JP5408504B2 - 電極シートの製造方法およびその装置 - Google Patents

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Description

本発明は電極シートの製造方法に関する。電極シートは、例えば、二次電池（蓄電池）の捲回電極体に用いられる。
電極シートの製造方法としては、例えば、日本国特許出願公開２００３−６８２８８号公報に開示されている。同公報では、集電体上に活物質層を形成した帯状の部材を走行させながら走行方向に切断している。切断刃は、帯状の部材の走行方向に複数個あり、帯状の部材の幅方向中央部を先に切断し、その後、帯状の部材の両端部に位置する電池電極を最後に切断する。これにより、電極の端面にバリが生じるのを防止できるというものである。
また、日本国特許出願公開平９−４５３１３号公報には、帯状の集電体に長さ方向と直交させて、一定の間隔で未塗工領域を残して縞状に電極材料を塗工し、当該帯状の集電体を幅方向に裁断して電極シートを製造する技術が開示されている。
また、日本国特許出願公開平９−６３５７８号公報には、加圧機から塗工機を経由して乾燥機に至るニッケルメッキフェルトのパスラインの張力を調整する機構に関する発明が記載されている。具体的には、塗工機の前後のパスラインに、それぞれ一定のテンション（張力）を付与する前テンション付与手段および後テンション付与手段を設けることが開示されている。
また、日本国特許出願公開２００２−２３４２２９号公報には、電極シートについて厚み方向の歪を矯正する装置が開示されている。
日本国特許出願公開２００３−６８２８８号公報 日本国特許出願公開平９−４５３１３号公報 日本国特許出願公開平９−６３５７８号公報 日本国特許出願公開２００２−２３４２２９号公報
本発明者は、図１に示すように、幅が広い帯状の金属箔１０に、所定の間隔をあけて電極材料１１、１２、１３を長さ方向に複数本塗工した原シート材１から複数の電極シートを得ることを考えている。当該原シート材１は、金属箔１０に、所定の間隔をあけて電極材料１１、１２、１３を塗工し、乾燥させる。その後、原シート材１をローラで圧延して電極材料１１、１２、１３の密度を上げる。そして、当該原シート材１は、電極材料が塗工された塗工部１１、１２、１３および塗工部１１、１２、１３の間（未塗工部１８、１９）に、長さ方向に設定された切断線ｚ１〜ｚ５に沿って切断される。これによって、複数の電極シートを効率良く製造することができる。
原シート材１は、上述したようにローラで圧延して電極材料１１、１２、１３の密度を上げるが、本発明者は、かかる工程において、金属箔１０にしわが生じることを見出した。品質の良い電極シートを製造するにはかかるしわの発生を抑えたい。本発明はかかるしわの発生を抑えるべく創案された。
本発明に係る電極シートの製造方法は、第１切断工程と、プレス工程とを有している。第１切断工程では、帯状の金属箔に、所定の間隔をあけて電極材料が長さ方向に複数本塗工された原シート材を、電極材料が塗工された各塗工部の間で分断する。プレス工程では、当該第１切断工程で分断された各原シート材をプレスする。
この製造方法によれば、プレス工程の前に、電極材料が塗工された各塗工部の間で原シート材が分断される。プレス工程では、当該分断された各原シート材をプレスするので、プレス工程では各原シート材が干渉せず、金属箔にしわが生じるのを抑制できる。
プレス工程は、第１切断工程で分断された各原シート材を幅方向に並べて、一対のロールで挟んでプレスしてもよい。この場合、一対のロールでプレスできるので、搬送経路が煩雑にならず、また設備コストを安価に抑えることができ、また省スペース化を図ることができる。また、均一な電極シートを得るべく、各原シート材を圧延する設定が容易にできるから作業性もよい。
また、第１切断工程と前記プレス工程との間に、第１切断工程で複数本に分断された各原シート材の間隔を拡げて、プレス工程に各原シート材を供給する間隔調整工程を有していてもよい。かかる間隔調整工程によって、第１切断工程で分断された原シート材の端部が擦れるのを防止できる。
また、第１切断工程と前記プレス工程との間に、第１切断工程で複数本に分断された各原シート材の速度を調整する速度調整工程を有し、当該速度調整工程によって前記プレス工程に供給される各原シート材の速度を調整してもよい。かかる速度調整工程によって、各原シート材に作用する張力差を解消することができ、プレス工程に原シート材をスムーズに搬送できる。
また、プレス工程後に第１切断工程で分断された各原シート材を、電極材料が塗工された塗工部で切断する第２切断工程を有していてもよい。これによって、各原シート材から幅方向片側に塗工部が偏った電極シートを得ることができる。
この場合、プレス工程後、第２切断工程の前に、第１切断工程で分断された各原シート材の歪を矯正する歪矯正工程を有していてもよい。かかる歪矯正工程では、原シート材の塗工部に比べて未塗工部を伸ばすとよい。
すなわち、プレス工程では、電極材料が塗工された塗工部では金属箔が延びるが、それに比べて、未塗工部では金属箔の延びは少ない。このため、原シート材に歪が生じ得るが、かかる歪矯正工程によって、かかる歪を矯正することができる。
また、本発明に係る電極シートの製造装置は、搬送機構と、第１切断機と、プレス機を有している。ここで、搬送機構は、原シート材を搬送する。第１切断機は、搬送機構で搬送された原シート材を分断する。さらに、プレス機は、搬送機構の搬送経路において第１切断機よりも下流側に配設され、第１切断機で分断された各原シート材をプレスする。搬送機構は、帯状の金属箔に所定の間隔をあけて電極材料が長さ方向に複数本塗工された原シート材を搬送できる。第１切断機は、電極材料が塗工された塗工部の間で当該原シート材が分断できるようにスリッターが配設されている。
この製造装置によれば、プレス機に供給される前に、第１切断機によって電極材料が塗工された各塗工部の間で原シート材が分断される。プレス機は、当該分断された各原シート材をプレスするので、各原シート材が干渉せず、金属箔にしわが生じるのを抑制できる。
この場合、搬送経路において第１切断機の上流に、第１切断機に供給される原シート材の幅方向位置を調整する位置調整機構を配設してもよい。
また、プレス機は一対のロールを有し、第１切断機によって分断された各原シート材を当該ロールの軸方向に間隔をあけて並べて、一対のロールで挟んでプレスしてもよい。この場合、一対のロールでプレスできるので、搬送経路が煩雑にならず、また設備コストを安価に抑えることができ、また省スペース化を図ることができる。また、均一な電極シートを得るべく、各原シート材を圧延する設定が容易にできるから作業性もよい。
また、搬送経路において第１切断機とプレス機との間に、第１切断機で複数本に分断された各原シート材の間隔を拡げる間隔調整機を有していてもよい。これにより、第１切断機で分断された各原シート材の端部が擦れるのを防止できる。
また、搬送経路において第１切断機とプレス機との間に、第１切断機で複数本に分断された各原シート材の速度を調整する速度調整機構を有し、当該速度調整機構によってプレス機に供給される各原シート材の速度を調整してもよい。かかる速度調整機構によって、各原シート材に作用する張力差を解消することができ、プレス機に原シート材をスムーズに搬送できる。
また、搬送経路においてプレス機よりも下流側に、第１切断機で分断された各原シート材を、電極材料が塗工された塗工部で分断する第２切断機を配設してもよい。これによって、各原シート材から幅方向片側に塗工部が偏った電極シートを得ることができる。
また、搬送経路においてプレス機と第２切断機との間に歪矯正機を配設してもよい。歪矯正機は、例えば、原シート材が掛けられる矯正ローラを有し、当該矯正ローラは、原シート材の塗工部を支持する部位に比べて、未塗工部を支持する部位が太いとよい。この場合、矯正ローラは、原シート材の幅方向両側の未塗工部を支持する部位が交換可能であるとよい。
すなわち、プレス機では、電極材料が塗工された塗工部では金属箔が延びるが、それに比べて、未塗工部では金属箔の延びは少ない。このため、原シート材に歪が生じ得るが、かかる歪矯正機によって、かかる歪を矯正することができる。
また、搬送経路において第２切断機の上流に、第２切断機に供給される原シート材の幅方向位置を調整する位置調整機構を配設してもよい。
かかる電極シートの製造方法および電極シートの製造装置は、例えば、電極シートと帯状セパレータが重ねられて捲回された捲回電極体を有する電池の製造方法において、電極シートの製造方法およびその装置として採用することができる。
