JP2021034183A - セパレータ付き電極及びセパレータ付き電極の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像検査において溶着部の幅方向の大きさを適切に抽出しやすいセパレータ付き電極及びセパレータ付き電極の製造装置を提供する。
【解決手段】セパレータ付き電極におけるセパレータ１０の縁部には、溶着部Ｗ１〜Ｗ４が形成されている。溶着部Ｗ１〜Ｗ４は、セパレータ１０の外端１０ａから所定の幅を有して形成される第１溶着部ＷＡと、第１溶着部ＷＡよりも幅方向の内側に形成される第２溶着部ＷＢと、を含む。第１溶着部ＷＡにおける幅方向の所定の位置では、幅方向に直交する方向において、溶着部分と、非溶着部分とが形成されている。第２溶着部ＷＢにおけるセパレータ１０の外端１０ａから離れた側の縁部では、幅方向に直交する方向において、一対のセパレータ部材同士が互いに溶着された溶着領域ＷＢ１が直線状に連続して形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、セパレータ付き電極及びセパレータ付き電極の製造装置に関する。

特許文献１には、電極を袋状のセパレータで被覆してセパレータ付き電極を製造する製造装置が開示されている。この製造装置は、セパレータを供給する供給装置と、セパレータの溶着部分を形成する溶着装置と、を備える。溶着装置は、搬送されるセパレータの端部を溶着する溶着ローラを備えている。溶着ローラの外周には、ローレット加工によって細かい凹凸が形成されている。

特開２００６−３３１７９６号公報

例えば、セパレータの周縁が溶着されたセパレータ付き電極を製造する場合、溶着部の幅が所定の基準の範囲内にあるか否かの確認が必要になることがある。一方で、特許文献１の技術のように、ローレット加工が施された溶着ローラによってセパレータが溶着された場合、セパレータには、ローレット加工に対応した溶着痕を含む溶着部が形成される。画像検査においては、溶着痕を認識することによって溶着部の端部を抽出することが考えられるが、幅方向に交差する方向の位置によって溶着痕の位置にばらつきが生じるため、溶着部の端部を適切に抽出することが困難となることが考えられる。

そこで、本発明の一側面は、画像検査において溶着部の幅方向の大きさを適切に抽出しやすいセパレータ付き電極及びセパレータ付き電極の製造装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係るセパレータ付き電極は、電極を挟んで互いに対向する一対のセパレータ部材によって構成されるセパレータを備え、セパレータの縁部には、一対のセパレータ部材同士が互いに溶着された溶着部が形成されており、溶着部は、セパレータの外端から所定の幅を有して形成される第１溶着部と、第１溶着部よりも幅方向の内側に形成される第２溶着部と、を含み、第１溶着部における幅方向の所定の位置では、幅方向に直交する方向において、一対のセパレータ部材同士が互いに溶着された溶着部分と、一対のセパレータ部材同士が互いに溶着されていない非溶着部分とが形成されており、第２溶着部におけるセパレータの外端から離れた側の縁部では、幅方向に直交する方向において、一対のセパレータ部材同士が互いに溶着された溶着領域が直線状に連続して形成されている。

上記のセパレータ付き電極では、一対のセパレータ部材の縁部に溶着部が形成されることにより、袋状のセパレータが形成される。一例のセパレータ付き電極では、セパレータの外端に形成された第１溶着部と第１溶着部に隣接する第２溶着部とによって溶着部が構成されている。第２溶着部では、内側の縁部が直線状に形成されているため、幅方向に交差する方向のいずれの位置においても、溶着部の幅方向の大きさは一定となる。これにより、画像検査等によって、セパレータにおける溶着部の幅方向の大きさを精度良く検査することができる。

また、第１溶着部では、同一形状からなる複数の溶着領域が互いに離間して形成されていてもよい。この場合、第１溶着部における複数の溶着領域は、互いに同じ大きさをなしていてもよい。この構成では、第１溶着部に形成されたいずれの溶着領域においても、セパレータ部材同士の接合の強さを同じにすることができる。このような溶着領域は、例えば矩形状をなしていてもよい。

第２溶着部における幅方向の大きさは、第１溶着部における溶着領域の幅方向の大きさ以下であってもよい。この構成では、溶着部に占める第２溶着部の大きさが比較的小さくなり得る。

また、本発明の一側面に係るセパレータ付き電極の製造装置は、電極を搬送経路に沿って搬送しながらセパレータ間に電極が配置されたセパレータ付き電極を製造するセパレータ付き電極の製造装置であって、セパレータを構成する長尺シート状の一対のセパレータ部材を搬送する搬送部と、搬送部により搬送される一対のセパレータ部材同士を溶着して溶着部を形成するヒータローラと、を備え、ヒータローラは、搬送部の搬送方向に直交する幅方向に延在する回転軸と、回転軸に固定され、回転軸と共に回転する加熱リングと、を有し、加熱リングは、幅方向の所定の位置において、周方向に凸部が断続的に形成された第１加熱部と、第１加熱部に隣接し、全周にわたって連続して凸部が形成される第２加熱部と、を含み、第１加熱部はセパレータの外縁を溶着し、第２加熱部はセパレータの外縁よりも内側を溶着する。

上記の製造装置では、第１加熱部及び第２加熱部を含む加熱リングによって一対のセパレータ部材に溶着部が形成される。第１加熱部では、幅方向の所定の位置において、周方向に凸部が断続的に形成されている。この場合、セパレータ部材に対する第１加熱部の凸部の押圧力を高めることができるので、第１加熱部からのセパレータ部材に対する入熱量が低減し難く、例えば、搬送部による搬送速度を大きくすることができる。また、第２加熱部が周方向に連続しているので、セパレータ部材の内側の縁部を直線状に形成することができる。これにより、画像検査等によって、セパレータにおける溶着部の幅方向の大きさを精度良く検査することができる。

