例として、側壁311bは、二股状に形成されている。ただし、側壁311bの形状は、セパレータ付き正極11を支持可能な形状であれば何でもよい。一対の側壁311bは、互いに対向しており、セパレータ付き正極11を収容可能な程度に離間している。底壁311a及び側壁311bは、例えばステンレス鋼等の金属により一体的に形成されている。
4A is a side view of the
底壁311aの内側表面には、スポンジ等の緩衝材311dが設けられている。正極供給用コンベア303から支持部311に供給されるセパレータ付き正極11は、正極供給用コンベア303の搬送速度が高速の場合、緩衝材311dに衝突することになるが、緩衝材311dによって衝突の衝撃が緩和される。すなわち、緩衝材311dは、支持部311がセパレータ付き正極11を受け取る際におけるセパレータ付き正極11への衝撃を緩和する衝撃緩和部として機能する。その結果、セパレータ付き正極11が支持部311に供給される際において、セパレータ付き正極11の正極活物質層15の剥離を抑制することができる。
A
負極搬送ユニット302は、負極9を貯めながら順次搬送するユニットである。負極搬送ユニット302は、上下方向に延びるループ状の循環部材313と、この循環部材313の外周面に取り付けられ、負極9を支持する複数の支持部314と、循環部材313を駆動する駆動部315とを有している。ここで、また、支持部314の構成は、支持部311と同様である。
The negative
循環部材313は、上記の循環部材310と同様に、例えば無端状のベルトで構成されている。循環部材313は、上下方向に離間して配置された2つのローラに架け渡され、各ローラの回転に伴って連れ回る。このように循環部材313が回転(周回)することで、各支持部314が循環移動する。また、循環部材313は、2つのローラと共に上下方向に移動可能である。
The
駆動部315は、循環部材313を回転させると共に、循環部材313を上下方向に移動させる。例えば、駆動部315は、特に図示はしないが、ローラを回転させることで循環部材313を回転(周回)させる回転用モータと、昇降機構(図示せず)を介して循環部材313を上下方向に移動させる昇降用モータとを有している。このとき、駆動部315は、循環部材313を電極積層装置300の前側(図3の紙面表側)から見て反時計回りに回転させる。従って、負極供給用コンベア304側の支持部314は循環部材313に対して上昇し、積層ユニット305側の支持部314は循環部材313に対して下降する。
The drive unit 315 rotates the
正極供給用コンベア303は、セパレータ付き正極11を正極搬送ユニット301に向けて水平方向に搬送し、正極搬送ユニット301の支持部311にセパレータ付き正極11を供給する。正極供給用コンベア303は、正極供給用コンベア303の循環方向に沿って等間隔に設けられた複数の爪部303aを有する。爪部303aは、上記循環方向に直交する方向に延び、セパレータ付き正極11の搬送方向後方の端部に当接する。これにより、セパレータ付き正極11は、正極搬送ユニット301に対して一定の間隔で供給されるようになっている。
The positive
負極供給用コンベア304は、負極9を負極搬送ユニット302に向けて水平方向に搬送し、負極搬送ユニット302の支持部314に負極9を供給する。負極供給用コンベア304は、負極供給用コンベア304の循環方向に沿って等間隔に設けられた複数の爪部304aを有する。爪部304aは、上記循環方向に直交する方向に延び、負極9の搬送方向後方の端部に当接する。これにより、負極9は、負極搬送ユニット302に対して一定の間隔で供給されるようになっている。
The negative
正極供給用コンベア303から正極搬送ユニット301の支持部311に移載されたセパレータ付き正極11は、循環部材310の回転によって一旦上昇してから下降するように循環移動する。このとき、循環部材310の上部においてセパレータ付き正極11の表裏が反転する。負極供給用コンベア304から負極搬送ユニット302の支持部314に移載された負極9は、循環部材313の回転によって一旦上昇してから下降するように循環移動する。このとき、循環部材313の上部において負極9の表裏が反転する。
The separator-attached
積層ユニット305は、正極搬送ユニット301と負極搬送ユニット302との間に配置されている。積層ユニット305は、一例として、上下方向に延びるループ状の循環部材(不図示)と、この循環部材の外周面に取り付けられ、セパレータ付き正極11及び負極9が交互に積層される複数の積層部316と、循環部材を駆動する駆動部(不図示)とを有している。
The
積層部316は、セパレータ付き正極11及び負極9が載置されるプレート状の基台316aと、基台316aに立設され、セパレータ付き正極11の底縁11c及び側縁11d(図4参照)と負極9の底縁9c及び側縁9d(図5参照)とを位置決めする断面U字状の側壁316bとを有している。また、ここでは一例として、図3に示されるように、正極搬送ユニット301側の側壁316bの上面は、基台316aに向かって下方に傾斜する傾斜面とされている。同様に、負極搬送ユニット302側の側壁316bの上面も、基台316aに向かって下方に傾斜する傾斜面とされている。以上の構成により、セパレータ付き正極11及び負極9が基台316aへと滑らかに移動可能となっている。
The
積層ユニット305と正極搬送ユニット301との間には、上下方向に延びる壁部317が配置されている。壁部317には、後述する押出ユニット321により押し出されたセパレータ付き正極11が通過する複数(ここでは4つ)のスリット318が設けられている。各スリット318は、上下方向に等間隔で配置されている。なお、本実施形態では一例として、スリット318の上側部分は、正極搬送ユニット301側から積層部316側に向かって下方に傾斜する傾斜面となっている。また、スリット318の下側部分は、正極搬送ユニット301側から積層部316側に向かって上方に傾斜する傾斜面となっている。これにより、セパレータ付き正極11を積層部316へと適切に案内するとともに、スリット318における入口側(正極搬送ユニット301側)の開口部分を大きくすることができる。その結果、押出ユニット321により押し出されるセパレータ付き正極11の高さ位置に多少のずれが生じても、スリット318にセパレータ付き正極11を通過させることが可能となる。
A
積層ユニット305と負極搬送ユニット302との間には、上下方向に延びる壁部319が配置されている。壁部319には、後述する押出ユニット322により押し出された負極9が通過する複数(ここでは4つ)のスリット320が設けられている。各スリット320の高さ位置は、各スリット318の高さ位置と同じである。なお、本実施形態では一例として、スリット320の上側部分は、負極搬送ユニット302側から積層部316側に向かって下方に傾斜する傾斜面となっている。また、スリット320の下側部分は、負極搬送ユニット302側から積層部316側に向かって上方に傾斜する傾斜面となっている。これにより、負極9を積層部316へと適切に案内するとともに、スリット320における入口側(負極搬送ユニット302側)の開口部分を大きくすることができる。その結果、押出ユニット322により押し出される負極9の高さ位置に多少のずれが生じても、スリット320に負極9を通過させることが可能となる。
A
また、電極積層装置300は、押出ユニット321と、押出ユニット322とを備えている。
The
押出ユニット321は、セパレータ付き正極11を積層する積層エリアにおいて、複数(ここでは4つ)のセパレータ付き正極11を上下複数段(ここでは上下4段)の積層部316に向けて同時に押し出すことにより、4つのセパレータ付き正極11を4段の積層部316に同時に積層する。押出ユニット321は、4つのセパレータ付き正極11を一緒に押す1対の押し部材321a(第1押出部、第1投入部)と、この押し部材321aを4段の積層部316側に移動させる駆動部44(図5参照)とを有している。この駆動部44は、例えばモータ及びリンク機構から構成されている。