図１は、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造方法に用いられる原シート材を示す平面図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造装置の構成を示す図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造方法の第１切断工程からプレス工程までの工程を示す平面図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造方法のプレス工程を示す正面図である。 図５は、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造方法のプレス工程を示す斜視図である。 図６は、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造装置の矯正ローラを示す正面図である。 図７は、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造装置の矯正ローラを示す断面図である。 図８は、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造方法のプレス工程から第２切断工程までの工程を示す平面図である。 図９は、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造装置の切断機の構造を示す側面図である。 図１０は、捲回電極体の構造例を示す図である。 図１１は、捲回電極体の構造例を示す図である。 図１２は、蓄電池の構造例を示す図である。 図１３は、蓄電池を電源として搭載した車両の一例を示す図である。 図１４は、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造装置の構成を示す図である。 図１５は、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造装置の構成を示す図である。 図１６は、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造装置のガイドロール機構を示す平面図である。 図１７は、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造装置の巻取装置を示す部分断面図である。 図１８は、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造装置のガイドローラを示す断面図である。 図１９は、本発明の他の実施形態に係る電極シートの製造装置の矯正ローラを示す断面図である。
以下、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造方法および製造装置を図面に基づいて説明する。
この電極シートの製造装置１００は、図２に示すように、搬送機構１０２と、第１切断機１０４と、間隔調整機１０６と、速度調整機構１０８と、プレス機１１０と、歪矯正機１１２と、第２切断機１１４と、位置調整機構１２０ａ、１２０ｂとを備えている。
≪搬送機構１０２≫
搬送機構１０２は、金属箔１０（集電体）に電極材料が塗工された原シート材１を搬送する機構である。この実施形態では、搬送機構１０２は、供給リール１２１から原シート材１を引き出し、第１切断機１０４、間隔調整機１０６、速度調整機構１０８、プレス機１１０、歪矯正機１１２、第２切断機１１４に、順に原シート材１を搬送する。当該搬送機構１０２は、原シート材１をガイドするガイドローラ１２８を複数備えている。原シート材１は、第１切断機１０４で分断され、さらに第２切断機１１４で各電極シート５ａ〜５ｆに分断される。各電極シート５ａ〜５ｆは、それぞれ巻取装置１２６、１２７にロール状に巻き取られる。
≪原シート材１≫
原シート材１は、図１に示すように、幅が広い金属箔１０に、電極材料１１、１２、１３が塗工されている。この実施形態では、原シート材１は、金属箔１０の長さ方向に電極材料が塗工された３本の塗工部１１、１２、１３を有している。また、原シート材１の幅方向両縁部には、電極材料が塗工されていない所定幅の未塗工部１６、１７を有している。塗工部１１、１２、１３は、上述した未塗工部１６、１７の内側で、それぞれ所定の間隔をあけて所定の幅で塗工されており、各塗工部１１、１２、１３の間に未塗工部１８、１９が設けられている。当該未塗工部１８、１９は、両端の未塗工部１６、１７の概ね２倍の幅を有している。この原シート材１は、金属箔１０の両面に、同じ位置に塗工部１１、１２、１３が塗工されており、電極材料１１、１２、１３を乾燥させてから供給リール１２１に巻き取られている。
この原シート材１は、図１に示すように、塗工部１１、１２、１３の幅方向の中心および各塗工部１１、１２、１３の間に、切断線ｚ１〜ｚ５が設定されている。かかる切断線ｚ１〜ｚ５を切断することによって、帯状の金属箔１０の幅方向片側に偏って所定幅で電極材料が塗工された電極シートを複数（この実施形態では、６本）切り出せる。
≪第１切断機１０４、第１切断工程≫
第１切断機１０４は、図２および図３に示すように、搬送機構１０２で搬送された原シート材１を分断する。この実施形態では、第１切断機１０４は、図３に示すように、電極材料が塗工された各塗工部１１、１２、１３の間の未塗工部１８、１９に設定された切断線ｚ２、ｚ４に沿って原シート材１を切断する。第１切断機１０４には、切断線ｚ２、ｚ４に対応して複数のスリッター１０４ａ、１０４ｂを備えている。当該スリッター１０４ａ、１０４ｂには、種々のスリッター（カッター）から、金属箔１０を適切に切断できるものを採用するとよい。電極シートは、電池により、また正極と負極によっても、金属箔の材質や厚さなどが異なる。このため、スリッター１０４ａ、１０４ｂは、好適には、金属箔１０の材質や厚さなどに応じて、切断条件を適切に変更できるものを採用するとよい。
≪位置調整機構１２０ａ≫
搬送経路において、第１切断機１０４の上流には、位置調整機構１２０ａが配設されている。位置調整機構１２０ａは、例えば、原シート材１の位置を検知する検知装置と、原シート材１の位置を補正する補正機構を組み合わせた、ＥＰＣ装置（edge position control device）又はＣＰＣ装置（center position control device）を用いるとよい。ＥＰＣ装置は、図３に示すように、原シート材１のエッジ位置を検知するセンサ１２０ａ１を有し、当該センサ１２０ａ１の検知に基づいてエッジ位置を合わせて、原シート材１の幅方向の位置を補正する装置である。なお、原シート材１の幅方向の位置を補正する機構は図示を省略している。また、ＣＰＣ装置は、図示は省略するが、原シート材１の両端のエッジ位置を検知することで原シート材１のセンター位置を検知し、当該センター位置を合わせて原シート材１の幅方向の位置を補正する装置である。
ＥＰＣ装置とＣＰＣ装置は、いずれも原シート材１の位置を調整する機構として用いることができる。特に、エッジ位置を管理したい場合はＥＰＣ装置を用いるとよく、センター位置を管理したい場合はＣＰＣ装置を用いるとよい。この実施形態では、第１切断機１０４に供給される原シート材１の位置を管理する位置調整機構１２０ａとして、ＥＰＣ装置を用いている。
この位置調整機構１２０ａによって、原シート材１の切断線ｚ２、ｚ４を第１切断機１０４のスリッター１０４ａ、１０４ｂに適切に合わせることができる。
≪間隔調整機１０６、間隔調整工程≫
第１切断機１０４で切断線ｚ２、ｚ４にスリットが入れられた原シート材１は、間隔調整機１０６に供給される。間隔調整機１０６は、図３に示すように、第１切断機１０４で分断された原シート材１ａ、１ｂ、１ｃの間隔を拡げる。すなわち、第１切断機１０４で切断線ｚ２、ｚ４に入れられたスリットを拡げて、分断された原シート材１ａ、１ｂ、１ｃの間隔を調整する。このような機構は、図示は省略するが、傾きロールや固定バーなど、搬送されるシート材の位置を補正する機構を用いるとよい。この実施形態では、かかる間隔調整機１０６によって、第１切断機１０４で分断された原シート材１ａ、１ｂ、１ｃの間隔が広げられるので、分断された原シート材１ａ、１ｂ、１ｃの縁が擦れ合うことを防止でき、異物の発生を防止できる。
なお、この実施形態では、図３に示すように、第１切断機１０４で分断された原シート材１ａ、１ｂ、１ｃのうち中央の原シート材１ｂの搬送経路と、分断前の原シート材１の搬送経路とが、同一の直線ｚ３に沿って設定されている。これにより、分断後の原シート材１ａ、１ｂ、１ｃと、分断前の原シート材１との間で適切に張力が作用し、分断前の原シート材１を適切に搬送することができる。
≪速度調整機構１０８、速度調整工程≫
