JP2018147623A - 電極積層装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電極の粉落ちを抑制しながら、積層された電極の位置ずれを修正することができる電極積層装置を提供する。【解決手段】開閉機構３８０は、壁部３１７，３１９を第１の方向Ｄ１に沿って往復移動させることにより、開閉動作を行う。従って、開閉機構３８０は、押し部材３２１ａ，３２２ａによって積層部３１６に電極が一枚、又は複数枚投入されたときに、壁部３１７，３１９の開閉動作を行うことによって、電極の位置ずれを修正することができる。このように壁部３１７，３１９を用いて電極の位置ずれを直接的に修正することができる。また、一度位置ずれの修正が行われた電極は、再び壁部３１７，３１９が開閉した場合、接触しないか、または接触する場合も当たりが弱い。従って、位置ずれ修正後の電極が、他の電極の位置ズレ修正のために複数回壁部３１７，３１９と接触したとしても、当該電極からの粉落ちを抑制できる。【選択図】図６

Description

本発明は、電極積層装置に関する。

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。

特許文献１に記載の電極積層装置は、積層部に積層される電極に振動を与えることによって当該電極の位置ずれを防止している。この電極積層装置は、積層部に積層されている最中に振動を与えることで、電極の位置ずれを防止することができる。また、電極積層装置は、積層部に電極が積層された後、当該積層された電極に振動を与えることによって当該電極の位置ずれを防止している。

特開２０１４−１７９３０４号公報

ここで、特許文献１の電極積層装置のように、積層部に積層されている最中に振動を与えることで、電極の位置ずれを防止する場合、初期段階で積層された電極は振動を長時間付与されることで、側壁との衝突回数が多くなり、活物質粒子が剥離する、いわゆる電極の粉落ちが発生し易くなる。また、積層部に電極が積層された後、当該積層された電極に振動を与える場合、下層側の電極同士の摩擦力が大きくなり、位置ずれを修正することが難しくなる。

本発明の目的は、電極の粉落ちを抑制しながら、積層された電極の位置ずれを修正することができる電極積層装置を提供することである。

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何れかの方向から、正極及び負極の少なくとも一方の電極を積層部に向けて投入する第１の投入部と、水平方向に沿った第１の方向における積層部の両端側に配置され、第１の方向に互いに対向する第１の壁部及び第２の壁部と、第１の壁部及び第２の壁部の少なくとも一方の壁部を第１の方向に沿って往復移動させることにより、開閉動作を行う開閉機構と、を備える。

このような電極積層装置では、第１の壁部及び第２の壁部が、水平方向に沿った第１の方向における積層部の両端側に、当該第１の方向に互いに対向するように配置されている。また、開閉機構は、第１の壁部及び第２の壁部の少なくとも一方の壁部を第１の方向に沿って往復移動させることにより、開閉動作を行う。従って、開閉機構は、第１の投入部によって積層部に電極が一枚、又は複数枚投入されたときに、壁部の開閉動作を行うことによって、電極の位置ずれを修正することができる。このように壁部を用いて電極の位置ずれを直接的に修正することができる。また、一度位置ずれの修正が行われた電極は、再び壁部が開閉した場合、接触しないか、または接触する場合も当たりが弱い。従って、位置ずれ修正後の電極は、他の電極の位置ズレ修正のために複数回壁部が開閉したとしても、当該壁部と接触しないため、当該電極からの粉落ちを抑制できる。または、位置ずれ修正後の電極が、他の電極の位置ズレ修正のために複数回壁部と接触したとしても、当たりが弱いため当該電極からの粉落ちを抑制できる。以上により、電極の粉落ちを抑制しながら、積層された電極の位置ずれを修正することができる。

開閉機構は、第１の投入部による電極の投入が完了した後、壁部の閉動作を行ってよい。これにより、壁部によって、投入後の電極の位置ずれを修正することができる。

開閉機構は、第１の投入部による電極の投入が完了した後、壁部の開動作を行い、その後、閉動作を行ってよい。これにより、投入時に理想的な位置で停止した電極は、閉動作によっても壁部と接触することがなく、開閉動作による壁部との接触回数を抑制できる。

