JP4103150B2 - リチウム箔の貼付装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、短冊状リチウム箔を所定の間隔毎に極板上に貼り付けるためのリチウム箔の貼付装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、電池用電極としてリチウム電極を組み込んだリチウム電池が、種々の用途に採用されている。このリチウム電極は、通常、フープ状やシート状の長尺なリチウム箔を所望の切断部位毎に切断した後、短冊状リチウム箔として集電体(極板)面に固着することにより製造されている。
【0003】
この場合、集電体面上に短冊状リチウム箔を貼り付けるために、例えば、特開平6−124709号公報に開示された製造方法が知られている。この従来技術では、一連の樹脂フイルム上に配置された一連の金属リチウム箔(またはリチウム合金箔)を所定寸法に切断した(または切り込みを入れた)金属リチウム箔面を負極集電体面に当接させるとともに、前記樹脂フイルム面を押圧し、該金属リチウム箔を該負極集電体面に転写するように構成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術では、供給される樹脂フイルムとリチウム箔の密着状態の制御が難しく負極集電体面への貼着時にリチウム箔の転写必要部分が樹脂フイルムに残留したり、逆に、該リチウム箔の転写不必要部分が前記集電体面に転写されてしまうという問題が指摘されている。しかも、集電体面に対するリチウム箔の貼り付けパターンの変更が不可能であり、また、一連の樹脂フイルムは、リチウム箔の転写が行われた後に再利用することができず、不経済であるという問題がある。
【0005】
そこで、短冊状リチウム箔を集電体面に転写するために、密着用ローラとニップローラとを備えた貼付機構を採用することが考えられる。すなわち、集電体のリチウム箔転写面側に密着用ローラが配設されるとともに、前記集電体の反対面側にニップローラが配置される。そして、連続的に搬送される長尺な極板の一方の面側で、少なくとも一部が分断されたリチウム箔を密着用ローラを介して間欠的に回転させるとともに、前記極板の他方の面側にニップローラを押圧することにより、前記極板に前記リチウム箔を部分的に密着させる。次いで、転写ローラの回転を停止するとともに、ニップローラによるニップ作用を解除することにより、前記転写ローラと前記極板とに発生する速度差を介して前記リチウム箔を短冊状リチウム箔として前記極板に転写するようにしたものである。
【0006】
しかしながら、上記の構成では、リチウム箔が密着用ローラとニップローラとにより部分的に極板に密着された後、このリチウム箔から前記密着用ローラと前記ニップローラとが離間する。このため、リチウム箔全体を極板面に対して常時確実かつ高精度に密着させることができず、例えば、前記リチウム箔が前記極板面から浮き上がったり、該極板から分離してしまうおそれがある。
【0007】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単な構成で、極板面にリチウム箔を容易かつ高精度に貼り付けることが可能なリチウム箔の貼付装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明は、長尺な極板をその長手方向に搬送する極板搬送機構と、少なくとも一部が結合された状態で分断された切断部位が形成されたリチウム箔を周面に保持して前記極板の一方の面側で間欠的に回転する転写ローラを有し、停止した前記転写ローラと前記極板との速度差によって、前記リチウム箔の前記切断部位から分離することにより、前記極板の少なくとも一方の面に、所定の長さの短冊状リチウム箔を所定の間隔毎に貼り付ける貼付機構と、前記貼付機構の下流側に配設され、前記極板に前記リチウム箔全体を密着させるための押圧機構と、を備えることにより極板にリチウム箔全体を確実に密着させることができる。
【0009】
ここで、押圧機構が、回転駆動される第1ローラと弾性体を介して前記第1ローラ側に付勢される第2ローラとを備えるとともに、前記第2ローラの両端を回転自在に支持する軸受がスプリングを介して前記第1ローラ側に押圧される。従って、リチウム箔全体を極板に対して確実かつ高精度に密着させることが可能になる。その際、第1および第2ローラの外周面にローレット加工が施されているため、リチウム箔に十分な密着強度を付与することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の実施形態に係るリチウム箔の貼付装置10の概略構成図である。
【0012】