製造装置は、ヒータローラの下流において、一対のセパレータ部材の溶着部を切断し、セパレータ付き電極を形成する切断部と、切断部の下流において搬送されるセパレータ付き電極を撮像し、セパレータ付き電極における溶着部の検査を行う検査装置と、をさらに備えてもよい。

本発明の一側面によれば、画像検査において溶着部の幅方向の大きさを適切に抽出しやすいセパレータ付き電極及びセパレータ付き電極の製造装置が提供され得る。

一実施形態に係る製造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線に沿った断面図である。 セパレータ付き正極を模式的に示す図である。 本実施形態に係る製造装置の概略側面図である。 セパレータ部材を除いた時の溶着領域の様子を示す図である。 前段側のヒータローラを示す斜視図である。 図６のヒータローラの加熱部を説明するための模式図である。 後段側のヒータローラを示す斜視図である。 図８のヒータローラの端部加熱リングを説明するための模式図である。 図８のヒータローラの中央加熱リングを説明するための模式図である。 比較例に係るセパレータ付き正極を模式的に示す図である。 他の例に係るセパレータ付き正極を模式的に示す図である。

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。

図１は、本発明の実施形態に係る製造装置を適用して製造される電極を用いた蓄電装置の内部を示す断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。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、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、当該絶縁フィルム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、電極組立体３の積層方向において、電極組立体３と隣接しスペーサＳを配置することにより、電極組立体３とケース２との間の隙間が埋められている。スペーサＳは、一枚または複数枚のシートを備えており、当該シートの枚数は電極組立体３の厚さの製造上のバラツキに応じ、調整される。

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、後述するテープなどで一体化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（セパレータ付き電極）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の積層方向の両端に位置する電極は、負極９である。

図３は、セパレータ付き正極１１を模式的に示す図である。図１〜３に示されるように、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。箔本体部１４ａは、下端部１４ｘ、下端部１４ｘの反対側の上端部１４ｙ、及び、下端部１４ｘと上端部１４ｙとを接続する一対の側端部１４ｒ，１４ｐを含む。側端部１４ｒ，１４ｐは、下端部１４ｘ及び上端部１４ｙに交差する。タブ１４ｂは、正極端子４の位置に対応するように箔本体部１４ａの上端部１４ｙ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。

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の一端部から突出している。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、一例として、正極８を内部に収容している。すなわち、正極８は、袋状のセパレータ１０に包まれている。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は、一対の長尺シート状（帯状）のセパレータ部材を互いに溶着して袋状に形成される。具体的には、セパレータ１０は、セパレータ部材を互いに溶着して形成される溶着部Ｗ１、溶着部Ｗ２、溶着部Ｗ３、及び溶着部Ｗ４によって外縁が規定される袋状である。なお、図３においては、正面側のセパレータ部材を省略し、説明のために溶着部Ｗ１〜溶着部Ｗ４にハッチングを付している。

溶着部Ｗ１は、箔本体部１４ａの側端部１４ｒに対向すると共に側端部１４ｒに沿って延びる領域である。溶着部Ｗ３は、箔本体部１４ａの側端部１４ｐに対向すると共に側端部１４ｐに沿って延びる領域である。溶着部Ｗ２は、箔本体部１４ａの下端部１４ｘに対向すると共に下端部１４ｘに沿って延びる領域である。溶着部Ｗ４は、箔本体部１４ａの上端部１４ｙに対向すると共に上端部１４ｙに沿って延びる領域である。溶着部Ｗ１〜溶着部Ｗ４は、矩形環状となるように互いに接続されている。互いに離間した複数（ここでは、２つ）の溶着部Ｗ４間には、非溶着部Ｗ５が介在されている。

セパレータ１０は、非溶着部Ｗ５において開口している。セパレータ１０においては、非溶着部Ｗ５を介して、タブ１４ｂが突出している。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。

溶着部Ｗ１〜Ｗ４は、第１溶着部ＷＡと第２溶着部ＷＢとを含む。第１溶着部ＷＡは、セパレータの外端１０ａから所定の幅を有して形成される。また、第２溶着部ＷＢは、第１溶着部ＷＡよりも幅方向において内側に形成される。溶着部Ｗ１〜Ｗ４における幅方向は、それぞれの溶着部が形成されているセパレータ１０の辺の延在方向に交差する方向である。第１溶着部ＷＡ及び第２溶着部ＷＢの構成は、溶着部Ｗ１〜Ｗ４において互いに同様である。以下、溶着部Ｗ２を例として第１溶着部ＷＡ及び第２溶着部ＷＢについて説明する。

図３に示すように、第１溶着部ＷＡには、一対のセパレータ部材同士が互いに溶着された溶着領域ＷＡ１と、一対のセパレータ同士が互いに溶着されていない非溶着領域ＷＡ２とが含まれている。一例においては、第１溶着部ＷＡには、互いに離間した複数の溶着領域ＷＡ１が形成されている。複数の溶着領域ＷＡ１同士は、互いに同じ大きさ（面積）であり、同型状であってよい。図示例では、矩形状（菱形状）の複数の溶着領域ＷＡ１が千鳥状に配置されている。そのため、第１溶着部ＷＡにおける幅方向の所定の位置では、幅方向に直交する方向において、一対のセパレータ部材同士が互いに溶着された溶着部分と、一対のセパレータ部材同士が互いに溶着されていない非溶着部分とが形成されている。

