JP2021009759A - 電極製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設備の台数に影響無く、電極本体部とタブとが交わる部分に亀裂が入ることを抑制できる電極製造装置を提供すること。【解決手段】電極製造装置２９のロータリーダイカット装置３４は、ダイロール３５とアンビルロール４５を備える。ダイロール３５は、ロール本体３６と、電極中間体２０を切る切刃４０と、押圧部材３７と、を備える。切刃４０において、一方の第１刃部４１とタブ用刃部４２とが交差する箇所を交点Ｋとすると、押圧部材３７は、交点Ｋを含むように一方の第１刃部４１の内側面に沿って押圧部材３７を除去した非押圧部３７ａを備える。【選択図】図４

Description

本発明は、ダイカット装置と、電極中間体から切り出された電極を加圧するロールプレス装置とを有する電極製造装置に関する。

蓄電装置の一種である二次電池としては、リチウムイオン二次電池や、ニッケル水素二次電池などが知られている。例えば、リチウムイオン二次電池は、ケースを備えるとともに、このケース内に、シート状の電極を積層した電極組立体を備えている。シート状の電極は、矩形状の電極本体部と、電極本体部の一つの縁から突出する矩形状のタブと、を備える。電極本体部は、矩形状の金属箔と、金属箔の両面に存在する活物質層とから構成されている。タブは、全体又は大半の部分が金属箔そのもので構成される部分である。

このような電極の製造方法としては、例えば特許文献１に開示の方法が挙げられる。特許文献１では、活物質、導電剤、溶媒及びバインダを混合した活物質合剤を長尺金属箔の表面に塗布して塗工部を形成して、長尺金属箔と塗工部を備える電極材料を形成する。なお、活物質合剤の塗布について、タブとなる部分を形成するため、長尺金属箔の短手方向の両端部には活物質合剤は塗布されない。なお、活物質合剤の塗布後、活物質合剤が乾燥される。

次に、加圧により塗工部が圧縮され、塗工部における活物質密度が高められる。そして、電極材料が電極の形状に切断され、塗工部及び露出部が所定の形状に切断されることで、電極が製造される。

また、特許文献１において、電極材料を電極の形状に切断する電極切断装置は、ダイロールと、アンビルロールと、ダイロールの周面に装着されたクッション材と、を備える。ダイロールは、ロール本体と、ロール本体の周面に設けられた刃型と、を備え、刃型の刃先はクッション材の外周面から僅かに突出している。

そして、特許文献１に開示の電極製造装置を用いて電極材料から電極を切り出す場合、互いに逆方向へ回転するダイロールとアンビルロールとの間に、搬送方向へ搬送される電極材料を通過させる。すると、アンビルロールによって電極材料が支持されながら、クッション材はアンビルロールの外周面とロール本体の外周面の間で圧縮され、ダイロールの刃型によって電極材料が電極の形状に切断される。電極材料の切断時、電極材料の一部がダイロールに向けて動こうとするが、圧縮したクッション材の原形状への復元力によって電極材料がアンビルロールに押し付けられるため、電極材料がダイロールに向けて動きにくく、電極材料が電極の形状に沿って切断される。

特開２０１８−１８７６７号公報

ところが、特許文献１のように、長尺な電極材料の段階でプレスロールにより塗工部を加圧し、電極材料を切断して電極を製造する方法では、プレスロールから作用する加圧力が電極材料の広い範囲に作用するため、活物質密度を高めにくい。これに対し、活物質密度を高めるため、電極材料から電極を切り出した後に加圧する方法が考えられる。一方で、タブを形成した後のプレスロールによる加圧では、タブの根元に応力が集中することが知られている。これは、塗工部とタブとの厚みの違いにより、加圧力の作用する塗工部と、加圧力があまり作用しないタブとの間で、加圧に伴う延びに差が生じることによる。タブの根元に作用する応力が過大になると、タブの根元には亀裂が生じる。上記したような加圧に伴う応力を緩和する方法としては、加圧を複数回に分けることが知られている。しかし、加圧を複数回に分けて行うには、加圧を行うための設備を、複数台準備する必要があり、設備の設置面積が広く必要となる。

本発明の目的は、設備の台数に影響無く、電極本体部とタブとの接続部に亀裂が入ることを抑制できる電極製造装置を提供することにある。

上記問題点を解決するための電極製造装置は、帯状集電体の両面に活物質を含む塗工部を有するとともに、前記帯状集電体が露出する露出部を有する電極中間体から、電極本体部及び当該電極本体部の一つの縁部から突出するタブを有する電極を切り出すダイカット装置と、前記電極中間体から切り出された前記電極を厚さ方向に加圧するロールプレス装置と、を有する電極製造装置であって、前記ダイカット装置は、前記電極中間体を支持する支持部と、前記支持部に対向して設けられ、前記電極中間体を切断する切刃を備える切断部と、前記支持部及び前記切断部の少なくとも一方に設けられ、切断時の前記切刃の内側面及び外側面に沿う位置において前記電極中間体を挟持する方向に押圧する押圧部材と、を備え、前記電極における前記タブと前記電極本体部との接続部に対応する箇所には、前記切刃の内側面に沿って前記押圧部材を除去した、又は他の部位よりも潰れやすくした非押圧部を備えることを要旨とする。

これによれば、ダイカット装置による電極中間体の切断時、非押圧部が対応する箇所では電極中間体への押圧力が発生しない、又は発生しにくい。このため、電極中間体における非押圧部に隣接する部位は、切刃が食い込むことに伴う変形が許容される。そして、ロールプレス装置によって電極が加圧されるときには、電極におけるタブと電極本体部との接続部には延びが生じる。しかし、電極中間体の切断時に、非押圧部に隣接する箇所は予め延びが生じているため、ロールプレス装置によって新たに生じる延びが小さくなる。したがって、ロールプレス装置による加圧時、タブと電極本体部との接続部に発生する応力を緩和できる。その結果として、電極において、応力集中しやすいタブと電極本体部との接続部の応力を緩和するために、加圧を行うための設備を複数設けることなく、亀裂が生じることを抑制できる。

