JP2018092834A - Electrode lamination device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一側面は、電極積層装置に関する。 One aspect of the present invention relates to an electrode stacking apparatus.
従来の電極積層装置としては、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。特許文献1に記載の電極積層装置は、正極板シートと負極板とを交互に積層する集積部を有する集積装置と、集積部の一方の側に配設された負極板搬送ベルトと、負極板搬送ベルトの基端側近傍に配設され、負極板搬送ベルトに負極板を供給する負極板供給装置と、負極板搬送ベルトの基端側上方に配設された正極板シート搬送ベルトとを備えている。集積部は、支持基板と、この支持基板の上面に対して垂直方向に立ち上がった第1の側板と、支持基板の上面に対して垂直方向に立ち上がると共に、第1の側板とのなす角が直角となった第2の側板とを有している。負極板供給装置から供給される負極板が負極板搬送ベルトに載置されると共に、正極板シート搬送ベルトにより供給される正極板シートが落下して負極板に重なる。そして、互いに重なった状態の負極板及び正極板シートは、負極板搬送ベルトの先端から飛び出し、集積部の第1の側板に突き当たった状態で集積部の支持基板上に積層される。 As a conventional electrode stacking apparatus, for example, an apparatus described in Patent Document 1 is known. An electrode laminating device described in Patent Literature 1 includes an accumulating device having an accumulating unit that alternately laminates positive plate sheets and negative electrode plates, a negative plate conveying belt disposed on one side of the accumulating unit, and a negative electrode plate A negative plate supply device that is disposed near the base end side of the transport belt and supplies the negative plate to the negative plate transport belt, and a positive plate sheet transport belt disposed above the base end side of the negative plate transport belt. ing. The integrated unit rises in a direction perpendicular to the upper surface of the support substrate, the first side plate that rises in a direction perpendicular to the upper surface of the support substrate, and the angle formed by the first side plate is a right angle. And the second side plate. The negative electrode plate supplied from the negative electrode plate supply device is placed on the negative electrode plate conveyance belt, and the positive electrode plate sheet supplied by the positive electrode plate sheet conveyance belt falls and overlaps the negative electrode plate. Then, the negative electrode plate and the positive electrode plate sheet that are overlapped with each other are stacked on the support substrate of the stacking unit in a state of protruding from the tip of the negative plate transport belt and abutting against the first side plate of the stacking unit.
また、特許文献2に記載された装置では、吸着部を備えた搬送装置により、ワークを上昇・水平移動・下降の経路で搬送し、箱状をなす積層部内に積層する。積層部は、積層されたワークを載せた状態で、移動する。
Moreover, in the apparatus described in
特許文献1の技術は、搬送ベルトにより搬送される正極板及び負極板を、搬送ベルトの一端より落下及び積層させるものであり、特許文献2に記載された吸着装置を利用する場合と比較し、ワークの移動経路が短くてすむ。しかし、正極板及び負極板は、集積部の側板に高速で衝突する為、活物質層から活物質が剥離しやすい。そこで、特許文献2に記載されたような積層部に、コンベア等の搬送装置上からプッシャーを用いてワークを押し出すことが考えられる。プッシャーによる押し出しならば、プッシャーと電極との接触が維持されるため、例えば途中で電極を減速することも可能である。しかし、プッシャーによる電極の押し出しでは、電極の幅方向(押出し方向に対する直交方向)の位置決めが、課題となる。すなわち、プッシャーの進行方向における電極の後側のみにプッシャーを当てた場合、電極は幅方向に位置ずれを起こすことがある。一方で、押し出しの途中で電極が幅方向に位置ずれしないように、プッシャーの一部によって電極の幅方向における位置決めを行うことが考えられる。この場合、プッシャーと積層部との干渉により、より手前でプッシャーが停止するため、プッシャーの進行方向において電極を十分奥に押し込めない。
The technology of Patent Document 1 is to drop and stack the positive electrode plate and the negative electrode plate conveyed by the conveyor belt from one end of the conveyor belt, compared to the case of using the adsorption device described in
本発明の一側面は、プッシャーの進行方向において電極を十分奥に押し込める電極積層装置を提供することを目的とする。 An object of one aspect of the present invention is to provide an electrode stacking apparatus that can push an electrode sufficiently deep in a pusher traveling direction.
本発明の一側面に係る電極積層装置は、側壁を備え、電極が積層される積層部と、前記電極を前記積層部に向けて押し出すプッシャーと、を備え、前記プッシャーが、前記電極を押し出す押出部と、前記プッシャーの進行方向に交差する前記電極の幅方向において前記電極の位置決めを行う側部と、を有しており、前記電極を押し出す時に前記側部が前記積層部に衝突することによって、前記プッシャーが変形する。 An electrode laminating apparatus according to one aspect of the present invention includes a laminating portion that includes side walls and on which an electrode is laminated, and a pusher that pushes the electrode toward the laminating portion, and the pusher pushes out the electrode. And a side portion for positioning the electrode in the width direction of the electrode intersecting the traveling direction of the pusher, and when the electrode is pushed out, the side portion collides with the stacked portion. The pusher is deformed.
上記電極積層装置によれば、プッシャーの側部が積層部に衝突してプッシャーが変形する。プッシャーの変形により、プッシャーの進行方向において押出部が更に進行できるので、電極を十分奥に押し込める。 According to the electrode laminating apparatus, the side of the pusher collides with the laminated portion and the pusher is deformed. Due to the deformation of the pusher, the pushing portion can further proceed in the pusher moving direction, so that the electrode can be pushed in sufficiently deeply.