開閉機構は、第１の投入部による電極の投入前に壁部の開動作を行い、投入部による電極の投入が完了した後、閉動作を行ってよい。これにより、壁部の間隔が広がった状態で電極が投入される為、側面との摩擦が軽減される為、落下時の摩擦に起因する電極の粉落ちが抑制される。

正極及び負極のうち、第１の投入部とは異なる電極を積層部に向けて投入する第２の投入部と、積層部の上方に配置され、投入時における正極と負極とを仕切る仕切板と、を更に備え、仕切板は、投入時における正極及び負極のうちの一方の電極を上面側に載置させ、他方の電極を下面側に導き、開閉機構は、第１の投入部及び第２の投入部による電極の投入が完了した後、壁部の閉動作を行ってよい。これにより、正極と負極を第１の投入部と第２の投入部で同時に投入し、壁部で同時に位置ずれを修正することができる。

積層部は、積層された電極と第１の投入部との高さ調整のために、開閉機構によって壁部が開いているときに、下方へ移動してよい。これにより、新たに投入される電極の落下距離を一定とすることで投入が安定するとともに、積層部を下方へ移動させるときに、積層された電極が壁部に擦れることを防止できる。

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が取り付けられた循環部材と、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の投入部は、複数の支持部に支持された電極を複数段の積層部に向けて同時に押し出す押出部によって構成されてよい。これにより、複数枚の電極を同時に積層部へ投入することができる。

本発明によれば、電極の粉落ちを抑制しながら、積層された電極の位置ずれを修正することができる。

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１のII−II線断面図である。 本発明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。 支持部の構成を示す図である。 電極積層装置の平面図である。 電極積層装置の開閉機構の動作を示す拡大図である。 電極積層装置の開閉機構の動作を示す拡大図である。 電極積層装置の開閉機構の動作を示す拡大図である。 電極積層装置の開閉機構の動作を示す拡大図である。 電極積層装置の開閉機構の動作を示す拡大図である。 電極積層装置の開閉機構の動作を示す拡大図である。 循環部材の制御フローを示すフローチャートである。 準備運転時における循環部材の動作を説明する一部側面図である。 積層運転時における循環部材の動作を説明する一部側面図である。 復帰運転時における循環部材の動作を説明する一部側面図である。 正極及び負極供給側の押出ユニットの制御フローを示すフローチャートである。 正極供給側の押出ユニットの制御フローを示すフローチャートである。 負極供給側の押出ユニットの制御フローを示すフローチャートである。 開閉機構の制御フローを示すフローチャートである。 正極搬送ユニットの循環部材の支持構造及び駆動機構の構成例を示す図である。 正極搬送ユニットの循環部材の支持構造及び駆動機構の構成例を示す図である。 循環部材の第１の動作例を示す図である。 循環部材の第２の動作例を示す図である。 循環部材の第３の動作例を示す図である。 変形例に係る電極積層装置の構成を示す図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、図示しない支持フレームを介し、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、支持フレーム及び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、後述する歯付きのプーリ４０３，４０４が、２つのローラに対応する。

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。

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。なお、支持部３１１は、図４（ａ）に示す方向から見た時に略Ｕ字状の形状をなしているが、当該形状はどのように構成されていてもよい。例えば、一枚の板状部材を屈曲させることで略Ｕ字状に構成してもよい。あるいは、一対のＬ字状板を準備し、長辺側の板状部を互いに対向させることでそれぞれの側壁３１１ｂを構成し、短辺側の板状部を互いに重ね合わせることで底壁３１１ａを構成してよい。

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。

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。

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、図示しない支持フレームを介し、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、支持フレーム及び２つのローラと共に上下方向に移動可能である。

