JP2018181550A - 電極積層装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電極の位置ずれを抑制しつつ、積層速度の高速化を達成できる電極積層装置及び電極積層方法の提供。【解決手段】水平方向に沿った循環軌道Ｋ１を循環しながら、複数のセパレータ付き正極１１を搬送する正極支持部１３５、及び、複数のセパレータ付き正極１１を同時に排出するプッシャー１３９を有する正極搬送部１３０と、水平方向に沿った循環軌道Ｋ２を循環しながら、複数の負極９を搬送する負極支持部１４５、及び、複数の負極９を同時に排出するプッシャー１４９を有する負極搬送部１４０と、排出された複数のセパレータ付き正極１１がそれぞれ投入されるとともに、排出された複数の負極９がそれぞれ投入される複数の積層部１５０と、を備え、積層部１５０のそれぞれは、水平面に対して所定の角度を有する内底面と、内底面の下端から積層方向に延在する内側面とを含む電極積層装置１００。【選択図】図４

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、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。

特開２０１２−９１３７２号公報

特許文献１に記載の電極積層装置では、Ｐ＆Ｐ方式と比較して、電極の積層の高速化を達成することができる。しかし、生産ライン全体をより高速化する場合、電極の供給速度を上げる必要がある。特に、電極製造ラインから電極を搬送及び供給する場合は、生産ラインの高速化に伴い搬送装置の搬送速度も上がり、供給速度をこの搬送速度以上とする必要がある。ところで、活物質層が形成された電極は、同サイズの紙及び樹脂フィルム等よりも剛性が高く、外周の一辺で立壁に衝突した場合、電極全体が撓み、その後、跳ね返りが生じる。このような傾向は、電極の供給速度が上がるほど、顕著になる。

特許文献１の構成であれば、跳ね返りが生じても、重力の作用により、最終的には電極が立壁に当たった状態で位置決めされる。しかし、跳ね返り後の電極の動きが収束するまでに次の電極が供給されると、跳ね返り後の動きが収束していない電極が、積層済みの電極と次の電極とに挟まれることで位置ずれの状態で積層されてしまう。その結果、最終的に内部に位置ずれした電極を含む積層体が形成されてしまう。そのため、電極の位置ずれを抑制するためには、先に積層される電極の動きが収束した後に、次の電極が供給される必要がある。このように、積層速度の高速化と電極の位置ずれの抑制とを両立することは困難となっている。

本発明の目的は、電極の位置ずれを抑制しながら、積層速度の高速化を達成できる電極積層装置及び電極積層方法を提供することである。

一側面の電極積層装置は、水平方向に沿った第１の循環軌道を循環しながら、第１の循環軌道に沿って複数の第１電極部材をそれぞれ搬送する複数の第１支持部、及び、複数の第１支持部に支持された複数の第１電極部材を複数の第１支持部から同時に排出する第１排出部を有する第１搬送部と、水平方向に沿った第２の循環軌道を循環しながら、第２の循環軌道に沿って複数の第２電極部材をそれぞれ搬送する複数の第２支持部、及び、複数の第２支持部に支持された複数の第２電極部材を複数の第２支持部から同時に排出する第２排出部を有する第２搬送部と、第１排出部によって排出された複数の第１電極部材がそれぞれ投入されるとともに、第２排出部によって排出された複数の第２電極部材がそれぞれ投入される複数の積層部と、を備え、複数の積層部のそれぞれでは、第１電極部材及び第２電極部材が積層方向に積層され、複数の積層部のそれぞれは、積層方向に直交する方向に延在し、水平面に対して所定の角度を有する内底部と、内底面の下端から積層方向に延在する内側部とを含む。

このような電極積層装置においては、第１搬送部によって搬送された複数の第１電極部材を、第１排出部が複数の積層部に向けて同時に排出することにより、複数の積層部に複数の第１電極部材が同時に積層される。また、第２搬送部によって搬送された複数の第２電極部材を、第２排出部が複数の積層部に向けて同時に排出することにより、複数の積層部に複数の第２電極部材が同時に積層される。このように複数の第１電極部材及び複数の第２電極部材がそれぞれ複数の積層部に同時に積層されるので、積層部への第１電極部材及び第２電極部材の供給速度（排出速度）を下げても、第１電極部材及び第２電極部材の積層の高速化を確保することができる。また、積層部に投入された電極部材は、内側部に当たって位置合わせされ得る。ここで、積層部への第１電極部材及び第２電極部材の供給速度（排出速度）が下がるため、第１電極部材及び第２電極部材が積層部の内側部に当たった後の跳ね返りの動きを収束させることができる。これにより、電極部材が積層されるペースの低下を防ぎつつ、積層時における電極部材の位置ずれを抑制できる。したがって、上記電極積層装置によれば、電極の位置ずれを抑制しながら、積層速度の高速化を達成できる。