貼付装置10は、フープ状の電極支持体に一定間隔で活物質が間欠塗布された長尺な極板12を巻回し、トルクモータ(図示せず)により一定のトルクで送り出す送り出し軸14と、この送り出し軸14から送り出された前記極板12をその長手方向(矢印A方向)に搬送する極板搬送機構16と、前記極板12の一方の面12aに所定の長さの短冊状リチウム箔18を所定の間隔毎に貼り付ける第1貼付機構20と、前記極板12の他方の面12bに所定の長さの短冊状リチウム箔18を所定の間隔毎に貼り付ける第2貼付機構22と、両方の面12a、12bに前記短冊状リチウム箔18が貼り付けられた該極板12をセパレータ(合紙)24と一体的に一定のテンションで巻き取る巻き取り軸26と、前記第2貼付機構22の下流側に配設され、前記極板12に前記短冊状リチウム箔18全体を密着させるための押圧機構30とを備える。セパレータ24は、セパレータ送り出し軸31に巻回されている。
【0013】
極板搬送機構16は、極板12を吸着保持し、サーボモータ32を介してこの極板12を定量送りするメインフィードローラ34と、前記極板12を送り出し軸14から巻き取り軸26に向かって搬送するための複数のパスローラ36とを備える。
【0014】
第1および第2貼付機構20、22は、それぞれ長尺なリチウム箔18aと合紙40とを一体的に巻回する第1および第2送り出し軸42、44と、この第1および第2送り出し軸42、44から前記リチウム箔18aを送り出すために前記合紙40を巻き取る第1および第2合紙巻き取り軸46、48とを備える。第1および第2合紙巻き取り軸46、48は、第1および第2送り出し軸42、44に近接して設けられるとともに、この第1および第2合紙巻き取り軸46、48は、矢印方向に回転することにより前記第1および第2送り出し軸42、44にリチウム箔18aと一体に巻回されている合紙40を巻き取る。
【0015】
第1および第2送り出し軸42、44と第1および第2合紙巻取軸46、48とは、第1および第2ユニット50、52に配設されている。この第1および第2ユニット50、52は、リチウム箔18aの送り出し方向(矢印BおよびC方向)に直交する方向(図1の紙面に直交する方向)に移動自在である。
【0016】
各リチウム箔18aの搬送路上には、第1および第2合紙巻き取り軸46、48の間欠回転作用下に第1および第2送り出し軸42、44から間欠的に送り出される前記リチウム箔18aに一定のテンション(10g〜100g)を付与する第1および第2ダンサーローラ54、56が上下方向に揺動自在に配設される。
【0017】
第1および第2ダンサーローラ54、56の下流側には、リチウム箔18aを外周面に所定の角度範囲にわたって吸着保持する第1および第2切断ローラ58、60と、前記第1および第2切断ローラ58、60に並設されるとともに、後述する加工手段によって一部が分断されたリチウム箔18aを保持して極板12のそれぞれの面12a、12b側で間欠的に回転する第1および第2転写ローラ62、64とが設けられる。
【0018】
第1および第2切断ローラ58、60の周面近傍には、前記第1および第2切断ローラ58、60に同期してリチウム箔18aに所定の間隔毎にかつこのリチウム箔18aの搬送方向に直交して設けられた切断部位に沿って間欠的に開口部、例えば、ミシン目を形成する第1および第2加工手段66、68が進退自在に配設される。
【0019】
第1および第2転写ローラ62、64に対向する位置には、極板12のそれぞれの面12b、12a側から前記第1および第2転写ローラ62、64に同期して該第1および第2転写ローラ62、64の周面を押圧する第1および第2ニップローラ70、72が配設される。
【0020】
図2および図3に示すように、押圧機構30は、回転駆動される第1ローラ74と、この第1ローラ74に対して進退自在に支持されるとともに、一対のスプリング(弾性体)76を介して前記第1ローラ74側に付勢される第2ローラ78とを備える。
【0021】
第1および第2ローラ74、78は、金属製の第1および第2軸芯80、82と、この第1および第2軸芯80、82が圧入される高分子量ポリエチレンやポリプロピレン等の樹脂製の第1および第2筒体84、86とを備える。第1および第2筒体84、86の外周面には、♯50のローレット88、90が施されている。
【0022】
第1ローラ74の第1軸芯80の両端は、軸受92を介してホルダ94に回転自在に支持されるとともに、この第1軸芯80の一端には、プーリ96が軸着される。プーリ96には、図示しない駆動源に連結された駆動ベルト98が係合する。第1ローラ74は、極板12のラインスピード(例えば、20cm/sec)以上の周速で回転駆動され、オーバーフィート率が100〜120%に設定される。
【0023】
