JP2022067612A - 積層用設備、方法及び積層構造 - Google Patents

積層用設備、方法及び積層構造 Download PDF

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Abstract

【課題】積層効率及び積層したものの品質を改善できる積層用設備、方法及び積層構造を提供する。【解決手段】積層用設備１０は、搬送機構１１と担持機構１２とを備える。搬送機構１１は、複合極片帯２２を下へ搬送するように構成される。複合極片帯２２は、複数の複合極片ユニット２２１を有し、隣接する２つの複合極片ユニット２２１が折曲部２２８によって接続される。担持機構１２は、積層用平面１２１を有し、複数の複合極片ユニット２２１を積層用平面１２１において順に積み重ねて積層構造を形成する。【選択図】図１

Description

関係出願の相互参照
本開示は、２０２０年１０月２０日に中国専利局に提出された、出願番号が２０２０１１１２９８３９．７であり、名称が「積層用設備、方法及び積層構造」である中国出願に基づいて優先権を主張し、その全ての内容が、参照により本開示に組み込まれる。
本開示は、セル製造技術分野に属し、具体的には、積層用設備、方法及び積層構造に関する。
現在、リチウムイオン電池セルは主に巻回型と積層型との２種の構造がある。そのうち、積層型構造は、シート状正極片、負極片及びセパレータを順に積み重ねた電池中間製品である。しかしながら、従来の積層プロセスは効率が比較的に低い。
そこで、上記の技術問題を解決できる積層用設備、方法及び積層構造を開発、設計することはとても重要になっている。
本開示は、積層効率が低く、積層したものの品質が劣るという問題を改善できる積層用設備、方法及び積層構造を提供する。
本開示は、下記のような技術案を提案する。
本開示の実施例による積層用設備は、搬送機構と担持機構とを有し、前記搬送機構は、複合極片帯を下へ搬送するように構成され、前記複合極片帯が、間隔をあけて順に設置される複数の複合極片ユニットを備えるとともに、隣接する２つの前記複合極片ユニット同士が折り曲げ可能な折曲部によって接続され、前記複合極片ユニットが、順に重ねて設置されるセパレータ帯と、第１極片と、他のセパレータ帯と、第２極片とを備え、前記担持機構は、積層用平面を有し、前記積層用平面が、複数の前記複合極片ユニットを前記積層用平面において順に積み重ねて積層構造を形成し、前記積層構造における任意の１つの前記複合極片ユニットの前記第１極片が、隣接する他の１つの前記複合極片ユニットの前記第２極片に隣接するように、前記複合極片ユニットを受ける。
任意選択で、前記搬送機構は、隣接して設置された２つの搬送ローラを備え、２つの前記搬送ローラが、第一方向に沿って前記複合極片ユニットを前記積層用平面に搬送するように構成され、
前記第一方向において、前記搬送ローラと前記複合極片ユニットとの接触位置から前記積層用平面までの距離Ｈが
Figure 2022067612000002
以上であり、ただし、Ｗが前記複合極片ユニットの幅である。
任意選択で、前記搬送機構は、隣接して設置された２つの搬送ローラを備え、２つの前記搬送ローラが、第一方向に沿って前記複合極片ユニットを搬送するように構成され、
前記複合極片ユニットがフレキシブル性を有し、前記第一方向において、前記搬送ローラと前記複合極片ユニットとの接触位置から前記積層用平面までの距離Ｈが
Figure 2022067612000003
以上であり、ただし、Ｗが前記複合極片ユニットの幅である。
任意選択で、前記搬送機構が複合極片帯を搬送する方向を第一方向とし、前記第一方向が前記積層用平面に垂直する方向である。
任意選択で、前記積層構造の前記第一方向における中心線は前記積層用平面の中心を通る。
任意選択で、前記積層用設備は、前記担持機構と接続する移動駆動部材をさらに有し、
前記移動駆動部材は、前記積層構造の最上部の前記複合極片ユニットと前記搬送機構との距離を一定に維持するように、前記担持機構を、鉛直の下方向に向かって移動するように駆動する。
任意選択で、前記積層構造の最上部の前記複合極片ユニットと前記搬送機構との距離を一定に維持するように、前記搬送機構全体は鉛直の上方向に向かって移動可能である。
任意選択で、前記積層用設備は、前記搬送機構と前記積層用平面との間に設置され、前記複合極片ユニットの前記折曲部に対する折り曲げをガイドするように構成されるガイド部材をさらに有する。
任意選択で、前記ガイド部材は、隣接する２つの前記複合極片ユニットの相対的な折り曲げを補助するように、前記複合極片帯に接近する方向に向かって移動可能である。
任意選択で、前記積層用設備は、前記積層用平面に設置されるとともに前記複合極片ユニットを吸着する吸着部材をさらに有する。
任意選択で、前記積層用設備は、前記担持機構に設けられ、前記積層用平面の縁に位置し、前記積層用平面における前記複合極片ユニットの前記積層用平面からの抜け出しを制限する止め部をさらに有する。
任意選択で、間隔をあけて２つの前記止め部が設けられ、前記積層用平面が２つの前記止め部の間に位置する。
本開示の実施例は、前記の積層用設備に適用する積層方法をさらに提供する。該積層方法は、複数の前記複合極片ユニットを前記積層用平面において順に積み重ねて積層構造を形成するように、前記複合極片帯を下に向かって前記積層用平面に搬送することを含む。
任意選択で、前記積層方法は、前記積層構造の最上部の前記複合極片ユニットと前記搬送機構との距離を一定に維持するように、前記積層用平面を下へ移動させることをさらに含む。
本開示の実施例は、前記の積層用設備により製造された積層構造をさらに提供する。該積層構造は、前記複合極片帯からなるものであり、前記複合極片帯が２本のセパレータ帯