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。

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。

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。

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。

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。

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を有している。基台は、水平方向に広がる板状の構成を有している。これによって、積層部３１６の上面にセパレータ付き正極１１及び負極９が交互に積層される。正極搬送ユニット３０１と負極搬送ユニット３０２が対向する水平方向に沿った第１の方向Ｄ１（図５〜図１１参照）における積層部３１６の両端側には、壁部（第１の壁部）３１７及び壁部（第２の壁部）３１９が配置される。壁部３１７と壁部３１９は投入方向に互いに対向している。なお、壁部３１７及び壁部３１９は積層部３１６に対して第１の方向Ｄ１に沿って往復動作を行うことにより開閉可能に構成されているが、当該構成については後述する。

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。

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。

スリット３１８を通過したセパレータ付き正極１１、及びスリット３２０を通過した負極９は、壁部３１７と壁部３１９との間で位置決めされる。壁部３１７と壁部３１９との間隔は、閉じた最短の状態で、スリット３１８を通過したセパレータ付き正極１１及び負極９の横幅に対し、僅かに大きく設定される。セパレータ付き正極１１の横幅とは、両側の側縁１１ｄ間の寸法であり、負極９の横幅とは、両側の側縁９ｄ間の寸法である（図５参照）。なお、前述する横幅は、製造誤差を見込んだ設計上の最大値を意味する。

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。

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。押出ユニット３２１は、循環部材３１０とは独立し、壁部３１７のスリット３１８に対し、高さが変わらないように駆動部４４が固定されている。

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。押出ユニット３２２は、循環部材３１３とは独立し、壁部３１９のスリット３２０に対し、高さが変わらないように駆動部４６が固定されている。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。

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。

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。

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。

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。

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、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。

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。

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。

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。

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。

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５〜図１１を参照して説明する。なお、図５〜図１１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においても同様の構成を有する。

電極積層装置３００は、壁部３１７及び壁部３１９を第１の方向Ｄ１に沿って往復移動させることにより、開閉動作を行う開閉機構３８０を更に備える。開閉機構３８０は、壁部３１７の開閉動作を行う開閉部３６０と、壁部３１９の開閉動作を行う開閉部３７０と、を備える。また、開閉部３６０は、壁部３１７に開閉動作のための駆動力を付与する駆動部３６１と、駆動部３６１と壁部３１７を接続する接続部３６２と、を備えている。開閉部３７０は、壁部３１９に開閉動作のための駆動力を付与する駆動部３７１と、駆動部３７１と壁部３１９を接続する接続部３７２と、を備えている。開閉機構３８０は、コントローラ３５０によって開閉動作の制御が行われる。

駆動部３６１は、第１の方向Ｄ１へ伸縮するシリンダ部３６１ａを備えるシリンダ装置によって構成されてよい。接続部３６２の一方の端部は駆動部３６１のシリンダ部３６１ａに接続され、他方の端部は壁部３１７に接続されている。接続部３６２は、駆動部３６１のシリンダ部３６１ａの伸縮に伴って第１の方向Ｄ１へ往復移動する。従って、接続部３６２は、駆動部３６１の駆動力を壁部３１７に伝達し、駆動部３６１のシリンダ部３６１ａの伸縮に応じて壁部３１７を第１の方向Ｄ１へ往復移動させることができる。具体的には、駆動部３６１のシリンダ部３６１ａが縮むことによって、壁部３１７は積層部３１６から離間する方向へ移動する（図８参照）。当該動作を壁部３１７の開動作とする。駆動部３６１のシリンダ部３６１ａが延びることによって、壁部３１７は積層部３１６側へ移動する（図９参照）。当該動作を壁部３１７の閉動作とする。なお、接続部３６２は、電極積層装置３００の他の部材と干渉しないように、駆動部３６１と壁部３１７との間で屈曲するように延びている。ただし、駆動部３６１の配置、及びそれに伴う接続部３６２の形状は特に限定されず、適宜変更してよい。