また、電極製造装置について、前記ダイカット装置は、搬送方向への前記電極中間体の搬送途中で前記電極中間体を支持する前記支持部としてのアンビルロールと、前記電極中間体を挟んで前記アンビルロールに対向するロール本体を有するとともに、前記ロール本体の周面に設けられる前記切刃を有し、かつ前記切刃の内側面及び外側面に沿う状態で前記ロール本体に設けられ、前記電極中間体を前記アンビルロールに向けて押圧する前記押圧部材を有するダイロールと、を備え、前記切刃は、一方の前記塗工部及び前記帯状集電体を前記搬送方向に沿って切断する第１刃部と、前記搬送方向に直交する短手方向に沿って、一方の前記塗工部及び前記帯状集電体を切断する第２刃部と、前記第１刃部に直交して設けられ前記タブの形状に沿って前記露出部を含む前記電極中間体を切るタブ用刃部とを備え、前記非押圧部は、一方の前記第１刃部と前記タブ用刃部とが交差する箇所に設けられていてもよい。

これによれば、ロータリーダイカット装置による電極中間体の切断時、電極中間体において、非押圧部が対応する箇所では電極中間体への押圧力が発生しない、又は発生しにくい。このため、電極中間体における非押圧部に隣接する部位は、切刃が食い込むことに伴う変形が許容される。そして、ロールプレス装置によって電極が加圧されるときには、電極におけるタブと電極本体部との接続部には延びが生じる。しかし、電極中間体の切断時に、非押圧部に隣接する箇所は予め延びが生じているため、ロールプレス装置によって新たに生じる延びが小さくなる。したがって、ロールプレス装置による加圧時、タブと電極本体部との接続部に発生する応力を緩和できる。その結果として、電極において、応力集中しやすいタブと電極本体部との接続部において亀裂が生じることを抑制できる。

また、電極製造装置について、前記非押圧部は、前記搬送方向に沿って前記第１刃部の内側面から一方の前記第１刃部と前記タブ用刃部とが交差する箇所を挟んで前記搬送方向に沿った前記タブの途中まで延びる形状に設けられていてもよい。

これによれば、切刃が食い込むことに伴う変形が許容される範囲が、搬送方向において、一方の第１刃部とタブ用刃部とが交差する箇所を挟んだ部位になる。このため、電極において、応力集中しやすいタブと電極本体部との接続部において亀裂が生じることをより一層抑制できる。

また、電極製造装置について、前記押圧部材は、前記切刃の外側に設けられる外側押圧部、及び前記切刃の内側に設けられる内側押圧部から構成され、前記非押圧部は、前記外側押圧部及び前記内側押圧部において前記接続部を囲む部分を除去した、又は他の部位よりも潰れやすくして形成されていてもよい。

これによれば、非押圧部は、接続部を囲むように設けられるため、非押圧部は、電極における電極本体部とタブとの接続部を囲む部分の変形を許容しやすくする。このため、電極において、応力集中しやすいタブと電極本体部との接続部において亀裂が生じることをより一層抑制できる。

本発明によれば、設備の台数に影響無く、電極本体部とタブとが交わる部分に亀裂が入ることを抑制できる。

二次電池を示す斜視図。 電極組立体の構成要素を示す分解斜視図。 （ａ）は生産設備を示す模式図、（ｂ）は電極中間体を示す断面図。 電極製造装置を示す斜視図。 電極中間体に切刃が切り込んだ状態を示す図。 切刃と押圧部材と電極との関係を展開して示す図。 非押圧部と交点を拡大して示す図。 （ａ）は押圧部材によって押圧される部分の切断を行う前を示す断面図、（ｂ）は押圧部材によって押圧された部分の切断を行う状態を示す断面図。 （ａ）は非押圧部に対応する箇所の切断を行う前を示す断面図、（ｂ）は非押圧部に対応する箇所の切断を行う状態を示す断面図。 別例のロータリーダイカット装置において電極中間体に切刃が切り込んだ状態を示す図。 （ａ）は押圧部材によって押圧される部分の切断を行う前を示す断面図、（ｂ）は押圧部材によって押圧された部分の切断を行う状態を示す断面図。 （ａ）は非押圧部に対応する箇所の切断を行う前を示す断面図、（ｂ）は非押圧部に対応する箇所の切断を行う状態を示す断面図。 非押圧部の別例を示す図。 電極中間体の別例及びダイカット装置の別例を示す図。

以下、電極製造装置を具体化した一実施形態を図１〜図９にしたがって説明する。
図１に示すように、二次電池１０は、例えばリチウムイオン二次電池である。二次電池１０は、電極組立体１１と、図示しない電解液と、電極組立体１１及び電解液を収容しているケース１２と、を備える。

図２に示すように、電極組立体１１は、正極及び負極の電極１３と、セパレータ２４と、を備える。電極組立体１１において、正極の電極１３と負極の電極１３とは、セパレータ２４によって相互に絶縁された状態で層状に重なっている。

電極１３は、矩形シート状の電極本体部１３ａと、電極本体部１３ａの一つの縁から突出した矩形状のタブ１４ａとを備える。正極及び負極の電極１３において、電極本体部１３ａは、集電体としての金属箔１４を備える。正極の電極１３の金属箔１４は、例えばアルミニウム箔であり、負極の電極１３の金属箔１４は、例えば銅箔である。正極及び負極の電極１３は、電極本体部１３ａにおける金属箔１４の両面を覆う活物質層１５を備える。

電極本体部１３ａは、タブ１４ａの突出した一つの縁である第１縁１３１を備える。タブ１４ａは、第１縁１３１の途中から突出した形状である。電極１３は、タブ１４ａと電極本体部１３ａとが接続する部分に接続部１３ｂを備える。接続部１３ｂは、タブ１４ａの側縁と第１縁１３１とが直角に交差する点の周縁部であり、活物質層１５に位置する。