速度調整機構１０８は、第１切断機１０４で分断された原シート材１ａ、１ｂ、１ｃが、プレス機１１０に供給される速度を調整する機構である。
この実施形態では、間隔調整機１０６によって原シート材１ａ、１ｂ、１ｃの間隔が調整されると、分断された各原シート材１ａ、１ｂ、１ｃの経路長に差が生じる。また、原シート材１ａ、１ｂ、１ｃは、それぞれ塗工部１１、１２、１３の厚みが均一でなく、プレス機１１０による圧延量に差が生じる場合がある。図３に示すように、かかる原シート材１ａ、１ｂ、１ｃを並走させた状態でプレス機１１０に供給すると、経路長の差や、圧延量の差に応じて、各原シート材１ａ、１ｂ、１ｃに張力差が生じ、スムーズに搬送できない場合がある。
この実施形態では、プレス機１１０の上流に速度調整機構１０８を有している。この速度調整機構１０８は、図２に示すように、第１切断機１０４で分断された原シート材１ａ、１ｂ、１ｃのうち、真ん中の原シート材１ｂを基準にして、他の原シート材１ａ、１ｃの速度を調整している。基準となる真ん中の原シート材１ｂは、張力調整機構（この実施形態では、ダンサローラ１０８ａ）に通されて張力が調整される。また、図示は省略するが、モータ又はブレーキ機構に通されて、プレス機１１０に供給される速度が調整されている。他の原シート材１ａ、１ｃは、所定の張力を維持するとともに、経路長を変動させるリザーバ機構１０８ｂを備えている。かかるリザーバ機構１０８ｂは、ダンサローラ１０８ａの動作に連動している。
この実施形態では、速度調整機構１０８によって、真ん中の原シート材１ｂを基準にして、他の原シート材１ａ、１ｃの速度が調整される。これによって、プレス機１１０に供給される各原シート材１ａ、１ｂ、１ｃの張力差が解消されるので、各原シート材１ａ、１ｂ、１ｃをプレス機１１０にスムーズに搬送できる。
なお、この実施形態では、速度調整機構１０８は、真ん中の原シート材１ｂを基準にして、他の原シート材１ａ、１ｃの速度を調整しているが、基準となる原シート材は、分断された原シート材１ａ、１ｂ、１ｃの何れでもよい。機械構成上、基準となる原シート材は、適切なものを選択するとよい。
≪プレス機１１０、プレス工程≫
次に、プレス機１１０を説明する。
プレス機１１０は、図２および図３に示すように、搬送機構１０２の搬送経路において第１切断機１０４よりも下流側に配設され、第１切断機１０４で分断された各原シート材１ａ、１ｂ、１ｃをプレスする。この実施形態では、プレス機１１０は、第１切断機１０４で分断された各原シート材１ａ、１ｂ、１ｃを幅方向に並べて、一対のロール１１０ａ、１１０ｂで挟んでプレスしている。
当該プレス工程で、原シート材１ａ、１ｂ、１ｃを圧延することによって、電極材料の密度を上げることができ、電池の単位容量当たりの能力を向上させることができる。また、プレス機１１０でプレスすることによって、各原シート材１ａ、１ｂ、１ｃを圧延でき、各電極シートを適切な厚さにできる。後述するが、二次電池を構成する電極シートは、セパレータを介して重ねられた状態で捲回される。この際、各電極シートが適切な厚さであれば、捲回体の厚さのばらつきを抑えることができるとともに、捲回時の巻ズレなども防止できる。
この実施形態では、図４に示すように、原シート材１ａ、１ｂ、１ｃは、それぞれ金属箔１０に電極材料１１〜１３が塗工されている。この場合、一対のロール１１０ａ、１１０ｂで圧延すると、電極材料が塗工された塗工部１１（１２、１３）では金属箔１０に圧力が作用し、金属箔１０が伸ばされる。この場合、金属箔１０は幅方向だけでなく長さ方向にも伸びる。これに対して、未塗工部１６、１８（（１８、１９）、（１９、１７））には圧力が及ばず、金属箔１０の伸びは塗工部１１（１２、１３）に比べてほとんど生じない。
このため、プレス機１１０を通過させると、図５に示すように、塗工部１１（１２、１３）と未塗工部１６、１８（（１８、１９）、（１９、１７））とで、長さ方向の伸びに差が生じる。この差によって、原シート材１ａ、１ｂ、１ｃに歪が生じる。かかる歪は出来る限り矯正したい。このため、この実施形態では、搬送経路においてプレス機１１０の下流に歪矯正機１１２を配置している。
≪歪矯正機１１２、歪矯正工程≫
歪矯正機１１２は、第１切断機１０４で分断された原シート材１ａ、１ｂ、１ｃに生じる歪を矯正する。歪矯正機１１２は、図２および図６に示すように、原シート材１ａ、１ｂ、１ｃが掛けられる矯正ローラ１１２ａを有している。
矯正ローラ１１２ａの外径は、図６および図７に示すように、原シート材１ａ、１ｂ、１ｃの塗工部１１、１２、１３を支持する部位に比べて、未塗工部（１６、１８）、（１８、１９）、（１９、１７）を支持する部位１１２ａ１、１１２ａ２が太い。
この矯正ローラ１１２ａに原シート材１ａ、１ｂ、１ｃが掛けられると、中間部の塗工部１１、１２、１３に比べて、幅方向両側の未塗工部（１６、１８）、（１８、１９）、（１９、１７）が伸ばされる。特に、未塗工部（１６、１８）、（１８、１９）、（１９、１７）を支持する部位１１２ａ１、１１２ａ２が、内側から外側に向けてテーパ状に太くなっている。このため、未塗工部（１６、１８）、（１８、１９）、（１９、１７）は、当該矯正ローラ１１２ａを通る際に、長さ方向に均一に伸ばされる。
なお、金属箔の材質や厚さ、また、電極材料の塗工量などの要因によって生じる歪の大きさが異なる。このため、上記当該未塗工部１６、１８（（１８、１９）、（１９、１７））を支持する部位１１２ａ１、１１２ａ２のテーパの度合いは、かかる金属箔の材質や歪の大きさなどの要因によって調整するとよい。
この実施形態では、図２に示すように、２つの矯正ローラ１１２ａが同じ回動機構１１２ｂに取り付けられており、各原シート材１ａ、１ｂ、１ｃの表裏を順番に２つのローラ１１２ａに掛けている。この場合、金属箔の材質や歪の大きさなどの要因によって回動機構１１２ｂの角度を調整するとよい。
この実施形態では、図７に示すように、当該未塗工部１６、１８（（１８、１９）、（１９、１７））を支持する部位１１２ａ１、１１２ａ２が交換可能に構成されている。すなわち、この実施形態では、矯正ローラ１１２ａは、軸部材１５１に、ベアリング１５２、１５３を介してスペーサ１５４、１５５が回転自在に装着されている。そして、当該スペーサ１５４、１５５に、矯正ローラ１１２ａの中間部を構成する円筒部材１５６が装着されている。また、当該未塗工部１６、１８（（１８、１９）、（１９、１７））を支持する部位１１２ａ１、１１２ａ２は、中間部とは別部材で構成されており、スペーサ１５４、１５５の両側に取り付けられている。このため、かかる部位１１２ａ１、１１２ａ２のみを交換することによって、テーパの度合いを変えることができる。これによって製造する電極シートが変更された場合、具体的には、金属箔や電解材料の塗工量などの条件が変わった場合に、かかる部位１１２ａ１、１１２ａ２を最適なものに交換するとよい。これによって、設備の汎用性を確保できる。
また、上述した歪矯正機１１２では、図６および図７に示すように、未塗工部（１６、１８）、（１８、１９）、（１９、１７）を支持する部位１１２ａ１、１１２ａ２が、内側から外側に向けてテーパ状に太くなっている。矯正ローラ１１２ａは、かかる形態に限定されない。例えば、図１９に示すように、矯正ローラ１１２ａの未塗工部１６、１８を支持する部位１１２ａ１、１１２ａ２は、段差を設けて、内側から外側に向けて太くしてもよい。この場合でも、当該矯正ローラ１１２ａを通る際に、未塗工部１６、１８を長さ方向に均一に伸ばすことができる。この場合、未塗工部１６、１８を支持する部位１１２ａ１、１１２ａ２を交換可能に構成してもよい。この場合、未塗工部１６、１８を支持する部位１１２ａ１、１１２ａ２を交換し、段差の形状、段差の度合いを変えることができる。これによって製造する電極シートが変更された場合、具体的には、金属箔や電解材料の塗工量などの条件が変わった場合に、かかる部位１１２ａ１、１１２ａ２を最適なものに交換するとよい。これによって、設備の汎用性を確保できる。
かかる歪矯正機１１２で歪が矯正された原シート材１ａ、１ｂ、１ｃは、図２および図８に示すように、それぞれ第２切断機１１４に送られる。
≪第２切断機１１４、第２切断工程≫
第２切断機１１４は、図２に示すように、プレス機１１０でプレスされた後で、原シート材１ａ、１ｂ、１ｃを塗工部１１、１２、１３で切断する切断機である。
すなわち、この実施形態では、図３および図８に示すように、第２切断機１１４によって切断する切断線ｚ１、ｚ３、ｚ５は、それぞれ原シート材１ａ、１ｂ、１ｃの塗工部１１、１２、１３の幅方向中心に設定されている。