と、複数枚の第１極片と、複数枚の第２極片とを備え、複数枚の前記第１極片は、２本のセパレータ帯の間に設置されるとともに、前記セパレータ帯の延伸方向に沿って間隔をあけて設置され、前記第１極片及び対応する前記第２極片からなる前記複合極片ユニットを形成するように、複数枚の前記第２極片は、２本の前記セパレータ帯のそれぞれの前記第１極片から離間する側に交互に設置され、複数枚の前記第２極片と複数枚の前記第１極片とが一対一で対応するように構成され、複数枚の前記複合極片ユニットを順に折り畳むときに折り曲げ可能になるように、隣接する前記複合極片ユニットの間に間隔があり、前記セパレータ帯の前記間隔に対応する部分が折り曲げ可能な折曲部となるように構成される。
任意選択で、前記積層構造の高さ方向において、任意の１つの前記複合極片ユニットにおける第１極片は、隣接する前記複合極片ユニットにおける第２極片に掌合される。
任意選択で、前記第１極片の幅は前記第２極片の幅より大きく、且つ、前記第２極片の前記第１極片への投影が前記第１極片の外輪郭内にある。
任意選択で、前記折曲部の長さδ１の範囲は、
Figure 2022067612000004
であり、
ただし、Ｗ１が前記第１極片の幅であり、Ｗ２が前記第２極片の幅であり、Ｔａが前記第１極片の厚さであり、Ｔｃが前記第２極片の厚さであり、Ｔｓが前記セパレータ帯の厚さであり、前記第１極片の幅が前記第１極片の該当する前記セパレータ帯の延伸方向における両端間の距離であり、前記第２極片の幅が前記第２極片の該当するセパレータ帯の延伸方向における両端間の距離であり、Ｂが前記折曲部の精度である。
従来技術に比べ、本開示の実施例による積層用設備は、例えば下記の有益効果を有する。
該積層用設備は、搬送機構と担持機構とを有し、搬送機構が、複合極片帯を下へ搬送するように構成され、該複合極片帯が、間隔をあけて順に設置される複数の複合極片ユニットを備えるとともに、隣接する２つの複合極片ユニット同士が折り曲げ可能な折曲部によって接続される。担持機構は、積層用平面を有し、該積層用平面が、複合極片帯を積層用平面において折り畳んで複数の複合極片ユニットを積層用平面において順に積み重ねて積層構造を形成するように、複合極片ユニットを受ける。
搬送機構が複合極片帯を積層用平面に搬送する過程において、複合極片帯における複合極片ユニットが順に積層用平面に接近し、そのうちの複合極片帯における１つの複合極片ユニットが積層用平面に掌合されたあと、その上の他の１つの複合極片ユニットが積層用平面における複合極片ユニットへ折り畳まれて積層用平面における複合極片ユニットに掌合され、２つの複合極片ユニットからなる積層構造を積み重ねてなす。さらに、折曲部で積層構造の最上部の複合極片ユニットと接続する他の１つの複合極片ユニットも積層構造の最上部に位置する複合極片ユニットへ折り畳まれ、このように、複数の複合極片ユニットを順に積み重ねて積層作業を完成させて、複数の複合極片ユニットを備えた積層構造を形成させる。
また、各前記複合極片ユニットは、順に重ねて設置されたセパレータ帯、第１極片、他
のセパレータ帯及び第２極片を備え、そして、同一の複合極片帯において、隣接する２つの複合極片ユニットにおける２つの第２極片がそれぞれ該当第１極片の異なる側に位置するので、積層構造における任意の１つの複合極片ユニットの第１極片が、隣接する他の１つの複合極片ユニットの第２極片に隣接するようになる。該積層作業は、隣接する複合極片ユニットの間の折曲部の折り曲げ、複数の複合極片ユニット自身の重力作用及び搬送機構の駆動を利用して順に折り畳むことにより、積層作業の効率が高く、複合極片ユニットの変形が生じにくく、積層したものの品質が高い。
本開示の実施例による積層方法及び積層構造の従来技術に対する有益効果は、上記の積層用設備の従来技術に対する有益効果と同様であるため、ここで説明を省略する。
以下、本開示の実施例の技術案をより明瞭に説明するため、実施例の説明に必要な図面を簡単に説明する。図面は、本開示の一部の実施例を示すものに過ぎず、範囲を限定するものではない。当業者は、発明能力を用いなくても、これらの図面に基づいてその他の関連図面を得ることが可能である。
本開示の実施例による積層用設備の、積層作業を開始するときの模式的構成図である。 本開示の実施例による積層用設備の、積層作業の進行中の模式的構成図である。 本開示の実施例による積層用設備の、搬送機構と担持機構との距離が比較的に近い状態で積層作業を行うときの模式的構成図である。 本開示の実施例による積層方法の模式的フローチャートである。 本開示の実施例による積層構造の模式的構成図である。 本開示の実施例による積層構造の複合極片帯の模式的構成図である。 図６におけるＶＩＩ部の模式的拡大構成図である。 本開示の実施例による積層構造における隣接する２つの複合極片ユニットの限界ずれ状態での模式的部分構成図である。 本開示の実施例による積層構造における隣接する２つの複合極片ユニットの位置揃えした状態での模式的部分構成図である。
本開示の実施例の目的、技術案及び利点をより明瞭にするため、以下、本開示の実施例に用いられる図面を参照しながら、本開示の実施例における技術案を明瞭且つ完全に説明し、説明される実施例が本開示の一部の実施例に過ぎず、すべての実施例ではないことは無論である。ここで図面を用いて説明、示した本開示の実施例における部品は、様々な配置方法で配置、設計することが可能である。
なお、同様な符号は、図面において同様なものを示すので、１つの図面で定義された場合、その他の図面でさらに定義、解釈することが不要になる。「上」、「下」、「内」、「外」、「左」、「右」等の用語で表された方向又は位置関係は、図面に基づくものであり、或いは該発明製品の通常の配置方向又は位置関係であり、或いは当業者が通常認識している方向又は位置関係であり、本開示を便宜及び簡略に説明するためのものに過ぎず、該当装置又は素子が、必ず特定の方向を有したり、特定の方向に構成、操作されたり、することを明示又は暗示するものではないため、本開示を限定するものではないと理解すべきである。「第１」、「第２」などの用語は、区別に説明するためのものに過ぎず、相対重要性を明示又は暗示するものではないと理解すべきである。「有する」、「含む」といった用語およびそれらの任意の変化形は非排他的な包含を網羅するように意図される。よって、一連の要素を含むプロセス、方法、物品または装置は、必ずしもこれらの要素に限