電極本体部１３ａは、第１縁１３１の対辺となる長辺に沿って延びる第２縁１３２を備える。また、電極本体部１３ａは、第１縁１３１と第２縁１３２の一端同士を繋ぐ短辺に沿って延びる第３縁１３３を備える。電極本体部１３ａは、第１縁１３１と第２縁１３２の他端同士を繋ぐ短辺に沿って延びる第４縁１３４を備える。タブ１４ａは、電極本体部１３ａ寄りの一部に活物質層１５を備えるとともに、活物質層１５よりも先は金属箔１４そのもので構成されている。

負極の電極本体部１３ａの隣り合う２辺（長辺及び短辺）の長さは、正極の電極本体部１３ａの隣り合う２辺（長辺及び短辺）の長さより長く、負極の電極本体部１３ａは、正極の電極本体部１３ａより一回り大きい。また、負極の活物質層１５の隣り合う２辺（長辺及び短辺）の長さは、正極の活物質層１５の隣り合う２辺（長辺及び短辺）の長さより長く、負極の活物質層１５は、正極の活物質層１５より一回り大きい。なお、セパレータ２４の平面形状は、負極の電極１３の平面形状と同じであり、正極の電極１３より一回り大きい。

次に、ロータリーダイカット装置３４及びロールプレス装置６０を含む電極製造装置２９について説明する。
まず、電極１３の製造方法について説明する。電極１３の製造方法は、長尺帯状の電極中間体２０を製造する電極中間体製造工程と、電極中間体製造工程で製造された電極中間体２０を個片の電極１３の形状に切る切断工程と、個片の電極１３を厚さ方向に加圧して活物質層１５の活物質層密度を高める加圧工程とを有する。なお、切断工程後、加圧工程前の電極１３は、厳密には個片電極の前駆体であるが、本実施形態では、便宜上、加圧工程後と同様、個片の電極１３として扱う。

電極中間体製造工程は、図示は省略するが、長尺な帯状集電体としての帯状金属箔２１の両面に活物質合剤を塗布して、帯状金属箔２１の一方の面に活物質を含む塗工部２２ａを形成するとともに、帯状金属箔２１の他方の面に活物質を含む塗工部２２ｂを形成し、それら塗工部２２ａ，２２ｂを乾燥して電極中間体２０を製造する工程である。活物質合剤は、活物質、導電剤、溶媒及びバインダを混合したペースト状である。電極中間体製造工程により製造された電極中間体２０を図３（ｂ）に示す。

図３（ｂ）又は図４に示すように、各塗工部２２ａ，２２ｂは、電極中間体２０の長手方向に沿って、帯状に一定の幅で延びている。帯状金属箔２１は電極１３の金属箔１４となる部位である。また、塗工部２２ａ，２２ｂは電極１３の活物質層１５となる部位である。

また、電極中間体２０は、両方の長縁部Ｅ１，Ｅ２に沿って存在する露出部２３を備える。各露出部２３は、帯状金属箔２１の長手方向に沿って一定幅で露出している。露出部２３は、帯状金属箔２１の短手方向の端部において両方の塗工部２２ａ，２２ｂが存在しない部位であり、帯状金属箔２１が露出した部分である。

そして、切断工程及び加圧工程は、電極製造装置２９を用いて行われ、この電極製造装置２９は、電極１３の生産設備３０の一部を構成している。搬送方向Ｄ１は、電極中間体２０が搬送される方向を示している。搬送方向Ｄ１は、電極中間体２０の長手方向と一致する。また、幅方向Ｄ２は、電極中間体２０の面に沿う方向のうち、搬送方向Ｄ１と直交する方向を示し、電極中間体２０の短手方向に一致する。

図３（ａ）に示すように、生産設備３０は、電極中間体２０を供給する供給部３１を備える。供給部３１は、ロール状に捲回された電極中間体２０を支持するホルダ３２を備える。ホルダ３２は、電極中間体２０の搬送速度にあわせて、電極中間体２０を送出する。なお、供給部３１は、送出される電極中間体２０よりも下方に配置されている。生産設備３０は、電極中間体２０を搬送する円柱状の搬送ロール３３ａを、電極中間体２０を挟んで一対備えるとともに、ホルダ３２から上に向けて送出された電極中間体２０が水平に搬送されるように搬送ロール３３ａに向けて案内する案内ローラ３３ｂを備える。搬送ロール３３ａ及び案内ローラ３３ｂの軸心は、幅方向Ｄ２に沿って延びる。搬送ロール３３ａは、図示しない駆動装置によって軸心まわりで回転する。なお、電極中間体２０は、他方の塗工部２２ｂが下側になる状態で搬送される。

生産設備３０は、切断工程を行うロータリーダイカット装置３４を備える。
図４に示すように、ロータリーダイカット装置３４は、電極中間体２０を、電極１３の外形に倣い、予め決められた形状に切断するための装置である。図４では、便宜上、切断予定線２０ａを記載している。切断予定線２０ａは、電極中間体２０において、切り込むことが予想される部位であり、実際にこのような線が、電極中間体２０上に付与されているわけではない。この実施形態においては、切断予定線２０ａは、予め定めた形状である電極１３の輪郭、つまり外形と同一の形状であり、閉環状である。なお、切断予定線２０ａは、プレス時の延びを考慮し、電極１３の外形より小さく設定してもよい。

電極１３の切断予定線２０ａのうち、タブ１４ａに対応した部分は、一方の長縁部Ｅ１寄り露出部２３上、及び一方の長縁部Ｅ１寄りの両塗工部２２ａ，２２ｂに設定される。電極１３の切断予定線２０ａのうち、第１縁１３１に沿う部位は両塗工部２２ａ，２２ｂ上の一方の長縁部Ｅ１寄りに設定され、第２縁１３２に沿う部位は両塗工部２２ａ，２２ｂ上の他方の長縁部Ｅ２寄りに設定される。電極１３の切断予定線２０ａのうち、第３縁１３３及び第４縁１３４に沿う部位は、両塗工部２２ａ，２２ｂを幅方向Ｄ２に横断して設定され、電極中間体２０の幅方向Ｄ２に延びる。