また、第２溶着部ＷＢにおけるセパレータ１０の外端１０ａから離れた側の縁部（内縁ＷＢａ）では、幅方向に交差する方向において、一対のセパレータ部材同士が互いに溶着された溶着領域ＷＢ１が直線状に連続して形成されている。図示例では、第２溶着部ＷＢは、一定の幅をもって幅方向に直交する方向に延在している。一例において、第２溶着部ＷＢにおける幅方向の大きさは、第１溶着部ＷＡに形成された溶着領域ＷＡ１における幅方向の大きさ以下であってよい。図示例では、第２溶着部ＷＢにおける幅方向の大きさと、第１溶着部ＷＡに形成された溶着領域ＷＡ１における幅方向の大きさとが、略同一となっている。

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、帯状の金属箔に活物質層の前駆体が形成されたシート部材を製作する。次に、シート部材を所定の形状に切断し、その後、正極８のみセパレータ部材で包装することで、セパレータ付き正極１１及び負極９を製作する。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、積層体を形成する。この積層体を加圧することでセパレータ付き正極１１及び負極９を密着させた後、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。また、加圧時の積層体の厚みと、ケース２の内寸との差に基づき、スペーサＳのシート枚数を設定する。そして、電極組立体３とスペーサＳを、電極組立体３の積層方向に重ねた後、絶縁フィルムＦにて覆う。また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。例えば、セパレータ付き正極１１の製作工程では、より具体的には、活物質層を備えた帯状の電極母材の製造が行われ、その電極母材をカットすることで、正極８の製造が行われる。製造された正極８をセパレータ１０で包むことで、セパレータ付き正極１１が製造される。なお、上述する製造方法では、完成した電極組立体３にスペーサＳを重ねているが、これに代えて、スペーサＳを電極組立体３と一体としてもよい。すなわち、積層体にスペーサＳを重ねた後に、テープ等で一体に固定してもよい。

次に、図４及び図５を参照して、製造装置２０について説明する。図４は、本実施形態に係る製造装置２０の概略側面図である。図５は、セパレータ部材１８ｂを除いたときの溶着部の様子を示す図であり、図５の（ａ）は後述する前段側のヒータローラ２５で溶着を行ったときの様子を示し、図５の（ｂ）は後述する後段側のヒータローラ２８で溶着を行った後の様子を示す。図４に示される製造装置２０は、正極８にセパレータ１０を設けることによりセパレータ付き正極１１を製造する。製造装置２０は、セパレータ１０の母材となる長尺シート状の一対のセパレータ部材（セパレータ部材１８ａ及びセパレータ部材１８ｂ）を互いに溶着することにより、一対のセパレータ部材を正極８の表裏両面側に設ける。これにより、製造装置２０は、正極８が配置（収容）された袋状のセパレータ１０を形成する。

製造装置２０は、前工程の設備から供給された正極８を搬送経路（ここでは、Ｘ軸に沿った経路）に沿って搬送しながら正極８にセパレータ１０を設ける。前工程の設備は、例えば、電極母材（不図示）の切断により正極８を製造する装置（不図示）である。正極８は、搬送コンベア４０により搬送されて製造装置２０に供給される。搬送コンベア４０は、例えば、サン付のベルトコンベアである。なお、本実施形態では、搬送コンベア４０は、二列に配列された状態の正極８を製造装置２０に供給するものとする。ただし、正極８は、一列又は三列以上で供給されてもよい。

製造装置２０は、供給リール２１と、供給リール２２と、ガイドローラ２３ａと、押圧ローラ２３ｂと、ガイドローラ２４と、ヒータローラ２５と、ヒータローラ２８と、ガイドローラ２６と、搬送ローラ２７（搬送部）と、切断部２９と、受取部３２と、吸着コンベア３４と、検査装置３６と、を備えている。を備えている。セパレータ部材１８ａ（下側セパレータ部材）は、供給リール２１が回転されることにより原反ロールから繰り出される。供給リール２１は、正極８の下面８ａ（第２面）側から、搬送経路に向けてセパレータ部材１８ａを供給する。セパレータ部材１８ｂは、供給リール２２が回転されることにより原反ロールから繰り出される。供給リール２２は、正極８の下面８ａと反対側の上面８ｂ（第１面）側から、搬送経路に向けてセパレータ部材１８ｂを供給する。

ガイドローラ２３ａは、供給リール２１によって供給されたセパレータ部材１８ａを搬送経路に沿うようにガイドし、セパレータ部材１８ａが搬送される向きを変更する。ガイドローラ２３ａは、正極８の下面８ａ側に配置されている。ガイドローラ２３ａは、円柱状であり、搬送経路に交差する方向（ここでは、Ｙ軸方向）を回転軸として回転する。ガイドローラ２３ａにガイドされたセパレータ部材１８ａは、正極８の下面８ａ側において、搬送経路に沿って搬送される。ここでは、正極８は、セパレータ部材１８ａ上に載置されて一体的に搬送される。したがって、セパレータ部材１８ａの上面は、正極８の搬送面を形成する。

押圧ローラ２３ｂは、正極８をガイドローラ２３ａ側へ押圧する。押圧ローラ２３ｂは、上下動可能に設けられ、例えば弾性部材（不図示）により、正極８をガイドローラ２３ａ側に押圧する。搬送コンベア４０から搬送された正極８は、押圧ローラ２３ｂを押し上げながら押圧ローラ２３ｂ及びガイドローラ２３ａ間に進入し、セパレータ部材１８ａの搬送によって、下流側へ搬送される。

ガイドローラ２４は、搬送経路において押圧ローラ２３ｂよりも下流側に配置されている。ガイドローラ２４は、供給リール２２によって供給されたセパレータ部材１８ｂを搬送経路に沿うようにガイドする。ガイドローラ２４は、正極８の上面８ｂ側に配置されている。ガイドローラ２４は、円柱状であり、搬送経路に交差する方向（ここでは、Ｙ軸方向）を回転軸として回転する。ガイドローラ２４にガイドされたセパレータ部材１８ｂは、正極８の上面８ｂ側において、搬送経路に沿って搬送される。