駆動部３７１は、第１の方向Ｄ１へ伸縮するシリンダ部３７１ａを備えるシリンダ装置によって構成されてよい。接続部３７２の一方の端部は駆動部３７１のシリンダ部３７１ａに接続され、他方の端部は壁部３１９に接続されている。接続部３７２は、駆動部３７１のシリンダ部３７１ａの伸縮に伴って第１の方向Ｄ１へ往復移動する。従って、接続部３７２は、駆動部３６１の駆動力を壁部３１９に伝達し、駆動部３７１のシリンダ部３７１ａの伸縮に応じて壁部３１９を第１の方向Ｄ１へ往復移動させることができる。具体的には、駆動部３７１のシリンダ部３７１ａが縮むことによって、壁部３１９は積層部３１６から離間する方向へ移動する（図８参照）。当該動作を壁部３１９の開動作とする。駆動部３７１のシリンダ部３７１ａが延びることによって、壁部３１９は積層部３１６側へ移動する（図９参照）。当該動作を壁部３１９の閉動作とする。なお、接続部３７２は、電極積層装置３００の他の部材と干渉しないように、駆動部３７１と壁部３１９との間で屈曲するように延びている。ただし、駆動部３７１の配置、及びそれに伴う接続部３７２の形状は特に限定されず、適宜変更してよい。

次に、開閉機構３８０による壁部３１７，３１９の開閉動作について説明する。開閉機構３８０は、押し部材３２１ａによるセパレータ付き正極１１の投入が完了した後、壁部３１７，３１９の閉動作を行う。また、開閉機構３８０は、押し部材３２２ａによる負極９の投入が完了した後、壁部３１７，３１９の閉動作を行う。

より具体的には、開閉機構３８０は、押し部材３２１ａによるセパレータ付き正極１１の投入が完了した後、壁部３１７，３１９の開動作を行い、その後、閉動作を行ってよい。また、開閉機構３８０は、押し部材３２２ａによる負極９の投入が完了した後、壁部３１７，３１９の開動作を行い、その後、閉動作を行ってよい。なお、複数の積層部３１６に対して一つの壁部３１７，３１９及び開閉機構３８０が設けられてもよいが、一つの積層部３１６に対して一つの壁部３１７，３１９及び開閉機構３８０が設けられてもよい。

例えば図６に示すように、押し部材３２１ａによるセパレータ付き正極１１の投入前の段階では、壁部３１７，３１９は閉じた状態となっている。当該状態で、図７に示すように、押し部材３２１ａはセパレータ付き正極１１を積層部３１６へ投入する。押し部材３２１ａによるセパレータ付き正極１１の投入が完了した後、図８に示すように、開閉機構３８０は、壁部３１７，３１９の開動作を行う。この状態では、投入直後のセパレータ付き正極１１は、他の電極に対して第１の方向Ｄ１にずれている場合がある。開動作の後、図９に示すように、開閉機構３８０は、壁部３１７，３１９の閉動作を行う。これにより、投入直後のセパレータ付き正極１１の第１の方向Ｄ１における位置合わせがなされ、ずれが解消される。押し部材３２２ａが負極９を投入する際も、図６〜図９に示す動作と同趣旨の動作がなされる。

また、開閉機構３８０は、押し部材３２１ａによるセパレータ付き正極１１の投入前に壁部３１７の開動作を行い、押し部材３２１ａによるセパレータ付き正極１１の投入が完了した後、閉動作を行ってよい。開閉機構３８０は、押し部材３２２ａによる負極９の投入前に壁部３１９の開動作を行い、押し部材３２２ａによる負極９の投入が完了した後、閉動作を行ってよい。例えば、図１０に示すように、押し部材３２１ａは、開動作によって壁部３１７，３１９を開いた状態とし、セパレータ付き正極１１を積層部３１６に投入している。この後、図９に示すように、開閉機構３８０は、壁部３１７，３１９の閉動作を行う。

また、積層部３１６は、積層された電極との高さ調整のために、開閉機構３８０によって壁部３１７，３１９が開いているときに、下方へ移動してよい。積層部３１６は、積層された電極の上端から、新たに投入される電極までの高さ位置を一定にするため、例えば、図１１（ａ）に示すように、電極の投入が完了した後に開閉機構３８０で壁部３１７，３１９を開放し、電極と押し部材３２１ａ，３２２ａの高さを一定とするために、図１１（ｂ）に示すように、積層部３１６が下方へ移動する。