ロータリーダイカット装置３４は、切断部としてのダイロール３５と、支持部としてのアンビルロール４５を備える。ダイロール３５の軸心、及び、アンビルロール４５の軸心は、幅方向Ｄ２に沿って延び、かつ互いに平行である。ダイロール３５及びアンビルロール４５は、軸心まわりで互いに逆方向へ回転できるように図示しない駆動装置に支持されている。アンビルロール４５は、金属製であり、アンビルロール４５の周面は金属によって形成されている。アンビルロール４５は、電極中間体２０を搬送途中で下方から支持する。

ダイロール３５は、電極中間体２０を挟んでアンビルロール４５に対向する円柱状のロール本体３６と、ロール本体３６の周面に設けられた矩形枠状の切刃４０と、切刃４０の内側及び外側に設けられる押圧部材３７とを備える。ロール本体３６が回転することで切刃４０が移動する。切刃４０は、電極１３の外形に合わせた閉環状である。

図４又は図６に示すように、切刃４０は、ロール本体３６の周方向に沿って延びる形状の一対の第１刃部４１を備える。また、切刃４０は、一方の第１刃部４１の途中にタブ用刃部４２を備える。タブ用刃部４２は、ロール本体３６の軸方向に沿う一対の長刃４２ａと、ロール本体３６の周方向に沿い、一対の長刃４２ａ同士を繋ぐ短刃４２ｂとを備える。切刃４０において、第１刃部４１と一対の長刃４２ａとは、直角に交わっている。一方の第１刃部４１とタブ用刃部４２の各長刃４２ａとが交差する箇所を交点Ｋとする。

切刃４０は、ロール本体３６の軸方向に沿って周面から突出する形状の一対の第２刃部４３を備える。各第２刃部４３は、一対の第１刃部４１の両端の間で延び、第１刃部４１同士を繋いでいる。

第１刃部４１の長手方向の両端同士を繋ぐ長さは、電極１３の第１縁１３１及び第２縁１３２の長さと同じである。そして、第１刃部４１は、第１縁１３１及び第２縁１３２に沿うように電極中間体２０を搬送方向Ｄ１に沿って切る。また、第２刃部４３の長手方向への長さは、電極１３の第３縁１３３及び第４縁１３４の長さと同じである。そして、第２刃部４３は、第３縁１３３及び第４縁１３４に沿うように電極中間体２０を切る。加えて、タブ用刃部４２の形状は、タブ１４ａの形状と同じであり、タブ用刃部４２は、塗工部２２ａ，２２ｂの一部及び露出部２３をタブ１４ａに沿うように切る。

図５に示すように、切刃４０の刃先とアンビルロール４５の周面が最接近した状態では、切刃４０の刃先とアンビルロール４５の周面との間にはクリアランスが存在し、切刃４０の刃先はアンビルロール４５の周面に接触しない。その結果、切刃４０は、一対の塗工部２２ａ，２２ｂのうち、一方の塗工部２２ａ及び帯状金属箔２１を切り、かつ他方の塗工部２２ｂに非切断部２５を残して電極中間体２０に切り込む。切刃４０によって電極中間体２０が切られるとき、切刃４０の内側に電極１３が切り出される。一方、電極中間体２０のうち、電極１３が切り出された後の部分は、端材２６となる。

次に、押圧部材３７について説明する。押圧部材３７は、弾性材料によって形成されている。本実施形態では、押圧部材３７は弾性材料としてのスポンジによって形成されている。押圧部材３７は、切刃４０の内側面に沿って設けられる内側押圧部３８及び切刃４０の外側面に沿って設けられる外側押圧部３９を備える。

内側押圧部３８は、ロール本体３６からの突出方向の先端に内側押圧面３８ａを備える。内側押圧面３８ａは、切刃４０によって電極中間体２０から切り出される電極１３をアンビルロール４５に向けて押圧し、アンビルロール４５との間に挟持する。そして、切刃４０が電極中間体２０を切る際に、内側押圧部３８は、ロール本体３６とアンビルロール４５との間で圧縮されることで電極１３をアンビルロール４５に向けて押圧するとともに挟持する。

外側押圧部３９は、ロール本体３６からの突出方向の先端に外側押圧面３９ａを備える。外側押圧面３９ａは、電極中間体２０における電極１３以外の部分である端材２６をアンビルロール４５に向けて押圧する。そして、切刃４０が電極中間体２０を切る際に、外側押圧部３９は、ロール本体３６とアンビルロール４５との間で圧縮されることで端材２６をアンビルロール４５に向けて押圧するとともに挟持する。したがって、電極中間体２０を切断する際、内側押圧部３８及び外側押圧部３９は、アンビルロール４５の周面とロール本体３６との間で電極中間体２０を挟持する方向に電極中間体２０を押圧する。その結果、圧縮された内側押圧部３８及び外側押圧部３９とで電極中間体２０を挟持し、電極中間体２０を搬送方向Ｄ１に送り出すことができる。

図６又は図７に示すように、押圧部材３７は、切刃４０の交点Ｋに対応する箇所に非押圧部３７ａを備える。非押圧部３７ａは、切刃４０の交点Ｋを押圧部材３７から露出させる。非押圧部３７ａは、押圧部材３７の一部を除去して形成されている。非押圧部３７ａは、内側押圧部３８及び外側押圧部３９の一部を除去して形成されている。

非押圧部３７ａは、外側押圧部３９のうち、交点Ｋに近い各長刃４２ａの根元に沿う一部、及び交点Ｋに近い一方の第１刃部４１に沿う一部を除去して形成されている。また、非押圧部３７ａは、内側押圧部３８のうち、交点Ｋに近い各長刃４２ａの根元に沿う一部、及び交点Ｋに近い一方の第１刃部４１に沿う一部を除去して形成されている。つまり、非押圧部３７ａは、切刃４０の交点Ｋを含むように、搬送方向Ｄ１に沿って第１刃部４１の内側面に沿って設けられ、詳細には、交点Ｋを搬送方向Ｄ１に沿って挟むように、第１刃部４１の内側面から搬送方向Ｄ１に沿ってタブ１４ａの途中まで延びている。したがって、非押圧部３７ａは、交点Ｋを囲むように内側押圧部３８及び外側押圧部３９の一部を除去して形成されている。このため、非押圧部３７ａにより、交点Ｋを含む切刃４０の一部に加え、ロール本体３６の周面の一部も押圧部材３７から露出している。