The
押出ユニット322は、負極9を積層する積層エリアにおいて、複数(ここでは4つ)の負極9を複数段(ここでは上下4段)の積層部316に向けて同時に押し出すことにより、4つの負極9を4段の積層部316に同時に積層する。押出ユニット322は、4つの負極9を一緒に押す1対の押し部材322a(第2押出部、第2投入部)と、この押し部材322aを4段の積層部316側に移動させる駆動部46(図5参照)とを有している。この駆動部46の構成は、押出ユニット321の駆動部と同様である。なお、押出ユニット321,322の駆動部としては、シリンダ等を有していてもよい。
The
また、図5に示すように、電極積層装置300は、セパレータ付き正極11の底縁11cの位置を揃える位置決めユニット47と、負極9の底縁9cの位置を揃える位置決めユニット48とを備えている。位置決めユニット47,48は、セパレータ付き正極11及び負極9を積層する積層エリアに配置されている。セパレータ付き正極11の底縁11cは、セパレータ付き正極11におけるタブ14b側とは反対側の縁である。負極9の底縁9cは、負極9におけるタブ16b側とは反対側の縁である。
As shown in FIG. 5, the
位置決めユニット47は、正極搬送ユニット301の前側(図3の紙面表側)に配置され、セパレータ付き正極11の底縁11cと当接する受け部49と、正極搬送ユニット301の後側に配置され、セパレータ付き正極11を受け部49に対して押圧する押圧部50とを有している。受け部49には、複数のフリーローラが並んで設けられている。なお、受け部49は、表面が滑りやすい樹脂で形成されていてもよい。
The
押圧部50は、セパレータ付き正極11を押す押し板51と、この押し板51を受け部49側に移動させる駆動部52とを有している。駆動部52は、例えばシリンダを有している。押し板51は、シリンダのピストンロッドの先端に固定されている。押し板51には、セパレータ付き正極11のタブ14bを逃がすためのスリット51aが設けられている。
The
位置決めユニット48は、負極搬送ユニット302の前側(図3の紙面表側)に配置され、負極9の底縁9cと当接する受け部53と、負極搬送ユニット302の後側に配置され、負極9を受け部53に対して押圧する押圧部54とを有している。受け部53の構造は、受け部49と同様である。押圧部54は、負極9を押す押し板55と、この押し板55を受け部53側に移動させる駆動部56とを有している。押し板55には、負極9のタブ16bを逃がすためのスリット55aが設けられている。駆動部56の構成は、駆動部52と同様である。
The
また、図3に示すように、電極積層装置300は、コントローラ350を備えている。コントローラ350は、CPU、RAM、ROM及び入出力インターフェース等から構成されている。コントローラ350は、上述した駆動部312,315を制御する搬送制御部と、積層ユニット305の駆動部を制御する積層制御部と、押出ユニット321の駆動部及び押出ユニット322の駆動部を制御する押出制御部と、位置決めユニット47,48の駆動部を制御する位置決め制御部とを有している。また、コントローラ350は、電極供給センサ306,307及び積層位置センサ308,309と接続されており、これらのセンサからの検知信号を受信可能となっている。コントローラ350は、各センサからの検知信号、及びROMに保存されたプログラムに基づき制御内容を決定し、各制御部を介して、各駆動部を駆動制御する。
As shown in FIG. 3, the
電極供給センサ306は、正極供給用コンベア303の正極搬送ユニット301側の端部付近に配置され、セパレータ付き正極11、または爪部303aとセパレータ付き正極11の有無を検知する。電極供給センサ306は、爪部303a又はセパレータ付き正極11の有無を示す検知信号を定期的にコントローラ350に送信する。
The
電極供給センサ307は、負極供給用コンベア304の負極搬送ユニット302側の端部付近に配置され、爪部304a又は負極9の有無を検知する。電極供給センサ307は、爪部304a又は負極9の有無を示す検知信号を定期的にコントローラ350に送信する。
The
積層位置センサ308は、セパレータ付き正極11を支持した支持部311が予め定められた積層位置(例えば、積層ユニット305の最下段の積層部316に対応するスリット318の下端位置)に到達したことを検知する。積層位置センサ308は、循環部材310の上下動とは独立しており、積層位置センサ308の高さ位置は、スリット318に対して固定されている。例えば、積層位置センサ308は、壁部317に固定されていてもよい。積層位置センサ308は、セパレータ付き正極11を支持した支持部311が積層位置に到達したことを検知すると、その旨を示す検知信号をコントローラ350に送信する。
The stacking position sensor 308 indicates that the
積層位置センサ309は、負極9を支持した支持部314が予め定められた積層位置(例えば、積層ユニット305の最下段の積層部316に対応するスリット320の下端位置)に到達したことを検知する。積層位置センサ309は、循環部材313の上下動とは独立しており、積層位置センサ309の高さ位置は、スリット320に対して固定されている。積層位置センサ309は、負極9を支持した支持部314が積層位置に到達したことを検知すると、その旨を示す検知信号をコントローラ350に送信する。
The stacking
本実施形態に係る電極積層装置300の特徴的な構成について図6を参照して説明する。なお、図6では、理解を容易とするために一段の積層部316のみが図示されているが、他の段に係る積層部316においても同様の動作がなされる。
A characteristic configuration of the
ここで、セパレータ付き正極11が先に投入されている状態で負極を投入する場合について説明する。図6に示すように、負極9を積層部316へ投入する第2投入部として機能する押し部材322aは、先にセパレータ付き正極11を積層部316へ投入する第1投入部として機能する押し部材321aによって投入されるセパレータ付き正極11との衝突を回避しつつも、当該セパレータ付き正極11の積層部316に対する積層が完了する前に負極9の投入を開始する。具体的には、押し部材(一方の投入部)321aによるセパレータ付き正極(一方の電極)11の投入開始から、当該セパレータ付き正極11が第2衝突回避位置へ到達するまでの時間を時間(第1時間)T3とする。また、押し部材321aによるセパレータ付き正極11の投入開始から、投入されたセパレータ付き正極11の積層部316に対する積層が完了するまでの時間を時間(第2時間)T4とする。この場合、押し部材322aは、押し部材321aによるセパレータ付き正極11の投入開始後、時間T3より後であって時間T4より前に負極9を投入する。なお、セパレータ付き正極11と負極9との衝突とは、セパレータ付き正極11と負極9の各々の下流側の端部同士が衝突することを意味する。このような状態が発生すると、例えば、セパレータ付き正極11と負極9とが衝突箇所より上側に反り、意図する積層状態を得ることが出来ない。一方で、セパレータ付き正極11の下流側の端部以外であれば、例えば負極9がセパレータ付き正極11の上面に接触することもあり得るが、負極9はセパレータ付き正極11の上面を滑りながら双方共に積層を継続出来る。前述の如く接触した場合、セパレータ付き正極11と負極9との双方に摩擦が作用するが、両押し部材321a,322aが後端(上流端)に接触し、押込まれている状態である為、途中で停止することはない。