セパレータ部材１８ｂは、ガイドローラ２４よりも下流側において、上述したように正極８の搬送面を提供するセパレータ部材１８ａに対して、上下方向に対向すると共に略平行な状態で搬送される。換言すれば、ガイドローラ２４よりも下流側において、正極８は、セパレータ部材１８ａとセパレータ部材１８ｂとに挟まれた状態とされる。

ヒータローラ２５は、搬送経路に交差する方向（ここではＺ軸方向）にて、ガイドローラ２４に対向して配置されている。そして、ヒータローラ２５は、ガイドローラ２４と協働して、セパレータ部材１８ａ，１８ｂを挟む。ヒータローラ２５は、正極８の下面８ａ側（下側）であってセパレータ部材１８ａの下側に配置されている。ヒータローラ２５は、円柱状であり、搬送経路に交差する方向（ここでは、Ｙ軸方向）を回転軸として回転する。

ヒータローラ２５は、搬送経路に沿って搬送されているセパレータ部材１８ａ，１８ｂを、搬送方向と交差（直交）する方向（ここでは、Ｙ軸方向）に沿って互いに溶着する。図６は、ヒータローラの一例を示す斜視図である。ヒータローラ２５は、回転軸２５ａと、加熱部２５ｂとを含む。回転軸２５ａ及び加熱部２５ｂは、いずれも例えばアルミニウム等の金属からなる。回転軸２５ａは、搬送方向に直交するＹ軸方向に延在しており、Ｙ軸方向を回転中心として回転する。加熱部２５ｂは、回転軸２５ａを中心とする円筒状をなしており、回転軸２５ａと共に回転する。加熱部２５ｂは、一例として、回転軸２５ａに沿った方向に延びる一対の押圧部２５ｓを有している。一対の押圧部２５ｓは、ヒータローラ２５の周方向において互いに１８０°反対側に形成されている。

図７は、径方向における押圧部の表面を示す模式図である。押圧部２５ｓの表面には、溝２５ｃが形成されることによって、当該溝２５ｃよりも径方向外側に突出した凸部２５ｄが形成されている。すなわち、押圧部２５ｓは、凸部２５ｄ及び凹部２５ｅ（溝２５ｃ）を有する。押圧部２５ｓは、第１加熱部２５ｓ１と第２加熱部２５ｓ２とを有する。なお、図７においては、押圧部２５ｓの表面に形成された溝の部分にハッチングを付している。

第１加熱部２５ｓ１は、軸方向に交差する方向において、押圧部２５ｓの中央に形成されている。第１加熱部２５ｓ１では、互いに離間した複数の第１凸部２５ｄ１が形成されている。複数の第１凸部２５ｄ１同士は、互いに同じ大きさであり、同型状であってよい。図示例では、矩形状（菱形状）の複数の第１凸部２５ｄ１が千鳥状に配置されている。一例として、複数の第１凸部２５ｄ１は、いわゆるローレット加工によって形成されてもよい。

第２加熱部２５ｓ２は、押圧部２５ｓの両端部に形成されている。すなわち、上述の第１加熱部２５ｓ１は、一対の第２加熱部２５ｓ２同士の間の領域に形成されている。それぞれの第２加熱部２５ｓ２では、軸方向の一端から他端にかけて、第２凸部２５ｄ２が直線状に連続して形成されている。第２凸部２５ｄ２は、全域にわたって一定の幅を有している。第１凸部２５ｄ１の形状は第１溶着部ＷＡの形状に対応しており、第２凸部２５ｄ２の形状は第２溶着部ＷＢの形状に対応している。

また、ヒータローラ２５は、その内部にヒータを有し、その全体が加熱されている。ヒータローラ２５は、ヒータにより熱せられた第１凸部２５ｄ１及び第２凸部２５ｄ２の頂面をセパレータ部材１８ａに接触させることにより、セパレータ部材１８ａ，１８ｂを加熱してセパレータ部材１８ａ，１８ｂを互いに溶着する。これにより、ヒータローラ２５は、溶着部Ｗ６を形成する（図５参照）。溶着部Ｗ６は、切断されることによって、上述した溶着部Ｗ１及び溶着部Ｗ３となる。

ガイドローラ２６は、搬送経路においてガイドローラ２４よりも下流側に配置されている。ガイドローラ２６は、ガイドローラ２４によって供給されたセパレータ部材１８ｂを搬送経路に沿うようにガイドする。ガイドローラ２６は、正極８の上面８ｂ側に配置されている。ガイドローラ２６は、円柱状であり、搬送経路に交差する方向（ここでは、Ｙ軸方向）を回転軸として回転する。ガイドローラ２６にガイドされたセパレータ部材１８ｂは、正極８の上面８ｂ側において、搬送経路に沿って搬送される。

ヒータローラ２８は、搬送経路においてヒータローラ２５よりも下流側に配置されている。ヒータローラ２８は、搬送経路に交差する方向（ここでは、Ｚ軸方向）にて、ガイドローラ２６に対向して配置されている。そして、ヒータローラ２８は、ガイドローラ２６と協働して、セパレータ部材１８ａ，１８ｂを挟む。ヒータローラ２８は、正極８の下面８ａ側（下側）に配置されている。ヒータローラ２８は、セパレータ部材１８ａの下側に配置されている。

ヒータローラ２８は、搬送経路に沿って搬送されているセパレータ部材１８ａ，１８ｂを、その搬送方向に沿って互いに溶着する。一例として、ヒータローラ２８は、搬送経路に沿って搬送されているセパレータ部材１８ａ，１８ｂを、その長手方向に延びる縁部に沿って互いに溶着する。