また、一側面においては、第１電極部材及び第２電極部材は、水平面に対して傾斜した状態又は垂直な状態で積層部に投入されてもよい。この構成によれば、積層部内において、第１電極部材及び第２電極部材が下方に向かって移動し易い。そのため、第１電極部材及び第２電極部材の位置をより容易に合わせることができる。

また、一側面においては、第１電極部材と第２電極部材とは、積層部に交互に投入されてもよい。この構成によれば、第１電極部材及び第２電極部材の投入時に、第１電極部材と第２電極部材とが互いに干渉することが防止される。

本発明の一側面によれば、電極の位置ずれを抑制しながら、積層速度の高速化を達成できる電極積層装置が提供される。

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。 図２に示されたセパレータ付き正極、及び負極の平面図である。 一実施形態に係る電極積層装置の平面図である。 図４に示された供給部の構成を示す斜視図である。 電極積層装置の動作を説明するための図である。 電極積層装置の動作を説明するための図である。

以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。便宜上、実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。

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構成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３は、図２に示されたセパレータ付き正極、及び負極の平面図である。各図において、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って形成されている。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、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Ｆが配置されており、絶縁フィルムＦ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。電極組立体３の下端は、絶縁フィルムＦを介してケース２の内側の底面に接触している。また、図示例では、電極組立体３とケース２との間に間隙充填部材としてのスペーサＳが配置されている。本例では、スペーサＳは、一枚または複数枚のシートによって構成されている。

図２に示すように、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。したがって、電極組立体３は、複数のセパレータ付き正極１１（第１電極部材の一例）と複数の負極９（第２電極部材の一例）とが交互に積層された構造を有している。

正極８は、平面視矩形状の本体部８ａと、この本体部８ａと一体化されたタブ８ｂとを有している（図３の（ａ）参照）。本体部８ａの横寸法は、本体部８ａの縦寸法よりも大きい。タブ８ｂは、本体部８ａの横方向（長手方向）の一端部近傍の縁から突出した突出部を構成している。そして、タブ８ｂは、セパレータ１０を突き抜けている。タブ８ｂは、導電部材１２を介して正極端子４に接続されている。

図２に示すように、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。正極活物質層１５は、金属箔１４における本体部８ａのタブ８ｂ側の縁部及びタブ８ｂを除いた領域に形成されている。なお、図２では、便宜上タブ８ｂを省略している。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、平面視矩形状の本体部９ａと、この本体部９ａと一体化されたタブ９ｂとを有している（図３の（ｂ）参照）。本体部９ａの横寸法は、本体部９ａの縦寸法よりも大きい。タブ９ｂは、本体部９ａの横方向（長手方向）の一端部近傍の縁から突出した突出部を構成している。タブ９ｂは、導電部材１３を介して負極端子５に接続されている。

図２に示すように、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。負極活物質層１７は、金属箔１６における本体部９ａのタブ９ｂ側の縁部及びタブ９ｂを除いた領域に形成されている。なお、図２では、便宜上タブ９ｂを省略している。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、ＳｉＯ_ｘ（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。

図３に示すように、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の横寸法（図示Ｘ方向の寸法）は、セパレータ１０の縦寸法（図示Ｙ方向の寸法）よりも大きい。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、導電部材１２を介してセパレータ付き正極１１のタブ８ｂを正極端子４に接続すると共に、導電部材１３を介して負極９のタブ９ｂを負極端子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４〜図７を用いて、本発明の実施形態に係る電極積層装置１００について説明する。図４は、一実施形態に係る電極積層装置の平面図である。図５は、図４に示された供給部の構成を示す斜視図である。