定されず、明記されない他の要素、またはこれらのプロセス、方法、物品または装置にとって固有の他の要素を含んでもよい。特に断りがない限り、「～を含む」という表現で限定された要素について、前記要素を含むプロセス、方法、物品又は装置にその他の同様な要素も有している状況を除外しない。
なお、明確な規定や限定がない限り、「設置」、「接続」などの用語を、広義的に理解すべきである。例えば、「接続」は、固定接続でもよいし、取り外し可能な接続でもよいし、一体的な接続でもよい。そして、機械的な接続でもよいし、電気的な接続でもよい。また、直接接続してもよいし、中間物を介して間接的に接続してもよいし、２つの素子の内部が連通してもよい。当業者は、本開示における上記用語の具体的な意味を、具体的な状況に応じて理解することができる。
以下、図面を参照しながら、本開示の具体的な実施形態を詳細に説明する。
図１、図２及び図３に示すように、図１は本開示の実施例による積層用設備１０の、積層作業を開始するときの模式的構成図である。図２は本開示の実施例による積層用設備１０の、積層作業の進行中の模式的構成図である。図面において、矢印Ａで示す方向は第一方向Ａであり、矢印Ｒは右揺動中心Ｒを示し、矢印Ｌは左揺動中心Ｌを示し、Ｃは積層中心Ｃを示す。
本実施例による積層用設備１０は、複合極片帯２２を折り畳むように構成され、積層効率が高く、積層したものの品質が良い。該積層用設備１０は、積層システムやセル生産ラインなどのシーンに適用することができ、また、単独に使用してもよい。
以下、積層用設備１０の構造、作動原理及び有益効果を詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、該積層用設備１０は、搬送機構１１と担持機構１２とを備える。搬送機構１１は、複合極片帯２２を下へ搬送するように構成され、該複合極片帯２２が、間隔をあけて順に設置される複数の複合極片ユニット２２１を備えるとともに、隣接する２つの複合極片ユニット２２１同士が折り曲げ可能な折曲部によって接続される。つまり、複合極片帯２２は、複数の複合極片ユニット２２１及び複数の折曲部２２８が交互に順次接続したものである。
担持機構１２は、積層用平面１２１を有し、該積層用平面１２１が、複合極片ユニット２２１を受けるように構成される。複合極片ユニット２２１は積層用平面１２１に当接したあと、折曲部２２８が曲がる。このようにして、複合極片帯２２における複数の複合極片ユニット２２１を積層用平面１２１において順に折り畳むことができ、複数の複合極片ユニット２２１を積層用平面１２１において順に積み重ねて積層構造２０を形成することができる。
つまり、搬送機構１１が複合極片帯２２を積層用平面１２１に搬送する過程において、複合極片帯２２における複合極片ユニット２２１が順に積層用平面１２１に接近し、そのうちの１つの複合極片ユニット２２１が積層用平面１２１に掌合されたあと、その上の他の１つの複合極片ユニット２２１が積層用平面１２１における複合極片ユニット２２１へ折り畳まれて積層用平面１２１における複合極片ユニット２２１に掌合され、このようにして、２つの複合極片ユニット２２１からなる積層構造２０を積み重ねてなすことができる。さらに、折曲部２２８で該積層構造２０の最上部の複合極片ユニット２２１と接続する他の１つの複合極片ユニット２２１も該積層構造２０の最上部に位置する複合極片ユニット２２１へ折り畳まれ、このように、複数の複合極片ユニット２２１を順に積み重ねて積層作業を完成させて、複数の複合極片ユニット２２１を備えた積層構造２０を形成させ
る。
また、複合極片ユニット２２１は、順に重ねて設置されたセパレータ帯２２２、第１極片２２６、他のセパレータ帯２２２及び第２極片２２７を備え、そして、同一の複合極片帯２２において、隣接する２つの複合極片ユニット２２１における２つの第２極片２２７がそれぞれ該当複合極片ユニット２２１の第１極片２２６の異なる側に位置するので、積層構造２０における任意の１つの複合極片ユニット２２１の第１極片２２６が、隣接する他の１つの複合極片ユニット２２１の第２極片２２７に隣接するようになる。該積層作業は、隣接する複合極片ユニット２２１の間の折曲部２２８の折り曲げ、複数の複合極片ユニット２２１自身の重力作用及び搬送機構１１の駆動を利用して順に折り畳むことにより、積層作業の効率が高く、複合極片ユニット２２１の変形が生じにくく、積層したものの品質が高い。
図２に示すように、複合極片帯２２は、搬送機構１１の駆動により、第一方向Ａに沿って複合極片ユニット２２１を下へ搬送する。搬送機構１１における複合極片ユニット２２１は、バイアススライド機構の移動スライダのようなものであり、第一方向Ａに沿ってスライドする。搬送機構１１と積層用平面１２１との間の複数の複合極片ユニット２２１は、複数の揺動リンクのようなものであり、各複合極片ユニット２２１と積層用平面１２１又は積層構造２０の最上部とが当接する箇所は、揺動リンクの回動中心のようなものである。図２に示すように、Ｌは、図２における積層構造２０の最上部において後ろへ揺動している複合極片ユニット２２１の左揺動中心Ｌを示し、Ｒは、図２における積層構造２０の最上部の折り畳み済みの複合極片ユニット２２１の右揺動中心Ｒを示している。つまり、複合極片ユニット２２１が積層用平面１２１へ折り畳まれる過程において、一部の複合極片ユニット２２１は、図２における左側に向かって積層用平面１２１へ折り畳まれ、右揺動中心Ｒの回りに折り畳まれ、その他の一部の複合極片ユニット２２１は、図２における右側に向って積層用平面１２１へ折り畳まれ、左揺動中心Ｌの回りに折り畳まれ、そして、これらの複合極片ユニット２２１は、交互する左揺動中心Ｌの回りの折り畳み及び右揺動中心Ｒの回りの折り畳みを繰り返す。そして、複合極片帯２２は、搬送機構１１の駆動により下へ移動し、複数の複合極片ユニット２２１が搬送機構１１及び自身重力の作用で、順に左揺動中心Ｌ及び右揺動中心Ｒの回りに交互に揺動し、これにより、順に積み重ねられて積層構造２０を形成する。該積層作業プロセスによれば、複合極片ユニット２２１の変形が生じにくく、積層したものの品質が高い。