図８は、ヒータローラの一例を示す斜視図である。ヒータローラ２８は、回転軸２８ａと、加熱部２８ｂとを備える。回転軸２８ａ及び加熱部２８ｂは、いずれも例えばアルミニウム等の金属からなる。回転軸２８ａは、搬送方向に直交するＹ軸方向に延在しており、Ｙ軸方向を回転中心として回転する。

加熱部２８ｂは、回転軸２８ａを中心とする円筒状をなしており、回転軸２８ａと共に回転する。加熱部２８ｂは、一例として、一対の端部加熱リング２８ｃと、中央加熱リング２８ｄと、を備える。端部加熱リング２８ｃは、加熱部２８ｂのＹ軸方向の両端部に設けられている。端部加熱リング２８ｃは、略円盤状をなしており、加熱部２８ｂの外周面から径方向外側に向かって突出している。端部加熱リング２８ｃの外周面には切り欠き部２８ｅが設けられている。例えば、一対の切り欠き部２８ｅが、ヒータローラ２８の周方向において互いに１８０°反対側に形成されている。一対の端部加熱リング２８ｃ同士では、互いの切り欠き部２８ｅ同士が互い違いになるように、周方向に９０°ずつずれて配置されている。

中央加熱リング２８ｄは、加熱部２８ｂにおけるＹ軸方向の中心の位置に形成されている。中央加熱リング２８ｄは、略円盤状をなしており、加熱部２８ｂの外周面から径方向外側に向かって突出している。一例において中央加熱リング２８ｄの幅（Ｙ軸方向の大きさ）は、端部加熱リング２８ｃの幅の２倍の大きさであってよい。

図９は、径方向における端部加熱リング２８ｃの表面を示す模式図である。図９の例では、搬送方向に向かって加熱部２８ｂの右側に形成された端部加熱リング２８ｃを示している。端部加熱リング２８ｃの表面には、溝２８ｆが形成されることによって、当該溝２８ｆよりも径方向外側に突出した凸部２８ｇが形成されている。すなわち、端部加熱リング２８ｃは、凸部２８ｇ及び凹部２８ｈ（溝２８ｆ）を有する。なお、図９においては、端部加熱リング２８ｃの表面に形成された溝の部分にハッチングを付している。

端部加熱リング２８ｃは、第１加熱部２８ｃ１と第２加熱部２８ｃ２とを有する。第１加熱部２８ｃ１は、軸方向において、端部加熱リング２８ｃの外縁に形成されている。第１加熱部２８ｃ１では、互いに離間した複数の第１凸部２８ｇ１が形成されている。すなわち、幅方向の所定の位置では、周方向に第１凸部２８ｇ１が断続的に形成されている。複数の第１凸部２８ｇ１同士は、互いに同じ大きさであり、同型状であってよい。図示例では、矩形状（菱形状）の複数の第１凸部２８ｇ１が千鳥状に配置されている。一例として、複数の第１凸部２８ｇ１は、いわゆるローレット加工によって形成されてもよい。

第２加熱部２８ｃ２は、第１加熱部２８ｃ１よりも内側の領域に形成されている。第２加熱部２８ｃ２では、全周にわたって連続して、第２凸部２８ｇ２が形成されている。第２凸部２８ｇ２は、全域にわたって一定の幅を有している。第１凸部２８ｇ１の形状は第１溶着部ＷＡの形状に対応しており、第２凸部２８ｇ２の形状は第２溶着部ＷＢの形状に対応している。

図１０は、径方向における中央加熱リング２８ｄの表面を示す模式図である。中央加熱リング２８ｄの表面には、溝２８ｆが形成されることによって、当該溝２８ｆよりも径方向外側に突出した凸部２８ｇが形成されている。すなわち、中央加熱リング２８ｄは、凸部２８ｇ及び凹部２８ｈ（溝２８ｆ）を有する。中央加熱リング２８ｄは、第１加熱部２８ｄ１と第２加熱部２８ｄ２とを有する。なお、図１０においては、中央加熱リング２８ｄの表面に形成された溝の部分にハッチングを付している。

第１加熱部２８ｄ１は、軸方向において、中央加熱リング２８ｄの中央に形成されている。第１加熱部２８ｄ１では、互いに離間した複数の第１凸部２８ｇ１が形成されている。複数の第１凸部２８ｇ１同士は、互いに同じ大きさであり、同型状であってよい。図示例では、矩形状（菱形状）の複数の第１凸部２８ｇ１が千鳥状に配置されている。

第２加熱部２８ｄ２は、中央加熱リング２８ｄの幅方向の両端部にそれぞれ形成されている。すなわち、上述の第１加熱部２８ｄ１は、一対の第２加熱部２８ｄ２同士の間の領域に形成されている。それぞれの第２加熱部２８ｄ２では、軸方向の全周にわたって連続して、第２凸部２８ｇ２が形成されている。第２凸部２８ｇ２は、全域にわたって一定の幅を有している。

ヒータローラ２８は、その内部にヒータを有し、その全体が加熱されている。ヒータローラ２８は、ヒータにより熱せられた第１凸部２８ｇ１及び第２凸部２８ｇ２の頂面をセパレータ部材１８ａに接触させることにより、セパレータ部材１８ａ，１８ｂを加熱してセパレータ部材１８ａ，１８ｂを互いに溶着する。これにより、ヒータローラ２８の端部加熱リング２８ｃは、溶着部Ｗ４を形成する（図５参照）。この際、切欠き部２８ｅによって、非溶着部Ｗ５が形成される。非溶着部Ｗ５からは、正極８のタブ１４ｂが突出する。また、ヒータローラ２８の中央加熱リング２８ｄは、溶着部Ｗ８を形成する。溶着部Ｗ８は、切断されることによって、上述した溶着部Ｗ２となる。