電極積層装置１００は、供給されたセパレータ付き正極１１と負極９とを交互に積層するための装置である。図４に示すように、電極積層装置１００は、正極供給部１１０と、負極供給部１２０と、正極搬送部（第１搬送部）１３０と、負極搬送部（第２搬送部）１４０と、複数の積層部１５０とを有している。

正極供給部１１０は、例えば電極を製造するライン（不図示）によって製造されたセパレータ付き正極１１を正極搬送部１３０に供給する。図５に示すように、正極供給部１１０は、搬送方向に沿って延びる一対の無端状のベルト１１１と、各ベルト１１１に対応して搬送方向の始端及び終端に配置される一対のプーリー１１２，１１３と、を有している。各ベルト１１１は、張力が掛かった状態で一対のプーリー１１２，１１３に架け渡されている。正極供給部１１０は、一対のベルト１１１によってセパレータ付き正極１１を挟持した状態で、当該セパレータ付き正極１１を搬送方向に搬送する。本実施形態において、始端に配置されたプーリー１１２における回転軸の軸方向と終端に配置されたプーリー１１３における回転軸の軸方向とは互いに異なっている。一例として、プーリー１１２の軸方向は水平方向となっており、プーリー１１３の軸方向は鉛直方向となっている。すなわち、一対のベルト１１１は、その始端において鉛直方向に対向し、且つ、その終端部（正極搬送部１３０側の端部）において水平方向に対向するように、搬送方向の中央で略９０°だけ捻られている。したがって、正極供給部１１０は、一対のベルト１１１による搬送の間に、セパレータ付き正極１１の姿勢を９０°回転させる。より具体的には、正極供給部１１０は、水平面に沿った状態で受け取ったセパレータ付き正極１１を９０°回転させ、鉛直面に沿った状態とする。これにより、正極供給部１１０は、セパレータ付き正極１１を鉛直面に沿った状態で正極搬送部１３０に向けて送り出す。本実施形態では、セパレータ付き正極１１のタブ８ｂが上を向いた状態で、セパレータ付き正極１１が正極搬送部１３０に送り出される。

同様に、負極供給部１２０は、負極９を負極搬送部１４０に供給する。負極供給部１２０は、搬送方向に沿って延びる一対の無端状のベルト１２１と、各ベルト１２１に対応して搬送方向の始端及び終端に配置される一対のプーリー１２２，１２３と、を有している。各ベルト１２１は、張力が掛かった状態で一対のプーリー１２２，１２３に架け渡されている。負極供給部１２０は、一対のベルト１２１によって負極９を挟持した状態で、当該負極９を搬送方向に搬送する。本実施形態において、始端に配置されたプーリー１２２における回転軸の軸方向と終端に配置されたプーリー１２３における回転軸の軸方向とは互いに異なっている。一例として、プーリー１２２の軸方向は水平方向となっており、プーリー１２３の軸方向は鉛直方向となっている。すなわち、一対のベルト１２１は、その始端において鉛直方向に対向し、且つ、その終端部（負極搬送部１４０側の端部）において水平方向に対向するように、搬送方向の中央で略９０°だけ捻られている。したがって、負極供給部１２０は、一対のベルト１２１による搬送の間に、負極の姿勢を９０°回転させる。より具体的には、負極供給部１２０は、水平面に沿った状態で受け取った負極を９０°回転させ、鉛直面に沿った状態とする。これにより、負極供給部１２０は、負極９を鉛直面に沿った状態で負極搬送部１４０に向けて送り出す。本実施形態では、負極９のタブ９ｂが上を向いた状態で、負極９が負極搬送部１４０に送り出される。

正極搬送部１３０は、正極供給部１１０から供給された複数のセパレータ付き正極１１を水平面に沿って順次搬送する。搬送されたセパレータ付き正極１１は複数の積層部１５０に投入される。正極搬送部１３０は、いわゆる横型のサーボループ装置である。正極搬送部１３０は、複数の正極支持部（第１支持部）１３５と、プッシャー（第１排出部）１３９とを含んでいる。正極支持部１３５は、水平方向に沿った循環軌道（第１の循環軌道）Ｋ１を循環しながら、循環軌道に沿ってセパレータ付き正極１１を搬送する。本実施形態では、循環部材１３１によって循環軌道Ｋ１が形成されている。