前記側部は弾性部材を介して前記押出部に連結されており、前記側部が前記積層部の前記側壁に衝突することによって、前記押出部に対して前記側部が相対移動してもよい。 The side portion may be connected to the push-out portion via an elastic member, and the side portion may move relative to the push-out portion when the side portion collides with the side wall of the stacked portion. .
この場合、電極を押し出している押出部は、側部と側壁との衝突に関わらず、プッシャーの進行方向に交差する電極の幅方向に実質的に移動しない。よって、押出部の移動による電極の位置ずれが実質的に生じない。 In this case, the extruding part that extrudes the electrode does not substantially move in the width direction of the electrode that intersects the traveling direction of the pusher regardless of the collision between the side part and the side wall. Therefore, the position shift of the electrode due to the movement of the pushing portion does not substantially occur.
前記プッシャーが複数の側部を有しており、前記複数の側部は、前記電極が押し出されるにつれて互いに近づくように移動してもよい。 The pusher may have a plurality of side portions, and the plurality of side portions may move so as to approach each other as the electrode is pushed out.
これにより、プッシャーの進行方向に交差する電極の幅方向における電極の位置決めを、電極を押し出しながら行うことができる。その結果、電極の積層速度を向上することが可能となる。 Thereby, the positioning of the electrode in the width direction of the electrode that intersects the traveling direction of the pusher can be performed while pushing out the electrode. As a result, the electrode stacking speed can be improved.
前記側部が、前記プッシャーの進行方向に弾性を有してもよい。 The side portion may have elasticity in a traveling direction of the pusher.
この場合、プッシャーの進行方向において、側部が積層部に衝突した位置から、側部が縮んだ距離だけ押出部が更に進行できる。 In this case, in the moving direction of the pusher, the pushing portion can further proceed by a distance that the side portion contracts from the position where the side portion collides with the laminated portion.
複数の積層部を備え、前記電極を通過させる隙間が前記複数の積層部間に設けられてもよい。 A plurality of stacked portions may be provided, and a gap through which the electrode passes may be provided between the plurality of stacked portions.
この場合、電極を積層部に向けて押し出す際に、プッシャーが積層部に衝突する可能性が高い。そのような場合であっても、プッシャーの側部が変形することによって、電極を十分奥に押し込める。 In this case, there is a high possibility that the pusher collides with the laminated portion when the electrode is pushed out toward the laminated portion. Even in such a case, the side of the pusher is deformed, so that the electrode can be pushed in sufficiently deeply.
上記電極積層装置が、前記電極を搬送する搬送部をさらに備え、前記搬送部は、上昇した後に下降する循環経路を形成するように循環する外周面を有すると共に上下方向に移動可能な循環部材と、前記電極を支持する支持部と、を備え、前記支持部は、前記循環部材の前記外周面に設けられ、前記電極は、前記循環経路のうちの前記外周面が上昇する第1領域において、前記支持部に供給され、前記循環経路のうちの前記外周面が下降する第2領域において、前記積層部に向けて押し出されてもよい。 The electrode stacking apparatus further includes a transport unit that transports the electrode, and the transport unit has an outer peripheral surface that circulates so as to form a circulation path that descends after being lifted, and a circulation member that is movable in the vertical direction. A support portion that supports the electrode, wherein the support portion is provided on the outer peripheral surface of the circulation member, and the electrode is in a first region in which the outer peripheral surface of the circulation path rises, In the second region where the outer peripheral surface of the circulation path is supplied to the support portion and descends, the support portion may be pushed toward the stacked portion.
この場合、循環経路のうちの外周面が上昇する第1領域において、電極が支持部に供給され、循環経路のうちの外周面が下降する第2領域において、電極が積層部に向けて押し出される。例えば、電極が一定の間隔で供給されない場合でも、循環部材を上下方向に移動させることにより、電極を複数の支持部に順に供給することが可能となる。 In this case, in the first region where the outer peripheral surface of the circulation path rises, the electrode is supplied to the support portion, and in the second region where the outer peripheral surface of the circulation route descends, the electrode is pushed out toward the stacked portion. . For example, even when the electrodes are not supplied at regular intervals, the electrodes can be sequentially supplied to the plurality of support portions by moving the circulation member in the vertical direction.
本発明の一側面によれば、プッシャーの進行方向において電極を十分奥に押し込める電極積層装置が提供され得る。 According to one aspect of the present invention, it is possible to provide an electrode stacking apparatus that can push an electrode sufficiently deep in the pusher traveling direction.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same reference numerals are used for the same or equivalent elements, and redundant descriptions are omitted.