続いて、図１２〜図１９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４参照）、及び押出ユニット３２１，３２２の動作制御について説明する。

まず、図１２〜図１５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１２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１３は、準備運転時（図１２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１４は、積層運転時（図１２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１５は、復帰運転時（図１２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。

図１２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）。

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）のみによって、支持部３１１を循環させる動作である（図１３参照）。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３２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。

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）。

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１４参照）。

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）。

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。

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。

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１５参照）。

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）。

次に、図１６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１６は、正極搬送ユニット３０１の位置決めユニット４７（図４参照）及び負極搬送ユニット３０２の位置決めユニット４８（図４参照）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。

図１６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。

続いて、コントローラ３５０は、上述した図１２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）。

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。

次に、図１７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１７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。

図１７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１７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の積層（積層部３１６への排出）が完了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の押出動作が完了し、押し部材３２２ａが元の位置（押出動作を行う前の位置）に戻っていることを確認することにより、負極９の積層が完了していることを確認することができる。

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の積層が完了してい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。

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。

続いて、コントローラ３５０は、上述した図１２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）。

次に、図１８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１８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。

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１７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１７のステップＳ４０６に対応するステップ）も省略される。

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１７のステップＳ４０１〜４０７）と同様である。

続いて、図１９を用いて、コントローラ３５０による開閉機構３８０の動作制御について説明する。図１９は、開閉機構３８０の制御フローを示すフローチャートである。コントローラ３５０は、押出ユニット３２１又は押出ユニット３２２の押出し動作（図１７のステップＳ４０５、図１８のステップＳ５０４，Ｓ５１０）を確認することによって、電極１１，９が積層部３１６に投入されたか否かを判定する（ステップＳ６０１）。

次に、コントローラ３５０は、開閉機構３８０の駆動部３６１，３７１を動作させて、壁部３１７，３１９の開動作を行う（ステップＳ６０２）。次に、コントローラ３５０は、開閉機構３８０の駆動部３６１，３７１を動作させて、壁部３１７，３１９の閉動作を行う（ステップＳ６０３）。これにより、第１の方向Ｄ１における電極の位置合わせを行うことができる。

続いて、コントローラ３５０は、上述した図１２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Ｓ６０４）。積層を完了すると判定された場合（ステップＳ６０４：ＹＥＳ）、コントローラ３５０は、開閉機構３８０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Ｓ６０４：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、開閉機構３８０の動作を停止する（ステップＳ６０５：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Ｓ６０１に戻り、開閉機構３８０の制御を継続する（ステップＳ６０５：ＹＥＳ）。

次に、図２０〜図２４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。

図２０及び図２１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２０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。

また、図２１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２１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。

図２２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。

一方、図２３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２４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２４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。

次に、本実施形態に係る電極積層装置３００の作用・効果について説明する。

本実施形態に係る電極積層装置３００では、壁部３１７及び壁部３１９が、水平方向に沿った第１の方向Ｄ１における積層部３１６の両端側に、当該第１の方向Ｄ１に互いに対向するように配置されている。また、開閉機構３８０は、壁部３１７，３１９を第１の方向Ｄ１に沿って往復移動させることにより、開閉動作を行う。従って、開閉機構３８０は、押し部材３２１ａ，３２２ａによって積層部３１６に電極１１，９が一枚、又は複数枚投入されたときに、壁部３１７，３１９の開閉動作を行うことによって、電極の位置ずれを修正することができる。このように壁部３１７，３１９を用いて電極１１，９の位置ずれを直接的に修正することができる。また、一度位置ずれの修正が行われた電極１１，９は、再び壁部３１７，３１９が開閉した場合、接触しないか、または接触する場合も当たりが弱い。従って、位置ずれ修正後の電極１１，９は、他の電極１１，９の位置ズレ修正のために複数回壁部３１７，３１９が開閉したとしても、当該壁部３１７，３１９と接触しないため、当該電極１１，９からの粉落ちを抑制できる。または、位置ずれ修正後の電極１１，９が、他の電極１１，９の位置ズレ修正のために複数回壁部３１７，３１９と接触したとしても、当たりが弱いため当該電極１１，９からの粉落ちを抑制できる。以上により、電極１１，９の粉落ちを抑制しながら、積層された電極１１，９の位置ずれを修正することができる。