図３（ａ）又は図４に示すように、ロータリーダイカット装置３４は、アンビルロール４５の軸方向両端に嵩上げ部４６を備える。嵩上げ部４６は、樹脂製の帯材をアンビルロール４５の周面に貼り付けて形成されている。アンビルロール４５の径方向に沿った嵩上げ部４６の寸法を厚さとする。ロータリーダイカット装置３４において、嵩上げ部４６の厚さは、電極中間体２０の塗工部２２ａ，２２ｂの厚さと同じに設定される。

図３（ａ）に示すように、生産設備３０は、ロータリーダイカット装置３４の下方に案内装置５０を備える。案内装置５０は、端材２６を電極１３の搬送方向Ｄ１とは異なる方向へ案内する。具体的には、端材２６をロータリーダイカット装置３４よりも下方へ案内する。

案内装置５０は、円柱状の分離ローラ５１と、巻取リール５２と、を備える。分離ローラ５１の軸心は、幅方向Ｄ２に沿って延びる。分離ローラ５１は、軸心まわりで回転できるように図示しない駆動装置に支持され、巻取リール５２は、軸心まわりで回転できるように図示しない駆動装置に支持されている。分離ローラ５１は、その回転によって端材２６を下方へ案内し、分離ローラ５１の下方に配置された巻取リール５２へ案内する。巻取リール５２は、分離ローラ５１によって案内された端材２６を巻き取る。

電極製造装置２９は、ロータリーダイカット装置３４によって電極中間体２０から切り出された電極１３を吸着して取り出す第１吸着コンベア５３と、第１吸着コンベア５３で吸着された電極１３を受け取ってロールプレス装置６０に供給する第２吸着コンベア５４と、を備える。第１吸着コンベア５３は、切り出された電極１３よりも上側に配置され、第２吸着コンベア５４は、第１吸着コンベア５３に吸着された電極１３よりも下側に配置されるとともに、搬送方向Ｄ１における第１吸着コンベア５３の下流側の一部と上下方向に重なり合っている。第１吸着コンベア５３及び第２吸着コンベア５４は、ベルトコンベアの一種である。第１吸着コンベア５３及び第２吸着コンベア５４は、周知のものであるため、構造の詳細の図示は省略する。

第１吸着コンベア５３及び第２吸着コンベア５４は、多数の通気孔が形成されたベルト５５と、ベルト５５の内側において、ベルト５５に対向した開口を有する図示しない負圧ダクトと、を備える。図示しない真空ポンプ又はブロアに負圧ダクトが接続されることで、負圧ダクトの内部は負圧に維持され、ベルト５５の通気孔を経由した吸気が行われる。

第１吸着コンベア５３では、負圧ダクトは下方に向けて開口し、第１吸着コンベア５３の下面が吸着面５３ａとされている。第２吸着コンベア５４では、負圧ダクトは上方に向けて開口し、第２吸着コンベア５４の上面が吸着面５４ａとされている。そして、例えば、真空ポンプの作用により、負圧ダクトの内部が負圧にされると、切り出された電極１３が各吸着面５３ａ，５４ａに吸着され、吸着された状態で、ベルト５５の移動に伴って搬送される。

生産設備３０は、第１吸着コンベア５３及び第２吸着コンベア５４によって搬送された電極１３を厚さ方向に加圧するロールプレス装置６０を備える。ロールプレス装置６０は、搬送方向Ｄ１における第２吸着コンベア５４の下流側に配置されている。ロールプレス装置６０は、電極１３を両面側から加圧する円柱状のプレスロール６１を、電極１３を挟んで一対備える。各プレスロール６１の軸心は、幅方向Ｄ２に沿って延びる。各プレスロール６１は、図示しない駆動装置によって軸心まわりで回転する。電極１３がロールプレス装置６０を通過することにより、活物質層１５が加圧され、活物質層１５が所定の厚さまで圧縮されるとともに、活物質層１５の活物質密度が高められる。

本実施形態では、電極１３は、ロールプレス装置６０を通過するとき、タブ１４ａが電極本体部１３ａからプレスロール６１の軸心方向に延びる配置、つまり幅方向Ｄ２に延びる配置とされている。ロールプレス装置６０による加圧では、電極１３は、幅方向Ｄ２よりも搬送方向Ｄ１に大きく延びることが知られている。そして、電極１３においては、塗工部２２ａ，２２ｂが設けられた部位とタブ１４ａとの厚さの違いにより、加圧力の作用する塗工部２２ａ，２２ｂの部位と、加圧力があまり作用しないタブ１４ａとの間で、加圧に伴う延びに差が生じる。その結果として、タブ１４ａが、電極本体部１３ａから幅方向Ｄ２に延びる配置でロールプレス装置６０による加圧が行われると、接続部１３ｂに発生する応力が過大になりやすい。そこで、本実施形態の電極製造装置２９は、接続部１３ｂに発生する応力を緩和する構成を備える。

次に、電極製造装置２９による電極１３の製造方法を、接続部１３ｂに発生する応力を緩和する作用とともに記載する。
電極中間体２０を、個片の電極１３の形状に切る切断工程を行う際、図３（ａ）に示すように、電極中間体２０は、他方の塗工部２２ｂがアンビルロール４５に支持されるとともに、露出部２３が嵩上げ部４６に支持される状態で、ロール本体３６とアンビルロール４５の間を通過する。