循環部材１３１は、水平面に沿って循環する環状部材である。循環部材１３１は、例えば無端状のベルトによって構成されている。循環部材１３１は、離間して配置された一対のプーリー１３２ａ，１３２ｂに張力が掛かった状態で架け渡されている。これにより、循環部材１３１は、各プーリー１３２ａ，１３２ｂの回転に伴って循環（回転）する。一対のプーリー１３２ａ，１３２ｂは、鉛直方向に沿った回転軸を有している。

図４に示すように、本実施形態における循環部材１３１は、平面視において時計回りに循環する。すなわち、循環部材１３１によって形成される循環軌道Ｋ１は、プーリー１３２ａからプーリー１３２ｂに直線状に進む第１部分Ｋ１１と、プーリー１３２ｂを中心として円弧状に方向転換する第２部分Ｋ１２と、プーリー１３２ｂからプーリー１３２ａに直線的に進む第３部分Ｋ１３と、プーリー１３２ａを中心として円弧状に方向転換して第１部分Ｋ１１に戻る第４部分Ｋ１４と、を有している。循環部材１３１とプーリー１３２ａ，１３２ｂとの位相のずれを防止するために、循環部材１３１を歯付きのベルトとし、プーリー１３２ａ，１３２ｂをスプロケットとしてもよい。

複数の正極支持部１３５は、循環部材１３１の外周面において、循環部材１３１の循環方向に沿って設けられている。複数の正極支持部１３５は、互いに隣り合う２つの正極支持部１３５の間隔が等しくなるように、循環部材１３１の周方向に一定の間隔で配列されている。これにより、正極支持部１３５は、循環部材１３１の循環に伴って循環軌道Ｋ１を循環する。すなわち、正極支持部１３５がセパレータ付き正極１１を支持している場合、セパレータ付き正極１１は循環軌道Ｋ１に沿って搬送され得る。

正極支持部１３５は、循環方向に互いに対向する一対の側壁１３５ａ，１３５ｂを有している。本実施形態では、側壁１３５ａは、循環方向において側壁１３５ｂよりも下流側に位置している。側壁１３５ａ，１３５ｂは、例えば、矩形状の平板である。また、正極支持部１３５は、側壁１３５ａの下端と側壁１３５ｂの下端とを接続する底壁１３５ｃを有している。セパレータ付き正極１１は、底壁１３５ｃ上に載置される。側壁１３５ａ，１３５ｂの高さは、セパレータ付き正極１１の高さよりも低く形成されており、例えばセパレータ１０の高さよりも低くてよい（図６参照）。

本実施形態では、循環軌道Ｋ１の第１部分Ｋ１１を移動する正極支持部１３５に対してセパレータ付き正極１１が供給されるように、正極供給部１１０が配置されている。例えば、正極供給部１１０の搬送方向は、第１部分Ｋ１１の延在方向に交差（例えば直交）する方向に沿っている。正極供給部１１０の終端は、第１部分を移動する正極支持部１３５に臨んでいる。

プッシャー１３９は、複数の正極支持部１３５にそれぞれ支持された複数のセパレータ付き正極１１を正極搬送部１３０から同時に排出する。プッシャー１３９によって一度に排出されるセパレータ付き正極１１の数は、正極供給部１１０によって一度に供給されるセパレータ付き正極１１の数よりも多くなっている。本実施形態では、例えば搬送方向に隣り合う４つの正極支持部１３５にそれぞれ支持された４つのセパレータ付き正極１１がプッシャー１３９によって排出される。プッシャー１３９は、例えば循環軌道Ｋ１の第３部分Ｋ１３を移動する正極支持部１３５が支持するセパレータ付き正極１１を第３部分Ｋ１３の軌道に交差する方向に排出する。一例として、プッシャー１３９は、平板状をなしており、平面視において４つの正極支持部１３５に同時に交差可能な長さを有している。プッシャー１３９は、高さ方向において、正極支持部１３５の側壁１３５ａ，１３５ｂの上方であって、正極支持部１３５に支持されたセパレータ付き正極１１の上端よりも下方の位置を含むように延在している（図６）。また、プッシャー１３９は、第３部分Ｋ１３の軌道に交差する方向に移動することができる。この場合、プッシャー１３９は、隣り合う４つの正極支持部１３５の側壁１３５ａ，１３５ｂの上方を移動することによって、正極支持部１３５に支持されたセパレータ付き正極１１を押し出すことができる。