Here, a case where the negative electrode is charged in a state where the
「第2衝突回避位置」とは、投入されたセパレータ付き正極11の移動方向における下流側の端部11aが、押し部材(他方の投入部)322aによって投入された負極(他方の電極)9と衝突しないような位置である。第2衝突回避位置は、上述のような衝突が回避できる位置であれば、装置構成や運転条件に合わせて任意に設定することができる。当該位置は特に限定されるものではないが、例えば、セパレータ付き正極11の端部11aが、負極9側(図6の紙面右側)の側壁316bと接触する位置へ到達すれば、負極9を回避できるため、当該側壁316bを第2衝突回避位置としてよい。あるいは、セパレータ付き正極11の端部11aが、積層部316の中心線よりも、負極9側における所定位置へ到達した時点では、端部11aの位置が下方へ移動することで、負極9との衝突を回避できる。従って、積層部316の中心線よりも負極9側の所定位置を第2衝突回避位置としてもよい。
The “second collision avoidance position” refers to the negative electrode (the other electrode) 9 in which the
これにより、図6(a)に示すように、セパレータ付き正極11は、押し部材321aで押されることによって積層部316に積層される一方で、当該セパレータ付き正極11の積層完了前の状態で、押し部材322aは、負極9の押出しを開始できる。このとき、押し部材322aは、押し部材321aによるセパレータ付き正極11の投入開始後、時間T3より後に負極9の投入を開始するため、少なくとも負極9がセパレータ付き正極11の端部11aと衝突することは回避できるため、負極9はセパレータ付き正極11と互い違いとなるように、セパレータ付き正極11の上方を移動することができる。
Thereby, as shown in FIG. 6A, the separator-equipped
図6に示す形態では、セパレータ付き正極11が先に投入されている状態で負極を投入する場合について説明したが、これに代えて、負極9が先に投入されている状態でセパレータ付き正極11を投入してもよい。セパレータ付き正極11を積層部316へ投入する第1投入部として機能する押し部材321aは、先に負極9を積層部316へ投入する第2投入部として機能する押し部材322aによって投入される負極9との衝突を回避しつつも、当該負極9の積層部316に対する積層が完了する前にセパレータ付き正極11の投入を開始する。具体的には、押し部材(一方の投入部)322aによる負極(一方の電極)9の投入開始から、当該負極9が第1衝突回避位置へ到達するまでの時間を時間T1とする。また、押し部材322aによる負極9の投入開始から、投入された負極9の積層部316に対する積層が完了するまでの時間を時間T2とする。この場合、押し部材321aは、押し部材322aによる負極9の投入開始後、時間T1より後であって時間T2より前にセパレータ付き正極11を投入する。
In the embodiment shown in FIG. 6, the case where the negative electrode is introduced in the state where the separator-attached
「第1衝突回避位置」とは、投入された負極9の移動方向における下流側の端部9aが、押し部材(他の投入部)321aによって投入されたセパレータ付き正極(他方の電極)11と衝突しないような位置である。第1衝突回避位置は、上述のような衝突が回避できる位置であれば、装置構成や運転条件に合わせて任意に設定することができる。当該位置は特に限定されるものではないが、例えば、負極9の端部9aが、セパレータ付き正極11側(図6の紙面左側)の側壁316bと接触する位置へ到達すれば、セパレータ付き正極11を回避できるため、当該側壁316bを第1衝突回避位置としてよい。あるいは、負極9の端部9aが、積層部316の中心線よりも、セパレータ付き正極11側における所定位置へ到達した時点では、端部9aの位置が下方へ移動することで、セパレータ付き正極11との衝突を回避できる。従って、積層部316の中心線よりもセパレータ付き正極11側の所定位置を第1衝突回避位置としてもよい。
The “first collision avoidance position” refers to the separator-attached positive electrode (the other electrode) 11 in which the
これにより、負極9は、押し部材322aで押されることによって積層部316に積層される一方で、当該負極9の積層完了前の状態で、押し部材321aは、セパレータ付き正極11の押出しを開始できる。このとき、押し部材321aは、押し部材322aによる負極9の投入開始後、時間T1より後にセパレータ付き正極11の投入を開始するため、少なくともセパレータ付き正極11が負極9の端部9aと衝突することは回避できるため、セパレータ付き正極11は負極9と互い違いとなるように、負極9の上方を移動することができる。
Accordingly, the
なお、「投入開始」とは、支持部311に対して押し部材321aが積層部316側へ移動し始めることで、セパレータ付き正極11の積層部316側への移動が開始するタイミングのことである。また、負極9側では、「投入開始」とは、支持部314に対して押し部材322aが積層部316側へ移動し始めることで、負極9の積層部316側への移動が開始するタイミングのことである。また、「積層が完了」した状態とは、積層部316内において電極が両側の側壁316b間で落下した後、基台316a上、または積層済みの電極上に積層された状態となることを指す。
The “starting input” is a timing at which movement of the
なお、時間T1〜T4は、実際の電極積層装置300が完成した後に、実機にて試運転を行うことによって測定することで設定してよい。あるいは、事前にシミュレーションを行うことによって設定してよい。あるいは、装置内に各種センサを設け、当該センサによって監視した監視結果に基づいて、時間T1〜T4を設定してもよい。なお、時間T1と時間T3は、同じ時間であってもよく、若干異なる時間であってもよい。また、時間T2と時間T4は同じ時間であってもよく、若干異なる時間であってもよい。
Note that the times T1 to T4 may be set by measuring by performing a trial run with an actual machine after the actual
続いて、図7〜図13を用いて、コントローラ350による循環部材310,313、位置決めユニット47,48(図5参照)、及び押出ユニット321,322の動作制御について説明する。
Subsequently, operation control of the
まず、図7〜図10を用いて、循環部材(ここでは一例として循環部材310)の制御フローについて説明する。図7は、循環部材310及び循環部材313に共通の制御フローを示すフローチャートである。図8は、準備運転時(図7のステップS201)における循環部材310の動作を説明する一部側面図である。図9は、積層運転時(図7のステップS203)における循環部材310の動作を説明する一部側面図である。図10は、復帰運転時(図7のステップS206)における循環部材310の動作を説明する一部側面図である。なお、負極搬送ユニット302の循環部材313の制御フローは、循環部材310の制御フローと同様であるため、説明を省略する。