図1は、一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. 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は、上部に開口部を有するケース本体2aと、開口部を塞ぐようにケース本体2aに溶接により固定された蓋2bとからなっている。蓋2b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を介して蓋2bに固定され、負極端子5は、絶縁リング7を介して蓋2bに固定されている。また、図示はしないが、例えば電極組立体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。
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、セパレータ10を突き抜けている。タブ14bは、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をテープ等で固定することで電極組立体3を得る。そして、予めケース2の蓋2bと導電部材12,13と正極端子4及び負極端子5とを組み立てて一体化した状態で、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に接続する。そして、電極組立体3をケース本体2a内に収容し、ケース本体2aと蓋2bとを溶接する。
When the power storage device 1 configured as described above is manufactured, first, the
図3は、一実施形態に係る電極積層装置を示す側面図(一部断面を含む)である。本実施形態の電極積層装置20は、セパレータ付き正極11と負極9とを交互に積層する装置である。
FIG. 3 is a side view (including a partial cross-section) illustrating an electrode stacking apparatus according to an embodiment. The
電極積層装置20は、搬送部としての正極搬送ユニット21と、搬送部としての負極搬送ユニット22と、正極供給用コンベア23と、負極供給用コンベア24と、積層ユニット25とを備えている。正極搬送ユニット21及び負極搬送ユニット22は、X方向に並んで配置されている。
The
正極搬送ユニット21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21は、上下方向(Z方向)に延びるループ状の循環部材26と、この循環部材26の外周面26bに取り付けられ、セパレータ付き正極11を支持する複数の断面U字状の支持部27と、循環部材26を駆動する駆動部28とを有している。なお、Z方向は、X方向に垂直な方向である。
The positive
循環部材26は、例えば無端状のベルトで構成されている。循環部材26は、上下方向に離間して配置された2つのプーリー26aに架け渡され、各プーリー26aの回転に伴って連れ回る。これにより、外周面26bは、上昇した後に下降する循環経路を形成するように循環する。このように循環部材26が回転(周回)することで、各支持部27が循環移動する。セパレータ付き正極11は、循環経路のうちの外周面26bが上昇する第1領域Rp1において、支持部27に供給され、循環経路のうちの外周面26bが下降する第2領域Rp2において、積層部34に向けて押し出される。また、循環部材26は、上下方向に移動可能である。
The
駆動部28は、循環部材26を回転させると共に、循環部材26を上下方向に移動させる。このとき、駆動部28は、循環部材26を電極積層装置20の前側(図3の紙面表側)から見て時計回り(図示矢印方向)に回転させる。従って、正極供給用コンベア23側の支持部27は循環部材26に対して上昇し、積層ユニット25側の支持部27は循環部材26に対して下降する。なお、電極積層装置20の前後方向は、X方向及びZ方向に垂直なY方向である。
The
負極搬送ユニット22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22は、上下方向(Z方向)に延びるループ状の循環部材29と、この循環部材29の外周面29bに取り付けられ、負極9を支持する複数の断面U字状の支持部30と、循環部材29を駆動する駆動部31とを有している。
The negative electrode transport unit 22 is a unit that sequentially transports the
循環部材29は、循環部材26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29は、上下方向に離間して配置された2つのプーリー29aに架け渡され、各プーリー29aの回転に伴って連れ回る。これにより、外周面29bは、上昇した後に下降する循環経路を形成するように循環する。このように循環部材29が回転(周回)することで、各支持部30が循環移動する。負極9は、循環経路のうちの外周面29bが上昇する第1領域Rn1において、支持部30に供給され、循環経路のうちの外周面29bが下降する第2領域Rn2において、積層部34に向けて押し出される。また、循環部材29は、上下方向に移動可能である。
The
駆動部31は、循環部材29を回転させると共に、循環部材29を上下方向に移動させる。このとき、駆動部31は、循環部材29を電極積層装置20の前側(図3の紙面表側)から見て反時計回り(図示矢印方向)に回転させる。従って、負極供給用コンベア24側の支持部30は循環部材29に対して上昇し、積層ユニット25側の支持部30は循環部材29に対して下降する。
The drive unit 31 rotates the
正極供給用コンベア23は、セパレータ付き正極11を正極搬送ユニット21に向けて水平方向に搬送し、正極搬送ユニット21の支持部27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23は、正極供給用コンベア23の循環方向に沿って等間隔に設けられた複数の爪部32を有している。爪部32は、セパレータ付き正極11の搬送方向後側の端部に当接する。従って、セパレータ付き正極11は、正極搬送ユニット21に対して一定の間隔で供給される。
The positive
負極供給用コンベア24は、負極9を負極搬送ユニット22に向けて水平方向に搬送し、負極搬送ユニット22の支持部30に負極9を供給する。負極供給用コンベア24は、負極供給用コンベア24の循環方向に沿って等間隔に設けられた複数の爪部33を有している。爪部33は、負極9の搬送方向後側の端部に当接する。従って、負極9は、負極搬送ユニット22に対して一定の間隔で供給される。