負極搬送部１４０は、負極供給部１２０から供給された複数の負極９を水平面に沿って順次搬送する。搬送された負極９は複数の積層部１５０に投入される。負極搬送部１４０は、正極搬送部１３０と同様、いわゆる横型のサーボループ装置である。負極搬送部１４０は、複数の負極支持部（第２支持部）１４５と、プッシャー（第２排出部）１４９とを含んでいる。負極支持部１４５は、水平方向に沿った循環軌道（第２の循環軌道）Ｋ２を循環しながら、循環軌道Ｋ２に沿って負極９を搬送する。本実施形態では、循環部材１４１によって循環軌道Ｋ２が形成されている。

循環部材１４１は、水平面に沿って循環する環状部材である。循環部材１４１は、例えば無端状のベルトによって構成されている。循環部材１４１は、離間して配置された一対のプーリー１４２ａ，１４２ｂに張力が掛かった状態で架け渡されている。これにより、循環部材１４１は、各プーリー１４２ａ，１４２ｂの回転に伴って循環（回転）する。一対のプーリー１４２ａ，１４２ｂは、鉛直方向に沿った回転軸を有している。

図４に示すように、本実施形態における循環部材１４１は、平面視において反時計回りに循環する。循環部材１４１によって形成される循環軌道Ｋ２は、プーリー１３２ａからプーリー１３２ｂに直線状に進む第１部分Ｋ２１と、プーリー１３２ｂを中心として円弧状に方向転換する第２部分Ｋ２２と、プーリー１３２ｂからプーリー１３２ａに直線的に進む第３部分Ｋ２３と、プーリー１３２ａを中心として円弧状に方向転換して第１部分Ｋ２１に戻る第４部分Ｋ２４と、を有している。また、循環軌道Ｋ２における第３部分Ｋ２３は、平面視において、循環軌道Ｋ１における第３部分Ｋ１３と平行に延在している。

複数の負極支持部１４５は、循環部材１４１の外周面において、循環部材１４１の循環方向に沿って設けられている。複数の負極支持部１４５は、互いに隣り合う２つの負極支持部１４５の間隔が等しくなるように、循環部材１４１の周方向に一定の間隔で配列されている。これにより、負極支持部１４５は、循環部材１４１の循環に伴って循環軌道Ｋ２を循環する。すなわち、負極支持部１４５が負極９を支持している場合、負極９は循環軌道Ｋ２に沿って搬送され得る。

負極支持部１４５は、循環方向に互いに対向する一対の側壁１４５ａ，１４５ｂを有している。本実施形態では、側壁１４５ａは、循環方向において側壁１４５ｂよりも下流側に位置している。側壁１４５ａ，１４５ｂは、例えば、矩形状の平板である。また、負極支持部１４５は、側壁１４５ａの下端と側壁１４５ｂの下端とを接続する底壁１４５ｃを有している。負極９は、底壁１４５ｃ上に載置される。一例として、側壁１４５ａ，１４５ｂの高さは、負極９の高さよりも低く形成されており、例えば本体部９ａの高さよりも低くてよい（図６参照）。

本実施形態では、循環軌道Ｋ２の第１部分Ｋ２１を移動する負極支持部１４５に対して負極９が供給されるように、負極供給部１２０が配置されている。例えば、負極供給部１２０の搬送方向は、第１部分Ｋ２１の延在方向に交差（例えば直交）する方向に沿っている。負極供給部１２０の終端は、第１部分Ｋ２１を移動する負極支持部１４５に臨んでいる。