First, the control flow of the circulation member (here, the
図7において、コントローラ350は、電極積層装置300を含む製造ラインの稼働開始のトリガ(例えばオペレータ等による入力)を受けて、循環部材310の準備運転を開始する(ステップS201)。
In FIG. 7, the
準備運転は、いずれの支持部311にもセパレータ付き正極11が支持されていない初期状態から、セパレータ付き正極11の受取位置から積層位置までの間にある各支持部311がセパレータ付き正極11を支持する状態にするための動作である。具体的には、準備運転は、循環部材310の回転(循環)のみで、上下動を伴うことなく支持部311を移動させる動作である(図8参照)。より具体的には、循環部材310において互いに隣接する支持部311間の距離の移動量を1とした場合、コントローラ350は、循環部材310におけるセパレータ付き正極11の受取位置にある支持部311にセパレータ付き正極11が供給されたことを確認する毎に、循環部材310を移動量1だけ図3の紙面表側から見て時計回り(以下単に「時計回り」という。)に循環させる。なお、以下の説明においては、循環部材310の循環については、時計回り方向の移動を正方向とし、循環部材310の上下移動については、上方向を正方向として、移動量を表現する。
In the preparatory operation, each
コントローラ350は、準備運転中において、随時、積層位置センサ308からの検知信号の受信の有無(すなわち、セパレータ付き正極11を支持した支持部311が積層位置に到達したか否か)を判定する(ステップS202)。コントローラ350は、積層位置センサ308から検知信号を受信するまで、循環部材310の準備運転を継続する(ステップS202:NO)。一方、コントローラ350は、積層位置センサ308から検知信号を受信すると(すなわち、セパレータ付き正極11を支持した支持部311が積層位置に到達したことを検知すると)、循環部材310を積層運転に切り替える(ステップS202:YES、ステップS203)。
The
積層運転は、セパレータ付き正極11を積層部316に積層するための動作である。具体的には、積層運転は、積層ユニット305側の支持部311の高さ位置を積層部316に対して相対的に停止させるとともに、セパレータ付き正極11が正極供給用コンベア303から一枚供給される毎に、正極供給用コンベア303側の支持部311を正極供給用コンベア303に対して移動量1だけ上昇させる動作である。より具体的には、コントローラ350は、正極供給用コンベア303から1枚のセパレータ付き正極11が供給されてから次のセパレータ付き正極11が供給されるまでの間の時間(以下「単位時間」という)に、循環部材310を移動量0.5で時計回りに循環させるとともに、移動量0.5で上昇させる(図9参照)。
The stacking operation is an operation for stacking the separator-attached
コントローラ350は、積層運転中において、随時、4段の積層部316に対する4枚のセパレータ付き正極11の同時供給が完了したか否かを判定する(ステップS204)。具体的には、後述する押出ユニット321による押出動作が完了したか否かが判定される。例えば、押し部材321aが元の位置(セパレータ付き正極11を押し出す前の位置)に戻ったことを検知することで、押出動作が完了したことを検知することができる。コントローラ350は、押出ユニット321による押出動作が完了したことを検知するまで、循環部材310の積層運転を継続する(ステップS204:NO)。一方、コントローラ350は、押出ユニット321による押出動作が完了したことを検知すると(ステップS204:YES)、積層ユニット305へのセパレータ付き正極11の積層を完了するか否かを判定する(ステップS205)。
During the stacking operation, the
具体的には、コントローラ350は、例えば各積層部316に積層された電極の枚数をセンサ等により検知し、電極の積層枚数が予め定められた枚数に達したか否かを判定することで、積層を完了するか否かを判定することができる。すなわち、コントローラ350は、電極の積層枚数が予め定められた枚数に達した場合に積層を完了し、電極の積層枚数が予め定められた枚数に達していない場合に積層を完了しないと判定することができる。
Specifically, the
積層を完了すると判定された場合(ステップS205:YES)、コントローラ350は、循環部材310の制御を終了する。一方、積層を完了すると判定されなかった場合(ステップS205:NO)、コントローラ350は、循環部材310を復帰運転に切り替える(ステップS206)。なお、積層を完了すると判定された場合(ステップS205:YES)、コントローラ350は、循環部材310の制御を一旦終了した後、さらに積層部316の交換が完了してオペレータ等からの制御開始の指示を受けた後に、循環部材310の制御を再開してもよい。この場合、復帰運転(ステップS206)が開始されることになる。
When it is determined that the stacking is completed (step S205: YES), the
復帰運転は、積層運転において元の位置(積層運転開始前の位置)よりも上昇した位置に移動した循環部材310を元の位置に復帰(下降)させる動作である。具体的には、復帰運転は、積層ユニット305側においてセパレータ付き正極11を支持する先頭の支持部311の高さ位置を積層位置までスライドさせるとともに、正極供給用コンベア303側の支持部311を移動量1だけ上昇させる動作である。より具体的には、コントローラ350は、上述した単位時間に、循環部材310を移動量2.5で時計回りに循環させるとともに、移動量−1.5で下降させる(図10参照)。
The return operation is an operation of returning (lowering) the circulating
これにより、単位時間において、正極供給用コンベア303側では、支持部311が、正極供給用コンベア303に対して、1つ分だけ上昇することになる。一方、積層ユニット305側では、支持部311が、積層ユニット305に対して、4つ分だけ下降することになる。これにより、正極供給用コンベア303から供給されるセパレータ付き正極11を受け取りつつ、4つのセパレータ付き正極11を押出ユニット321によって同時に押し出す押出動作を実行可能な状態となる。従って、コントローラ350は、循環部材310の復帰運転完了後、循環部材310を積層運転に切り替える(ステップS206→S203)。
Thereby, in the unit time, on the positive
次に、図11を用いて、位置決めユニット47,48の制御フローについて説明する。図11は、正極搬送ユニット301の位置決めユニット47(図5参照)及び負極搬送ユニット302の位置決めユニット48(図5参照)に共通の制御フローを示すフローチャートである。ここでは一例として、位置決めユニット47の制御について説明を行う。なお、位置決めユニット48の制御フローは、位置決めユニット47の制御フローと同様であるため、説明を省略する。
Next, the control flow of the
