JP2018181763A - 電極積層体の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】正負極間の短絡を生じる恐れのない電極積層体を簡易な構成で製造できる，電極積層体の製造装置を提供すること。【解決手段】正極板と負極板とがセパレータを介して積層されている電極積層体を製造する装置であって，負極板反物１３を両面ともセパレータ１２で覆ってなる皮覆反物７を送出する皮覆反物送出部２と，皮覆反物７の一面上に間隔を空けて正極板短冊１７を載置して一体化反物１８を得る載置部３と，一体化反物１８における正極板短冊１７の裏側の箇所に接着剤を塗工する塗工ロール２８と，塗工後の一体化反物１８を，正極板短冊１７のない位置で切断して一体化短冊３１とする切断部５と，一体化短冊３１同士を積層する積層部６とを有し，塗工ロール２８は，裏面のうち正極板短冊１７のない位置に対応する凹部２９を有する。【選択図】図１

Description

本発明は，電池の発電要素として使用される電極積層体を製造する装置に関する。さらに詳細には，捲回型ではない，短冊状の両電極板を平積みした構造の電極積層体を製造する，電極積層体の製造装置に関するものである。

リチウムイオン電池その他の電池では，正負の電極板を積層してなる電極積層体を，発電要素として使用する。電極積層体としては捲回型のものもあるが，高密度化の観点から平積み型が着目されるに至っている。平積み型の電極積層体を製造する製造技術の例として，特許文献１に記載のものを挙げることができる。同文献の技術では，「正極層及び負極層の積層面」または「セパレータの積層面」に接着層を形成した上で，これらの「正極層」，「負極層」，「セパレータ」を積層することとしている。その後に，接着層の硬化や，積層体の切断をおこなうこととしている。

特開２０１１−０３４９０３号公報

しかしながら前記した従来の技術には，次のような問題点があった。まず，切断後の積層体において，正負極間の短絡防止の担保ができない。「正極層」と「負極層」とが同一の箇所で切断されるからである。また，積層面に接着層を形成した「正極層」や「負極層」あるいは「セパレータ」については，その後の取り扱いのため，積層工程に供する前に一旦乾燥しなければならない（同文献の［００３８］）。その後に接着作用を奏させるため，接着剤としてはホットメルト性のあるものを用いる必要もある。このため，乾燥工程を備える分設備が複雑で，使用できる接着剤にも制約があった。

本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，正負極間の短絡を生じる恐れのない電極積層体を，簡易な構成で製造できる，電極積層体の製造装置を提供することにある。

本発明の一態様における電極積層体の製造装置は，第１極板と第２極板とがセパレータを介して積層されている電極積層体を製造する装置であって，第２極板反物を両面ともセパレータで覆ってなる皮覆反物を送出する皮覆反物送出部と，皮覆反物の一面上に間隔を空けて第１極板短冊を載置して一体化反物を得る載置部と，軸回りに回転することにより，一体化反物における第１極板短冊と反対側の面である裏面に接着剤を塗工する塗工ロールと，接着剤の塗工がなされた一体化反物を，第１極板短冊同士の間隔の位置で切断して一体化短冊とする切断部と，一体化短冊同士を積層する積層部とを有し，塗工ロールは，裏面のうち第１極板短冊のある箇所に対応する範囲に接着剤を塗工する塗工領域と，裏面のうち第１極板短冊同士の間隔の箇所に対応する範囲に接着剤を塗工しない凹状の非塗工領域とを有するものである。

上記態様における電極積層体の製造装置では，皮覆反物送出部から皮覆反物を送出し，載置部でこれに第１極板短冊を載置して一体化反物とする。ただし第１極板短冊同士で間隔が置かれる。そして塗工ロールにより，第１極板短冊がある箇所の裏面に接着剤を塗工する。切断部では，第１極板短冊同士の間隔の位置を切断する。こうして得られる一体化短冊では，第１極板の端部と第２極板の端部とが離れて位置するので，短絡が起こりにくい。また，塗工した接着剤を一旦乾燥させる必要もないので，装置構成が簡素である。

本構成によれば，正負極間の短絡を生じる恐れのない電極積層体を簡易な構成で製造できる，電極積層体の製造装置が提供されている。

実施の形態に係る製造装置の構成を示す正面図である。 載置部の構成を示す正面図である。 塗工部，切断機，積層部の構成を示す正面図である。 実施の形態での電極積層体の製造における各反物の流れを示す模式図である。

以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，図１に示す電極積層体の製造装置１に本発明を適用したものである。図１の製造装置１は，皮覆反物送出部２と，載置部３と，塗工部４と，切断機５と，積層部６とを有している。