プッシャー１４９は、複数の負極支持部１４５にそれぞれ支持された複数の負極９を負極搬送部１４０から同時に排出する。プッシャー１４９によって一度に排出される負極９の数は、負極供給部１２０によって一度に供給される負極９の数よりも多くなっている。本実施形態では、正極搬送部１３０と同様に、搬送方向に隣り合う４つの負極支持部１４５にそれぞれ支持された４つの負極９がプッシャー１４９によって排出される。プッシャー１４９は、例えば循環軌道Ｋ２の第３部分Ｋ２３を移動する負極支持部１４５が支持する負極９を第３部分Ｋ２３の軌道に交差する方向に排出する。一例として、プッシャー１４９は、平板状をなしており、平面視において４つの負極支持部１４５に同時に交差可能な長さを有している。プッシャー１４９は、高さ方向において、負極支持部１４５の側壁１４５ａ，１４５ｂの上方であって、負極支持部１４５に支持された負極９の上端よりも下方の位置を含むように延在している（図６、図７参照）。また、プッシャー１４９は、第３部分Ｋ２３の軌道に交差する方向に移動することができる。この場合、プッシャー１４９は、隣り合う４つの負極支持部１４５の側壁１４５ａ，１４５ｂの上方を移動することによって、負極支持部１４５に支持された負極９を押し出すことができる。負極搬送部１４０におけるプッシャー１４９の位置と、正極搬送部１３０におけるプッシャー１３９の位置とは、第３部分Ｋ１３，Ｋ２３に沿った方向において互いに揃っている。すなわち、プッシャー１３９とプッシャー１４９とは互いに対向している。

なお、本実施形態では、正極搬送部１３０及び負極搬送部１４０は、それぞれガイドＧを有している。ガイドＧは、プーリー１３２ａ，１３２ｂ又はプーリー１４２ａ，１４２ｂの回転軸を中心軸とする半円筒形状を呈する部材である。ガイドＧは、正極支持部１３５又は負極支持部１４５が第２部分Ｋ１２，Ｋ２２及び第４部分Ｋ１４，Ｋ２４を移動する際、セパレータ付き正極１１又は負極９が遠心力によって正極支持部１３５又は負極支持部１４５から飛び出るのを抑制している。

積層部１５０は、セパレータ付き正極１１及び負極９を収容する。本実施形態では、プッシャー１３９によって正極支持部１３５から排出された複数のセパレータ付き正極１１、及び、プッシャー１４９によって負極支持部１４５から排出された複数の負極９が積層部１５０に投入される。積層部１５０では、セパレータ付き正極１１及び負極９が積層方向に積層される。本実施形態では、４つの積層部１５０が、正極搬送部１３０における第３部分Ｋ１３を移動する正極支持部１３５と負極搬送部１４０における第３部分Ｋ２３を移動する負極支持部１４５との間に配置されている。また、４つの積層部１５０は、第３部分Ｋ１３，Ｋ２３の搬送方向におけるプッシャー１３９，１４９が設けられた区間に配置されている。互いに隣り合う積層部１５０同士は、互いに隣り合う正極支持部１３５（又は負極支持部１４５）と同じ間隔を空けて配置されている。また、積層部１５０は、正極支持部１３５及び負極支持部１４５よりも下方に配置されている。

図６は、電極積層装置１００における積層部１５０が配置されている位置の断面を模式的に示す図である。図６では、電極部材が支持部から排出される様子を第３部分Ｋ１３，Ｋ２３の搬送方向上流側に向かって見ている。図７は、積層部１５０が配置されている位置を第３部分Ｋ１３，Ｋ２３の搬送方向に沿って鉛直方向に切断した断面を模式的に示す図である。積層部１５０は、内底面（内底部）１５１と、内側面（内側部）１５３とを有しており、内底面１５１及び内側面１５３に対向する位置が開口した箱状をなしている。内底面１５１は、セパレータ付き正極１１及び負極９の積層方向に直交する方向に延在する矩形板状をなしている。また、内底面１５１は、水平面に対して所定の角度を有するように傾斜している。本実施形態では、例えば内底面１５１は、水平面に対して４５°以上の角度で傾斜している。また、図示例では、内底面１５１は、第３部分Ｋ１３，Ｋ２３における搬送方向に面しているが、例えば内底面１５１は、第３部分Ｋ１３，Ｋ２３における搬送方向と逆側に面していてもよい。内側面１５３は、内底面１５１の下端から積層方向に延在する矩形板状をなしている。内底面１５１及び内側面１５３における幅方向（水平面内において第３部分Ｋ１３，Ｋ２３の搬送方向に直交する方向）の長さは、セパレータ付き正極１１及び負極９の幅方向長さと略同じとなっている。また、内底面１５１及び内側面１５３における幅方向の両端には、一対の側壁１５５が設けられている。積層部１５０に投入されたセパレータ付き正極１１及び負極９は、一対の側壁１５５によって幅方向の位置決めがされる。