図11において、コントローラ350は、積層位置センサ308からの検知信号の受信の有無を定期的にチェックすることで、位置決めユニット47による位置決めが可能な位置に電極(ここではセパレータ付き正極11)があるか否かを確認する(ステップS301)。コントローラ350は、積層位置センサ308からの検知信号を受信するまで、上記チェックを継続する(ステップS301:NO)。コントローラ350は、積層位置センサ308からの検知信号を受信し、セパレータ付き正極11を支持する支持部311が積層位置に到達したことを検知すると(ステップS301:YES)、位置決めユニット47に位置決め動作を実行させる(ステップS302)。具体的には、コントローラ350は、第1実施形態で説明した通り、位置決めユニット47の押圧部54による押圧動作を実行するように制御する。このような位置決め動作は、既に第1実施形態で説明した通りであるため、これ以上の詳細な説明を省略する。
In FIG. 11, the
続いて、コントローラ350は、上述した図7のステップS205と同様の判定により、積層を完了するか否かを判定する(ステップS303)。積層を完了すると判定された場合(ステップS303:YES)、コントローラ350は、位置決めユニット47の制御を終了する。一方、積層を完了すると判定されなかった場合(ステップS303:NO)、コントローラ350は、積層ユニット305側の支持部311の高さ位置が積層ユニット305に対して相対的に変化する循環動作(すなわち、上述した循環部材310の復帰運転)が発生するまで、位置決めユニット47の動作を停止する(ステップS304:NO)。コントローラ350は、上記循環動作が発生したことを確認すると(すなわち、コントローラ350が循環部材310を復帰運転に切り替えると)、ステップS301に戻り、位置決めユニット47の制御を継続する(ステップS304:YES)。
Subsequently, the
なお、位置決めユニット47に位置決め動作を実行させる判定には、上述した判定で用いた判定基準以外の判定基準が用いられてもよい。例えば、押出ユニット321が停止していることが、ステップS302の位置決め動作を実行する判定条件として加えられてもよい。
Note that a determination criterion other than the determination criterion used in the determination described above may be used in the determination for causing the
次に、図12を用いて、押出ユニット321の制御フローについて説明する。図12は、押出ユニット321の制御フローを示すフローチャートである。
Next, the control flow of the
図12において、コントローラ350は、積層位置センサ308から受信した検知信号に基づいて、セパレータ付き正極11を支持する支持部311が積層位置に存在するか否かを確認する(ステップS401)。また、コントローラ350は、位置決めユニット47による位置決め動作(図11のステップS302)が完了しているか否かを確認する(ステップS402)。コントローラ350は、例えば位置決めユニット47の押圧部54が元の位置(押圧を行う前の位置)に戻っていることを確認することにより、位置決めユニット47の位置決め動作が完了していることを確認することができる。また、コントローラ350は、他極側(ここでは負極9側)の負極搬送ユニット302において、負極9の投入開始後、所定時間が経過しているか否かを確認する(ステップS403)。コントローラ350は、例えば負極搬送ユニット302の押出ユニット322の押出動作が開始されてから、予め設定された所定時間が経過したことを確認することによって、負極9の投入の途中であり、かつ、セパレータ付き正極11を投入可能であることを確認することができる。ここでの「所定時間」は、時間T1より後であって時間T2より前の時間に設定される。なお、上述の通り、時間T1は、押し部材322aによる負極9の投入開始から、当該負極9が第1衝突回避位置へ到達するまでの時間である。時間T2は、押し部材322aによる負極9の投入開始から、投入された負極9の積層部316に対する積層が完了するまでの時間である。なお、押し部材322aの動作に注目した場合、押し部材322aは、押し部材322aが負極9の押し出しを開始した後であって、押し部材322aが元の位置に戻るより前のタイミングで、セパレータ付き正極11の押し出しを開始する。
In FIG. 12, the
コントローラ350は、上述したステップS401〜S403の確認結果に基づいて、積層可能か否か(すなわち、押出ユニット321の押し部材321aによる押出動作を実行可能か否か)を判定する(ステップS404)。具体的には、セパレータ付き正極11を支持する支持部311が積層位置に存在し、位置決めユニット47による位置決め動作が完了しており、負極9の投入の途中であり、かつ、セパレータ付き正極11を投入可能であることが確認できた場合に、コントローラ350は、積層可能であると判定する(ステップS404:YES)。一方、コントローラ350は、上記の確認項目のうち少なくとも一つの状態が確認できなかった場合には、積層可能でないと判定し(ステップS404:NO)、ステップS401に戻る。
The
続いて、コントローラ350は、積層可能であると判定した場合(ステップS404:YES)、押出ユニット321による押出動作を実行する(ステップS405)。具体的には、コントローラ350は、押出ユニット321において、押し部材321aにより4つのセパレータ付き正極11を上下4段の積層部316に向けて同時に押し出すように駆動部を制御する。
Subsequently, when the
続いて、コントローラ350は、上述した図7のステップS205と同様の判定により、積層を完了するか否かを判定する(ステップS406)。積層を完了すると判定された場合(ステップS406:YES)、コントローラ350は、押出ユニット321の制御を終了する。一方、積層を完了すると判定されなかった場合(ステップS406:NO)、コントローラ350は、積層ユニット305側の支持部311の高さ位置が積層ユニット305に対して相対的に変化する循環動作(すなわち、上述した循環部材310の復帰運転)が発生するまで、押出ユニット321の動作を停止する(ステップS407:NO)。コントローラ350は、上記循環動作が発生したことを確認すると(すなわち、コントローラ350が循環部材310を復帰運転に切り替えると)、ステップS401に戻り、押出ユニット321の制御を継続する(ステップS407:YES)。
Subsequently, the
次に、図13を用いて、押出ユニット322の制御フローについて説明する。図13は、押出ユニット322の制御フローを示すフローチャートである。本実施形態では一例として、負極9が積層部316に最初に積層されるものと定められている。このため、負極9の押出ユニット322の制御フローにおいては、1枚目の負極9を積層部316に積層する場合の制御フロー(ステップS501〜S505)は、2枚目以降の負極9を積層部316に積層する場合の制御フロー(ステップS506〜S512)と一部異なる。
Next, the control flow of the
具体的には、負極9が積層部316に最初に積層されるため、1枚目の負極9を積層部316に積層する場合には、セパレータ付き正極11側の動作確認をする必要がない。このため、1枚目の負極9を積層部316に積層する場合の制御フロー(ステップS501〜S505)においては、他極側の動作確認(図12のステップS403に対応するステップ)が省略される。また、負極9が1枚だけ積層された状態では積層完了しないため、積層完了か否かの判定(図12のステップS406に対応するステップ)も省略される。
Specifically, since the
一方、2枚目以降の負極9を積層部316に積層する場合の制御フロー(ステップS506〜S512)は、上述した押出ユニット321の制御フロー(図12のステップS401〜407)と同様である。
On the other hand, the control flow (steps S506 to S512) when the second and subsequent