第2ローラ78の第2軸芯82の両端は、軸受100を介してホルダ94に回転自在に支持される。ホルダ94には、軸受100を矢印X方向に進退自在に嵌合する開口部102が設けられるとともに、前記軸受100に押圧部材104が係合する。各押圧部材104は、一端側に軸受100の形状に対応して湾曲形状を有しており、それぞれの他端側にスプリング76の一端側が当接する。スプリング76の他端側は、ホルダ94にねじ止め固定された支持板106に支持されている。第2ローラ78の押圧力は、線圧で8kg/幅に設定されている。
【0024】
このように構成される貼付装置10の動作について、以下に説明する。
【0025】
図1に示すように、送り出し軸14には、フープ状の極板12が巻回されており、一方、第1および第2送り出し軸42、44には、金属に対して粘着性のある薄い金属箔であるフープ状のリチウム箔18aが、ポリプロピレン、ポリエチレン等の絶縁材料で形成された合紙40と重畳された状態で巻回されている。また、セパレータ送り出し軸31には、同様にフープ状のセパレータ24が巻回されている。
【0026】
そこで、送り出し軸14が、図示しないトルクモータにより逆回転されて極板12に一定のトルクを与え、この極板12がパスローラ36の案内作用下にメインフィードローラ34を介して搬送される。このメインフィードローラ34は、サクションドラムを構成しており、極板12を吸着しサーボモータ32を介して定量搬送を行う。このため、極板12は、メインフィードローラ34およびパスローラ36を含む極板搬送機構16を介して矢印A方向に定量搬送される。
【0027】
一方、第1貼付機構20では、リチウム箔18aに第1ダンサーローラ54を介して所定のテンション、例えば、50gのテンションが付与されており、第1合紙巻き取り軸46が回転駆動されて合紙40のみが巻き取られる。このため、リチウム箔18aは、巻き戻しによるテンション変動が作用しない状態で、第1ダンサーローラ54による一定テンション下で第1送り出し軸42から円滑に送り出され、第1切断ローラ58側に移送される。
【0028】
リチウム箔18aは、第1ダンサーローラ54により所定のテンションが付与された状態で、第1切断ローラ58の外周面に吸着保持され、この第1切断ローラ58が間欠的に回転されることにより、前記リチウム箔18aが所定の切断ピッチで間欠搬送される。そして、リチウム箔18aの切断部位が第1加工手段66に対応する位置に停止されると、この第1加工手段66を介して前記リチウム箔18aに、例えば、ミシン目が形成される。
【0029】
第1切断ローラ58と第1転写ローラ62とが、同期して互いに逆方向に回転駆動されるため、ミシン目が形成されたリチウム箔18aは、前記第1切断ローラ58の外周面から前記第1転写ローラ62の外周面側に受け渡される。
【0030】
次いで、第1転写ローラ62の外周面に吸着保持されているリチウム箔18aが貼り付け位置に至ると、第1ニップローラ70が極板12の他方の面12b側に前記第1転写ローラ62の回転に同期して移動する。これにより、第1ニップローラ70が所定のニップ圧力で極板12を第1転写ローラ62側に押圧する。
【0031】
第1転写ローラ62の外周面に吸着保持されているリチウム箔18aが所定の範囲まで極板12に密着すると、第1ニップローラ70が前記極板12から離間するとともに、前記第1転写ローラ62の回転が停止される。従って、極板搬送機構16により定量搬送されている極板12と、この極板12に部分的に貼り付けられかつ第1転写ローラ62の外周面に保持されているリチウム箔18aとの間で速度差が生じ、このリチウム箔18aがミシン目から容易かつ確実に分離され、短冊状リチウム箔18として前記極板12上に転写される。
【0032】
第1貼付機構20で一方の面12aに短冊状リチウム箔18が貼り付けられた極板12は、第2貼付機構22側に搬送される。この第2貼付機構22では、第1貼付機構20と同様に、極板12の他方の面12bに短冊状リチウム箔18の貼り付け処理が施される。これにより、極板12の両方の面12a、12bに短冊状リチウム箔18が貼り付けられることになる。
【0033】
ところで、第1および第2貼付機構20、22では、極板搬送機構16により定量搬送されている極板12と、この極板12に部分的に貼り付けられかつ第1および第2転写ローラ62、64の外周面に保持されているリチウム箔18aとの間に生ずる速度差によって前記リチウム箔18aを分離し、短冊状リチウム箔18として前記極板12上に転写するように構成されている。これにより、短冊状リチウム箔18が極板12の両方の面12a、12bに対して部分的に密着された状態で貼り付け処理が終了されるおそれがある。
【0034】
しかしながら、本実施形態では、第2貼付機構22の下流側に押圧機構30が配設されている。このため、両方の面12a、12bに短冊状リチウム箔18が部分的に貼り付けられた極板12が押圧機構30を構成する第1および第2ローラ74、78間に挿入されると、この第1ローラ74が図示しない駆動源に連結された駆動ベルト98およびプーリ96を介して送り方向(矢印Y方向)に回転される。