再び図４を参照する。搬送ローラ２７は、搬送経路においてヒータローラ２８よりも下流側に配置されている。搬送ローラ２７は、搬送経路に沿うようにガイドされたセパレータ部材１８ａ，１８ｂを搬送経路に沿って搬送する。搬送ローラ２７は、一対のローラ２７ａ，２７ｂを有している。ローラ２７ａ，２７ｂは、搬送経路に交差する方向（ここでは、Ｚ軸方向）に沿って、セパレータ部材１８ａ，１８ｂを挟んで互いに対向して配置されている。ローラ２７ａ，２７ｂは、それぞれ、円柱状であり、搬送経路に交差する方向（ここでは、Ｙ軸方向）を回転軸として回転する。ローラ２７ａ，２７ｂは、セパレータ部材１８ａ，１８ｂを挟み込みながら、駆動源（不図示）によって回転することにより、セパレータ部材１８ａ，１８ｂにテンションを生じさせて搬送方向に駆動する（搬送する）。

切断部２９は、搬送経路において搬送ローラ２７よりも下流側に配置されている。切断部２９は、搬送方向に隣り合う正極８間において、セパレータ部材１８ａ，１８ｂを切断する。切断部２９は、溶着部Ｗ６を切断することによって、溶着部Ｗ１，Ｗ３を形成する。また、切断部２９は、Ｙ軸方向に隣り合う正極８間において、セパレータ部材１８ａ，１８ｂを切断する。また、切断部２９は、溶着部Ｗ８を切断することによって、溶着部Ｗ２を形成する。

例えば、切断部２９は、一対のローラ２９ａ，２９ｂを有している。ローラ２９ａ，２９ｂは、搬送経路に交差する方向（ここでは、Ｚ軸方向）に沿って、セパレータ部材１８ａ，１８ｂを挟んで互いに対向して配置されている。ローラ２９ａ，２９ｂは、それぞれ、円柱状であり、搬送経路に交差する方向（ここでは、Ｙ軸方向）を回転軸として回転する。ローラ２９ｂは、セパレータ部材１８ａ，１８ｂを切断するための刃部２９ｃを有する。溶着部Ｗ６を切断するための刃部２９ｃは、Ｙ軸方向に沿って延び、ローラ２９ｂの周方向に所定のピッチ（ここでは１８０°ピッチ）で設けられる。溶着部Ｗ８を切断するための刃部２９ｄは、ローラ２９ｂの周方向に沿って延びる。ローラ２９ａは刃部を有しておらず、周面でセパレータ部材１８ａ，１８ｂを刃部２９ｃの反対側から支持する。ローラ２９ａ，２９ｂは、セパレータ部材１８ａ，１８ｂを切断しながら、駆動源（不図示）によって回転する。

受取部３２は、搬送経路において切断部２９よりも下流側に配置されている。受取部３２は、セパレータ部材１８ａ，１８ｂを挟持し、張力をかけた状態での切断部２９による切断を可能とする。また、切断部２９で形成された後のセパレータ付き正極１１を下流側に送り出す。受取部３２は、ニップロール３２ａ，３２ｂを有している。ニップロール３２ａ，３２ｂは、搬送経路の搬送面に交差する方向（ここでは、Ｚ軸方向）に沿って、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ている。ニップロール３２ａ，３２ｂは、それぞれ、円柱状であり、搬送経路に交差する方向（ここでは、Ｙ軸方向）を回転軸として回転する。ニップロール３２ａ，３２ｂは、セパレータ付き正極１１を挟み込みながら、駆動源（不図示）によって回転することにより、セパレータ付き正極１１を引き込むように搬送方向に駆動する（搬送する）。

吸着コンベア３４は、受取部３２から送り出されたセパレータ付き正極１１を受け取り、セパレータ付き正極１１を吸着して保持しながら搬送する。すなわち、吸着コンベア３４は、セパレータ付き正極１１の姿勢を維持しながら搬送する。吸着コンベア３４により搬送されたセパレータ付き正極１１は、例えば積層装置等の後段の設備に供給される。なお、本実施形態における吸着コンベア３４は、例えば、公知である負圧式のコンベアである。

検査装置３６は、セパレータ付き正極１１を撮像することによりセパレータ付き正極１１の画像を取得すると共に、セパレータ付き正極１１の溶着部の検査を行う。検査装置３６は、カメラ３６ａと制御部３６ｂとを含む。カメラ３６ａは、吸着コンベア３４の上方に配置されている。カメラ３６ａは、吸着コンベア３４に対向する位置からセパレータ付き正極１１を撮像する。

制御部３６ｂは、カメラ３６ａでの撮像により得られた画像を取得する。制御部３６ｂは、取得された画像に基づいて、セパレータ付き正極１１の各種値を取得する共に、当該値に基づいて、セパレータ付き正極１１の検査を行う。一例の制御部３６ｂは、セパレータ付き正極１１の撮像により得られた画像に基づいて、溶着部Ｗ１、溶着部Ｗ２、溶着部Ｗ３、及び溶着部Ｗ４のそれぞれの幅が所定の大きさの範囲に入っているか否かを検査する。すなわち、制御部３６ｂは、撮像された画像に基づいて、セパレータ付き正極１１における外端１０ａの位置を抽出するとともに、セパレータ付き正極１１における溶着部の内縁の位置を抽出し、外端１０ａから内縁までの長さを算出する。なお、溶着部の内縁は、第２溶着部ＷＢの内縁ＷＢａである。算出された外端１０ａから内縁までの長さが所定の範囲に入っていない場合、制御部３６ｂは、当該セパレータ付き正極１１が不良品であると判定してもよい。