続いて、電極積層装置１００の動作について説明する。まず、負極供給部１２０によって負極９が負極搬送部１４０の負極支持部１４５に供給される。例えば、負極搬送部１４０における循環部材１４１は間欠的に回転するように制御されており、負極９は、負極支持部１４５が停止している状態で供給される。同様に、正極供給部１１０によってセパレータ付き正極１１が正極支持部１３５に供給される。

負極搬送部１４０に順次供給される負極９は、負極支持部１４５の移動に伴って、循環軌道Ｋ２の第１部分Ｋ２１から第２部分Ｋ２２を経て第３部分Ｋ２３に搬送される。同様に、正極搬送部１３０に順次供給されるセパレータ付き正極１１は、循環軌道Ｋ１の第１部分Ｋ１１から第２部分Ｋ１２を経て第３部分Ｋ１３に搬送される。

第３部分Ｋ２３においてプッシャー１４９に対応する位置まで負極支持部１４５が移動すると、図６に示すように、当該負極支持部１４５に支持された負極９はプッシャー１４９によって排出される。プッシャー１４９による負極９の排出は、４つの負極支持部１４５において同時に行われる。そのため、プッシャーに対応した位置に移動した全ての負極支持部１４５に負極９が支持されている状態で、プッシャー１４９による排出が実行される。同様に、第３部分Ｋ１３においてプッシャー１３９に対応する位置まで正極支持部１３５が移動すると、当該正極支持部１３５に支持されたセパレータ付き正極１１はプッシャー１３９によって排出される。本実施形態では、プッシャー１４９による負極９の排出と、プッシャー１３９によるセパレータ付き正極１１の排出とが交互に行われるように制御されている。一例として、交互に排出される電極のうち、最初と最後とに排出される電極は負極９であってよい。

また、本実施形態では、正極搬送部１３０に対して２つの正極供給部１１０が設けられており、プッシャー１３９によって４つのセパレータ付き正極１１が同時に排出される。そのため、正極搬送部１３０に対するセパレータ付き正極１１の供給間隔よりも、プッシャー１３９によるセパレータ付き正極１１の排出間隔の方が長くなり、その間隔の差を利用してセパレータ付き正極１１の供給速度よりも排出速度を遅くしている。同様に、負極搬送部１４０においても、負極９の供給速度よりも、負極の排出速度の方を遅くしている。

プッシャー１３９，１４９によって排出されたセパレータ付き正極１１及び負極９は、積層部１５０に投入される。本実施形態では、セパレータ付き正極１１及び負極９のそれぞれが、正極支持部１３５及び負極支持部１４５のそれぞれによって水平面に対して垂直な状態で搬送されている。そのため、セパレータ付き正極１１及び負極９は、水平面に対して垂直な状態で積層部１５０に投入される。積層部１５０に投入されたセパレータ付き正極１１は、図７に二点鎖線によって示されるように、内底面１５１又は既に積層されている負極９の上を下方にスライドする。そして、セパレータ付き正極１１は、その下端縁が内側面１５３に当接した状態で位置決めされる。同様に、積層部１５０に投入された負極９は、内底面１５１又は既に積層されているセパレータ付き正極１１の上を下方にスライドする。そして、負極９は、その下端縁が内側面１５３に当接した状態で位置決めされる。

以上説明した電極積層装置１００においては、正極搬送部１３０によって搬送された複数のセパレータ付き正極１１を、プッシャー１３９が複数の積層部１５０に向けて同時に排出する。これにより、複数の積層部１５０に複数のセパレータ付き正極１１が同時に積層される。また、負極搬送部１４０によって搬送された複数の負極９を、プッシャー１４９が複数の積層部１５０に向けて同時に排出する。これにより、複数の積層部１５０に複数の負極９が同時に積層される。このように複数のセパレータ付き正極１１及び複数の負極９がそれぞれ複数の積層部１５０に同時に積層されるので、積層部１５０へのセパレータ付き正極１１及び負極９の排出速度を下げても、セパレータ付き正極１１及び負極９の積層の高速化を確保することができる。また、積層部１５０に投入されたセパレータ付き正極１１及び負極９は、内側面１５３に当たって位置合わせされ得る。ここで、積層部１５０へのセパレータ付き正極１１及び負極９の排出速度が下がることによって、セパレータ付き正極１１及び負極９が積層部１５０の内側面１５３に当たった後の跳ね返りの動きを収束させることができる。これにより、セパレータ付き正極１１及び負極９が積層されるペースの低下を防ぎつつ、積層時におけるセパレータ付き正極１１及び負極９の位置ずれを抑制できる。したがって、電極積層装置１００によれば、セパレータ付き正極１１及び負極９の位置ずれを抑制しながら、積層速度の高速化を達成できる。