特に、ステップS508の動作について説明する。コントローラ350は、他極側(ここではセパレータ付き正極11側)の正極搬送ユニット301において、セパレータ付き正極11の投入開始後、所定時間が経過しているか否かを確認する(ステップS508)。コントローラ350は、例えば正極搬送ユニット301の押出ユニット321の押出動作が開始されてから、予め設定された所定時間が経過したことを確認することによって、セパレータ付き正極11の投入の途中であり、かつ、負極9を投入可能であることを確認することができる。ここでの「所定時間」は、時間T3より後であって時間T4より前の時間に設定される。なお、上述の通り、時間T3は、押し部材321aによるセパレータ付き正極11の投入開始から、当該セパレータ付き正極11が第2衝突回避位置へ到達するまでの時間である。時間T4は、押し部材321aによるセパレータ付き正極11の投入開始から、投入されたセパレータ付き正極11の積層部316に対する積層が完了するまでの時間である。なお、押し部材322aの動作に注目した場合、押し部材322aは、押し部材321aがセパレータ付き正極11の押し出しを開始した後であって、押し部材321aが元の位置に戻るより前のタイミングで、負極9の押し出しを開始する。
In particular, the operation of step S508 will be described. In the positive
次に、図14〜図18を用いて、搬送部材の駆動(上下動及び循環)を実現するための機構の別例について説明する。ここでは、正極搬送ユニット301の支持構造及び駆動機構について説明する。負極搬送ユニット302についても同様の支持構造及び駆動機構を採用することができる。
Next, another example of a mechanism for realizing driving (vertical movement and circulation) of the conveying member will be described with reference to FIGS. Here, the support structure and drive mechanism of the positive
図14及び図15は、正極搬送ユニット301の支持構造及び駆動機構の説明に必要な構成に着目した図であり、それ以外の構成については適宜図示を省略している。図14に示されるように、正極搬送ユニット301は、床面に設置された支持フレーム401と、支持フレーム401に対して上下方向に移動可能に支持される循環用フレーム402と、を備えている。循環用フレーム402には、上下方向に所定間隔だけ離間して配置された一対のプーリ403,404(第1実施形態のローラ26aに対応する部材)が、回転可能に支持されている。プーリ403,404には、外周面に複数の支持部311が配置された循環部材310が巻き掛けられている。
FIGS. 14 and 15 are views focusing on the configuration necessary for the description of the support structure and drive mechanism of the positive
また、図15に示されるように、正極搬送ユニット301は、支持フレーム401又は床面に対して固定されたモータ405,406を備えている。モータ405,406の駆動軸には、駆動ギヤ405a,406aが固定されている。プーリ403,404は、その回転軸の一端に駆動ギヤ407,408を有する。駆動ギヤ405a,406a,407,408には、タイミングベルト409が巻き掛けられている。駆動ギヤ405a,406a,407,408に加えて、支持フレーム401に支持されたガイドローラ410(図15の例では4つのガイドローラ410)により、タイミングベルト409の循環経路は、上下左右に延びる略十文字状をなす。
As shown in FIG. 15, the positive
図16に示されるように、駆動ギヤ405a,406aを等速度で回転させた場合、循環用フレーム402及び循環部材310の全体は、支持フレーム401又は床面に対して上下に移動することなく、循環部材310及びタイミングベルト409が循環動作のみを行うことになる。
As shown in FIG. 16, when the drive gears 405a and 406a are rotated at an equal speed, the
一方、図17に示されるように、駆動ギヤ405aのみを回転させた場合、正極供給用コンベア303側では循環部材310は時計回りに循環する一方で、積層部316側では循環部材310は停止している。このため、タイミングベルト409は、正極供給用コンベア303側の部分のみが上昇することになる。このようなタイミングベルト409の動作に伴い、循環用フレーム402は、支持フレーム401又は床面に対して上昇することになる。これに伴い、プーリ403,404を介して循環用フレーム402に支持されている循環部材310の基準高さ位置(例えば、循環部材310の上下方向における中央位置)も上昇することになる。また、図18に示されるように、駆動ギヤ406aのみを回転させた場合、循環部材310の積層部316側は時計回りに循環する一方で、正極供給用コンベア303側では停止している。このため、タイミングベルト409は、積層ユニット305側(図18の右側部分)のみが下降することになる。このようなタイミングベルト409の動作に伴い、循環用フレーム402は、支持フレーム401又は床面に対して下降することになる。これに伴い、循環部材310の基準高さ位置も下降することになる。さらに、駆動ギヤ405aの回転速度と駆動ギヤ406aの回転速度を異ならせて、駆動ギヤ405a,406aの両方を回転させた場合、回転速度の差に応じて循環用フレーム402を上昇又は下降させ、循環部材310の基準高さ位置を上昇又は下降させることができる。従って、駆動ギヤ405a,406aの回転速度を調整することにより、上述した準備運転、積層運転、及び復帰運転を実現することができる。すなわち、コントローラ350は、実行したい循環部材310の運転形態に応じて、駆動ギヤ405a,406aの回転速度を調整することで、準備運転、積層運転、及び復帰運転を実現することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 17, when only the
以上述べた電極積層装置300は、正極供給用コンベア303(搬送装置)及び負極供給用コンベア304(搬送装置)により供給される電極(セパレータ付き正極11及び負極9)を積層し、積層体(各積層部316上に形成される電極積層体)を形成する装置である。電極積層装置300は、支持部311,314(電極支持部)と、循環部材310,313と、積層ユニット305と、押出ユニット321,322と、コントローラ350(制御部)と、を備える。支持部311,314は、正極供給用コンベア303及び負極供給用コンベア304により供給されるセパレータ付き正極11及び負極9を受け取り、セパレータ付き正極11及び負極9を支持する。循環部材310,313は、上下方向に延びるループ状をなし、その外周面に支持部311,314が取り付けられる。積層ユニット305は、循環部材310を挟んで正極供給用コンベア303の反対側に配置されるとともに、循環部材313を挟んで負極供給用コンベア304の反対側に配置され、セパレータ付き正極11及び負極9が積層される複数段の積層部316を有する。押出ユニット321は、複数の支持部311に支持されたセパレータ付き正極11を複数段の積層部316に向けて同時に押し出す。押出ユニット322は、複数の支持部314に支持された負極9を複数段の積層部316に向けて同時に押し出す。コントローラ350は、循環部材310,313の循環及び昇降、並びに押出ユニット321,322の動作(すなわち、押し部材321a,321bの動作)を制御する。コントローラ350は、正極供給用コンベア303によるセパレータ付き正極11の搬送速度よりも遅い速度で、積層部316に向けてセパレータ付き正極11を押し出すように、押出ユニット321の動作を制御する。また、コントローラ350は、負極供給用コンベア304による負極9の搬送速度よりも遅い速度で、積層部316に向けて負極9を押し出すように、押出ユニット322の動作を制御する。