The negative
積層ユニット25は、正極搬送ユニット21と負極搬送ユニット22との間に配置されている。積層ユニット25は、電極としてのセパレータ付き正極11及び負極9が交互にZ方向に積層される複数段(ここでは4段)の積層部34と、これらの積層部34を上下方向に移動させる駆動部35とを有している。複数の積層部34間には、セパレータ付き正極11又は負極9を通過させるための隙間34aが設けられている。セパレータ付き正極11は、正極搬送ユニット21側に位置する隙間34aを通って積層部34内に移送される。負極9は、負極搬送ユニット22側に位置する隙間34aを通って積層部34内に移送される。積層部34の構成については、後で詳述する。
The stacked
また、電極積層装置20は、積層ユニット25の各積層部34を挟むように配置された正極プッシャー36及び負極プッシャー37を備えている。
The
正極プッシャー36は、複数(ここでは4つ)のセパレータ付き正極11を複数段の積層部34に向けて同時に押し出すことができる。正極プッシャー36は、各セパレータ付き正極11を押し付ける1対の押付部材38,38(図5及び図6参照)と、各押付部材38を積層部34に対して進退可能に移動させる駆動部39とを有している。1対の押付部材38,38は、互いに独立して駆動可能な複数の駆動部39,39によって同期して駆動され得る。駆動部39は、例えばシリンダを含むが、シリンダに代えてモータ及びリンク機構を含んでもよい。正極プッシャー36の構成については、後で詳述する。
The
負極プッシャー37は、複数(ここでは4つ)の負極9を複数段の積層部34に向けて同時に押し出すことができる。負極プッシャー37は、各負極9を押し付ける1対の押付部材40,40と、各押付部材40を積層部34に対して進退可能に移動させる駆動部41とを有している。1対の押付部材40,40は、互いに独立して駆動可能な複数の駆動部41,41によって同期して駆動され得る。駆動部41は、例えばシリンダを含むが、シリンダに代えてモータ及びリンク機構を含んでもよい。負極プッシャー37の構成については、後で詳述する。
The
正極搬送ユニット21及び負極搬送ユニット22は、セパレータ付き正極11又は負極9が供給される間隔に同期して周期的な駆動、例えば間欠駆動を行う。また、正極搬送ユニット21及び負極搬送ユニット22の平常時の動作状態としては、循環動作、積層動作、復帰動作の3つの状態を含む。異常時、例えば正極供給用コンベア23及び負極供給用コンベア24からの電極の供給に欠品があった場合の運転状態については、ここでは説明を割愛する。
The positive
以下に、負極搬送ユニット22についての動作状態を説明するが、正極搬送ユニット21の動作も同様である。なお、この例ではわかりやすく、負極搬送ユニット22は間欠駆動し、負極供給用コンベア24より供給される負極9の移載を行っていない期間に、支持部30を移動させるものとする。この期間を単位移動時間とする。また、単位移動時間に負極供給用コンベア24側の支持部30が移動する距離、すなわち各支持部30間の間隔を、単位距離とする。
The operation state of the negative electrode transport unit 22 will be described below, but the operation of the positive
循環動作では、循環部材29は、間欠駆動にて回転(循環)のみを行う。このとき、循環部材29の高さは一定である。稼動直後の初期に行う動作(初期動作)は、電極積層装置20に負極9が無い状態より、支持部30に支持された負極9を積層部34へ押し出すことが可能な位置まで搬送する動作である。
In the circulation operation, the
積層動作は、積層部34に面する側で、支持部30に支持されている負極9を積層部34に押し出す動作である。積層部34に面する側では、負極9を押し出し可能となるように支持部30を停止させる。一方、負極供給用コンベア24に面する側では、支持部30を移動させながら、負極9を負極供給用コンベア24から支持部30に順次移載する。具体的には、単位移動時間内に、単位距離の1/2だけ循環部材29の循環を行い、同時に同じ距離だけ循環部材29を上昇させる。これにより、積層部34に面した側では支持部30は停止し、負極供給用コンベア24に面した側では、支持部30は単位距離分だけ上昇する。
The stacking operation is an operation of pushing the
復帰動作は、積層動作中に上昇した循環部材29を下降させる、すなわち元の位置に復帰させると共に、負極9が支持された支持部30を、積層可能となるように積層部34に面する位置まで移動させる動作である。このため、単位移動時間内に循環部材29を下降させると共に、循環部材29の下降量に単位距離を加えた量だけ循環部材29を循環させる。なお、循環部材29の下降量は、積層一回あたりに同時に積層する枚数、積層に要する時間等による。本例では、積層部34に面した側において、単位移動時間内に支持部30を4単位距離分だけ下降させ、負極供給用コンベア24に面した側において、単位移動時間内に支持部30を単位距離分だけ上昇させている。このためには、循環部材29を1.5単位移動距離だけ下降させ、且つ、循環部材29を2.5単位移動距離だけ循環させる。
In the returning operation, the circulating
以上において、初期動作時(循環動作時)には、正極供給用コンベア23から正極搬送ユニット21の支持部27に移載されたセパレータ付き正極11は、循環部材26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26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。また、負極供給用コンベア24から負極搬送ユニット22の支持部30に移載された負極9は、循環部材29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29の上部において負極9の表裏が反転する。そして、セパレータ付き正極11及び負極9が、積層ユニット25の4段の積層部34に対して積層可能な位置まで搬送される。
In the above, during the initial operation (circulation operation), the separator-attached
積層動作時には、積層部34に面した支持部27の高さ位置は一定となる。その状態で、正極プッシャー36によって4つのセパレータ付き正極11を4段の積層部34に向けて同時に押し出すことにより、各セパレータ付き正極11が各積層部34に同時に積層される。セパレータ付き正極11が積層部34に積層され、正極プッシャー36が元の位置に戻った後、復帰動作が行われる。復帰動作では、セパレータ付き正極11が支持された支持部27を、積層部34に面した位置まで移動させる。負極9が各積層部34に積層されるまでの動作についても同様である。