開閉機構３８０は、押し部材３２１ａ，３２２ａによる電極の投入が完了した後、壁部３１７，３１９の閉動作を行う。これにより、壁部３１７，３１９によって投入後の電極の位置ずれを修正することができる。

開閉機構３８０は、押し部材３２１ａ，３２２ａによる電極の投入が完了した後、壁部３１７，３１９の開動作を行い、その後、閉動作を行ってよい。これにより、落下途中で壁部３１７，３１９の上端に乗り上げたり、壁部３１７，３１９の側面に摩擦で引っかかり停止した電極１１，９を落下させることができる一方、閉状態の壁部３１７，３１９に対し、理想的な位置で停止した電極１１，９は、壁部３１７，３１９の開閉動作の影響を受けることが無い、という効果を得ることができる。

開閉機構３８０は、押し部材３２１ａ，３２２ａによる電極の投入前に壁部３１７，３１９の開動作を行い、押し部材３２１ａ，３２２ａによる電極の投入が完了した後、閉動作を行ってよい。これにより、壁部３１７，３１９間が広がった開状態で電極１１，９が投入される為、電極１１，９が落下途中で停止することが減り、特には、壁部３１７，３１９の側面との摩擦による粉落ちが抑制される、という効果を得ることができる。

積層部３１６は、積層された電極１１，９と押し部材３２１ａ，３２２ａとの高さ調整のために、開閉機構３８０によって壁部３１７，３１９が開いているときに、下方へ移動してよい。これにより、新たに投入される電極１１，９の落下距離を一定とすることで投入が安定するとともに、積層部３１６を下方へ移動させるときに、積層された電極１１，９が壁部３１７，３１９に擦れることを防止できる。

また、電極積層装置３００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３１１，３１４が取り付けられた循環部材３１０，３１３と、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、投入部は、複数の支持部３１１，３１４に支持された電極１１，９を複数段の積層部３１６に向けて同時に押し出す押し部材３２１ａ，３２２ａによって構成されてよい。これにより、複数枚の電極１１，９を同時に積層部３１６へ投入することができる。

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。

例えば、上述の実施形態では、セパレータ付き正極１１を投入した後、壁部３１７，３１９の開閉を行い、負極９を投入した後、壁部３１７，３１９の開閉を行い、当該動作を繰り返していた。これに代えて、セパレータ付き正極１１及び負極９を投入した後、壁部３１７，３１９の開閉を行ってもよい。あるいは、複数のセパレータ付き正極１１及び負極９（好ましくは１セット）の投入を行った後、壁部３１７，３１９の開閉を行ってもよい。

また、上述の実施形態では、壁部３１７，３１９を開とし、セパレータ付き正極１１を投入した後、壁部３１７，３１９を閉とし、再び壁部３１７，３１９を開とし、負極９を投入した後、壁部３１７，３１９を閉としていた。これに代えて、壁部３１７，３１９を開とし、セパレータ付き正極１１及び負極９を投入した後、壁部３１７，３１９を閉としてもよい。あるいは、壁部３１７，３１９を開とし、複数のセパレータ付き正極１１及び負極９（好ましくは１セット）の投入を行った後、壁部３１７，３１９を閉としてもよい。

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、図２５に示すように、積層部３１６を挟んで両側に、正極用のベルトコンベア２２と負極用のベルトコンベア２３を配置し、各ベルトコンベア２２，２３から積層部３１６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。