また、一側面においては、積層部１５０は、内底面１５１の水平面に対する角度が４５°以上となるように配置されている。この構成によれば、複数の積層部１５０を搬送方向に密に配置することができ、装置の大型化を抑制することができる。

また、一側面においては、セパレータ付き正極１１及び負極９は、水平面に対して垂直な状態で積層部１５０に投入されている。この構成によれば、積層部１５０内において、セパレータ付き正極１１及び負極９が下方に向かって移動し易い。そのため、セパレータ付き正極１１及び負極９を速やかに積層部１５０に収容することができる。また、セパレータ付き正極１１及び負極９の位置をより容易に合わせることができる。

また、一側面においては、セパレータ付き正極１１と負極９とは、積層部１５０に交互に投入される。この構成によれば、セパレータ付き正極１１及び負極９の投入時に、セパレータ付き正極１１と負極９とが互いに干渉することが防止される。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られない。

水平面に対して垂直な状態で積層部に投入される例を示したが、これに限定されない。例えば、セパレータ付き正極及び負極は、搬送部によって水平な状態で搬送されて、水平な状態のまま積層部に投入されてもよい。また、セパレータ付き正極及び負極は、水平面に対して傾斜した状態で積層部に投入されてもよい。この場合、例えば、セパレータ付き正極及び負極の傾斜の向きは、内底面の傾斜の向きと同じであってよい。

また、第１電極部材及び第２電極部材が、それぞれセパレータ付き正極及び負極である例を示したが、これに限定されない。第１電極部材及び第２電極部材は、正極、セパレータ及び負極が積層された電極群であってもよい。例えば、第１電極部材はセパレータ付き正極、負極、セパレータ付き正極が積層された電極群であってよく、この場合、第２電極部材は負極、セパレータ付き正極、負極が積層された電極群であってよい。

９…負極（第２電極部材）、１１…セパレータ付き正極（第１電極部材）、１００…電極積層装置、１３０…正極搬送部（第１搬送部）、１３５…正極支持部（第１支持部）、１３９…プッシャー（第１排出部）、１４０…負極搬送部（第２搬送部）、１４５…負極支持部（第２支持部）、１４９…プッシャー（第２排出部）、１５０…積層部、１５１…内底面（内底部）、１５３…内側面（内側部）、Ｋ１…循環軌道（第１の循環軌道）、Ｋ２…循環軌道（第２の循環軌道）。

Claims (3)

1. 水平方向に沿った第１の循環軌道を循環しながら、前記第１の循環軌道に沿って複数の第１電極部材をそれぞれ搬送する複数の第１支持部、及び、前記複数の第１支持部に支持された前記複数の第１電極部材を前記複数の第１支持部から同時に排出する第１排出部を有する第１搬送部と、
   水平方向に沿った第２の循環軌道を循環しながら、前記第２の循環軌道に沿って複数の第２電極部材をそれぞれ搬送する複数の第２支持部、及び、前記複数の第２支持部に支持された前記複数の第２電極部材を前記複数の第２支持部から同時に排出する第２排出部を有する第２搬送部と、
   前記第１排出部によって排出された前記複数の第１電極部材がそれぞれ投入されるとともに、前記第２排出部によって排出された複数の第２電極部材がそれぞれ投入される複数の積層部と、を備え、
   前記複数の積層部のそれぞれでは、前記第１電極部材及び前記第２電極部材が積層方向に積層され、
   前記複数の積層部のそれぞれは、前記積層方向に直交する方向に延在し、水平面に対して所定の角度を有する内底部と、前記内底部の下端から前記積層方向に延在する内側部とを含む、電極積層装置。
2. 前記第１電極部材及び前記第２電極部材は、水平面に対して傾斜した状態又は垂直な状態で前記積層部に投入される、請求項１に記載の電極積層装置。
3. 前記第１電極部材と前記第２電極部材とは、前記積層部に交互に投入される、請求項１又は２に記載の電極積層装置。

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