JP2023025918A - 電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
工程Aでは、さらに第2孔群が、吸引することによって、第1セパレータおよび第2セパレータの少なくとも一方を吸着するように構成されていてもよい。
工程Cでは、第1孔群と第2孔群とのうち少なくとも第2孔群からガスを放出してもよい。
工程Cでは、第1孔群からガスを放出してもよい。
巻芯には、巻芯の延びる方向に沿って延びる溝が形成されていてもよい。第1セパレータおよび第2セパレータは、巻芯に保持された状態で、溝に対向する部分が切断されてもよい。
第1セパレータおよび第2セパレータの幅は25cm以上であってもよい。
第1孔群および第2孔群は、第1構成部に形成されていてもよい。
また、第1孔群は、第1構成部に形成されていてもよい。第2孔群は、第2構成部に形成されていてもよい。
図1に示された電池2は、横長の角形電池である。電池2は、図1に示されているように、電池ケース10と、巻回電極体20と、正極端子50と、負極端子60とを有している。電池ケース10は、外装体11と、封口板12とを有している。
外装体11は、有底の角形ケースであり、横長の矩形の収容空間を有している。外装体11は、巻回電極体20を主として収容している。外装体11は、略長方形の底面11eと、底面11eの長辺に沿った対向する一対の幅広面11a,11b(図示省略)と、底面11eの短辺に沿った対向する一対の幅狭面11c,11dとを有している。底面11eに対向する面には、巻回電極体20を収容するための開口11fが形成されている。開口11fには、封口板12が取り付けられている。
封口板12は、電池ケース10の開口11fに装着されている。封口板12は、外装体11の開口11fに装着されうる略長方形の板材で構成されている。封口板12は、略長方形の板材であり、長手方向の片側に正極端子50を取り付けるための取付孔が形成されており、反対側に負極端子60を取り付けるための取付孔12a,12bが形成されている。
正極端子50と、負極端子60とは、封口板12に取り付けられている。巻回電極体20は、正極端子50と、負極端子60とに取り付けられた状態で、外装体11に収容されている。正極端子50は、外部端子51と、軸部材52と、内部端子53と、集電部材54と、第1インシュレータ71と、第2インシュレータ72と、ガスケット73とを備えている。負極端子60は、外部端子61と、軸部材62と、内部端子63と、集電部材64と、第1インシュレータ81と、第2インシュレータ82と、ガスケット83とを備えている。第1インシュレータ71,81と、第2インシュレータ72,82と、ガスケット73,83とは、それぞれ絶縁材である。第1インシュレータ71,81と第2インシュレータ72,82は、それぞれ所要の剛性を有する樹脂である。ガスケット73,83は、封口板12の取付孔12a,12bに装着される部材であり、所要の可撓性を有している。
図2は、巻回電極体20の模式図である。図2では、巻回電極体20は、一端が展開された状態で図示されている。巻回電極体20は、例えば、図2に示されているように、それぞれ長尺の帯状の正極板21と、第1のセパレータ31と、負極板22と、第2のセパレータ32とが、長手方向を揃えて順に重ねられつつ、幅方向に設定された巻回軸WL回りに巻回されている。
次に、巻回機100を説明する。図3から図6は、巻回機100の模式図である。巻回機100は、ここで開示される電池の製造方法を具現化する巻回機の一例である。図3から図6には、巻回機100のうちターレット120の部分をターレット120の回転軸C1の遠方から見た図がそれぞれ示されている。
移動経路k1は、リールからターレット120に向けて正極板21が送り出される経路である。移動経路k2は、リールからターレット120に向けて負極板22が送り出される経路である。移動経路k3は、リールからターレット120に向けて第1セパレータ31が送り出される経路である。移動経路k4は、リールからターレット120に向けて第2セパレータ32が送り出される経路である。正極板21,負極板22,第1セパレータ31および第2セパレータ32は、それぞれ帯状であり、所定の移動経路k1~k4に沿って送り出される。正極板21の移動経路k1は、第1位置P1に配置された巻芯140に至る手前で、第1セパレータ31の移動経路k3に合流している。負極板22の移動経路k1は、第1位置P1に配置された巻芯140に至る手前で、第2セパレータ32の移動経路k4に合流している。移動経路k1~k4には、送り出される正極板21,負極板22,第1セパレータ31および第2セパレータ32の緩みを取り除くためのダンサロール機構や、テンションを調整するためのテンションナーなどがそれぞれ適宜に配置される。