この実施形態では、第２切断機１１４は、切断線ｚ１、ｚ３、ｚ５に対応して３つのスリッター１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃを備えている。３つのスリッター１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃは、原シート材１ａ、１ｂ、１ｃの搬送経路に対して幅方向の位置が固定されている。このため、かかるスリッター１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃに対して、原シート材１ａ、１ｂ、１ｃの塗工部１１、１２、１３の幅方向中心が合うように、原シート材１ａ、１ｂ、１ｃを搬送する必要がある。このため、第２切断機１１４の上流に位置調整機構１２０ｂを配設している。
また、この実施形態では、位置調整機構１２０ｂとして、ＣＰＣ装置（center position control device）が用いられている。この位置調整機構１２０ｂは、図８に示すように、原シート材１ａ、１ｂ、１ｃの両端に配設されたセンサ１２０ｂ１、１２０ｂ２によって、原シート材１ａ、１ｂ、１ｃの両端のエッジ位置を検知する。そして、センサ１２０ｂ１、１２０ｂ２で検知されたエッジ位置に基づいて原シート材１ａ、１ｂ、１ｃのセンター位置（切断線ｚ１、ｚ３、ｚ５）を割り出し、当該センター位置を第２切断機１１４のスリッター１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃに合わせている。
これによって、原シート材１ａ、１ｂ、１ｃの切断線ｚ１、ｚ３、ｚ５を適切にスリッター１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃに合わせることができる。
なお、第２切断機１１４には、電極材料が塗工された金属箔１０を適切に切断できるスリッター１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃを採用するとよい。例えば、公知のスリッター（カッター）から所要の機能を奏するスリッターを選択すると良い。また、電極シートは、電池によってまた正極と負極によって、金属箔の材質および厚さ、塗工された電極材料およびその厚さが異なる。このため、スリッター１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃは、好適には、当該原シート材１ａ、１ｂ、１ｃに応じて、切断条件を適切に変更できるものを採用するとよい。
このように第２切断機１１４で原シート材１ａ、１ｂ、１ｃを分断することによって、複数本（この実施形態では、６本）の電極シート５ａ〜５ｆを得ることができる。
なお、この実施形態では、図８に示すように、第２切断機１１４で分断された電極シート５ａ〜５ｆのうち電極シート５ｂ、５ｄ、５ｆの搬送経路と、それぞれ分断前の原シート材１ａ、１ｂ、１ｃの搬送経路とは、それぞれ同一の直線ｚ１、ｚ３、ｚ５に沿って設定されている。これにより、第２切断機１１４で分断後の電極シート５ａ〜５ｆと、分断前の原シート材１ａ、１ｂ、１ｃとの間で適切に張力が作用し、分断前の原シート材１ａ、１ｂ、１ｃを適切に搬送することができる。
さらに、この実施形態では、電極シート５ｄの搬送経路と、第１切断機１０４で分断される前の原シート材１の搬送経路とが、同一の直線ｚ３（この実施形態では、ｚ３は第１切断機１０４で分断される前の原シート材１の幅方向の中心線）に沿って設定されている。これにより、第１切断機１０４で分断される前の原シート材１と、第２切断機１１４で分断された電極シート５ａ〜５ｆとの間で適切に張力が作用し、分断前の原シート材１を適切に搬送することができる。
このように、分断された各電極シート５ａ〜５ｆは、図２に示すように、それぞれ巻取装置１２６、１２７に巻き取られる。
この電極シートの製造装置１００によれば、図３に示すように、第１切断機１０４によって、電極材料が塗工された各塗工部１１、１２、１３の間で原シート材１を分断する。そして、当該分断された原シート材１ａ、１ｂ、１ｃをプレス機１１０でプレスする。このため、このプレス工程では、各原シート材１ａ、１ｂ、１ｃが干渉せず、原シート材１ａ、１ｂ、１ｃにしわが生じるのを抑制できる。
すなわち、図１に示すように、複数本の塗工部１１、１２、１３を有する原シート材１をそのままプレスする場合、塗工部１１〜１３に比べて、未塗工部１６〜１９では金属箔１０が伸びない。このため、原シート材１ａ、１ｂ、１ｃにしわが発生する。
これに対し、この実施形態では、プレス機１１０でプレスされる原シート材１ａ、１ｂ、１ｃは、それぞれ独立している。このため塗工部１１、１２、１３が圧延された影響が各原シート材１ａ、１ｂ、１ｃに留まる。このため、原シート材１ａ、１ｂ、１ｃに生じる歪が相互に影響してしわが生じるのを抑制できる。
また、第１切断機１０４は、未塗工部１８、１９のみを切断するので切断条件の設定が容易である。すなわち、この原シート材１には、図１に示すように、塗工部１１、１２、１３と、未塗工部１８、１９にそれぞれ切断線ｚ１〜ｚ５が設定されている。この場合、塗工部１１、１２、１３に設定された切断線ｚ１、ｚ３、ｚ５と、未塗工部１８、１９に設定された切断線ｚ２、ｚ４とで、切断条件は異なる。この実施形態では、第１切断機１０４で、未塗工部１８、１９に設定された切断線ｚ２、ｚ４のみを切断するので、第１切断機１０４の切断条件の設定が容易になる。
また、この実施形態では、搬送機構１０２において、第１切断機１０４の上流に、第１切断機１０４に供給される原シート材１の幅方向位置を調整する位置調整機構１２０ａが配設されている。このため、第１切断機１０４に対して、原シート材１の未塗工部１８、１９に設定された切断線ｚ２、ｚ４の位置を適切に合わせることができる。これによって、原シート材１を切断線ｚ２、ｚ４で精度良く分断することができる。
また、この実施形態では、プレス機１１０は、図２に示すように、一対のロール１１０ａ、１１０ｂを有している。そして、図３に示すように、第１切断機１０４によって分断された各原シート材１ａ、１ｂ、１ｃは、当該ロール１１０ａ、１１０ｂの軸方向に間隔をあけて並べられる。この状態で、各原シート材１ａ、１ｂ、１ｃは、プレス機１１０にプレスされる。この場合、各原シート材１ａ、１ｂ、１ｃに対してそれぞれプレス機を配設する場合に比べて、搬送機構も煩雑にならず、設備コストを安価にできるとともに省スペース化を図ることができる。
また、この実施形態では、搬送経路において第１切断機１０４とプレス機１１０との間に速度調整機構１０８を有している。速度調整機構１０８は、第１切断機１０４で複数本に分断された各原シート材１ａ、１ｂ、１ｃが、プレス機１１０に供給される速度を調整する。このため、プレス機１１０に供給される各原シート材１ａ、１ｂ、１ｃの張力を調整でき、原シート材１ａ、１ｂ、１ｃをプレス機１１０にスムーズに供給することができる。
また、この実施形態では、図２に示すように、搬送経路においてプレス機１１０よりも下流側に、第１切断機１０４で分断された各原シート材１ａ、１ｂ、１ｃを、塗工部１１、１２、１３で分断する第２切断機１１４を有している。
この場合、第１切断機１０４で、未塗工部１８、１９に設定された切断線ｚ２、ｚ４のみを切断し、その後、第２切断機１１４で塗工部１１、１２、１３に設定された切断線ｚ１、ｚ３、ｚ５を切断する。このため、第２切断機１１４の切断条件の設定が容易になる。
この実施形態では、図２および図８に示すように、搬送経路においてプレス機１１０と第２切断機１１４との間に歪矯正機１１２が配設されている。そして、歪矯正機１１２によって、プレス機１１０で原シート材１ａ、１ｂ、１ｃに生じた歪を矯正している。
すなわち、プレス機１１０を通過する際、図４および図５に示すように、電極材料が塗工された塗工部１１、１２、１３では金属箔が伸びるが、それに比べて、未塗工部１６、１８（（１８、１９）、（１９、１７））では金属箔は伸びない。このため、プレス機１１０を通過すると、原シート材１ａ、１ｂ、１ｃに歪が生じる。この実施形態では、図２および図８に示すように、プレス機１１０と第２切断機１１４との間に歪矯正機１１２が配設されているので、かかる歪を矯正して原シート材１ａ、１ｂ、１ｃを第２切断機１１４に供給することができる。これによって、第２切断機１１４で切断する位置を精度良く調整することができる。
この実施形態では、第１切断機１０４と第２切断機１１４は、例えば、図９に示すように、表裏片側の切断刃１０４２、１１４２（固定刃）を固定しておき、反対側の切断刃１０４１、１１４１（可動刃）が可動するように構成している。この場合、可動刃１０４１、１１４１を一連の揺動アーム１０４３、１１４３に取り付けて一体的に操作できるように構成するとよい。このように構成することによって、可動刃１０４１、１１４１が複数ある場合でも、揺動アーム１０４３、１１４３の揺動量を調整するだけでよいので、固定刃１０４２、１１４２に対する可動刃１０４１、１１４１の進入量の調整が簡単に行なえる。