切刃４０がアンビルロール４５に最も接近した場所に近付くに従い、押圧部材３７は徐々に圧縮されて弾性変形していき、切刃４０がアンビルロール４５に最も接近した場所で押圧部材３７は最も圧縮される。このとき、切刃４０は内側押圧部３８の内側押圧面３８ａ及び外側押圧部３９の外側押圧面３９ａから最も突出する状態である。

押圧部材３７の内側押圧部３８及び外側押圧部３９は、ロール本体３６によってアンビルロール４５に向けて押圧され、非押圧部３７ａ以外の部分では所定の圧縮率まで圧縮される。このため、電極中間体２０は、押圧部材３７による押圧によって、ロール本体３６とアンビルロール４５の間において移動が規制される程度に挟持される。このとき、押圧部材３７の非押圧部３７ａにより、切刃４０の交点Ｋを囲む部分については押圧部材３７による押圧力が発生しない。

その結果、図８（ａ）に示すように、切刃４０のうち、押圧部材３７によって覆われた部分は、押圧部材３７によってアンビルロール４５に向けて押圧された電極中間体２０に向けて切り込む。一方、図９（ａ）に示すように、切刃４０のうち、非押圧部３７ａから露出した部分は、押圧部材３７による押圧力が発生しない電極中間体２０に向けて切り込む。

その後、電極中間体２０は、押圧部材３７を介したロール本体３６とアンビルロール４５によって、搬送方向Ｄ１に送り出されながら、ダイロール３５が回転することにより、切刃４０によって電極中間体２０が搬送方向Ｄ１に沿って徐々に切り込まれていく。

このとき、図８（ｂ）に示すように、電極中間体２０において押圧部材３７で押圧された箇所は、切刃４０からの力を受けても、上下方向へ変形することはほとんどできない。また、切刃４０の侵入により押し退けられる塗工部２２ａ，２２ｂの構成材の一部は上下にはほとんど逃げられない。

その一方で、図９（ｂ）に示すように、電極中間体２０において非押圧部３７ａに隣接する箇所は、切刃４０の侵入により押し退けられる塗工部２２ａ，２２ｂの構成材の一部は上下に逃げ、しかも押圧に伴う電極中間体２０の上下方向への変形が許容され、延びが許容される。つまり、電極中間体２０において、後に電極１３の接続部１３ｂとなる箇所は、その他の箇所と比べると搬送方向Ｄ１及び幅方向Ｄ２へ延ばされる。

なお、図８（ｂ）に示すように、切刃４０は、一方の塗工部２２ａ及び帯状金属箔２１を貫通するが、他方の塗工部２２ｂは貫通しない。しかし、切刃４０の切り込みにより、他方の塗工部２２ｂは割れ、電極１３の第１縁１３１、第２縁１３２、第３縁１３３、及び第４縁１３４に沿う部分は全切断される。また、タブ用刃部４２は、露出部２３に押し当てられると、露出部２３を嵩上げ部４６に向けて押し込み、露出部２３を全切断する。

そして、図３（ａ）に示すように、電極中間体２０に切り込まれた電極１３は、第１吸着コンベア５３の吸着面５３ａに吸着され、吸着された状態で、ベルト５５の移動に伴って搬送される。その一方で、電極中間体２０から電極１３が切り出されて残った端材２６は案内装置５０の分離ローラ５１によって下方へ案内されるとともに巻取リール５２に巻き取られる。

第１吸着コンベア５３によって搬送方向Ｄ１へ搬送される電極１３は、第２吸着コンベア５４の吸着面５４ａに吸着され、吸着された状態で、ベルト５５の移動に伴って搬送され、ロールプレス装置６０に供給される。そして、第２吸着コンベア５４によって搬送される電極１３は、ロールプレス装置６０の一対のプレスロール６１の間を通過する。

すると、電極１３の活物質層１５及び金属箔１４が加圧され、厚さ方向の圧縮とともに、主に搬送方向Ｄ１において、延びが発生する。一方で、電極１３の接続部１３ｂでは、ロータリーダイカット装置３４の切断時の延ばしと、ロールプレス装置６０のプレスロール６１による延ばしの二度の延ばしが行われる。つまり、電極１３の接続部１３ｂに対応する箇所では、ロータリーダイカット装置３４にて予め延ばしが行われているため、電極本体部１３ａの他の箇所と比較し、ロールプレス装置６０の通過時に新たに生じる延びは抑えられる。また、ロールプレス装置６０により、活物質層１５が所定の厚さまで圧縮されるとともに、活物質層１５の活物質密度が高められる。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）ロータリーダイカット装置３４において、押圧部材３７に非押圧部３７ａを設けた。このため、電極中間体２０をロータリーダイカット装置３４で切断する際、電極中間体２０において、電極１３の接続部１３ｂに対応する箇所には、押圧部材３７による押圧力が無くなり、切刃４０による切断に伴う変形、すなわち延びが生じる。その後、ロールプレス装置６０では、電極１３への加圧に伴い、電極本体部１３ａが延ばされる。これにより、電極１３の接続部１３ｂにも再び延びが生じる。しかし、電極１３の接続部１３ｂは、ロータリーダイカット装置３４によって予め延びが生じているため、ロールプレス装置６０によって新たに生じる延びは、小さくなる。その結果として、応力集中しやすい電極１３の接続部１３ｂに発生する応力を緩和できる。よって、電極１３において、応力集中しやすい接続部１３ｂの応力を緩和するために、加圧を行うための設備を複数設けることなく、亀裂が生じることを抑制できる。

（２）アンビルロール４５を金属製とし、切刃４０は、電極中間体２０に非切断部２５を残して切り込む。このため、アンビルロール４５の表面が例えばゴム製の場合と比べると、押圧部材３７はロール本体３６とアンビルロール４５の間で圧縮されやすく、電極中間体２０は押圧部材３７の押圧によって移動しにくくなる。しかし、押圧部材３７に非押圧部３７ａを設けることで、接続部１３ｂに対応する箇所に延びを生じさせ、電極１３の接続部１３ｂに亀裂が生じることを抑制することができる。