ターレット120は、中心C1に回転軸が設定された回転盤である。複数(この実施形態では、3つ)の巻芯140は、ターレット120に配置されている。複数の巻芯140は、それぞれ独立して回転可能な略円筒状の軸である。この実施形態では、複数の巻芯140の軸は、ターレット120の中心軸と平行になるように設けられている。ターレット120には、第1巻芯140(1)と、第2巻芯140(2)と、第3巻芯140(3)の3つの巻芯140が設けられている。第1巻芯140(1)と、第2巻芯140(2)と、第3巻芯140(3)とは、ターレット120の中心軸回りに、周方向に等間隔で配置されている。第1巻芯~第3巻芯140(1)~(3)は、それぞれ同じ構成を有する巻芯である。図示は省略するが、ターレット120は、所要のアクチュエータ(例えば、サーボモータ)を備えており、適当なタイミングで適当な角度回転する。
図7は、第1位置P1に配置された巻芯140を模式的に示す断面図である。巻芯140は、略円筒状の部材である。図7では、巻芯140の軸方向から見た図が示されており、図3に示されているように、第1位置P1に配置された巻芯140に第1セパレータ31と第2セパレータ32が巻き付けられる際の状態が示されている。巻芯140は、図4に示されているように、側周面に巻き付けられるセパレータ31,32を保持する機能を有する。この実施形態では、巻芯140は、吸引孔141と、吸引経路142と、溝143とを有する。吸引孔141は、側周面に巻き付けられるセパレータ31,32を吸着させるための孔である。吸引経路142は、巻芯140の内部に形成され、吸引孔141に通じた流路である。吸引経路142は、吸引孔141に負圧を形成するための流路である。吸引経路142は、例えば、外部に設置される真空ライン(図示省略)に適宜に接続されて負圧が形成されるように構成されているとよい。溝143は、セパレータ31,32が切断される際に、カッター151の刃が降ろされる受け部として形成されている。この実施形態では、溝143は、巻芯140の外周面に巻芯140の軸方向に沿って形成されている。なお、この実施形態では、巻芯140は、略円筒形状であるが、扁平な形状に巻回する場合には、扁平な巻芯が用いられてもよい。また、巻芯は、径方向に沿って分割された巻芯であってもよく、巻芯の径が可変であってもよい。
カッター151は、セパレータ31,32を切断するカッターである。第1位置P1に配置された巻芯140に保持されたセパレータ31,32に刃151aが押し当てられるように構成されている。この実施形態では、カッター151は、巻芯140に保持されたセパレータ31,32に刃が押し当てられるように定められた位置にガイドに沿って押し出されたり、当該位置から後退したりする。カッター151は、図示は省略するが、アクチュエータ(例えば、シリンダ機構)によって適当なタイミングで動作するように操作される。刃151aは、例えば、波刃(のこぎり状の刃)であってもよい。
押えローラ152は、セパレータ31,32を第1位置P1に配置された巻芯140に押し付けるローラである。かかる押えローラ152によって、セパレータ31,32は、第1位置P1に配置された巻芯140に押し当てられつつ、巻取られる。押えローラ152は、セパレータ31,32を第1位置P1に配置された巻芯140に押さえ付ける押え治具として機能する。この実施形態では、図7に示されているように、押えローラ152は、複数の突起152aが外周面に形成されている。このように突起152aのあるローラ152によって、2枚のセパレータ31,32が巻芯140に押し付けられることによって、突起152aによって力が局所的に集中してセパレータ31,32が強く押し付けられる。このため、セパレータ31,32同士がより好適に圧着される。押えローラ152は、例えば、略円筒形状であり、周側面にローレット加工が施されているとよい。押えローラ152は、例えば、バネなどが内装された機構によって、第1位置P1に配置された巻芯140にセパレータ31,32を適当な圧力で押し当てるように構成されているとよい。また、押えローラ152は、図示は省略するが、ガイドおよびアクチュエータによって、第1位置P1に配置された巻芯140に巻き付けられたセパレータ31,32に押し当てられる位置(図3参照)と、巻芯140から離れる位置(図5参照)とに移動する。押えローラ152は、巻芯140の幅方向に1つの円筒状のローラで設けられていてもよいし、巻芯140の幅方向に間欠的に複数配置された複数のローラで構成されていてもよい。