従来の積層作業方式では、セパレータが高速に往復移動し、移動する度に、正極極片／負極極片を積み重ね、このような積層作業方式であれば、極片とセパレータとの間に皺が生じやすく、これに起因して、セルの充放電後のリチウムの析出が生じやすい。また、このような積層作業方式は、セパレータの高速の往復移動により、セパレータの張力の大きい変化が生じやすく、機械によって摩擦、慣性モーメント及びモータの駆動性能が異なるため、セパレータの変形の不一致が生じやすく、不可逆なセパレータの変形及びセパレータの微細孔の引張変形が生じることがあるので、セルの性能が影響される。本実施例による積層用設備１０は、搬送機構１１及び複合極片ユニット２２１自身の重力作用により、複数の複合極片ユニット２２１を左揺動中心Ｌ及び右揺動中心Ｒの回りに交互に揺動させながら積み重ねて、積層構造２０を形成する。該積層作業過程において、複合極片ユニット２２１が変形しにくく、積層したものの品質が高い。そして、搬送機構１１の搬送スピードを調整することで、積み重ねのスピードを向上させ、高速な積層の効果を実現することができる。
本実施例において、第一方向Ａは積層用平面１２１に垂直する方向であり、これにより、複合極片ユニット２２１を下へ搬送する過程において、複合極片ユニット２２１が積層用平面１２１に垂直する方向に沿って積層用平面１２１に当接する場合、折曲部２２８が
曲がりやすく、その後の複合極片ユニット２２１の折り畳んで積層用平面１２１に置くこともより容易になる。
本実施例において、積層構造２０の第一方向Ａにおける中心線は積層用平面１２１の中心を通る。このようにして、複数の複合極片ユニット２２１が左揺動中心Ｌ及び右揺動中心Ｒの回りに交互に揺動する過程において、２つの方向のそれぞれへ揺動する複合極片ユニット２２１の動作幅は、積層構造２０の第一方向Ａにおける中心線に対して対称する。つまり、折り畳み済みの複合極片ユニット２２１の左揺動中心Ｌ及び右揺動中心Ｒから積層中心Ｃまでの距離がどちらも複合極片ユニット２２１の幅の半分となるので、積層構造２０の対称性が向上され、積層用設備１０の積層したものの品質が向上される。
なお、本実施例では、積層用平面１２１全体として矩形の平面となる。上記の積層用平面１２１の中心を矩形の平面の対角線の交点として理解することができる。他の実施例では、積層用平面１２１は、円形の平面であってもよく、又は他の多角形の平面であってもよい。
図１に示すように、本実施例において、搬送機構１１は、隣接して設置された２つの搬送ローラ１１１を備える。２つの搬送ローラ１１１は、第一方向Ａに沿って複合極片ユニット２２１を搬送し、第一方向において、搬送ローラ１１１と複合極片ユニット２２１との接触位置から積層用平面１２１までの距離Ｈを
Figure 2022067612000005
以上にすることができ、ただし、Ｗが複合極片ユニット２２１の、複合極片帯２２の延伸方向における両端間の距離であり、即ち、複合極片ユニット２２１の幅である。
このようにして、搬送機構１１と積層用平面１２１との間に少なくとも２つの複合極片ユニット２２１があるので、搬送機構１１と積層用平面１２１との間の２つの複合極片ユニット２２１を積層中心Ｃ又は積層用平面１２１に傾いて折り曲げることに寄与できる。図１及び図２に示すように、２つの複合極片ユニット２２１の間の折曲部２２８が曲がるとともに積層中心Ｃ又は積層用平面１２１に接近し、２つの複合極片ユニット２２１の間の折曲部２２８が曲がるとともに積層中心Ｃ又は積層用平面１２１から離れることが抑えられ、積層用設備１０の作動安定性が向上される。
図２及び図３に示すように、図３は本実施例による積層用設備１０が搬送機構１１と担持機構１２との距離が近い状態で積層作業を行う場合の模式的構成図である。
図３に示すように、複合極片ユニット２２１はフレキシブル性を有するものであってもよく、この場合、搬送ローラ１１１と複合極片ユニット２２１との接触位置から積層用平面１２１までの距離Ｈが
Figure 2022067612000006
以上にすることができる。
このようにして、搬送機構１１が複合極片ユニット２２１を積層用平面１２１に搬送するとき、２つの搬送ローラ１１１の間の複合極片ユニット２２１と積層用平面１２１へ折
り畳まれる複合極片ユニット２２１とが相対的に折り曲げられるように、複数の複合極片ユニット２２１が順に積層用平面１２１において積み重ねられ、積層作業を完成させる。
なお、他の実施例では、担持機構１２又は搬送機構１１は、第一方向Ａに垂直する方向において移動可能な機構であってもよい。この場合、積層作業を行うとき、担持機構１２又は搬送機構１１は第一方向Ａに垂直する方向において移動し、複合極片ユニット２２１の折り曲げの度合いが軽減され、積層したものの品質が向上される。１つ目の複合極片ユニット２２１が積層用平面１２１まで搬送された際、担持機構１２又は搬送機構１１を第一方向Ａに垂直する方向において移動するように制御して、積層用平面１２１に向けられた１つ目の複合極片ユニット２２１の中点と積層中心Ｃとを重合させる。このようにして、複数の複合極片ユニット２２１を折り畳んで形成した積層構造２０は、安定性がより良く、積層したものの品質がより優れる。