（３）非押圧部３７ａは、切刃４０の交点Ｋを含むように、搬送方向Ｄ１に沿って第１刃部４１の内側面に沿って設けられている。このため、非押圧部３７ａは、電極中間体２０の接続部１３ｂに押圧力を発生させないため、第１刃部４１が食い込むことに伴う変形を許容できる。

（４）非押圧部３７ａは、搬送方向Ｄ１に沿って第１刃部４１の内側面から交点Ｋを挟んで、搬送方向Ｄ１に沿ったタブ１４ａの途中まで延びる。そして、電極中間体２０において、切刃４０が食い込むことに伴って変形する範囲が、搬送方向Ｄ１において交点Ｋを挟んだ部位になる。このため、電極１３において、応力集中しやすい接続部１３ｂにおいて亀裂が生じることをより一層抑制できる。

（５）非押圧部３７ａは、交点Ｋを囲むように押圧部材３７の内側押圧部３８及び外側押圧部３９の一部を一括して除去して形成されている。このため、非押圧部３７ａは、交点Ｋに対応した接続部１３ｂを囲む部分を変形しやすくする。このため、電極１３において、応力集中しやすい接続部１３ｂにおいて亀裂が生じることをより一層抑制できる。また、例えば、外側押圧部３９は除去せずに内側押圧部３８だけ除去して非押圧部３７ａを形成する場合と比べて、非押圧部３７ａが形成しやすい。

（６）アンビルロール４５を金属製とし、第１刃部４１及び第２刃部４３は、電極中間体２０に非切断部２５を残して切り込む。このため、アンビルロール４５の表面が例えばゴム製の場合と比べると、切刃４０の押し付けに伴う電極中間体２０の撓みを抑制できる。このため、切刃４０の食い込みに伴う電極中間体２０の撓みを原因とした電極１３の寸法ずれを抑制できる。

（７）電極製造装置２９は、ロータリーダイカット装置３４と、ロータリーダイカット装置３４よりも搬送方向Ｄ１の下流側に配置されたロールプレス装置６０と、を備える。そして、ロータリーダイカット装置３４のダイロール３５は押圧部材３７を備えるため、ロータリーダイカット装置３４に電極中間体２０を通過させることで、押圧部材３７が圧縮して電極中間体２０の塗工部２２ａ，２２ｂを加圧できる。その後、ロールプレス装置６０によって塗工部２２ａ，２２ｂを再び加圧できる。よって、電極製造装置２９では、二回に分けて電極１３の接続部１３ｂに対応する箇所を加圧して活物質密度を高めることができ、一度の加圧で接続部１３ｂに対応する箇所を所望する活物質密度まで高める場合と比べると、加圧力を小さくして、塗工部２２ａ，２２ｂへの負荷を軽減できる。

本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○ 図１０に示すように、切刃４０におけるロール本体３６からの突出高さを実施形態より高くして、電極中間体２０を厚さ方向全体に貫通してフルカットできる高さに設定してもよい。この場合、アンビルロール４５は表面にウレタンゴムからなる弾性層４５ａを備える。

図１１（ａ）に示すように、アンビルロール４５の弾性層４５ａは、支持部としてのアンビルロール４５に設けられた押圧部材として機能する。また、図１２（ａ）に示すように、弾性層４５ａは、切刃４０の交点Ｋに対応する箇所に非押圧部４５ｂを備える。非押圧部４５ｂは、当該非押圧部４５ｂの他の部分である弾性層４５ａに比べて潰れやすくなっている。

非押圧部４５ｂは、弾性層４５ａのうち、交点Ｋに近い各長刃４２ａの根元に沿う一部、及び交点Ｋに近い一方の第１刃部４１に沿う一部を含むように円形状に設けられている。つまり、非押圧部４５ｂは、切刃４０の交点Ｋを含むように、搬送方向Ｄ１に沿って第１刃部４１の内側面に沿って設けられ、詳細には、交点Ｋを搬送方向Ｄ１に沿って挟むように、第１刃部４１の内側面から搬送方向Ｄ１に沿ってタブ１４ａの途中まで延びている。

このように構成した場合、図１１（ｂ）に示すように、切刃４０のうち、弾性層４５ａに対向する部分は、押圧部材３７によってアンビルロール４５に向けて押圧された電極中間体２０に向けて切り込む。電極中間体２０において押圧部材３７と弾性層４５ａで挟まれた部位では、切刃４０からの力を受けても、上下方向へ変形することはできない。

一方、図１２（ｂ）に示すように、切刃４０のうち、非押圧部４５ｂに対向する部分は、押圧部材３７による押圧力が僅かな状態で電極中間体２０に向けて切り込む。電極中間体２０において非押圧部４５ｂに隣接する箇所は、切刃４０の押圧に伴う電極中間体２０の下方への変形が許容され、延びが許容される。つまり、電極中間体２０において、後に電極１３の接続部１３ｂとなる箇所は、その他の箇所と比べると搬送方向Ｄ１及び幅方向Ｄ２へ延ばされる。

このように構成すると、アンビルロール４５の表面に弾性層４５ａを設けたため、アンビルロール４５に切刃４０の刃先が弾性層４５ａに接触するまで切刃４０によって電極中間体２０を切ることができる。そして、アンビルロール４５が弾性層４５ａを有するため、押圧部材３７はロール本体３６とアンビルロール４５の間で圧縮されにくく、電極中間体２０は加圧されにくい。さらに、非押圧部４５ｂを設けることで、電極中間体２０における非押圧部４５ｂが対向する箇所は圧縮されにくい。その結果として、弾性層４５ａを有するアンビルロール４５を備えるロータリーダイカット装置において、非押圧部４５ｂを設けることは、電極１３における接続部１３ｂに亀裂が生じることを抑制する上でより効果的である。

○ 図１３に示すように、非押圧部３７ａは、押圧部材３７のうち内側押圧部３８だけに設けてもよい。この場合、非押圧部３７ａは、搬送方向Ｄ１に沿って第１刃部４１の内側面から交点Ｋを挟んで、搬送方向Ｄ１に沿ったタブ１４ａの途中まで延びる形状に設けられている。