固定ローラ161は、第1セパレータ31の移動経路k3と正極板21の移動経路k1とが合流する位置に設けられている。可動ローラ171は、固定ローラ161に対して第1セパレータ31を押し付けて、第1セパレータ31を挟むローラである。可動ローラ171は、ガイドおよびアクチュエータによって所定の方向に移動する。可動ローラ171の動きは、制御装置200によって制御される。可動ローラ171は、固定ローラ161に対して第1セパレータ31を押し付ける位置と、固定ローラ161から離れる位置とに動くように構成されている。可動ローラ171は、第1セパレータ31を挟む時には、バネなどの作用によって所定の力で第1セパレータ31を挟むように構成されているとよい。第1セパレータ31は、固定ローラ161と可動ローラ171とで適当な力で挟まれることによって、緩みなく第1位置P1に配置された巻芯140に向けて送り出される。
固定ローラ162は、第2セパレータ32の移動経路k4と負極板22の移動経路k2とが合流する位置に設けられている。可動ローラ172は、固定ローラ162に対して第2セパレータ32を押し付けて、第2セパレータ32を挟むローラである。可動ローラ172は、ガイドおよびアクチュエータによって所定の方向に移動する。可動ローラ172の動きは、制御装置200によって制御される。可動ローラ172は、固定ローラ162に対して第2セパレータ32を押し付ける位置と、固定ローラ162から離れる位置とに動くように構成されている。可動ローラ172は、第2セパレータ32を挟む時には、バネなどの作用によって所定の力で第2セパレータ32を挟むように構成されているとよい。第2セパレータ32は、固定ローラ162と可動ローラ172とで適当な力で挟まれることによって、緩みなく第1位置P1に配置された巻芯140に向けて送り出される。
固定ローラ163は、第1セパレータ31の移動経路k3の所定位置に配置され、第1セパレータ31の移動経路k3の移動経路を定めるためのローラである。
第1チャック181は、図3に示されているように、正極板21が送り出される移動経路k1のうち第1セパレータ31を挟む一対のローラ161,171の手前に配置されている。第1チャック181は、正極板21を掴む部材である。この実施形態では、第1チャック181は、一対の把持部材を備えている。図示は省略するが、第1チャック181は、正極板21を切断するためのカッターを備えている。第1チャック181は、図示は省略するが、ガイドおよびアクチュエータ(例えば、シリンダ機構)によって適当なタイミングで動作する。第1チャック181の動作は、制御装置200によって制御されるように構成されている。
第2チャック182は、図3に示されているように、負極板22が送り出される移動経路k2のうち第2セパレータ32を挟む一対のローラ162,172の手前に配置されている。第2チャック182は、負極板22を掴む部材である。この実施形態では、第2チャック182は、一対の把持部材を備えている。図示は省略するが、第2チャック182は、負極板22を切断するためのカッターを備えている。第2チャック182は、図示は省略するが、ガイドおよびアクチュエータ(例えば、シリンダ機構)によって適当なタイミングで動作する。第2チャック182の動作は、制御装置200によって制御されるように構成されている。
可動ローラ173は、図6に示されているように、第1セパレータ31と第2セパレータ32とが切断される際に、第1セパレータ31と第2セパレータ32とを第1位置P1に配置された巻芯140に押し付けるためのローラである。可動ローラ173は、ガイドおよびアクチュエータによって所定の方向に移動する。可動ローラ173の動きは、制御装置200によって制御される。可動ローラ173は、図6に示されているように、第1セパレータ31と第2セパレータ32とが切断される際に、第1セパレータ31と第2セパレータ32を第1位置P1に配置された巻芯140に押し付ける位置に配置される。それ以外のタイミングでは、可動ローラ173は、図3に示されているように、第1位置P1に配置された巻芯140から離れた位置に動く。可動ローラ173は、第1セパレータ31と第2セパレータ32を巻芯140に押し付ける時には、バネなどの作用によって所定の力で第1セパレータ31を挟むように構成されているとよい。