すなわち、この実施形態では、第１切断機１０４では、図３に示すように、未塗工部１８、１９に設定された切断線ｚ２、ｚ４に対して、２つのスリッター１０４ａ、１０４ｂを備えている。また、第２切断機１１４では、図８に示すように、塗工部１１、１２、１３に設定された切断線ｚ１、ｚ３、ｚ５に対して、３つのスリッター１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃを備えている。この場合において、図９に示すように、固定刃１０４２、１１４２に対して、可動刃１０４１、１１４１を一連の揺動アーム１０４３、１１４３に取り付けて一体的に操作できるように構成するとよい。この構成によって、可動刃１０４１、１１４１の進入量が一定するので、各スリッター１０４ａ、１０４ｂ、１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃの切断条件を合わせるのが容易になる。
また、この実施形態では、第２切断工程では、第１切断工程で分断された複数の原シート材１ａ、１ｂ、１ｃを横に並べて切断している。このように構成することによって、各原シート材１ａ、１ｂ、１ｃを切断する切断機を各個別々に設ける必要がなく、一体の切断機で構成することができる。各原シート材１ａ、１ｂ、１ｃに対して切断条件を合わせるのが容易になる。また原シート材１ａ、１ｂ、１ｃの搬送機構も煩雑にならず、設備コストを安価にできるとともに省スペース化を図ることができる。
以上、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造方法およびその装置を説明したが、本発明は、上記の実施形態には限定されない。
例えば、原シート材１には、電極材料が３本に分けて塗工されているものを例示したが、原シート材１には、３本以上の電極材料が塗工されていてもよい。また、各図の寸法等も、図示および説明の便宜上、適宜簡略化している。従って、電極シートの製造装置１００の各構成は、図示されたものにも限定されない。
また、搬送機構は、原シート材１が変更された場合でも対応できるように、汎用性を有していてもよい。また、第１切断機および第２切断機は、原シート材１の塗工部および未塗工部に設定された切断線の位置に応じて、スリッターの位置を変更できるものでもよい。プレス機は、一対のローラで構成されていることが望ましく、原シート材１に応じて、ローラの形状等は種々変更するとよい。ここに言及する事項に関わらず、本発明は、種々の変更が可能である。
かかる電極シートは、例えば、種々の二次電池の捲回電極体を構成する。例えば、捲回電極体を有する二次電池にはリチウムイオン二次電池(lithium-ion secondary battery)や、ニッケル水素二次電池(nickel-hydride secondary battery)などがある。以下、リチウムイオン二次電池の一例を説明する。
リチウムイオン二次電池は、例えば、図１２に示すように、矩形の金属製の電池ケース３００に構成されており、電池ケース３００には、捲回電極体３１０が収容されている。
この実施形態では、捲回電極体３１０は、図１０および図１１に示すように、帯状電極として、正極シート３１１と、負極シート３１３を備えている。また、帯状セパレータとして、第１セパレータ３１２と、第２セパレータ３１４を備えている。そして、正極シート３１１と、第１セパレータ３１２と、負極シート３１３と、第２セパレータ３１４の順で重ねられて巻き取られている。ここで、正極シート３１１と負極シート３１３は、それぞれ本発明に係る電極シートに相当する。正極シート３１１は正の電極シートであり、負極シート３１３は負の電極シートである。
正極シート３１１は、この実施形態では、アルミニウム箔からなる集電体シート３１１ｃ（金属箔１０に相当）の両面に、正極活物質を含む電極材料３１１ｄが塗工されている。当該電極材料３１１ｄに含まれる正極活物質としては、例えば、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）などが挙げられる。
負極シート３１３は、この実施形態では、銅箔からなる集電体シート３１３ｃ（金属箔１０に相当）の両面に、負極活物質を含む電極材料３１３ｄが塗工されている。当該電極材料３１３ｄに含まれる負極活物質としては、例えば、グラファイト（Graphite）やアモルファスカーボン（Amorphous Carbon）などの炭素系材料、リチウム含有遷移金属酸化物や遷移金属窒化物等などが挙げられる。
セパレータ３１２、３１４は、イオン性物質が透過可能な膜であり、この実施形態では、ポリプロピレン製の微多孔膜が用いられている。
この実施形態では、電極材料３１１ｄ、３１３ｄは集電体シート３１１ｃ、３１３ｃの幅方向片側に偏って塗工されており、集電体シート３１１ｃ、３１３ｃの幅方向反対側の縁部には塗工されていない。正負の電極シート３１１、３１３のうち、集電体シート３１１ｃ、３１３ｃに電極材料３１１ｄ、３１３ｄが塗工された部位を塗工部３１１ａ、３１３ａといい、集電体シート３１１ｃ、３１３ｃに電極材料３１１ｄ、３１３ｄが塗工されていない部位を未塗工部３１１ｂ、３１３ｂという。
図１１は、正極シート３１１と、第１セパレータ３１２と、負極シート３１３と、第２セパレータ３１４とが順に重ねられた状態を示す幅方向の断面図である。正極シート３１１の塗工部３１１ａと負極シート３１３の塗工部３１３ａは、それぞれセパレータ３１２、３１４を挟んで対向している。図１０および図１１に示すように、捲回電極体３１０の捲回方向に直交する方向（巻き軸方向）の両側において、正極シート３１１と負極シート３１３の未塗工部３１１ｂ、３１３ｂが、セパレータ３１２、３１４からそれぞれはみ出ている。当該正極シート３１１と負極シート３１３の未塗工部３１１ｂ、３１３ｂは、捲回電極体３１０の正極と負極の集電体３１１ｂ１、３１３ｂ１をそれぞれ形成している。
かかるリチウムイオン二次電池では、放充電時に、正極シート３１１の塗工部３１１ａと負極シート３１３の塗工部３１３ａの間で、帯状セパレータ３１２、３１４を通してリチウムイオンが行き来する。この際、リチウムイオンが析出するのを防止するため、正極シート３１１の塗工部３１１ａは、負極シート３１３の塗工部３１３ａからはみ出ないようにしたい。正極シート３１１の塗工部３１１ａは、負極シート３１３の塗工部３１３ａからはみ出ないように構成することによって、放充電時に、リチウムイオンが析出するのを防止することができる。
この実施形態では、図１０および図１１に示すように、正極シート３１１の塗工部３１１ａの幅（電極幅ａ）を、負極シート３１３の塗工部３１３ａの幅（電極幅ｂ）よりも狭くし、正極シート３１１の塗工部３１１ａが、負極シート３１３の塗工部３１３ａからはみ出ないようにしている。また、正極シート３１１の塗工部３１１ａと負極シート３１３の塗工部３１３ａが、それぞれセパレータ３１２、３１４からはみ出ないようにして内部短絡を防止している。
しかしながら製造上の誤差があったり、正極シート３１１と負極シート３１３、および、セパレータ３１２、３１４が重ねられる際に幅方向にずれが生じたりする。このため、誤差やずれを許容するべく、負極シート３１３の塗工部３１３ａの幅ｂと正極シート３１１の塗工部３１１ａの幅ａとの差分（ｂ−ａ）、第１セパレータ３１２と第２セパレータ３１４の幅ｃ１、ｃ２と負極シート３１３の塗工部３１３ａの幅ｂとの差分（（ｃ１、ｃ２）−ｂ）に所要の距離を設定している。
本発明に係る電極シートの製造装置１００によれば、図１に示すように、一枚の原シート材１から複数の電極シートを切り出すことができ、電極シートの製造コストを低減できる。また、電極シートを製造する際にプレスするが、プレス時に生じるしわが低減されるので、精度の良い電極シートが得られる。これにより、上述した差分（ｂ−ａ）、差分（（ｃ１、ｃ２）−ｂ）の低減を図ることができる。また、各電極シート３１１、３１３に生じるしわや歪を極めて小さく抑えることができる。このため、当該捲回電極体３１０の製造時の巻ずれが生じにくい。
また、電池ケース３００には、図１２に示すように、正極端子３０１と負極端子３０３が設けられている。正極端子３０１は捲回電極体３１０の正極集電体３１１ｂ１（図１０参照）に電気的に接続されている。負極端子３０３は捲回電極体３１０の負極集電体３１３ｂ１（図１０参照）に電気的に接続されている。かかる電池ケース３００には電解液が注入される。電解液は、適当な電解質塩（例えばＬｉＰＦ６等のリチウム塩）を適当量含むジエチルカーボネート、エチレンカーボネート等の混合溶媒のような非水電解液で構成できる。本発明によれば、電極シートを精度よく製造することができるので、蓄電池の長寿命化を図ることができる。