また、電極積層装置は、積層部３１６の上方に、セパレータ付き正極１１を一時的に支持する仕切り板、及び負極９を一時的に支持する仕切り板を備えていてよい。このような仕切り板を有する場合、押し部材３２１ａがセパレータ付き正極１１を押し出すことで当該セパレータ付き正極１１を仕切り板上に載せ、それと同時に、押し部材３２２ａが負極９を押し出すことで当該負極９を仕切り板上に載せることができる。そして、各仕切り板を引き抜くことで、積層部３１６にセパレータ付き正極１１及び負極９を同時に積層できる。このような構成においては、電極１１，９を仕切り板に載せた状態で、壁部３１７，３１９を閉とすることで電極１１，９の位置調整が行われ、当該状態で、積層部３１６に積層されてよい。あるいは、電極１１，９を仕切り板に載せて積層部３１６に積層させた後、壁部３１７，３１９を閉とすることで電極１１，９の位置調整が行われてよい。

上述の実施形態では、開閉機構は、両方の壁部を開閉動作させていたが、一方の壁部のみの開閉動作を行ってもよい。

また、投入部による電極の投入方向は特に限定されず、水平方向の何れかの方向から投入すればよい。例えば、図２５に示すコンベアを、積層部３１６の背面側（紙面裏側）に配置し、コンベアが当該背面側から電極を投入してもよい。この場合、上述の実施形態のように、壁部３１７，３１９に開閉機構が設けられてもよいが、積層部３１６の背面側の壁部（不図示）に開閉機構を設けてもよい。

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。

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。

９…負極、１１…セパレータ付き正極（正極）、３１０，３１３…循環部材、３１１，３１４…支持部、３１６…積層部、３１７…壁部（第１の壁部）３１９…壁部（第２の壁部）、３８０…開閉機構、３００…電極積層装置、３１６…積層部、３２１ａ，３２２ａ…押し部材（投入部）、３５０…コントローラ。

Claims (7)

1. 正極及び負極が積層される積層部と、
   前記積層部に対して水平方向における何れかの方向から、前記正極及び前記負極の少なくとも一方の電極を前記積層部に向けて投入する第１の投入部と、
   前記水平方向に沿った第１の方向における前記積層部の両端側に配置され、前記第１の方向に互いに対向する第１の壁部及び第２の壁部と、
   前記第１の壁部及び前記第２の壁部の少なくとも一方の壁部を前記第１の方向に沿って往復移動させることにより、開閉動作を行う開閉機構と、を備える、電極積層装置。
2. 前記開閉機構は、前記第１の投入部による前記電極の投入が完了した後、前記壁部の閉動作を行う、請求項１に記載の電極積層装置。
3. 前記開閉機構は、前記第１の投入部による前記電極の投入が完了した後、前記壁部の開動作を行い、その後、前記閉動作を行う、請求項２に記載の電極積層装置。
4. 前記開閉機構は、前記第１の投入部による前記電極の投入前に前記壁部の開動作を行い、前記投入部による前記電極の投入が完了した後、前記閉動作を行う、請求項２に記載の電極積層装置。
5. 前記正極及び前記負極のうち、前記第１の投入部とは異なる電極を前記積層部に向けて投入する第２の投入部と、
   前記積層部の上方に配置され、投入時における前記正極と前記負極とを仕切る仕切板と、を更に備え、
   前記仕切板は、投入時における前記正極及び前記負極のうちの一方の電極を上面側に載置させ、他方の電極を下面側に導き、
   前記開閉機構は、前記第１の投入部及び前記第２の投入部による前記電極の投入が完了した後、前記壁部の閉動作を行う、請求項１〜４の何れか一項に記載の電極積層装置。
6. 前記積層部は、積層された前記電極と前記第１の投入部との高さ調整のために、前記開閉機構によって前記壁部が開いているときに、下方へ移動する、請求項１〜５の何れか一項に記載の電極積層装置。
7. 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が取り付けられた循環部材と、
   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の投入部は、複数の前記支持部に支持された前記電極を複数段の前記積層部に向けて同時に押し出す押出部によって構成される、請求項１〜６の何れか一項に記載の電極積層装置。

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