可動ローラ174は、図6に示されているように、第1セパレータ31と第2セパレータ32とが切断される際に、第1セパレータ31と第2セパレータ32とにテンションを付与するためのローラである。可動ローラ174は、ガイドおよびアクチュエータによって所定の方向に移動する。可動ローラ174の動きは、制御装置200によって制御される。
インデックスユニット185は、ターレット120の中心部に設けられている。ターレット120には、上述のように、3つの巻芯140(1)~(3)が周方向に均等配置されている。インデックスユニット185は、ターレット120と一緒に廻る略正三角形のベースを備えている。ベースの頂点には、それぞれインデックスローラ186~188が配置されており、インデックスローラ186~188は、3つの巻芯140(1)~(3)のそれぞれの間にそれぞれ配置されている。
例えば、図6に示されているように、正極板21と第1セパレータ31と負極板22と第2セパレータ32とを巻き取った巻芯140(1)は、第1位置P1から離れた第2位置P2に移動する。そして、セパレータ31,32が切断された後で、切断されたセパレータ31,32は、切断された端部まで巻き取られる。巻止装置190は、当該第2位置P2に配置されている。巻止装置190は、押えローラ191と、テープ貼付装置192とを備えている。押えローラ191は、第2位置P2に移動した巻芯140が、切断された正極板21と第1セパレータ31と負極板22と第2セパレータ32とを切断された端部まで巻き取られる際に、巻芯140(1)に巻き付けられた最外周の第2セパレータ32に押し当てられる。これにより、切断された正極板21と第1セパレータ31と負極板22と第2セパレータ32とは、それぞれ緩まずに巻き取られる。テープ貼付装置192は、最外周の第2セパレータ32または第1セパレータ31の切断された端部を止めるためのテープを貼る装置である。かかる巻止処理は、例えば、第1位置P1に新たに配置された巻芯140(2)に第1セパレータ31と、正極板21と、第2セパレータ32と、負極板22とが巻回される処理と並行して実施されてもよい。
図8は、巻芯140Aの断面図である。図9は、巻芯140Aの外周面を示す模式図である。図9では、巻芯140Aの外周面全体が平面に示されるよう、巻芯140Aを周方向に沿って仮想的に展開した図が示されている。図8に示されているように、巻芯140Aは、第1構成部140aおよび第2構成部140bを含んでいる。第1構成部140aおよび第2構成部140bはそれぞれ、略半円柱形状の部材である。第1構成部140aおよび第2構成部140bはそれぞれ、セパレータ31,32(図7参照)が巻きつけられる外周面140a1,140b1を有している。第1構成部140aおよび第2構成部140bはそれぞれ、他方の部材と対向する平坦面140a2,140b2を有している。
巻芯140Aは、第1孔群H1から吸引することにより、第1セパレータ31および第2セパレータ32の少なくとも一方を吸着するように構成されている。また、巻芯140Aは、第2孔群H2から吸引することにより、第1セパレータ31および第2セパレータ32の少なくとも一方を吸着する、あるいは、第2孔群H2からガスを放出する。当該ガス放出は、後述する巻芯140Aから巻回電極体を抜き取る工程において行われる。この実施形態では、第1孔群H1が吸引を行い、第2孔群H2がガスを放出するように構成されている。つまり、セパレータ31,32を吸着する機構は、第1孔群H1が設けられた第1構成部140aに設定されている。ガスを放出する機構は、第2孔群H21が設けられた第1構成部140aと、第2孔群H22が設けられた第2構成部140bとの両方に設定されている。
図10は、巻芯140Bの断面図である。図11は、巻芯140Bの外周面を示す模式図である。図11では、巻芯140Bの外周面全体が平面に示されるよう、巻芯140Bを周方向に沿って仮想的に展開した図が示されている。図10および図11は、図8および図9と同じ作用を奏する部材・部位には、適宜に同じ符号が付されており、重複する説明は適宜に省略されている。
工程A:第1セパレータ31を巻芯140に吸着する。
工程B:第1セパレータ31を巻芯140で巻き取る。
工程C:巻芯140Aから巻回電極体20を抜き取る。
巻芯140の外周面140a1,140b1には、第1孔群H1と、第2孔群H2とが形成されている。第1孔群H1と第2孔群H2とは、それぞれ別々に吸引またはガス放出するように制御可能に構成されている。