なお、本実施形態において、この検査を必要とする理由の一つは、リチウムイオン二次電池におけるリチウム析出の防止である。すなわち、溶着部Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３及びＷ４の幅、特には内縁の位置にて、内側に収容される正極８の位置が規制される。正極８の位置が一方に偏ると、積層時の負極９との対向性が悪化し、リチウム析出が発生しやすくなるので、この位置の管理は有用である。

以上のとおり、セパレータ付き正極１１では、一対のセパレータ部材１８ａ，１８ｂの縁部に溶着部Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３及びＷ４が形成されることにより、袋状のセパレータ１０が形成されている。一例のセパレータ付き正極１１では、セパレータ１０の外端に形成された第１溶着部ＷＡと第１溶着部ＷＡに隣接する第２溶着部ＷＢとによってそれぞれの溶着部Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３及びＷ４が構成されている。図１１は、比較例に係るセパレータ付き正極９１を示す図である。図１１に示すセパレータ付き正極９１では、溶着部Ｗ９０が本実施形態のセパレータ付き正極１１における第１溶着部ＷＡと同様に複数の溶着領域ＷＡ１によって形成されている。すなわち、溶着部Ｗ９０は、互いに離間する複数の溶着領域ＷＡ１によって形成されている。この場合、画像検査において溶着部Ｗ９０の幅を抽出しようとすると、幅方向に交差する方向の位置によって溶着部Ｗ９０の内縁の位置が変動し得る。すなわち、図１１の位置Ｐ１における溶着部Ｗ９０の内縁Ｐ１ａは、位置Ｐ２における溶着部Ｗ９０の内縁Ｐ２ａよりもセパレータ９０の外端９０ａの近くに位置している。そのため、溶着部Ｗ９０の幅を正確に検出できない虞がある。なお、測定個所を増やしたうえで、測定結果を平均化するなど、制御部の演算処理にて精度を上げることも技術的には可能であるが、この場合は、測定回数と演算の増加により、設備のＭＣＴ（マシン・サイクル・タイム）は上げづらくなる。

本実施形態においては、第２溶着部ＷＢの内縁ＷＢａが直線状に形成されているため、幅方向に交差する方向のいずれの位置においても、溶着部Ｗ９０の幅方向の大きさは一定となる。これにより、画像検査等によって、セパレータ１０における溶着部Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３及びＷ４の幅方向の大きさを精度良く検査することができる。

また、第１溶着部ＷＡでは、同一形状からなる複数の溶着領域ＷＡ１が互いに離間して形成されている。さらに、第１溶着部ＷＡにおける複数の溶着領域ＷＡ１は、互いに同じ大きさをなしている。この構成では、第１溶着部ＷＡに形成されたいずれの溶着領域ＷＡ１においても、セパレータ部材１８ａ，１８ｂ同士を一定の強度で接合することができる。

また、第２溶着部ＷＢにおける幅方向の大きさは、第１溶着部ＷＡにおける溶着領域ＷＡ１の幅方向の大きさ以下であってもよい。この構成では、溶着部Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３及びＷ４に占める第２溶着部ＷＢの大きさが比較的小さくなり得る。

また、上記の製造装置２０では、第１加熱部２５ｓ１及び第２加熱部２５ｓ２を有する押圧部２５ｓによって、一対のセパレータ部材１８ａ，１８ｂに溶着部Ｗ１及びＷ３が形成される。また、第１加熱部２８ｃ１及び第２加熱部２８ｃ２を含む端部加熱リング２８ｃによって、一対のセパレータ部材１８ａ，１８ｂに溶着部Ｗ４が形成される。さらに、第１加熱部２８ｄ１及び第２加熱部２８ｄ２を含む中央加熱リング２８ｄによって、一対のセパレータ部材１８ａ，１８ｂに溶着部Ｗ２が形成される。

第１加熱部２５ｓ１では互いに離間する複数の第１凸部２５ｄ１が形成されており、第１加熱部２５ｓ１，２８ｃ１，２８ｄ１では互いに離間する複数の第１凸部２８ｇ１が形成されている。この場合、セパレータ部材１８ａ，１８ｂに対する第１凸部２５ｄ１，２８ｇ１の押圧力を高めることができる。すなわち、例えば、セパレータ部材１８ａ，１８ｂ等の搬送速度を大きくしたとしても、第１加熱部２５ｓ１，２８ｃ１，２８ｄ１からのセパレータ部材１８ａ，１８ｂに対する入熱量が低減し難い。また、第１加熱部２８ｃ１，２８ｄ１が周方向に直線状に連続しているので、溶着部Ｗ２，Ｗ４の内側の縁部を直線状に形成することができる。また、第１加熱部２５ｓ１が軸方向に直線状に連続して形成されているので、溶着部Ｗ１，Ｗ３の内側の縁部を直線状に形成することができる。これにより、画像検査等によって、セパレータ１０における溶着部Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３及びＷ４の幅方向の大きさを精度良く検査することができる。

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るものではない。

例えば、セパレータ付き正極１１に形成される溶着部の形状は、上記実施形態における溶着部の形状に限定されない。図１２は、他の例に係るセパレータ付き正極１１１を示す図である。図１２に示すセパレータ付き正極１１１は、溶着部Ｗ１１、Ｗ１２，Ｗ１３及びＷ１４を有する。

溶着部Ｗ１１〜Ｗ１４は、第１溶着部ＷＣと第２溶着部ＷＤとを含む。第１溶着部ＷＣは、セパレータ１０の外端１０ａから所定の幅を有して形成される。また、第２溶着部ＷＤは、第１溶着部ＷＣよりも幅方向において内側に形成される。溶着部Ｗ１１〜Ｗ１４における幅方向は、それぞれの溶着部が形成されているセパレータ１０の辺の延在方向に交差する方向である。第１溶着部ＷＣ及び第２溶着部ＷＤの構成は、溶着部Ｗ１１〜Ｗ１４において互いに同様である。以下、溶着部Ｗ１２を例として第１溶着部ＷＣ及び第２溶着部ＷＤについて説明する。