かかるリチウムイオン二次電池(lithium-ion secondary battery)は、複数個が組み合わされて組電池１０００を構成し、例えば、図１３に示すように、車両１００１の電源として搭載される。本発明は電池性能の安定性や、長寿命化に寄与する。
このように本発明は、捲回電極体を有する二次電池（蓄電池）の製造方法および製造装置として有益である。
以下、電極シートの製造方法および製造装置について他の実施形態をさらに説明する。
上述した電極シートの製造方法では、例えば、図１に示すように、原シート材１の幅方向に所定の間隔をあけて原シート材１の長さ方向に設定された切断線ｚ１〜ｚ５に沿って、原シート材１を切断して複数の電極シート５ａ〜５ｆ（シート材）を得ている。このように、電極シートの製造方法では、原シート材が長さ方向に沿って切断されることで、複数のシート材（電極シート）を得る。切断された複数のシート材５ａ〜５ｆは、次工程への搬送中に互いの縁が擦れ合わないように、隣り合ったシート材の間隔をあける必要がある。しかし、原シート材を切断して複数のシート材を得る場合、切断によって得られるシート材の数が多くなればなるほど、スペース的な余裕がなく平面的に間隔を広げるのが難しくなる。
≪装置４００Ａ≫
図１４に示す装置４００Ａは、同様に、原シート材５００の幅方向に所定の間隔をあけて切断線ｚ１〜ｚ５（図１６参照）に沿って、原シート材５００を長さ方向に沿って切断して複数のシート材５０５ａ〜５０５ｆを得る場合に用いる。この装置４００Ａによれば、切断された複数のシート材５０５ａ〜５０５ｆの縁が擦れ合わないように搬送できる。この場合、装置４００Ａは、図１４に示すように、まず、原シート材５００を切断機４０１で切断した後、シート材５０５ａ〜５０５ｆのうち隣り合うシート材を上下に分けて搬送する。これによって、切断された複数のシート材５０５ａ〜５０５ｆの間隔をあけるのが容易になる。例えば、図１４に示すように、原シート材５００を切断機４０１で切断した後、端から奇数番目のシート材５０５ａ、５０５ｃ、５０５ｅを上方に搬送し、偶数番目のシート材５０５ｂ、５０５ｄ、５０５ｆを下方に搬送するとよい。これにより、切断によって得られるシート材５０５ａ〜５０５ｆの数が多い場合でも、切断後に隣り合うシート材５０５ａ〜５０５ｆの縁が擦れ合うのを確実に防止できる。また、平面上、搬送経路の設置スペースを省スペース化することができる。
また、切断された複数のシート材５０５ａ〜５０５ｆは、例えば、クリーナや検査装置に通されることがある。この場合、例えば、図１４に示す装置４００Ａのように、上下の搬送経路に、クリーナ４１０ａ、４１０ｂ、検査装置４２０ａ、４２０ｂ、巻取装置４３０ａ、４３０ｂを、それぞれ配設してもよい。この場合、上方の搬送経路を走行するシート材５０５ａ、５０５ｃ、５０５ｅと、下方の搬送経路を走行するシート材５０５ｂ、５０５ｄ、５０５ｆは、それぞれ別のクリーナ４１０ａ、４１０ｂ、別の検査装置４２０ａ、４２０ｂに通される。そして、それぞれ別の巻取装置４３０ａ、４３０ｂで巻き取られる。
しかしながら、この場合には、図１４に示すように、クリーナ４１０ａ、４１０ｂ、検査装置４２０a、４２０ｂ、巻取装置４３０ａ、４３０ｂが、上下の搬送経路にそれぞれ必要になる。また、各シート材５０５ａ〜５０５ｆの上下に分かれた搬送経路がそれぞれ長く煩雑になる。さらに、ガイドローラ４０２の数なども多くなり、総じて設備コストが嵩みやすい。加えて、電極シート５０５ａ〜５０５ｆを搬送する搬送経路を設定するスペース、クリーナ４１０ａ、４１０ｂや検査装置４２０ａ、４２０ｂを配置するスペースなど、所要のスペースを要する。
≪装置４００Ｂ≫
これに対し、図１５に示す装置４００Ｂの構成では、設備コストが低減、省スペース化が図られる。この装置４００Ｂは、図１５に示すように、機構Ａ（工程Ａ）と、機構Ｂ（工程Ｂ）を備えている。
機構Ａ（工程Ａ）は、原シート材５００を複数のシート材５０５ａ〜５０５ｆに切断し、隣り合うシート材を上下に分け、上下の搬送経路で各シート材５０５ａ〜５０５ｆの位置を調整する。すなわち、機構Ａでは、装置４００は、まず、原シート材５００を切断線ｚ１〜ｚ５（図１６参照）に沿って複数のシート材５０５ａ〜５０５ｆに切断した後、隣り合うシート材５０５ａ、５０５ｃ、５０５ｅと、シート材５０５ｂ、５０５ｄ、５０５ｆを上下に分ける。次に、上下の搬送経路で各シート材５０５ａ〜５０５ｆの位置（間隔）を調整する。
また、機構Ｂ（工程Ｂ）では、装置４００Ｂは、上下の搬送経路で位置（間隔）が調整されたシート材５０５ａ〜５０５ｆを幅方向に間隔をあけて並べて１つの搬送経路に案内して搬送する。
かかる装置４００Ｂでは、原シート材５００は切断機４０１で、複数のシート材５０５ａ〜５０５ｆに切断される。そして、切断されたシート材５０５ａ〜５０５ｆは、隣り合うシート材が上下に分けて搬送される。この実施形態では、切断されたシート材５０５ａ〜５０５ｆのうち、走行方向に向かって右端から奇数番目のシート材５０５ａ、５０５ｃ、５０５ｅが上方に搬送され、偶数番目のシート材５０５ｂ、５０５ｄ、５０５ｆが下方に搬送される。このため、切断機４０１で切断されたシート材５０５ａ〜５０５ｆは、隣り合うシート材５０５ａ〜５０５ｆの縁が擦れ合わない。
なお、この実施形態では、図１６に示すように、切断機４０１で分断された電極シート５０５ａ〜５０５ｆのうちシート５０５ｄの搬送経路と、それぞれ分断前の原シート材５００の搬送経路とは、それぞれ同一の直線ｚ３（この実施形態では、ｚ３は分断前の原シート材５００の幅方向の中心線）に沿って設定されている。これにより、切断機４０１で分断後の電極シート５０５ａ〜５０５ｆと、分断前の原シート材５００との間で適切に張力が作用し、分断前の原シート材５００を適切に搬送することができる。
≪ガイドロール機構４０３ａ、４０３ｂ≫
次に、図１５に示す装置４００Ｂは、上下に分けられた上下の搬送経路にそれぞれシート材の位置（間隔）を調整するガイドロール機構４０３ａ、４０３ｂを備えている。
かかるガイドロール機構４０３ａ、４０３ｂは、例えば、ＣＰＣやＥＰＣに用いられるガイドロール機構を用いると良い。かかるガイドロール機構４０３ａ、４０３ｂとしては、株式会社ニレコ製のＥＰＣ用ガイドロール機構を用いることができる。ＥＰＣ用ガイドロール機構は、代表的なものとして、センターピボット方式のガイドロール機構や、エンドピポット方式のガイドロール機構がある。ガイドロール機構４０３ａ、４０３ｂは、適宜、適当なものを選択して用いることができる。かかるガイドロール機構４０３ａ、４０３ｂを上下の搬送経路に設けることによって、上下の搬送経路において、それぞれ切断された各電極シート５０５ａ〜５０５ｆの位置（間隔）を高精度に管理することができる。
装置４００Ｂでは、上述したガイドロール機構４０３ａ、４０３ｂによって、上方のシート材５０５ａ、５０５ｃ、５０５ｅと、下方のシート材５０５ｂ、５０５ｄ、５０５ｆの位置（間隔）が調整される。その後、シート材５０５ａ〜５０５ｆを所要の間隔をあけて幅方向に並べて１つの搬送経路で搬送する。すなわち、図１６に示すように、上方の搬送経路を通るシート材５０５ａ、５０５ｃ、５０５ｅは、上方に配設されたガイドロール機構４０３ａによってそれぞれ位置が調整される。また、下方の搬送経路を通るシート材５０５ｂ、５０５ｄ、５０５ｆは、下方に配設されたガイドロール機構４０３ｂによってそれぞれ位置が調整される。なお、図示の便宜上、図１６では、ガイドロール機構４０３ａ、４０３ｂの設置位置は、ずらして記載されている。
各シート材５０５ａ〜５０５ｆは、各シート材５０５ａ〜５０５ｆの縁が擦れ合わないように幅方向に並べられて１つの搬送経路で搬送される。このため、ガイドロール機構４０３ａ、４０３ｂは、上下の搬送経路において各シート材５０５ａ〜５０５ｆの搬送経路にそれぞれに設けられている。これにより、シート材５０５ａ〜５０５ｆを１つの搬送経路で搬送する際に、各シート材５０５ａ〜５０５ｆの縁が擦れ合わないように、各シート材５０５ａ〜５０５ｆに所要の間隔を生じさせることができる。
また、この実施形態では、切断されたシート材５０５ａ〜５０５ｆのうち、走行方向に向かって右端から奇数番目のシート材５０５ａ、５０５ｃ、５０５ｅが上方に搬送され、偶数番目のシート材５０５ｂ、５０５ｄ、５０５ｆが下方に搬送される。そして、上方のガイドロール機構４０３ａによって奇数番目のシート材５０５ａ、５０５ｃ、５０５ｅの位置（間隔）が適切に調整される。また、下方のガイドロール機構４０３ｂによって偶数番目のシート材５０５ｂ、５０５ｄ、５０５ｆの位置（間隔）が適切に調整される。そして、各シート材５０５ａ〜５０５ｆに所要の間隔を生じさせた後、シート材５０５ａ〜５０５ｆは、５０５ａ〜５０５ｆの順番で幅方向に並べられて、１つの搬送経路へ案内される。