本実施例において、積層用設備１０は、移動駆動部材１３をさらに有してもよい。該移動駆動部材１３は、担持機構１２と接続するとともに、積層構造２０の最上部の複合極片ユニット２２１と搬送機構１１との距離を一定に維持するように担持機構１２を、第一方向Ａに沿って移動するように駆動する。このようにして、複合極片ユニット２２１の積み重ね過程において、積層構造２０の最上部と搬送機構１１との距離が一定になり、積層構造２０の最上部と搬送機構１１との間の複合極片ユニット２２１の数も一定に維持され、したがって、上方の複合極片ユニット２２１の、積層用平面１２１へ折り畳まれる各複合極片ユニット２２１に対する影響が同じとなり、よって、積層作業の安定性が保たれ、積層構造２０の品質が向上される。
なお、本実施例では、上記の「積層構造２０の最上部と搬送機構１１との距離を一定に維持させる」ことを、積層構造２０の上面と搬送ローラ１１１の下縁との距離を一定に維持させることとして理解することができる。
任意選択で、他の実施例では、搬送機構１１全体が鉛直の上方向に向かって移動可能に構成してもよい。これによっても、積層構造２０の最上部の複合極片ユニット２２１と搬送機構１１との距離を一定に維持できる。上記の「鉛直の上方向」を第一方向Ａと逆の方向として理解することができる。
本実施例において、積層用設備１０は、ガイド部材１４をさらに有してもよい。該ガイド部材１４は、積層用平面１２１の上方に設置されるとともに、搬送機構１１と積層用平面１２１との間に位置する。図１を参照しながら説明し、複合極片帯２２が積層構造２０の第一方向Ａにおける中心線から離れて折り曲げられるとき、ガイド部材１４により、複合極片帯２２の、積層構造２０の第一方向Ａにおける中心線から離れるような折り曲げを制限することができる。例えば、積層作業において、隣接する２つの複合極片ユニット２２１の間の折曲部２２８のフレキシブル性が劣り、相対的な折り曲げが困難の場合、ガイド部材１４により、隣接する複合極片ユニット２２１の折り曲げを補助することができる。
任意選択で、ガイド部材１４は移動可能な装置であってもよい。一般的に、ガイド部材１４は、複合極片帯２２に接近する方向に向かって移動可能であり、即ち、搬送機構１１と積層用平面１２１との間にある複合極片帯２２へ移動可能であり、このようにして、該当する複合極片帯２２を、積層構造２０の第一方向Ａにおける中心線に近接する方向に向かって移動するように駆動して、複合極片帯２２の折り曲げを補助することができる。
本実施例において、該積層用設備１０は、止め部１２２をさらに有する。該止め部１２２は、担持機構１２に設けられ、積層用平面１２１の縁に位置する。このようにして、止
め部１２２により、積層用平面１２１における複合極片ユニット２２１の積層用平面１２１からの抜け出しを制限でき、したがって、積み重ねて形成した積層構造２０を常に積層用平面１２１内に保つことができる。なお、Ｈが
Figure 2022067612000007
より大きく且つ
Figure 2022067612000008
より小さいとなるとき、該止め部１２２の位置制限効果がより良い。
図１～図３に示すように、本実施例において，間隔をあけて２つの止め部１２２が設けられ、積層用平面１２１が２つの止め部１２２の間に位置する。２つの止め部１２２により２つの方向で積層構造２０に対して位置制限することにより、位置制限効果がより良い。
任意選択で、他の実施例では、積層用設備１０は、吸着部材をさらに有してもよい。該吸着部材は、積層用平面１２１に設置されるとともに、第一方向Ａに沿って複合極片ユニット２２１を積層用平面１２１に吸着するように構成され、したがって、積層用平面１２１における複合極片ユニット２２１の横移動を制限することができる。
本実施例による積層用設備１０の動作原理は、下記通りである。
該積層用設備１０は、搬送機構１１と担持機構１２とを備える。搬送機構１１は、複合極片帯２２を下へ搬送するように構成され、該複合極片帯２２が、間隔をあけて順に設置される複数の複合極片ユニット２２１を備えるとともに、隣接する２つの複合極片ユニット２２１同士が折り曲げ可能な折曲部によって接続される。担持機構１２は、積層用平面１２１を有する。該積層用平面１２１は、複合極片ユニット２２を積層用平面１２１において折り畳んで複数の複合極片ユニット２２１を積層用平面１２１において順に積み重ねて積層構造２０を形成するように、複合極片ユニット２２１を受けるように構成される。搬送機構１１が複合極片帯２２を積層用平面１２１に搬送する過程において、複合極片帯２２における複合極片ユニット２２１が順に積層用平面１２１に接近し、複合極片帯２２における１つの複合極片ユニット２２１が積層用平面１２１に掌合されたあと、その上の他の１つの複合極片ユニット２２１が積層用平面１２１における複合極片ユニット２２１へ折り畳まれて積層用平面１２１における複合極片ユニット２２１に掌合され、このようにして、２つの複合極片ユニット２２１からなる積層構造２０を積み重ねてなす。さらに、折曲部２２８によって積層構造２０の最上部の複合極片ユニット２２１と接続する他の１つの複合極片ユニット２２１も積層構造２０の最上部に位置する複合極片ユニット２２１へ折り畳まれ、このように、複数の複合極片ユニット２２１を順に積み重ねて積層作業を完成させて、複数の複合極片ユニット２２１を備えた積層構造２０を形成させる。また、各複合極片ユニット２２１は、順に重ねて設置されたセパレータ帯２２２、第１極片２２６、もう１本のセパレータ帯２２２及び第２極片２２７を備え、そして、同一の複合極片帯２２において、隣接する２つの複合極片ユニット２２１における２つの第２極片２２７がそれぞれ該当複合極片ユニット２２１の第１極片２２６の異なる側に位置するので、積層構造２０における任意の１つの複合極片ユニット２２１の第１極片２２６が、隣接す