The
以上のような電極積層装置300では、支持部311,314に対して順次供給される電極(セパレータ付き正極11又は負極9)は、それぞれ異なる積層部316に同時に押し出されて積層される。このように、順次供給される電極の数よりも多くの電極を同時に押し出して積層することにより、電極を積層部316に押し出す際の排出速度を、搬送装置(正極供給用コンベア303又は負極供給用コンベア304)による電極の搬送速度(供給速度)よりも遅くすることができる。これにより、電極が積層されるペースの低下を防ぎつつ、電極積層時における電極の位置ずれを抑制できる。従って、電極積層装置300によれば、装置の大型化を抑えながら、積層速度の高速化を達成できる。
In the
また、電極の排出速度に対し、搬送装置(正極供給用コンベア303又は負極供給用コンベア304)による電極の搬送速度はより高速となる。このため、高速で搬送された電極は、支持部311,314上における停止時に、位置のバラツキが生じる。多数の電極が、位置のばらついた状態で積層されてしまうと、負極活物質層等など表面の摩擦により、積層後に揃え直すことは難しい。しかし、支持部311,314上での電極は、積層部316で多数の電極が積層される前の個片の状態であるので、循環部材310,313による反転などにより容易に位置が修正される。
In addition, the electrode transport speed by the transport device (the positive
ここで、負極9の積層が完了した後に押し部材321aがセパレータ付き正極11の投入を開始し、セパレータ付き正極11の積層が完了した後に押し部材322aが負極9の投入を開始する場合について検討する。この場合、互いの押し部材321a,322aは、相手方の押し部材321a,322aによる電極の投入が完了するまで、待機する必要があるため、トータルの電極積層時間が長くなる場合があった。一方、押し部材321aと押し部材322aとが同時に押出を行う場合について検討する。この場合、押し出された負極9の端部9aとセパレータ付き正極11の端部11aとが衝突することで、積層が困難となる可能性がある。
Here, consider the case where the
これに対して、図6に示す形態では、押し部材322aは、押し部材321aによるセパレータ付き正極11の投入開始後、時間T3より後であって時間T4より前に負極9を投入する。時間T3は、押し部材321aによるセパレータ付き正極11の投入開始から、投入されたセパレータ付き正極11の移動方向における下流側の端部11aが、投入された負極9と衝突しない第2衝突回避位置へ到達するまでの時間である。また、時間T4は、押し部材321aによるセパレータ付き正極11の投入開始から、投入されたセパレータ付き正極11の積層部316に対する積層が完了するまでの時間である。従って、押し部材322aは、先に押し部材321aによって投入されるセパレータ付き正極11との衝突を回避しつつも、当該セパレータ付き正極11の積層部316に対する積層が完了する前に負極9の投入を開始することで、セパレータ付き正極11の積層完了を待つための待機時間を短縮することができる。以上によって、セパレータ付き正極11と負極9の積層の速度を向上できる。
On the other hand, in the form shown in FIG. 6, the pushing
あるいは、負極9が先に投入されている状態でセパレータ付き正極11を投入する形態では、押し部材321aは、押し部材322aによる負極9の投入開始後、時間T1より後であって時間T2より前にセパレータ付き正極11を投入する。時間T1は、第2投入部による負極9の投入開始から、投入された負極9の移動方向における下流側の端部9aが、押し部材321aによって投入されたセパレータ付き正極11と衝突しない第1衝突回避位置へ到達するまでの時間である。また、時間T2は、第2投入部による負極の投入開始から、投入された負極9の積層部316に対する積層が完了するまでの時間である。従って、押し部材321aは、先に押し部材322aによって投入される負極9との衝突を回避しつつも、当該負極9の積層部316に対する積層が完了する前にセパレータ付き正極11の投入を開始することで、負極9の積層完了を待つための待機時間を短縮することができる。以上によって、セパレータ付き正極11と負極9の積層の速度を向上できる。
Alternatively, in the embodiment in which the separator-attached
また、第1投入部は、支持部311に支持されたセパレータ付き正極11を積層部316に向けて押し出す押し部材321a第1押出部によって構成され、第2投入部は、支持部314に支持された負極9を積層部316に向けて押し出す押し部材322aによって構成されている。このように、投入部が支持部311,314に支持された電極を押し出す押し部材321a,322aによって構成されている場合、各押し部材321a,322aの押し出しのタイミングを制御することで、電極の投入のタイミングを容易に調整することができる。
In addition, the first input unit is configured by a first pushing
図6に示す形態では、押し部材321aは、押し部材322aが負極9の押し出しを開始した後であって、押し部材322aが元の位置に戻るより前のタイミングで、セパレータ付き正極11の押し出しを開始する。負極9が先に投入されている状態でセパレータ付き正極11を投入する形態では、押し部材322aは、押し部材321aがセパレータ付き正極11の押し出しを開始した後であって、押し部材321aが元の位置に戻るより前のタイミングで、負極9の押し出しを開始する。これにより、先に投入された電極の積層完了を待つための待機時間を短縮することができる。
In the form shown in FIG. 6, the
電極積層装置200は、上下方向に延びるループ状をなし、その外周面に複数の支持部311が取り付けられた循環部材310と、上下方向に延びるループ状をなし、その外周面に複数の支持部314が取り付けられた循環部材313と、循環部材310と循環部材313との間に配置され、複数段の積層部316を有する積層ユニット305と、を更に備える。押し部材321aは、複数の支持部311に支持されたセパレータ付き正極11を複数段の積層部316に向けて同時に押し出し、押し部材322aは、複数の支持部314に支持された負極9を複数段の積層部316に向けて同時に押し出す。これにより、複数の負極9、及び複数のセパレータ付き正極11を同時に投入することができる。
The electrode stacking apparatus 200 has a loop shape extending in the vertical direction, a
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。 As mentioned above, although several embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment.