図１２に示すように、第１溶着部ＷＣには、一対のセパレータ部材同士が互いに溶着された溶着領域ＷＣ１と、一対のセパレータ部材同士が互いに溶着されていない非溶着領域ＷＣ２とが含まれている。一例においては、第１溶着部ＷＣには、複数の溶着領域ＷＣ１が形成されている。複数の溶着領域ＷＣ１同士は、互いに同じ大きさ（面積）であり、同型状であってよい。図示例では、矩形状（菱形状）の複数の溶着領域ＷＣ１が幅方向に離間している。また、複数の溶着領域ＷＣ１は、幅方向に交差（直交）する方向において、互いに隣接して配置されている。これにより、第１溶着部ＷＣにおける幅方向の所定の位置では、幅方向に直交する方向において、一対のセパレータ部材同士が互いに溶着された溶着部分と、一対のセパレータ部材同士が互いに溶着されていない非溶着部分とが形成されている。

また、第２溶着部ＷＤは、複数の溶着領域ＷＤ２が互いに隣接することで構成されている。それぞれの溶着領域ＷＤ２の幅方向に交差する方向の端部ＷＤ２ａは、第２溶着部ＷＤにおけるセパレータ１０の外端１０ａから離れた側の縁部（内縁ＷＤｂ）に形成されている。これにより、第２溶着部ＷＤにおける内縁ＷＤｂでは、幅方向に交差する方向において、溶着部分が直線状に連続して形成されている。なお、図示例では、第２溶着部ＷＤを構成する一の溶着領域ＷＤ２は、第１溶着部ＤＣにおける一の溶着領域ＤＣ１を幅方向に交差する方向に沿った直線によって二等分した形状となっている。

また、第１溶着部を構成する複数の溶着領域の形状は、例えば菱形状に限定されない。一例として、溶着領域は、正方形状、長方形状、多角形状、円形状等の種々の形状であってよい。なお、製造装置における加熱リング及び押圧部の構成は、形成しようとする溶着部の形状に応じた形状となる。また、加熱リング及び押圧部では、第１加熱部と第２加熱部とが一体の部材として形成されてもよいし、別体として形成されてもよい。

８…正極（電極）、１０…セパレータ、１１…セパレータ付き正極（セパレータ付き電極）、１８ａ，１８ｂ…セパレータ部材、２０…製造装置、２８…ヒータローラ、２７…搬送ローラ（搬送部）、Ｗ１〜Ｗ４…溶着部、ＷＡ…第１溶着部、ＷＡ１…溶着領域、ＷＡ２…非溶着領域、ＷＢ…第２溶着部、ＷＢ１…溶着領域。

Claims (7)

1. 電極がセパレータに包まれることで構成されるセパレータ付き電極であって、
   前記電極と、
   前記電極を挟んで互いに対向した一対のセパレータ部材によって構成されるセパレータと、を備え、
   前記セパレータの縁部には、前記一対のセパレータ部材同士が互いに溶着された溶着部が形成されており、
   前記溶着部は、
   前記セパレータの外端から所定の幅を有して形成される第１溶着部と、前記第１溶着部よりも幅方向の内側に形成される第２溶着部と、を含み、
   前記第１溶着部における前記幅方向の所定の位置では、前記幅方向に直交する方向において、前記一対のセパレータ部材同士が互いに溶着された溶着部分と、前記一対のセパレータ部材同士が互いに溶着されていない非溶着部分とが形成されており、
   前記第２溶着部における前記セパレータの外端から離れた側の縁部では、前記幅方向に直交する方向において、前記一対のセパレータ部材同士が互いに溶着された溶着領域が直線状に連続して形成されている、セパレータ付き電極。
2. 前記第１溶着部では、同一形状からなる複数の溶着領域が互いに離間して形成されている、請求項１に記載のセパレータ付き電極。
3. 前記第１溶着部における複数の前記溶着領域は、互いに同じ大きさをなしている、請求項２に記載のセパレータ付き電極。
4. 前記第１溶着部における複数の前記溶着領域は、矩形状をなしている、請求項３に記載のセパレータ付き電極。
5. 前記第２溶着部における前記幅方向の大きさは、前記第１溶着部における前記溶着領域の前記幅方向の大きさ以下である、請求項４に記載のセパレータ付き電極。
6. 電極を搬送経路に沿って搬送しながら、セパレータ間に前記電極が配置されたセパレータ付き電極を製造するセパレータ付き電極の製造装置であって、
   前記セパレータを構成する長尺シート状の一対のセパレータ部材を搬送する搬送部と、
   前記搬送部により搬送される前記一対のセパレータ部材同士を溶着して溶着部を形成するヒータローラと、を備え、
   前記ヒータローラは、
   前記搬送部の搬送方向に直交する幅方向に延在する回転軸と、
   前記回転軸に固定され、回転軸と共に回転する加熱リングと、を有し、
   前記加熱リングは、
   前記幅方向の所定の位置において、周方向に凸部が断続的に形成された第１加熱部と、
   前記第１加熱部に隣接し、全周にわたって連続して凸部が形成される第２加熱部と、を含み、
   前記第１加熱部は前記セパレータの外縁を溶着し、前記第２加熱部は前記セパレータの前記外縁よりも内側を溶着する、セパレータ付き電極の製造装置。
7. 前記ヒータローラの下流において、前記一対のセパレータ部材の前記溶着部を切断し、セパレータ付き電極を形成する切断部と、
   前記切断部の下流において搬送される前記セパレータ付き電極を撮像し、前記セパレータ付き電極における前記溶着部の検査を行う検査装置と、をさらに備える、請求項６に記載のセパレータ付き電極の製造装置。

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