る他の１つの複合極片ユニット２２１の第２極片２２７に隣接するようになる。該積層作業は、隣接する複合極片ユニット２２１の間の折曲部２２８の折り曲げ、複数の複合極片ユニット２２１自身の重力作用及び搬送機構１１の駆動を利用して順に折り畳むことにより、積層作業の効率が高く、複合極片ユニット２２１の変形が生じにくく、積層したものの品質が高い。
上記のように、本実施例による積層用設備１０は、積層効率が高く、積層したものの品質がよいなどの利点を有する。
図４に示すように、図４は、本実施例による積層方法の模式的フローチャートである。
本実施例は、上記の実施例による積層用設備１０に適用する積層方法をさらに提供し、該積層方法も、積層効率が高く、積層したものの品質が良い利点を有する。
なお、本実施例による積層方法は、その基本原理及びもたらす技術的効果が、上記の積層用設備１０の原理及び技術的効果と同様であるため、上記の該当内容を参照できる。
図４に示すように、該積層方法は下記のステップを含む。
ステップＳ１００は、複数の複合極片ユニット２２１を積層用平面１２１において順に積み重ねて積層構造２０を形成するように、複合極片帯２２を下に向かって積層用平面１２１に搬送する。
このようにして、複合極片帯２２における１つの複合極片ユニット２２１が積層用平面１２１に掌合されたあと、続いて該複合極片ユニット２２１の上の他の１つの複合極片ユニット２２１が積層用平面１２１における複合極片ユニット２２１へ折り畳まれて積層用平面１２１における複合極片ユニット２２１に掌合され、このようにして、２つの複合極片ユニット２２１からなる積層構造２０を積み重ねてなす。積層構造２０の最上部における複合極片ユニット２２１に接続される他の１つの複合極片ユニット２２１も折曲部２２８によって折り畳むことができ、折り畳まれたあと、積層構造２０の最上部に位置される。このように、複数の複合極片ユニット２２１を順に積み重ね、積層作業を完成させて複数の複合極片ユニット２２１を備える積層構造２０を形成する。該積み重ね方法は、隣接する複合極片ユニット２２１の間の折曲部２２８の折り曲げ、搬送機構１１の駆動作用及び複合極片ユニット２２１自身の重力作用を利用して、複数の複合極片ユニット２２１を順に折り畳むことにより、積層作業の効率が高い。
積層方法は、下記のステップをさらに含んでもよい。
ステップＳ２００は、積層用平面１２１における積層構造２０の最上部の複合極片ユニット２２１と搬送機構１１との距離を一定に維持するように、積層用平面１２１を下へ移動させる。
このようにして、複合極片ユニット２２１の積み重ね過程において、積層構造２０の最上部と搬送機構１１との距離を一定になり、積層構造２０の最上部と搬送機構１１との間の複合極片ユニット２２１の数も一定に維持され、したがって、積層構造２０の上方の複合極片ユニット２２１の、積層用平面１２１へ折り畳む各複合極片ユニット２２１に対する影響が同じとなり、積層作業の安定性を向上させ、積層構造２０の品質を向上させることができる。
なお、複合極片帯２２を積層用平面１２１に搬送する方向を第一方向Ａとし、第一方向Ａが積層用平面１２１に垂直する方向であり、積層構造２０の第一方向Ａにおける中心線
が積層用平面１２１の中心を通る。このようにして、複数の複合極片ユニット２２１が左揺動中心Ｌ及び右揺動中心Ｒの回りに交互に揺動する過程において、左、右へ揺動する複合極片ユニット２２１の動作幅は同じであり、即ち、左揺動中心Ｌ及び右揺動中心Ｒから積層中心Ｃまでの距離がどちらも複合極片ユニット２２１の幅の半分となるので、積層構造２０における複数の複合極片ユニット２２１をより精確に揃えることができ、積層用設備１０の積層したものの品質が向上される。
上記のように、本実施例による積層方法も、積層効率が高く、積層したものの品質が良いなどの利点を有する。
図５、図６及び図７に示すように、図５は、本実施例による積層構造２０の模式的構成図であり、図６は、本実施例による積層構造２０の複合極片帯２２の模式的構成図であり、図７は、図６におけるＶＩＩ部の模式的拡大構成図である。
本実施例は、上記の実施例における積層用設備１０又は積層方法を用いて製造する積層構造２０を提供する。該積層構造２０の積層作業時の効率が高く、積層作業の効率が高い利点を有する。
なお、本実施例による積層構造２０は、その基本原理及びもたらす技術的効果が、上記の実施例と同様であるため、上記の実施例における該当内容を参照できる。
該積層構造２０は、複合極片帯２２からなるものであり、該複合極片帯２２が２本のセパレータ帯、複数枚の第１極片２２６及び複数枚の第２極片２２７を備える。複数枚の第１極片２２６は、２本のセパレータ帯２２２の間に設置されるとともに、セパレータ帯２２２の延伸方向に沿って間隔をあけて設置される。第１極片２２６及び対応する第２極片２２７からなる複合極片ユニット２２１を形成するように、複数枚の第２極片２２７は、２本のセパレータ帯２２２のそれぞれの第１極片２２６から離間する側に交互に設置され、複数枚の第２極片２２７と複数枚の第１極片２２６とが一対一で対応するように構成される。複数枚の複合極片ユニット２２１を順に折り畳むときに折り曲げることができるように、隣接する複合極片ユニット２２１間に間隔があり、セパレータ帯２２２の、該間隔に対応する部分が折り曲げ可能な折曲部２２８となるように構成される。
つまり、複合極片ユニット２２１は、順に積み重ねた第２極片２２７、セパレータ帯２２２、第１極片２２６及び他のセパレータ帯２２２を備える。隣接する複合極片ユニット２２１は一部のセパレータ帯２２２によって接続され、即ち、折曲部２２８によって接続される。隣接する２つの複合極片ユニット２２１は、１つの複合極片ユニット２２１における第２極片２２７が下方に位置し、他の複合極片ユニット２２１における第２極片２２７が上方に位置するように、複合極片帯２２における第２極片２２７が上下で交互に設置される。このようにして、複合極片帯２２における複数の複合極片ユニット２２１が順に折り畳まれたとき、積層構造２０における第２極片２２７が２つの複合極片ユニット２２１のそれぞれの第１極片２２６の間に位置される。