【0035】
従って、第1および第2ローラ74、78間に挿入した極板12と短冊状リチウム箔18とは、前記第1ローラ74の回転作用下に矢印Y方向に送られるとともに、スプリング76の付勢作用下に前記第2ローラ78と該第1ローラ74とに挟圧されて互いに密着する。
【0036】
その際、第2ローラ78では、第2軸芯82の両端に設けられた一対の軸受100が、スプリング76により付勢されている押圧部材104を介して第1ローラ74側に押圧されている。この結果、第2ローラ78の軸方向に延在する外周面全長にわたって第1ローラ74の外周面に倣わせることができ、短冊状リチウム箔18全体を極板12に対し高精度に密着させることが可能になる。
【0037】
これにより、短冊状リチウム箔18が極板12に部分的に貼り付けられていても、この短冊状リチウム箔18が押圧機構30を通過するだけで、前記短冊状リチウム箔18全体を前記極板12に対して確実かつ高精度に密着させることができる。このため、例えば、短冊状リチウム箔18が極板12から浮き上がったり、この極板12から分離してしまうという不具合を有効に阻止することが可能になる。
【0038】
しかも、第1および第2ローラ74、78の外周面には、ローレット88、90が施されている。従って、第1および第2ローラ74、78は、短冊状リチウム箔18との接触面積が削減され、前記短冊状リチウム箔18に十分な密着強度を付与することができる。これによって、簡単な構成で、短冊状リチウム箔18に十分な密着強度を確実に付与することが可能になるという効果が得られる。
【0039】
なお、押圧機構30を通過した極板12は、セパレータ送り出し軸31から送り出されるセパレータ24と重ね合わされた状態で巻き取り軸26に巻き取られることになる(図1参照)。
【0040】
また、本実施形態では、第1および第2ローラ74、78の第1および第2筒体84、86が樹脂で形成されているが、これに限定されるものではなく、ステンレス鋼(SUS)や各種金属に無電解ニッケルめっき処理を施したものを採用してもよい。
【0041】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るリチウム箔の貼付装置では、長尺な極板の少なくとも一方の面に短冊状リチウム箔が貼り付けられた後、押圧機構の作用下に、前記極板に前記リチウム箔全体を確実に密着させることができる。このため、短冊状リチウム箔が極板から浮き上がったり、この極板から分離することを有効に阻止することができ、簡単な構成で、リチウム箔の貼り付け作業が効率的かつ高精度に遂行される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るリチウム箔の貼付装置の概略構成説明図である。
【図2】前記貼付装置を構成する押圧機構の斜視説明図である。
【図3】前記押圧機構の側面説明図である。
【符号の説明】
10…貼付装置 12…極板
14…送り出し軸 16…極板搬送機構
18…短冊状リチウム箔 18a…リチウム箔
20、22…貼付機構 26…巻き取り軸
30…押圧機構 42、44…送り出し軸
46、48…合紙巻き取り軸 58、60…切断ローラ
62、64…転写ローラ 66、68…加工手段
70、72…ニップローラ 74、78…ローラ
76…スプリング 80、82…軸芯
84、86…筒体 88、90…ローレット
92、100…軸受 94…ホルダ
104…押圧部材
Claims (4)
- 長尺な極板をその長手方向に搬送する極板搬送機構と、
少なくとも一部が結合された状態で分断された切断部位が形成されたリチウム箔を周面に保持して前記極板の一方の面側で間欠的に回転する転写ローラを有し、停止した前記転写ローラと前記極板との速度差によって、前記リチウム箔の前記切断部位から分離することにより、前記極板の少なくとも一方の面に、所定の長さの短冊状リチウム箔を所定の間隔毎に貼り付ける貼付機構と、
前記貼付機構の下流側に配設され、前記極板に前記リチウム箔全体を密着させるための押圧機構と、
を備えることを特徴とするリチウム箔の貼付装置。 - 請求項1記載の貼付装置において、前記押圧機構は、回転駆動される第1ローラと、
前記第1ローラに対して進退自在に支持されるとともに、弾性体を介して前記第1ローラ側に付勢される第2ローラと、
を備えることを特徴とするリチウム箔の貼付装置。 - 請求項2記載の貼付装置において、前記弾性体は、前記第2ローラの両端を回転自在に支持する軸受を前記第1ローラ側に押圧する一対のスプリングであることを特徴とするリチウム箔の貼付装置。
- 請求項2記載の貼付装置において、前記第1および第2ローラは、外周面にローレット加工が施された樹脂製ローラであることを特徴とするリチウム箔の貼付装置。
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