○ 非押圧部３７ａは、搬送方向Ｄ１に沿って第１刃部４１の内側面から交点Ｋまで設けられていてもよい。
○ 図１４に示すように、塗工部２２ａ，２２ｂは、搬送方向Ｄ１に沿って露出部２３を挟んで設けられ、タブ１４ａは、搬送方向Ｄ１における電極本体部１３ａの上流側又は下流側に設けられていてもよい。この場合、ダイカット装置は、ロータリーダイカット装置３４に限定されず、平プレスのダイカット装置７０であってもよい。この場合、平プレスのダイカット装置７０は、図示しない支持部と、この支持部に対向し、かつ切刃４０を備える板状の切断部７１とを備えるとともに、支持部及び切断部７１の少なくとも一方に図示しない押圧部材を備える。

この場合、電極１３におけるタブ１４ａと電極本体部１３ａとの接続部１３ｂに対応する箇所に非押圧部が設けられる。
○ 第１刃部４１とタブ用刃部４２とが交差する箇所を交点Ｋとしたが、交点Ｋは電極１３の外周縁上になくてもよい。具体的には、タブ１４ａと電極本体部１３ａとの接続部１３ｂが円弧状に設定された場合、接続部１３ｂは、電極１３の外周縁より電極本体部１３ａの内側又は外側に位置する。このような形態であっても、非押圧部３７ａ，４５ｂを設けることで、接続部１３ｂに応力が集中することに変わりは無い。

○ 非押圧部３７ａは、押圧部材３７を除去するのではなく、他の部位よりも潰れやすい材質に変更して設けてもよい。
○ 帯状集電体は、活物質合剤が塗布できるものであれば、金属箔に限定されるものではない。例えば、織物状や網状のシートを用いてもよい。

○ 電極中間体２０において、露出部２３は幅方向Ｄ２の片側だけに設けられていてもよい。
○ ロータリーダイカット装置３４は、ダイロール３５の軸方向に２つの切刃４０を備えていてもよく、この場合、電極中間体２０の幅方向Ｄ２に２枚の電極１３が切り出される。

○ 蓄電装置は、例えばキャパシタなど、二次電池以外の蓄電装置にも適用可能である。
○ 二次電池１０は、リチウムイオン二次電池でもよいし、他の二次電池であってもよい。要は、正極用の活物質と負極用の活物質との間をイオンが移動するとともに電荷の授受を行うものであればよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について追記する。
（１）前記押圧部材はスポンジ製である。

Ｄ１…搬送方向、Ｋ…交点、１３…電極、１３ａ…電極本体部、１３ｂ…接続部、１４ａ…タブ、２０…電極中間体、２１…帯状集電体としての帯状金属箔、２２ａ，２２ｂ…塗工部、２３…露出部、２９…電極製造装置、３４…ダイカット装置としてのロータリーダイカット装置、３５…切断部としてのダイロール、３６…ロール本体、３７…押圧部材、３７ａ，４５ｂ…非押圧部、３８…内側押圧部、３９…外側押圧部、４０…切刃、４１…第１刃部、４２…タブ用刃部、４３…第２刃部、４５…支持部としてのアンビルロール、６０…ロールプレス装置、７０…ダイカット装置。

Claims (4)

1. 帯状集電体の両面に活物質を含む塗工部を有するとともに、前記帯状集電体が露出する露出部を有する電極中間体から、電極本体部及び当該電極本体部の一つの縁部から突出するタブを有する電極を切り出すダイカット装置と、
   前記電極中間体から切り出された前記電極を厚さ方向に加圧するロールプレス装置と、を有する電極製造装置であって、
   前記ダイカット装置は、前記電極中間体を支持する支持部と、
   前記支持部に対向して設けられ、前記電極中間体を切断する切刃を備える切断部と、
   前記支持部及び前記切断部の少なくとも一方に設けられ、切断時の前記切刃の内側面及び外側面に沿う位置において前記電極中間体を挟持する方向に押圧する押圧部材と、
   を備え、
   前記電極における前記タブと前記電極本体部との接続部に対応する箇所には、前記切刃の内側面に沿って前記押圧部材を除去した、又は他の部位よりも潰れやすくした非押圧部を備えることを特徴とする電極製造装置。
2. 前記ダイカット装置は、搬送方向への前記電極中間体の搬送途中で前記電極中間体を支持する前記支持部としてのアンビルロールと、
   前記電極中間体を挟んで前記アンビルロールに対向するロール本体を有するとともに、前記ロール本体の周面に設けられる前記切刃を有し、かつ前記切刃の内側面及び外側面に沿う状態で前記ロール本体に設けられ、前記電極中間体を前記アンビルロールに向けて押圧する前記押圧部材を有するダイロールと、を備え、
   前記切刃は、一方の前記塗工部及び前記帯状集電体を前記搬送方向に沿って切断する第１刃部と、
   前記搬送方向に直交する短手方向に沿って、一方の前記塗工部及び前記帯状集電体を切断する第２刃部と、
   前記第１刃部に直交して設けられ前記タブの形状に沿って前記露出部を含む前記電極中間体を切るタブ用刃部とを備え、
   前記非押圧部は、一方の前記第１刃部と前記タブ用刃部とが交差する箇所に設けられている請求項１に記載の電極製造装置。
3. 前記非押圧部は、前記搬送方向に沿って前記第１刃部の内側面から一方の前記第１刃部と前記タブ用刃部とが交差する箇所を挟んで前記搬送方向に沿った前記タブの途中まで延びる形状に設けられている請求項２に記載の電極製造装置。
4. 前記押圧部材は、前記切刃の外側に設けられる外側押圧部、及び前記切刃の内側に設けられる内側押圧部から構成され、前記非押圧部は、前記外側押圧部及び前記内側押圧部において前記接続部を囲む部分を除去した、又は他の部位よりも潰れやすくして形成されている請求項２又は請求項３に記載の電極製造装置。