During the stacking operation, the height position of the
電極積層装置20は、制御ユニット60を更に備えている。制御ユニット60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。制御ユニット60は、正極搬送ユニット21の駆動部28、負極搬送ユニット22の駆動部31、積層ユニット25の駆動部35、正極プッシャー36の駆動部39及び負極プッシャー37の駆動部41を制御する。
The
図4は、上述した積層ユニット25の積層部34及び積層部34内において積層されたセパレータ付き正極11及び負極9の外観を示す斜視図である。図4において、積層部34は、セパレータ付き正極11及び負極9が載置される平面視矩形状の基台42と、この基台42の縁部に立設され、セパレータ付き正極11及び負極9を位置決めする位置決め側板43とを有している。
FIG. 4 is a perspective view showing the appearance of the
位置決め側板43は、基台42の1つの縁部に立設され、セパレータ付き正極11の底縁11a(図5参照)及び負極9の底縁を位置決めする側壁44と、基台42の2つの縁部に互いに対向するように立設され、セパレータ付き正極11の側縁11b(図5参照)及び負極9の側縁を位置決めする側壁45,46と、基台42の1つの縁部に互いに離間して立設され、セパレータ付き正極11の上縁11c(図5参照)及び負極9の上縁を位置決めする側壁47,48とを有している。側壁47は側壁45に接続される。側壁48は側壁46に接続される。側壁45,46は側壁44に接続される。セパレータ付き正極11の底縁11aは、セパレータ付き正極11の上縁11cとは反対側の縁である。セパレータ付き正極11の上縁11cにはタブ14bが設けられる。負極9の底縁は、負極9の上縁とは反対側の縁である。負極9の上縁にはタブ16bが設けられる。
The
図5は、上述した正極プッシャー36によってセパレータ付き正極11を積層部34に向けて押し出す様子を示す概略図である。図6は、上述した正極プッシャー36の側部53が積層部34に衝突して変形した様子を示す概略図である。図5及び図6において、(A)は上面図であり、(B)は側面図である。正極プッシャー36は、1対の押付部材38,38と、各押付部材38に対応する駆動部39とを有している。駆動部39は、正極プッシャー36の進行方向(X方向)に伸縮可能なロッド51を介して押付部材38に連結されている。
FIG. 5 is a schematic view showing a state in which the separator-attached
押付部材38は、セパレータ付き正極11を押し出す押出部52と、正極プッシャー36の進行方向(X方向)に交差するセパレータ付き正極11の幅方向(Y方向)においてセパレータ付き正極11の位置決めを行う側部53とを有している。側部53は押出部52に接続され、正極プッシャー36の進行方向(X方向)に延在している。セパレータ付き正極11を押し出す時に側部53が積層部34の側壁45に衝突することによって、正極プッシャー36が変形する。押出部52は、正極プッシャー36の進行方向(X方向)に交差するセパレータ付き正極11の幅方向(Y方向)に延在し、セパレータ付き正極11に当接する押出面を有する。正極プッシャー36の進行方向及び当該進行方向に交差するセパレータ付き正極11の幅方向は、いずれもセパレータ付き正極11及び負極9の積層方向(Z方向)に交差している。押出部52は例えば非導電性の樹脂製部材である。押出部52,52同士は、正極プッシャー36の進行方向に交差するセパレータ付き正極11の幅方向において、支持部27が通過できる間隔で離間している。側部53は、セパレータ付き正極11を押し出す押出面を有していない。側部53は、正極プッシャー36の進行方向において押出部52から積層部34に向けて前方に突出している。側部53,53は、正極プッシャー36の進行方向に交差するセパレータ付き正極11の幅方向においてセパレータ付き正極11を挟んで互いに対向して配置される。側部53,53同士は、セパレータ付き正極11が押し出される間、一定の間隔だけ離間している。当該間隔は、セパレータ付き正極11のセパレータ10の幅と同じである。これにより、Y方向においてセパレータ付き正極11が位置決めされる。側部53は、正極プッシャー36の進行方向に弾性を有する。側部53は、例えばバネ等の弾性部材54を介して押出部52に連結されているが、弾性部材54はゴム等、他の弾性部材であってもよい。側部53が積層部34の側壁45に衝突することによって、押出部52に対して側部53が相対移動する。
The pressing
正極プッシャー36は、図5に示されるように、セパレータ付き正極11が側部53,53間に配置された状態で、セパレータ付き正極11を積層部34に向けて押し出す。正極プッシャー36の側部53が積層部34に衝突すると、図6に示されるように、側部53が積層部34に接触した状態で、正極プッシャー36の押出部52が積層部34に当接するまで側部53が変形する。押出部52が積層部34に当接すると、正極プッシャー36の進行が停止する。本実施形態では、側部53内のバネが縮むことによって、側部53は、正極プッシャー36の進行方向において積層部34から離れる向き(後方)に押出部52から突出することになる。正極プッシャー36が後退して側部53が積層部34から離れると、側部53が元の位置(図5参照)に戻る。
As shown in FIG. 5, the
負極プッシャー37の構成及び動作は正極プッシャー36と同様である。負極プッシャー37の押付部材40は、負極9を押し出す押出部と、負極9を押し出す時に積層部34に衝突する側部とを有している。
The configuration and operation of the
以上説明したように、本実施形態の電極積層装置20は、側壁45を備え、セパレータ付き正極11及び負極9が積層される積層部34と、セパレータ付き正極11を積層部34に向けて押し出す正極プッシャー36とを備えている。正極プッシャー36は、セパレータ付き正極11を押し出す押出部52と、正極プッシャー36の進行方向(X方向)に交差するセパレータ付き正極11の幅方向(Y方向)においてセパレータ付き正極11の位置決めを行う側部53とを有している。セパレータ付き正極11を押し出す時に側部53が積層部34に衝突することによって、正極プッシャー36が変形する。
As described above, the