この装置４００Ｂは、図１５に示すように、ガイドロール機構４０３ａ、４０３ｂによって、上下の搬送経路において、それぞれ切断された各電極シート５０５ａ〜５０５ｆの位置（間隔）を高精度に調整することができる。そして、図１６に示すように、各シート材５０５ａ〜５０５ｆの縁が擦れ合わないように、各シート材５０５ａ〜５０５ｆに所要の間隔を生じさせて、シート材５０５ａ〜５０５ｆを１つの搬送経路に案内することができる。このようにして、装置４００Ｂでは、切断された複数のシート材５０５ａ〜５０５ｆに所要の間隔を生じさせて、幅方向に並べて１つの搬送経路で搬送することができる。このため、切断された複数のシート材５０５ａ〜５０５ｆを１つのクリーナ４１０、１つの検査装置４２０に通すことができる。さらに、１つの巻取装置４３０によって、複数のシート材５０５ａ〜５０５ｆを巻き取ることができる。
この際、クリーナ４１０は、例えば、幅方向に間隔をあけて並べられた複数のシート材５０５ａ〜５０５ｆを走行させつつ、シート材５０５ａ〜５０５ｆに付着した異物を除去できる装置であるとよい。また、検査装置４２０は、幅方向に間隔をあけて並べられた複数のシート材５０５ａ〜５０５ｆを走行させつつ検査できる装置であるとよい。検査装置４２０としては、例えば、シート材５０５ａ〜５０５ｆに塗工された電極材料の幅や厚さ、シート材５０５ａ〜５０５ｆに対する塗工位置などを検査する装置が挙げられる。
≪巻取装置４３０≫
また、巻取装置４３０は、図１７に示すように、複数の巻取リール４３２がフリクションシャフト４３４（friction shaft）に装着されている。フリクションシャフト４３４は、当該巻取リール４３２に作用するトルクを調整できるシャフトである。かかる「フリクションシャフト４３４」は、種々の市販のフリクションシャフトを採用できる。市販のフリクションシャフトとしては、例えば、株式会社セイワ製のエアフリクションシャフトを採用できる。このエアフリクションシャフトは、空気（圧縮空気）の作用で、各巻取リール４３２に作用するトルクを調整できる。
この実施形態にかかるフリクションシャフト４３４は、軸部４３４ａと、トルク付与リング４３４ｂと、間隔保持リング４３４ｃとを備えている。軸部４３４ａは、中空の棒状の部材であり、外周面にトルク付与リング４３４ｂと間隔保持リング４３４ｃとが交互に装着されている。かかるフリクションシャフト４３４の外周には、複数の巻取リール４３２が装着されている。巻取リール４３２の間には、スペーサ４３６が介在しており、フリクションシャフト４３４の外周に対する各巻取リール４３２の位置が設定されている。
巻取リール４３２は、巻取装置４３０に向けて搬送されるシート材５０５ａ〜５０５ｆの位置に対応して、長さ方向に間隔をあけた状態で配置されている。かかる巻取リール４３２の内周側には、トルク付与リング４３４ｂが配置されている。また、このフリクションシャフト４３４の軸部４３４ａは、中空部分にコンプレッサＣから圧縮空気が供給される。
トルク付与リング４３４ｂは、軸部４３４ａの中空部分の空気圧に応じて、巻取リール４３２との間に摩擦力が生じ、巻取リール４３２に所要のトルクを作用させる。この際、軸部４３４ａの中空部分の空気圧が高くなると、トルク付与リング４３４ｂと巻取リール４３２との摩擦力が高くなる。また、軸部４３４ａの中空部分の空気圧が低くなると、トルク付与リング４３４ｂと巻取リール４３２との摩擦力が低くなる。間隔保持リング４３４ｃは、トルク付与リング４３４ｂの間隔を保持するリング部材である。また、このフリクションシャフト４３４の軸部４３４ａには、フリクションシャフト４３４を回転させるモーターＭが接続されている。モーターＭの駆動力およびコンプレッサＣから供給される圧縮空気の空気圧は、制御装置Ｓによって制御される。
このフリクションシャフト４３４は、上述したように、コンプレッサＣの空気圧が制御され、巻取リール４３２がシート材５０５ａ〜５０５ｆを巻き取るのに要する、所要のトルクが生じさせるように調整されている。すなわち、シート材５０５ａ〜５０５ｆに作用する張力が低い場合には、フリクションシャフト４３４の回転に伴って、巻取リール４３２によりシート材５０５ａ〜５０５ｆが巻き取られる。シート材５０５ａ〜５０５ｆに作用する張力が所定以上に高くなると、フリクションシャフト４３４のトルク付与リング４３４ｂと、巻取リール４３２との間に滑りが生じる。これにより、シート材５０５ａ〜５０５ｆに作用する張力が急激に増加するのを防止できる。
このように、この巻取装置４３０は、フリクションシャフト４３４に、複数のシート材５０５ａ〜５０５ｆに対応して間隔をあけて複数の巻取リール４３２が配置されている。フリクションシャフト４３４は、各巻取リール４３２に作用するトルクを調整できる。このため、この巻取装置４３０は、各シート材５０５ａ〜５０５ｆに作用する張力が過度に増減されないように、各シート材５０５ａ〜５０５ｆを巻き取ることができる。
このように、図１５に示す装置４００Ｂは、原シート材５００を複数のシート材５０５ａ〜５０５ｆに切断した後、隣り合うシート材５０５ａ、５０５ｃ、５０５ｅと、シート材５０５ｂ、５０５ｄ、５０５ｆを上下に分ける。次に、上下の搬送経路で各シート材５０５ａ〜５０５ｆの位置（間隔）を調整する。次に、上下の搬送経路において、位置（間隔）が調整された各シート材５０５ａ〜５０５ｆを幅方向に間隔をあけて並べて１つの搬送経路で搬送することができる。そして、切断された複数のシート材５０５ａ〜５０５ｆを１つの搬送経路で搬送することができるので、１つのクリーナ４１０、１つの検査装置４２０に通すことができる。さらに、上述した１つの巻取装置４３０によって、各シート材５０５ａ〜５０５ｆを巻き取ることができる。このように、クリーナ、検査装置、巻取装置をそれぞれ１つの装置にできるので、設備コストが低減され、また設備の省スペース化が図られる。
≪ガイドローラ４０２≫
また、このように、複数のシート材５０５ａ〜５０５ｆを１つの搬送経路で搬送する場合には、各シート材５０５ａ〜５０５ｆに作用する張力が異なる場合がある。各シート材５０５ａ〜５０５ｆに作用する張力が異なる場合には、搬送経路において、各シート材５０５ａ〜５０５ｆの張りや緩みに差が生じる。各シート材５０５ａ〜５０５ｆの張りや緩みの差が大きくなると、しわの発生や、巻取リール４３２に巻き取られたシート材５０５ａ〜５０５ｆの硬さや長さに大きな差が生じる場合がある。
そこで、かかる複数のシート材５０５ａ〜５０５ｆを搬送する場合のガイドローラ４０２として、かかる各シート材５０５ａ〜５０５ｆに作用する張力の差に対応して、複数のシート材５０５ａ〜５０５ｆを搬送することができるガイドローラを採用するとよい。
このガイドローラ４０２は、例えば、図１８に示すように、回転軸４４１と、テンデンシー用ベアリング４４２（bearing for tendency drive roller）と、シェル４４３とを備えている。
回転軸４４１は、軸受を介して回転自在に支持されており、この実施形態では、ガイドローラ４０２を支持するフレーム４４６に軸受４４７を介して回転自在に装着されている。回転軸４４１の外周面には、それぞれ所定の間隔をあけて複数のテンデンシー用ベアリング４４２が装着されている。テンデンシー用ベアリング４４２は、回転軸４４１を支持する軸受４４７に比べて、滑り抵抗が大きい。シェル４４３は、シート材５０５ａ〜５０５ｆをガイドする部材であり、かかるテンデンシー用ベアリング４４２の外輪に装着されている。
かかるガイドローラ４０２の各シェル４４３は、テンデンシー用ベアリング４４２を介して回転軸４４１に装着されている。この場合、テンデンシー用ベアリング４４２は、搬送するシート材５０５ａに作用するテンションを、回転軸４４１とシェル４４３との相対回転によって吸収する。このように、各シェル４４３は、いわゆるテンデンシーローラ（tendency drive roller）で構成されている。
このように、ガイドローラ４０２は、それぞれテンデンシーローラを構成する複数のシェル４４３によって、幅方向に間隔をあけて並べられたシート材５０５ａ〜５０５ｆを搬送する。すなわち、このガイドローラ４０２は、軸受４４７で支持された回転軸４４１の回転によって各シェル４４３が回転する。また、シート材５０５ａ〜５０５ｆに作用する張力の差に応じて、テンデンシー用ベアリング４４２によって各シェル４４３が適宜に回転軸４４１に対して相対回転する。これにより、各シート材５０５ａ〜５０５ｆを搬送する各シェル４４３の回転速度に所要の差が生じる。これにより、各シート材５０５ａ〜５０５ｆに作用する張力の差を許容しつつ、１つの回転軸４４１に装着された複数のシェル４４３によって、それぞれシート材５０５ａ〜５０５ｆを搬送することができる。このように、このガイドローラ４０２によれば、幅方向に間隔をあけて並べられたシート材５０５ａ〜５０５ｆを、張力の差を許容しつつ案内することができる。