皮覆反物送出部２は，皮覆反物７を，載置部３へ向けて送出する部分である。皮覆反物送出部２には，負極板反物供給部８と，２つのセパレータ反物供給部９と，貼り合わせ部１０とが設けられている。貼り合わせ部１０の上流側には，接着剤塗布ロール１１が設けられている。接着剤塗布ロール１１は，セパレータ反物１２における負極板反物１３側の面に接着剤を塗布するものである。これにより，貼り合わせ部１０から，負極板反物１３を両面ともセパレータ反物１２で覆ってなる皮覆反物７が送出されるようになっている。皮覆反物送出部２にはさらに，レベラー１４，搬送ロール１５，緩衝機構１６が設けられている。これにより皮覆反物送出部２は，皮覆反物７を，載置部３へ向けて送出するようになっている。

載置部３は，皮覆反物７の上に正極板短冊１７を載置して一体化反物１８を得る部分である。このため製造装置１には，正極板反物供給部１９，レベラー２０，搬送ロール２１，緩衝機構２２が設けられている。これにより，載置部３に正極板反物２３が供給されるようになっている。ただし，載置部３への正極板反物２３の供給速度は，皮覆反物７の供給速度より少し遅い速度である。

載置部３について，図２によりさらに説明する。図２に示されるように載置部３には，切断機２４，接着剤塗布ロール２５，プレスロール２６が設けられている。切断機２４は，正極板反物２３を切断して正極板短冊１７とするものである。接着剤塗布ロール２５は，正極板短冊１７における皮覆反物７側の面に接着剤を塗布するものである。プレスロール２６は，皮覆反物７上に正極板短冊１７を載置してプレスし，一体化反物１８とするものである。

プレスロール２６による一体化反物１８の搬送速度は，皮覆反物７の供給速度と同じである。このため，先頭の正極板短冊１７がプレスロール２６に進入すると，その正極板短冊１７は後続の正極板短冊１７より速い速度で引っ張られることとなる。これにより，一体化反物１８における皮覆反物７上の正極板短冊１７同士の間には，間隔２７が空けられるようになっている。

図１中で載置部３より下流側にあるのは，塗工部４，切断機５，積層部６である。これらについて，図３により説明する。

塗工部４は，塗工ロール２８を有している。塗工ロール２８は，軸回りに回転することにより，一体化反物１８における正極板短冊１７と反対側の面，すなわち皮覆反物７側の面に接着剤を塗工するものである。塗工ロール２８は，その円柱形状の側面の一部に凹部２９が形成されているものである。凹部２９では塗工が行われない。塗工ロール２８の円柱形状の側面のうち凹部２９以外の部分が，塗工領域３０である。

塗工ロール２８では，塗工領域３０による一体化反物１８の塗工部分の長さが正極板短冊１７の搬送方向の長さと一致し，凹部２９による非塗工部分の長さが間隔２７の長さと一致するようになっている。そして塗工ロール２８の回転については，一体化反物１８における正極板短冊１７が載っている位置の裏面に対して塗工領域３０が対向し，間隔２７の部分の裏面に対して凹部２９が対向するように，速度制御および位相制御がなされている。

切断機５は，塗工部４の下流側に位置しており，一体化反物１８を切断して一体化短冊３１とするものである。切断機５による一体化反物１８の切断は，一体化反物１８における間隔２７の範囲内の箇所に対して行われる。つまり切断機５が切断するのは皮覆反物７だけであり，正極板短冊１７は切断機５による切断の対象物ではない。ということは，一体化反物１８のうち切断機５により切断される箇所には，塗工ロール２８により塗工された接着剤が存在しない，ということである。このため，切断機５に当該接着剤が付着して切断機５の切断性能が阻害されることがない。

また，切断後の一体化短冊３１においては，正極板短冊１７は搬送方向に対する中央部に位置し，前端および後端にはセパレータおよび負極板のみの部分が存在する。むろん，セパレータはセパレータ反物１２に由来し，負極板は負極板反物１３に由来する。このため，一体化短冊３１の搬送方向の両端には負極板の端部が存在するが正極板の端部は存在しない。正極板の端部は，一体化短冊３１の両端ではなく，搬送方向にやや内側に入り込んだところにある。このため，負極板の端部と正極板の端部との間には，セパレータの厚さよりはるかに大きい距離がある。したがって一体化短冊３１においては，正負の極板間の短絡は起こりにくい。