このような電極積層装置20によれば、正極プッシャー36の側部53が、積層部34の側壁45に衝突して、正極プッシャー36の進行方向において後方に変形する。そのため、正極プッシャー36の進行方向において、押出部52が更に進行できるので、セパレータ付き正極11を十分奥に押し込める。さらに、正極プッシャー36が後退して側部53が積層部34の側壁45から離れると、側部53が元の位置に戻ることができる。
According to such an
なお、側部53と積層部34の側壁45との干渉のみを考えた場合、支持部27及び正極プッシャー36と積層部34とを互いに上下方向(Z方向)に大きくずらすことも考えられる。この場合、セパレータ付き正極11を幅方向(Y方向)に位置決めする側部53が干渉しないように、積層部34の側壁45よりも上方でセパレータ付き正極11を押し出すことも考えられる。しかし、この場合、セパレータ付き正極11がより大きな傾斜角を持って積層部34に投入されるため、積層不良が生じやすくなる。このため、支持部27におけるセパレータ付き正極11の支持面は、側壁45の上端と同じ高さか、それよりも僅かに上方に位置した状態(側部53が側壁45と干渉する位置)で正極プッシャー36は作動する。
Note that when only the interference between the
正極プッシャー36と同様に、負極プッシャー37も負極9を押し出す押出部と、負極9を押し出す時に積層部34に衝突する側部とを有しているので、負極プッシャー37の進行方向において、負極9を十分奥に押し込める。
Similarly to the
また、本実施形態では、正極プッシャー36が複数の側部53,53を有しており、複数の側部53,53は、正極プッシャー36の進行方向に交差するセパレータ付き正極11の幅方向においてセパレータ付き正極11を挟んで互いに対向して配置される。そのため、正極プッシャー36の進行方向に交差するセパレータ付き正極11の幅方向においてセパレータ付き正極11の移動を規制することができる。
Further, in the present embodiment, the
正極プッシャー36と同様に、負極プッシャー37の複数の側部も、負極プッシャー37の進行方向に交差する負極9の幅方向において負極9を挟んで互いに対向して配置される。よって、負極プッシャー37の進行方向に交差する負極9の幅方向において負極9の移動を規制することができる。
Similar to the
また、本実施形態では、側部53は弾性部材54を介して押出部52に連結されており、側部53が積層部34の側壁45に衝突することによって、押出部52に対して側部53が相対移動する。この場合、セパレータ付き正極11を押し出している押出部52は、側部53と側壁45との衝突に関わらず、正極プッシャー36の進行方向に交差するセパレータ付き正極11の幅方向に実質的に移動しない。よって、押出部52の移動によるセパレータ付き正極11の位置ずれが実質的に生じない。
In the present embodiment, the
正極プッシャー36と同様に、負極プッシャー37の側部も弾性部材を介して押出部に連結されており、側部が積層部34の側壁46に衝突することによって、押出部に対して側部が相対移動する。よって、押出部の移動による負極9の位置ずれが実質的に生じない。
Similar to the
また、本実施形態では、側部53が、正極プッシャー36の進行方向に弾性を有する。そのため、正極プッシャー36の進行方向において、側部53が積層部34に衝突した位置から、側部53が縮んだ距離(押出部52からの側部53の突出距離)だけ押出部52が更に進行できる。
In the present embodiment, the
正極プッシャー36と同様に、負極プッシャー37の側部も負極プッシャー37の進行方向に弾性を有するので、負極プッシャー37の進行方向において、側部が縮んだ距離だけ押出部が更に進行できる。
Similarly to the
また、本実施形態の電極積層装置20は複数の積層部34を備え、セパレータ付き正極11を通過させる隙間34aが複数の積層部34,34間に設けられている。そのため、セパレータ付き正極11を積層部34に向けて押し出す際に、正極プッシャー36が積層部34に衝突する可能性が高い。そのような場合であっても、正極プッシャー36の側部53が変形することによって、セパレータ付き正極11を十分奥に押し込める。同様に、負極9を通過させる隙間34aが複数の積層部34,34間に設けられていても、負極9を十分奥に押し込める。
In addition, the
また、本実施形態の電極積層装置20は、セパレータ付き正極11を搬送する正極搬送ユニット21を備えている。正極搬送ユニット21は、上昇した後に下降する循環経路を形成するように循環する外周面26bを有すると共に上下方向に移動可能な循環部材26と、セパレータ付き正極11を支持する支持部27とを備える。支持部27は、循環部材26の外周面26bに設けられる。セパレータ付き正極11は、循環経路のうちの外周面26bが上昇する第1領域Rp1において、支持部27に供給され、循環経路のうちの外周面26bが下降する第2領域Rp2において、積層部34に向けて押し出される。そのため、第1領域Rp1において、セパレータ付き正極11が支持部27に供給され、第2領域Rp2において、セパレータ付き正極11が積層部34に向けて押し出される。例えば、セパレータ付き正極11が一定の間隔で供給されない場合でも、循環部材26を上下方向に移動させることにより、セパレータ付き正極11を複数の支持部27に順に供給することが可能となる。
Moreover, the
負極搬送ユニット22も正極搬送ユニット21と同様の構成を有しているので、例えば、負極9が一定の間隔で供給されない場合でも、循環部材29を上下方向に移動させることにより、負極9を複数の支持部30に順に供給することが可能となる。
Since the negative electrode transport unit 22 has the same configuration as that of the positive
図7は、他の実施形態に係る電極積層装置を示す側面図(一部断面を含む)である。本実施形態の電極積層装置120は、積層ユニット25に代えて積層ユニット125を備えること以外は図3の電極積層装置20と同様の構成を備える。積層ユニット125は、積層部34に代えて積層部134を備える。積層部134は、複数の基台42と、各基台42の縁部に接続され、セパレータ付き正極11及び負極9を位置決めする位置決め側板145,146(側壁)とを有している。位置決め側板145,146は互いに対向して配置される。位置決め側板145は、正極プッシャー36の進行方向に交差するように、正極搬送ユニット21と基台42との間に配置される。位置決め側板145には、各セパレータ付き正極11を通過させるスリット145aが形成されている。位置決め側板146は、負極プッシャー37の進行方向に交差するように、負極搬送ユニット22と基台42との間に配置される。位置決め側板146には、各負極9を通過させるスリット146aが形成されている。