本実施例において、積層構造２０の高さ方向において、任意の１つの複合極片ユニット２２１における第１極片２２６は、隣接する複合極片ユニット２２１における第２極片２２７に掌合される。
なお、本実施例では、第１極片２２６の幅は第２極片２２７の幅よりも大きく、且つ、第２極片２２７の第１極片２２６への投影が、第１極片２２６の外輪郭内にある。第１極片２２６の幅は、第１極片２２６の該当するセパレータ帯２２２の延伸方向における両端間の距離であり、第２極片２２７の幅は、第２極片２２７の該当するセパレータ帯２２２
の延伸方向における両端間の距離である。他の実施例では、第１極片２２６の幅を第２極片２２７の幅よりも小さいにし、第１極片２２６の第２極片２２７への投影が第２極片２２７の外輪郭内にあるようにしてもよい。
図６、図８及び図９に示すように、図８は、本実施例による積層構造２０における隣接する２つの複合極片ユニット２２１の限界ずれ状態での模式的部分構成図であり、図９は、本実施例による積層構造２０における隣接する２つの複合極片ユニット２２１の位置揃えした状態での模式的部分構成図である。
折曲部２２８の長さδ１の範囲は、
Figure 2022067612000009
である。
ただし、Ｗ１が第１極片２２６の幅であり、Ｗ２が第２極片２２７の幅であり、Ｔａは第１極片２２６の厚さであり、Ｔｃは第２極片２２７の厚さであり、Ｔｓはセパレータ帯２２２の厚さであり、第１極片２２６の幅が第１極片２２６の該当するセパレータ帯２２２の延伸方向における両端間の距離であり、第２極片２２７の幅が第２極片２２７の該当するセパレータ帯２２２の延伸方向における両端間の距離であり、Ｂが折曲部２２８の精度であり且つ正の値である。
ここで、折曲部２２８の長さδ１が最大値になった場合、図８に示すように、このとき、上方の複合極片ユニット２２１が左に偏っており、上方の第１極片２２６と下方の第２極片２２７とがずれそうとなっており、下方の第２極片２２７が左に偏っており、即ち、下方の第１極片２２６の左縁と下方の第２極片２２７の左縁とが位置揃えしたとき、図８における折曲部２２８の長さは、３枚のセパレータ帯２２２の厚さ３Ｔｓと、１枚の第１極片２２６の厚さＴａと、下記式による長さとの和に略等しい。
Figure 2022067612000010
折曲部２２８の長さが最大値より小さいとき、上方の複合極片ユニット２２１が左に移動しにくいため、上方の第１極片２２６と下方の第２極片２２７とのずれを避け、積層構造２０の良好な位置揃えを確保することができる。
δ１が最小値になった場合、図９に示すように、上方の複合極片ユニット２２１と下方の複合極片ユニット２２１とが位置揃えされ、図９における折曲部２２８の長さは、４Ｔｓ+２Ｔａ+Ｔｃ+Ｂとなる。このようにして、上下の２つの複合極片ユニット２２１の位
置揃えを確保でき、折曲部２２８に大きな引張変形が生じしなく、積層構造２０の品質が向上される。
上記のように、本実施例による積層構造２０は、積層の作業効率が高いなどの多利点を有する。
上記の記載は、本開示の具体的な実施例にすぎず、本開示を制限するものではない。当業者にとって、矛盾がない限り、上記の実施例における特徴を相互結合させることができ、本開示に各種の変更や変化を有してもよい。本開示の精神及び主旨から逸脱しない限り、すべての変更、均等置換、改良等は、いずれも本開示の保護範囲内に含まれるべきであ
る。そして、実施例を例示的かつ非限定的なものと見なすべきである。本開示の範囲は、上記説明ではなく、付する特許請求の範囲によって限定されるものである。従って、特許請求の範囲と同等の意味を有したりその範囲に属したりする全ての変化が本開示に属する。特許請求の範囲における符号を、該当する請求項に係る発明を限定するものと見なすべきではない。
産業上の利用可能性
上記のように、本開示は、積層効率が高く、積層したものの品質が良い利点を有する積層用設備、方法及び積層構造を提供する。
２０…積層構造、
２２…複合極片帯、
２２１…複合極片ユニット、
２２２…セパレータ帯、
２２６…第１極片、
２２７…第２極片、
２２８…折曲部、
１０…積層用設備、
１１…搬送機構、
１１１…搬送ローラ、
１２…担持機構、
１２１…積層用平面、
１２２…止め部、
１３…移動駆動部材、
１４…ガイド部材、
Ａ…第一方向、
Ｒ…右揺動中心、
Ｌ…左揺動中心、
Ｃ…積層中心。

Claims (18)

  1. 搬送機構と担持機構とを有し、
    前記搬送機構は、複合極片帯を下へ搬送するように構成され、前記複合極片帯が、間隔をあけて順に設置される複数の複合極片ユニットを備えるとともに、隣接する２つの前記複合極片ユニット同士が折り曲げ可能な折曲部によって接続され、前記複合極片ユニットが、順に重ねて設置されたセパレータ帯と、第１極片と、他のセパレータ帯と、第２極片とを備え、
    前記担持機構は、積層用平面を有し、前記積層用平面が、複数の前記複合極片ユニットを前記積層用平面において順に積み重ねて積層構造を形成し、前記積層構造における任意の１つの前記複合極片ユニットの前記第１極片が、隣接する他の１つの前記複合極片ユニットの前記第２極片に隣接するように、前記複合極片ユニットを受ける
    ことを特徴とする積層用設備。
  2. 前記搬送機構は、隣接して設置された２つの搬送ローラを備え、２つの前記搬送ローラが、第一方向に沿って前記複合極片ユニットを前記積層用平面に搬送するように構成され、
    前記第一方向において、前記搬送ローラと前記複合極片ユニットとの接触位置から前記積層用平面までの距離Ｈが
    Figure 2022067612000011