図10および図11に示されている実施形態では、巻芯140Bでは、第1孔群H11,H12および第2孔群H21は、第1構成部140aに形成されている。第2孔群H22,H23および第1孔群H13は、第2構成部140bに形成されている。
このように、第1孔群H1と第2孔群H2の配置は特に限定されない。第1孔群H1や第2孔群H2の配置は、セパレータ31,32を吸着させる位置や、ガス放出させる方向等に応じて適宜設定することができる。
10 電池ケース
11 外装体
12 封口板
20 巻回電極体
20a 巻回体
21 正極板
22 負極板
31,32 セパレータ
50 正極端子
60 負極端子
100 巻回機
120 ターレット
140,140A,140B 巻芯
140a 第1構成部
140a1 外周面
140a2 平坦面
140b 第2構成部
140b1 外周面
140b2 平坦面
140c 隙間
141 吸引孔(孔)
141a 追加の孔
142 吸引経路
142a~142i 流路
143 溝
151 カッター
151a 刃
152 ローラ
152a 突起
161~163 固定ローラ
171~174 可動ローラ
181 第1チャック
182 第2チャック
185 インデックスユニット
186~188 インデックスローラ
190 巻止装置
191 ローラ
192 テープ貼付装置
200 制御装置
k1~k4 移動経路
P1 第1位置
P2 第2位置
P3 第3位置
H1,H11~H13 第1孔群
H2,H21~H23 第2孔群
W 孔が形成されている領域の幅
WL 巻回軸
Claims (10)
- 第1セパレータ、負極板、第2セパレータ、および正極板が巻回された巻回電極体を備えた電池の製造方法であって、
前記第1セパレータを巻芯に吸着する工程Aと、
前記第1セパレータを前記巻芯で巻き取る工程Bと、
前記巻芯から巻回電極体を抜き取る工程Cと
を有し、
前記巻芯の外周面には、第1孔群と、第2孔群とが形成されており、
前記工程Aでは、前記第1孔群と前記第2孔群とのうち少なくとも一方が吸引することによって、前記第1セパレータを吸着し、
前記第1孔群と前記第2孔群とは、それぞれ別々に吸引またはガス放出するように制御可能に構成されている、電池の製造方法。 - 前記工程Aでは、前記第1孔群と前記第2孔群とのうち少なくとも前記第1孔群が吸引することによって、前記第1セパレータおよび前記第2セパレータの少なくとも一方を吸着するように構成されている、請求項1に記載された電池の製造方法。
- 前記工程Aでは、さらに前記第2孔群が、吸引することによって、前記第1セパレータを吸着するように構成された、請求項2に記載された電池の製造方法。
- 前記工程Cでは、前記第1孔群と前記第2孔群とのうち少なくとも前記第2孔群からガスを放出する、請求項1から3までの何れか一項に記載された電池の製造方法。
- 前記工程Cでは、前記第1孔群からガスを放出する、請求項1から4までの何れか一項に記載された電池の製造方法。
- 前記第1セパレータおよび前記第2セパレータは、前記巻芯に保持された状態で、前記巻芯上で切断される、請求項1から5までの何れか一項に記載された電池の製造方法。
- 前記巻芯には、前記巻芯の延びる方向に沿って延びる溝が形成され、前記第1セパレータおよび前記第2セパレータは、前記巻芯に保持された状態で、前記溝に対向する部分が切断される、請求項1から5までの何れか一項に記載された電池の製造方法。
- 前記巻芯は、第1構成部および第2構成部を含み、
前記第1構成部および前記第2構成部の少なくとも一方は、前記巻芯の径方向に前記巻芯の径を変えられるように動くことができ、
前記第1孔群および前記第2孔群は、前記第1構成部に形成されている、請求項1から7までの何れか一項に記載された電池の製造方法。 - 前記巻芯は、第1構成部および第2構成部を含み、
前記第1構成部および前記第2構成部の少なくとも一方は、前記巻芯の径方向に前記巻芯の径を変えられるように動くことができ、
前記第1孔群は、前記第1構成部に形成されており、前記第2孔群は、前記第2構成部に形成されている、請求項1から7までの何れか一項に記載された電池の製造方法。 - 前記第1セパレータおよび前記第2セパレータの幅は25cm以上である、請求項1から9までの何れか一項に記載された電池の製造方法。
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