FIG. 7 is a side view (including a partial cross section) showing an electrode stacking apparatus according to another embodiment. The
電極積層装置120においても、正極プッシャー36の側部53,53が、積層部134の位置決め側板145に衝突して変形する。そのため、正極プッシャー36の進行方向において、押出部52が更に進行できるので、セパレータ付き正極11を十分奥に押し込める。さらに、正極プッシャー36が後退して側部53,53が積層部34から離れると、側部53,53が元の位置に戻ることができる。正極プッシャー36と同様に、負極プッシャー37の複数の側部は、積層部134の位置決め側板146に衝突して変形する。これにより、負極9を十分奥に押し込める。
Also in the
図8は、変形例に係る正極プッシャー136によってセパレータ付き正極11を積層部34に向けて押し出す様子を示す概略図である。図9は、変形例に係る正極プッシャー136の側部153が積層部34に衝突して変形した様子を示す概略図である。図8及び図9において、(A)は上面図であり、(B)は側面図である。正極プッシャー136は、1対の押付部材138,138と、各押付部材138を積層部34に対して進退可能に移動させる1つの駆動部39とを有している。駆動部39は、正極プッシャー136の進行方向(X方向)に伸縮可能なロッド51を介して各押付部材138に連結されている。
FIG. 8 is a schematic view showing a state in which the
押付部材138は、セパレータ付き正極11を押し出す押出部52と、正極プッシャー136の進行方向(X方向)に交差するセパレータ付き正極11の幅方向(Y方向)においてセパレータ付き正極11の位置決めを行う側部153とを有している。側部153は押出部52に接続され、正極プッシャー136の進行方向(X方向)に延在している。セパレータ付き正極11を押し出す時に側部153が積層部34の側壁45に衝突することによって、正極プッシャー136が変形する。押出部52は、正極プッシャー136の進行方向(X方向)に交差するセパレータ付き正極11の幅方向(Y方向)に延在し、セパレータ付き正極11に当接する押出面を有する。正極プッシャー136の進行方向及び当該進行方向に交差するセパレータ付き正極11の幅方向は、いずれもセパレータ付き正極11及び負極9の積層方向(Z方向)に交差している。側部153は、セパレータ付き正極11を押し出す押出面を有していない。側部153は、正極プッシャー136の進行方向において押出部52から積層部34に向けて前方に突出している。側部153,153は、正極プッシャー136の進行方向に交差するセパレータ付き正極11の幅方向においてセパレータ付き正極11を挟んで互いに対向して配置される。側部153,153同士は、セパレータ付き正極11が押し出される間、一定の間隔だけ離間している。当該間隔は、セパレータ付き正極11のセパレータ10の幅と同じである。これにより、Y方向においてセパレータ付き正極11が位置決めされる。側部153は、正極プッシャー136の進行方向と交差するセパレータ付き正極11の幅方向に弾性を有する。側部153は、例えばゴム部材であるが、バネを含む部材であってもよい。
The pressing
正極プッシャー136は、図8に示されるように、セパレータ付き正極11が側部153,153間に配置された状態で、セパレータ付き正極11を積層部34に向けて押し出す。正極プッシャー136の側部153が積層部34に衝突すると、図9に示されるように、側部153が積層部34に接触した状態で、正極プッシャー136の押出部52が積層部34に当接するまで側部153が変形する。押出部52が積層部34に当接すると、正極プッシャー136の進行が停止する。本変形例では、側部153が、積層部34に押圧されることによって、正極プッシャー136の進行方向と交差するセパレータ付き正極11の幅方向に湾曲する。側部153は、積層部34をガイドするガイド面153aを有する先端を備えてもよい。ガイド面153aは、正極プッシャー136の進行方向に対して、側部153が先細るように傾斜している。これにより、積層部34が複数の側部153,153間に入り、側部153,153が、正極プッシャー136の進行方向と交差するセパレータ付き正極11の幅方向に変形し易くなる。正極プッシャー136が後退して側部153が積層部34から離れると、側部153が元の位置(図8参照)に戻る。
As shown in FIG. 8, the
正極プッシャー136と同様に、負極プッシャーは、負極9を押し出す押出部と、負極9を押し出す時に積層部34に衝突する複数の側部とを有してもよい。このような負極プッシャーを用いると、正極プッシャー136と同様の作用効果が得られる。また、図8及び図9において、積層部34に代えて図7の積層部134が使用されてもよい。
Similar to the
図10は、正極プッシャー36の側部53,53の移動経路の変形例を示す概略平面図である。図10に示されるように、正極プッシャー36の側部53,53は、セパレータ付き正極11が押し出されるにつれて互いに近づくように移動してもよい。一方の押付部材38の移動経路K1が他方の押付部材38の移動経路K2に対して傾斜している。これにより、正極プッシャー36の進行方向に交差するセパレータ付き正極11の幅方向におけるセパレータ付き正極11の位置決めを、セパレータ付き正極11を押し出しながら行うことができる。その結果、セパレータ付き正極11の積層速度を向上することが可能となる。
FIG. 10 is a schematic plan view showing a modification of the movement path of the
図8及び図9に示される正極プッシャー136についても同様に、側部153,153が、セパレータ付き正極11が押し出されるにつれて互いに近づくように移動してもよい。また、正極プッシャー36,136と同様に、負極プッシャー37の複数の側部は、負極9が押し出されるにつれて互いに近づくように移動してもよい。これにより、負極9の積層速度を向上することが可能となる。
Similarly, for the
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されない。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said embodiment.