上述の実施形態では、投入部は、循環部材に設けられた電極の支持部から押し出す押し部材によって構成されていた。これに代えて、積層部を挟んで両側に、正極用のベルトコンベアと負極用のベルトコンベアを配置し、各ベルトコンベアから積層部に向かって水平に投入することで、積層する構成を採用してもよい。この場合、正極用のベルトコンベアが第1投入部として機能し、負極用のベルトコンベアが第2投入部として機能する。 In the above-described embodiment, the input unit is configured by a pushing member that pushes out from the electrode support provided in the circulation member. Instead of this, a positive belt conveyor and a negative belt conveyor are arranged on both sides of the stacking section, and a stacking structure is adopted by horizontally feeding from each belt conveyor to the stacking section. May be. In this case, the positive belt conveyor functions as the first charging unit, and the negative belt conveyor functions as the second charging unit.
例えば、上記実施形態では、正極8が袋状のセパレータ10に包まれた状態であるセパレータ付き正極11と負極9とが交互に積層部に積層されるが、特にその形態には限られず、正極と負極が袋状のセパレータに包まれた状態であるセパレータ付き負極とが交互に積層部に積層されてもよい。
For example, in the above embodiment, the positive electrode with
また、上記実施形態では、積層部316はU字状の側壁316bを備えるが、側壁316bより壁部317に面する左右の部位を省略し、壁部317で直接位置決めを行う構造であってもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the lamination | stacking
また、上記実施形態では、位置決めユニット47,48を備えるが、他の位置決め手段を用いることも可能である。例えば、支持部311の循環経路に沿い、その両側にテーパ面を有する案内板を配置し、支持部311の下降に伴い、電極の位置が支持部311の中央に誘導される構造を採用してもよい。
In the above embodiment, the
さらに、上記実施形態では、蓄電装置1がリチウムイオン二次電池であるが、本発明は、特にリチウムイオン二次電池には限られず、例えばニッケル水素電池等の他の二次電池、電気二重層キャパシタまたはリチウムイオンキャパシタ等の蓄電装置における電極の積層にも適用可能である。 Furthermore, in the said embodiment, although the electrical storage apparatus 1 is a lithium ion secondary battery, this invention is not restricted especially to a lithium ion secondary battery, For example, other secondary batteries, such as a nickel hydride battery, an electric double layer The present invention can also be applied to the stacking of electrodes in a power storage device such as a capacitor or a lithium ion capacitor.
9…負極、11…セパレータ付き正極(正極)、200,300…電極積層装置、311…支持部(正極支持部)、314…支持部(負極支持部)、316…積層部、321a,322a…押し部材(押出部、投入部)、350…コントローラ。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記積層部に対して水平方向における一方側に配置されて、前記正極を前記積層部に向けて投入する第1投入部と、
前記積層部に対して前記水平方向における他方側に配置されて、前記負極を前記積層部に向けて投入する第2投入部と、を備え、
前記第1投入部及び前記第2投入部のうちの一方の投入部による一方の電極の投入開始から、投入された前記一方の電極の移動方向における下流側の端部が、他方の投入部によって投入された他方の電極と衝突しない衝突回避位置へ到達するまでの時間を第1時間とし、
前記一方の投入部による前記一方の電極の投入開始から、投入された前記一方の電極の前記積層部に対する積層が完了するまでの時間を第2時間とした場合、
前記他方の投入部は、前記一方の投入部による前記一方の電極の投入開始後、前記第1時間より後であって前記第2時間より前に前記他方の電極を投入する、電極積層装置。 A laminated portion where the positive electrode and the negative electrode are laminated;
A first input unit that is arranged on one side in the horizontal direction with respect to the stacked unit, and inputs the positive electrode toward the stacked unit;
A second input unit that is disposed on the other side in the horizontal direction with respect to the stacked unit, and inputs the negative electrode toward the stacked unit,
The end on the downstream side in the moving direction of the one electrode introduced from the start of introduction of one electrode by one of the first introduction part and the second introduction part is moved by the other introduction part. The time required to reach a collision avoidance position that does not collide with the other electrode that is input is defined as the first time,
When the time from the start of the introduction of the one electrode by the one input part to the completion of the stacking of the one electrode input to the stacked part is the second time,
The electrode stacking apparatus, wherein the other input unit inputs the other electrode after the first time and before the second time after the one input unit starts to input the one electrode.
前記第2投入部は、負極支持部に支持された前記負極を前記積層部に向けて押し出す第2押出部によって構成される、請求項1に記載の電極積層装置。 The first input unit is configured by a first extrusion unit that extrudes the positive electrode supported by the positive electrode support unit toward the stacked unit,
2. The electrode stacking apparatus according to claim 1, wherein the second input unit includes a second extruding unit that extrudes the negative electrode supported by the negative electrode support unit toward the stacked unit.
上下方向に延びるループ状をなし、その外周面に複数の前記負極支持部が取り付けられた第2循環部材と、
前記第1循環部材と前記第2循環部材との間に配置され、複数段の前記積層部を有する積層ユニットと、を更に備え、
前記第1押出部は、複数の前記正極支持部に支持された前記正極を複数段の前記積層部に向けて同時に押し出し、
前記第2押出部は、複数の前記負極支持部に支持された前記負極を複数段の前記積層部に向けて同時に押し出す、請求項2または3に記載の電極積層装置。 A first circulation member having a loop shape extending in the vertical direction and having a plurality of the positive electrode support portions attached to the outer peripheral surface thereof;
A second circulation member having a loop shape extending in the vertical direction and having a plurality of the negative electrode support portions attached to the outer peripheral surface thereof;
A lamination unit that is disposed between the first circulation member and the second circulation member and has a plurality of layers of the lamination part; and
The first extruding part simultaneously extrudes the positive electrode supported by a plurality of the positive electrode supporting parts toward the plurality of stacked parts,
4. The electrode stacking apparatus according to claim 2, wherein the second extruding unit simultaneously extrudes the negative electrode supported by a plurality of the negative electrode support units toward the multi-layered stack unit. 5.
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