    以上であり、ただし、Ｗが前記複合極片ユニットの幅である
    ことを特徴とする請求項１に記載の積層用設備。
  3. 前記搬送機構は、隣接して設置された２つの搬送ローラを備え、２つの前記搬送ローラが、第一方向に沿って前記複合極片ユニットを搬送するように構成され、
    前記複合極片ユニットがフレキシブル性を有し、前記第一方向において、前記搬送ローラと前記複合極片ユニットとの接触位置から前記積層用平面までの距離Ｈが
    Figure 2022067612000012
    以上であり、ただし、Ｗが前記複合極片ユニットの幅である
    ことを特徴とする請求項１に記載の積層用設備。
  4. 前記搬送機構が複合極片帯を搬送する方向を第一方向とし、前記第一方向が前記積層用平面に垂直する方向である
    ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の積層用設備。
  5. 前記積層構造の前記第一方向における中心線は前記積層用平面の中心を通る
    ことを特徴とする請求項４に記載の積層用設備。
  6. 前記担持機構と接続する移動駆動部材をさらに有し、
    前記移動駆動部材は、前記積層構造の最上部の前記複合極片ユニットと前記搬送機構との距離を一定に維持するように、前記担持機構を、鉛直の下方向に向かって移動するように駆動する
    ことを特徴とする請求項１に記載の積層用設備。
  7. 前記積層構造の最上部の前記複合極片ユニットと前記搬送機構との距離を一定に維持するように、前記搬送機構全体は鉛直の上方向に向かって移動可能である
    ことを特徴とする請求項１に記載の積層用設備。
  8. 前記搬送機構と前記積層用平面との間に設置され、前記複合極片ユニットの前記折曲部に対する折り曲げをガイドするように構成されるガイド部材をさらに有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の積層用設備。
  9. 前記ガイド部材は、隣接する２つの前記複合極片ユニットの相対的な折り曲げを補助するように、前記複合極片帯に接近する方向に向かって移動可能である
    ことを特徴とする請求項８に記載の積層用設備。
  10. 前記積層用平面に設置されるとともに前記複合極片ユニットを吸着する吸着部材をさらに有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の積層用設備。
  11. 前記担持機構に設けられ、前記積層用平面の縁に位置し、前記積層用平面における前記複合極片ユニットの前記積層用平面からの抜け出しを制限する止め部をさらに有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の積層用設備。
  12. 間隔をあけて２つの前記止め部が設けられ、前記積層用平面が２つの前記止め部の間に位置する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の積層用設備。
  13. 請求項１～１２のいずれか１項に記載の積層用設備に適用する積層方法であって、
    複数の前記複合極片ユニットを前記積層用平面において順に積み重ねて積層構造を形成するように、前記複合極片帯を下に向かって前記積層用平面に搬送することを含む
    ことを特徴とする積層方法。
  14. 前記積層構造の最上部の前記複合極片ユニットと前記搬送機構との距離を一定に維持するように、前記積層用平面を下へ移動させることをさらに含む
    ことを特徴とする請求項１３に記載の積層方法。
  15. 請求項１～１２のいずれか１項に記載の積層用設備により製造された積層構造であって、
    前記複合極片帯からなるものであり、前記複合極片帯が２本のセパレータ帯と、複数枚の第１極片と、複数枚の第２極片とを備え、
    複数枚の前記第１極片は、２本の前記セパレータ帯の間に設置されるとともに、前記セパレータ帯の延伸方向に沿って間隔をあけて設置され、
    前記第１極片及び対応する前記第２極片からなる前記複合極片ユニットを形成するように、複数枚の前記第２極片は、２本の前記セパレータ帯のそれぞれの前記第１極片から離間する側に交互に設置され、複数枚の前記第２極片と複数枚の前記第１極片とが一対一で対応するように構成され、複数枚の前記複合極片ユニットを順に折り畳むときに折り曲げ可能になるように、隣接する前記複合極片ユニット間に間隔があり、前記セパレータ帯の前記間隔に対応する部分が折り曲げ可能な折曲部となるように構成される
    ことを特徴とする積層構造。
  16. 前記積層構造の高さ方向において、任意の１つの前記複合極片ユニットにおける第１極
    片は、隣接する前記複合極片ユニットにおける第２極片に掌合される
    ことを特徴とする請求項１５に記載の積層構造。
  17. 前記第１極片の幅は前記第２極片の幅より大きく、且つ、前記第２極片の前記第１極片への投影が前記第１極片の外輪郭内にある
    ことを特徴とする請求項１５に記載の積層構造。
  18. 前記折曲部の長さδ１の範囲は、
    Figure 2022067612000013
    であり、
    ただし、Ｗ１が前記第１極片の幅であり、Ｗ２が前記第２極片の幅であり、Ｔａが前記第１極片の厚さであり、Ｔｃが前記第２極片の厚さであり、Ｔｓが前記セパレータ帯の厚さであり、前記第１極片の幅が前記第１極片の該当する前記セパレータ帯の延伸方向における両端間の距離であり、前記第２極片の幅が前記第２極片の該当するセパレータ帯の延伸方向における両端間の距離であり、Ｂが前記折曲部の精度である
    ことを特徴とする請求項１５に記載の積層構造。
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