例えば、図5及び図6に示される正極プッシャー36では1対の押付部材38が複数の駆動部39,39によって同期して駆動されているが、図8及び図9に示されるように、1つの駆動部39によって同時に駆動されてもよい。反対に、図8及び図9に示される正極プッシャー136において、1対の押付部材138が、互いに独立して駆動可能な複数の駆動部39,39によって同期して駆動されてもよい。負極プッシャーについても、同様である。
For example, in the
また、上記実施形態では、正極プッシャー36が複数の側部53,53を有しているが、単一の側部53を有してもよい。同様に、正極プッシャー136が複数の側部153,153を有しているが、単一の側部153を有してもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施形態では、正極プッシャー36の押出部52と側部53とが別部材であるが、押出部52と側部53とは、一体の部材であってもよい。例えば、ロッド51と押出部52との接続箇所に弾性部材を用いてもよい。この場合、押出部52及び側部53は、ロッド51に対して移動する。例えば、押出部52及び側部53は、ロッド51に対して正極プッシャー36の進行方向(X方向)又は正極プッシャー36の進行方向に交差するセパレータ付き正極11の幅方向(Y方向)にスライドする。同様に、正極プッシャー136の押出部52と側部153とが一体の部材であってもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
さらに、上記実施形態では、電極積層装置20は、正極搬送ユニット21と負極搬送ユニット22とを備え、正極搬送ユニット21により搬送されたセパレータ付き正極11が正極プッシャー36によって積層部34に向けて押し出されると共に、負極搬送ユニット22により搬送された負極9が負極プッシャー37によって積層部34に向けて押し出されているが、特にその形態には限られない。本発明は、例えばP&P(ピック・アンド・プレース)方式により搬送された電極をプッシャーによって積層部に向けて押し出す電極積層装置にも適用可能である。
Further, in the above-described embodiment, the
また、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34に積層されているが、本発明は、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る電極積層装置、シート状のセパレータを挟んで正極と負極とが交互に積層部に積層される電極積層装置、複数の正極が積層部に積層される電極積層装置、複数の負極が積層部に積層される電極積層装置等にも適用可能である。
Moreover, in the said embodiment, although 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(電極)、11…セパレータ付き正極(電極)、20,120…電極積層装置、21…正極搬送ユニット(搬送部)、22…負極搬送ユニット(搬送部)、26,29…循環部材、26b,29b…外周面、27,30…支持部、34,134…積層部、34a…隙間、36,136…正極プッシャー、37…負極プッシャー、52…押出部、53,153…側部、54…弾性部材、145,146…位置決め側板(側壁)、Rp1,Rn1…第1領域、Rp2,Rn2…第2領域。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記電極を前記積層部に向けて押し出すプッシャーと、
を備え、
前記プッシャーが、前記電極を押し出す押出部と、前記プッシャーの進行方向に交差する前記電極の幅方向において前記電極の位置決めを行う側部と、を有しており、
前記電極を押し出す時に前記側部が前記積層部に衝突することによって、前記プッシャーが変形する、電極積層装置。 A laminated portion having a side wall and where the electrodes are laminated;
A pusher that pushes the electrode toward the laminated portion;
With
The pusher has an extruding part for extruding the electrode, and a side part for positioning the electrode in the width direction of the electrode intersecting the traveling direction of the pusher;
The electrode stacking apparatus, wherein the pusher is deformed when the side portion collides with the stacked portion when the electrode is pushed out.
前記搬送部は、上昇した後に下降する循環経路を形成するように循環する外周面を有すると共に上下方向に移動可能な循環部材と、前記電極を支持する支持部と、を備え、
前記支持部は、前記循環部材の前記外周面に設けられ、
前記電極は、前記循環経路のうちの前記外周面が上昇する第1領域において、前記支持部に供給され、前記循環経路のうちの前記外周面が下降する第2領域において、前記積層部に向けて押し出される、請求項1〜5のいずれか一項に記載の電極積層装置。 A transport unit for transporting the electrode;
The transport unit includes a circulation member that has an outer peripheral surface that circulates so as to form a circulation path that descends after being lifted and is movable in the vertical direction, and a support unit that supports the electrode.
The support portion is provided on the outer peripheral surface of the circulation member,
The electrode is supplied to the support portion in a first region of the circulation path where the outer peripheral surface rises, and is directed to the stacked portion in a second region of the circulation path where the outer peripheral surface descends. The electrode stacking apparatus according to claim 1, wherein the electrode stacking apparatus is extruded.
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