積層部６は，積層台３２と，貼り合わせロール３３とを有している。積層部６では，切断機５で切断された一体化短冊３１同士が積層台３２上に積層されるようになっている。また，積層台３２上に新たに積層された一体化短冊３１を，貼り合わせロール３３により既存の一体化短冊３１と貼り合わせるようになっている。こうして，電極積層体３４が得られる。図１中に示される電極積層体３４は，正極板と負極板とがセパレータを介して積層されているものである。また，一体化短冊３１についての前述の理由と同様の理由により，電極積層体３４においても正負の極板間の短絡が起こりにくい。

上記のように構成された製造装置１は，次のように動作する。すなわち，皮覆反物送出部２から皮覆反物７を送出する。載置部３ではその皮覆反物７の一面上に間隔２７を空けて正極板短冊１７を載置して一体化反物１８とする。そして，軸回りに回転する塗工ロール２８により，一体化反物１８の裏面に接着剤を塗工する。ここで，塗工ロール２８として凹部２９と塗工領域３０とを有するものを用いることで，正極板短冊１７の裏側の部分にのみ接着剤を塗工し，間隔２７の箇所の裏側は未塗工のままとする。そして切断機５で一体化反物１８の間隔２７の箇所を切断して一体化短冊３１とする。この一体化短冊３１同士を積層部６で積層することで電極積層体３４を得る。

本形態の製造装置１における電極積層体３４の製造過程を，各反物に着目した流れとして示すと，図４のようになる。図４では，負極板反物供給部８および正極板反物供給部１９については，それらより上流の活物質層の形成や長手方向のスリットの部分も表示している。一方，製造装置１内の部分については，接着剤の塗工および最後の切断機５および積層部６のみ表示し，それら以外の部分は省略している。

図４に示される製造プロセスの利点は，特にセパレータの供給に係る部分が非常にシンプルなことにある。従来技術によれば，図４中の範囲Ｐのところに，接着剤の塗布やその乾燥，乾燥後の巻き取りさらには運搬といった操作が行われていた。しかし本形態ではセパレータの反物に関しては，負極板反物１３との貼り合わせの直前で接着剤の塗布（１１）が行われるだけである。この点で本形態の製造装置１は，従来の製造プロセスと比較して簡素な構成になっているといえる。

以上詳細に説明したように本実施の形態によれば，負極板をセパレータで挟んだ長手状の皮覆反物７と，短冊状に切断済みの正極板短冊１７とを，プレスロール２６で一体化することとしている。このため，切断機５による一体化反物１８から一体化短冊３１への切断を，正極板短冊１７のない位置で行うこととしている。これにより，負極板の端部と正極板の端部とが離れており短絡が起こりにくい電極積層体３４が得られるようにしている。また，塗布した接着剤を一旦乾燥させるような複雑な過程のないシンプルな構成の製造層としている。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，本実施の形態では，正極板を，正極板反物２３として供給し，皮覆反物７との貼り合わせの直前に切断して正極板短冊１７とした。しかしこれに限らず，最初からカード状の正極板短冊１７として提供されているものを入手して皮覆反物７との貼り合わせに供してもよい。また，皮覆反物７についても，最初から負極板の両面にセパレータを貼付した形で提供されているものを使用してもよい。また，正極と負極とを入れ替えてもよい。

１ 製造装置
２ 皮覆反物送出部
３ 載置部
５ 切断機
６ 積層部
７ 皮覆反物
１７ 正極板短冊
１８ 一体化反物
２６ プレスロール
２７ 間隔
２８ 塗工ロール
２９ 凹部
３０ 塗工領域
３１ 一体化短冊
３２ 積層台
３４ 電極積層体

Claims (1)

1. 第１極板と第２極板とがセパレータを介して積層されている電極積層体を製造する，電極積層体の製造装置であって，
   第２極板反物を両面ともセパレータで覆ってなる皮覆反物を送出する皮覆反物送出部と，
   前記皮覆反物の一面上に間隔を空けて第１極板短冊を載置して一体化反物を得る載置部と，
   軸回りに回転することにより，前記一体化反物における前記第１極板短冊と反対側の面である裏面に接着剤を塗工する塗工ロールと，
   接着剤の塗工がなされた前記一体化反物を，前記第１極板短冊同士の間隔の位置で切断して一体化短冊とする切断部と，
   前記一体化短冊同士を積層する積層部とを有し，
   前記塗工ロールは，
   前記裏面のうち前記第１極板短冊のある箇所に対応する範囲に接着剤を塗工する塗工領域と，
   前記裏面のうち前記第１極板短冊同士の間隔の箇所に対応する範囲に接着剤を塗工しない凹状の非塗工領域とを有するものであることを特徴とする電極積層体の製造装置。

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