以上のように、この装置４００Ｂは、図１５に示すように、原シート材５００を複数のシート材５０５ａ〜５０５ｆに切断した後、隣り合うシート材を上下に分け、上下の搬送経路で各シート材５０５ａ〜５０５ｆの位置（間隔）を調整する。次に、上下の搬送経路で位置が調整されたシート材５０５ａ〜５０５ｆを幅方向に間隔をあけて並べて１つの搬送経路に案内して搬送する。かかる装置４００Ｂは、図２に示される電極シートの製造装置１００に適宜に適用できる。
例えば、図３および図８に示すように、原シート材１は、第１切断機１０４で分断され、さらに第２切断機１１４で各電極シート５ａ〜５ｆに分断される。図３で示した例では、原シート材１は、電極材料が塗工された塗工部１１、１２、１３が幅方向に３本であり、第１切断機１０４で３本のシート材１ａ、１ｂ、１ｃに切断される。しかしながら、原シート材１は、電極材料が塗工された塗工部が幅方向に３本以上形成されていてもよい。１枚の原シート材１から取れる電極シートの本数が多くなればなるほど生産性が向上する。
上述した装置４００Ｂ（図１５参照）は、原シート材１から取れる電極シートの本数を多くするに好適である。すなわち、例えば、図示は省略するが、原シート材１に６本の塗工部が形成されている場合には、原シート材１は、第１切断機１０４で６本に切断される。このような場合に、図１５に示すように、まず隣り合うシート材を上下に分け、上下の搬送経路で各シート材の位置（間隔）を調整する。次に、上下の搬送経路で位置（間隔）が調整されたシート材を幅方向に間隔をあけて並べて１つの搬送経路に案内して搬送するとよい。これにより、原シート材１から切断された複数のシート材の縁が擦れ合うことなく、複数のシート材を搬送できる。また、複数のシート材を１つの搬送経路で案内できるので、例えば、プレス機や、クリーナ、検査装置などの省スペース化を図ることができるとともに、ガイドローラの数などを少なくできるなど、低コスト化を図ることができる。この場合、１枚の原シート材１から取れる電極シートの本数が多くなり、電極シートの生産性が向上し、しいては、かかる電極シートを用いる電池の生産性が向上する。
１ 原シート材
１ａ、１ｂ、１ｃ 分断された原シート材
５ａ〜５ｆ 電極シート
１０ 金属箔（集電体）
１１〜１３ 塗工部（電極材料）
１２ セパレータ
１６〜１９ 未塗工部
１００ 製造装置
１０２ 搬送機構
１０４ 第１切断機
１０４ａ、１０４ｂ スリッター（カッター）
１０６ 間隔調整機
１０８ 速度調整機構
１０８ａ ダンサローラ
１０８ｂ リザーバ機構
１１０ プレス機
１１０ａ、１１０ｂ ロール
１１２ 歪矯正機
１１２ａ 矯正ローラ
１１２ａ１、１１２ａ２ テーパ部（未塗工部を支持する部位）
１１４ 第２切断機
１１４ａ〜１１４ｃ スリッター
１２０ａ、１２０ｂ 位置調整機構
１２１ 供給リール
１２６、１２７ 巻取装置
１２８ ガイドローラ
３００ 電池ケース
３０１ 正極端子
３０３ 負極端子
３１０ 捲回電極体
３１１ 正極シート（電極シート）
３１１ａ 塗工部
３１１ｂ 未塗工部
３１１ｂ１ 正極集電体
３１１ｃ 集電体シート（金属箔）
３１１ｄ 電極材料
３１２、３１４ セパレータ
３１３ 負極シート（電極シート）
３１３ａ 塗工部
３１３ｂ 未塗工部
３１３ｂ１ 負極集電体
３１３ｃ 集電体シート（金属箔）
３１３ｄ 電極材料
４０１ 切断機
４０２ ガイドローラ
４０３ａ、４０３ｂ ガイドロール機構
４１０、４１０ａ、４１０ｂ クリーナ
４２０、４２０ａ、４２０ｂ 検査装置
４３０、４３０ａ、４３０ｂ 巻取装置
４３２ 巻取リール
４３４ フリクションシャフト
４３４ａ 軸部
４３４ｂ トルク付与部
４３４ｃ 間隔保持リング
４３６ スペーサ
４４１ 回転軸
４４２ テンデンシー用ベアリング
４４３ シェル
４４６ フレーム
４４７ 軸受
５００ 原シート材
５０５ａ〜５０５ｆ シート材（電極シート）
１０００ 組電池
１００１ 車両
１０４１、１１４１ 可動刃
１０４２、１１４２ 固定刃
１０４３、１１４３ 揺動アーム
ｚ１〜ｚ５ 切断線

Claims (23)

  1. 帯状の金属箔の幅方向に所定の間隔をあけ、かつ、前記帯状の金属箔の長さ方向に沿って電極材料が複数本塗工された原シート材を、前記電極材料が塗工された各塗工部の間で前記帯状の金属箔の長さ方向に沿って分断する第１切断工程と、
    前記第１切断工程で分断された各原シート材をプレスするプレス工程と、
    を有する、電極シートの製造方法。
  2. 前記プレス工程は、前記第１切断工程で分断された各原シート材を幅方向に並べて、一対のロールで挟んでプレスする、請求項１に記載の電極シートの製造方法。
  3. 前記第１切断工程と前記プレス工程との間に、前記第１切断工程で複数本に分断された各原シート材の間隔を拡げて、前記プレス工程に各原シート材を供給する間隔調整工程を有する、請求項１又は２に記載の電極シートの製造方法。
  4. 前記第１切断工程と前記プレス工程との間に、前記第１切断工程で複数本に分断された各原シート材の速度を調整する速度調整工程を有し、当該速度調整工程によって前記プレス工程に供給される各原シート材の速度が調整される、請求項１から３の何れかに記載の電極シートの製造方法。
  5. 前記プレス工程後に前記第１切断工程で分断された各原シート材を、前記電極材料が塗工された塗工部で切断する第２切断工程を有する、請求項１から４の何れかに記載の電極シートの製造方法。
  6. 前記プレス工程後、前記第２切断工程の前に、前記第１切断工程で分断された各原シート材の歪を矯正する歪矯正工程を有する、請求項５に記載の電極シートの製造方法。
  7. 前記歪矯正工程では、原シート材の塗工部に比べて未塗工部が伸ばされる、請求項６に記載の電極シートの製造方法。
  8. 原シート材を複数のシート材に切断し、隣り合うシート材を上下に分け、上下の搬送経路で各シート材の位置を調整する工程Ａと、
    前記工程Ａにおいて、前記上下の搬送経路で位置が調整されたシート材を幅方向に間隔をあけて並べて１つの搬送経路に案内して搬送する工程Ｂと、
    を備えた、請求項１から７までの何れか一項に記載された、電極シートの製造方法。
  9. 電極シートを製造する製造装置であって、
    原シート材を搬送する搬送機構と、
    前記搬送機構で搬送された前記原シート材を分断する第１切断機と、
    前記搬送機構の搬送経路において、前記第１切断機よりも下流側に配設され、前記第１切断機で分断された各原シート材をプレスするプレス機と
    を備え、
    前記搬送機構は、帯状の金属箔の幅方向に所定の間隔をあけ、かつ、前記帯状の金属箔の長さ方向に沿って電極材料が複数本塗工された原シート材を搬送でき、前記第１切断機は、電極材料が塗工された塗工部の間で前記帯状の金属箔の長さ方向に沿って当該原シート材を分断できるようにスリッターが配設されている、電極シートの製造装置。
  10. 前記搬送経路において、前記第１切断機の上流に、前記第１切断機に供給される原シート材の幅方向位置を調整する位置調整機構を配設した、請求項９に記載の電極シートの製造装置。
  11. 前記プレス機は一対のロールを有し、前記第１切断機によって分断された各原シート材を当該ロールの軸方向に間隔をあけて並べて、前記一対のロールで挟んでプレスすることを特徴とする、請求項９又は１０に記載の電極シートの製造装置。
  12. 前記搬送経路において前記第１切断機と前記プレス機との間に、前記第１切断機で複数本に分断された各原シート材の間隔を拡げる間隔調整機が配設されている、請求項９から１１の何れかに記載の電極シートの製造装置。
  13. 前記搬送経路において前記第１切断機と前記プレス機との間に、前記第１切断機で複数本に分断された各原シート材の速度を調整する速度調整機構が配設されており、当該速度調整機構によって前記プレス機に供給される各原シート材の速度が調整される、請求項９から１２の何れかに記載の電極シートの製造装置。
  14. 前記搬送経路において前記プレス機よりも下流側に、前記第１切断機で分断された各原シート材を、前記電極材料が塗工された塗工部で分断する第２切断機が配設されている、請求項９から１３の何れかに記載の電極シートの製造装置。
  15. 前記搬送経路において前記プレス機と前記第２切断機との間に歪矯正機が配設されている、請求項１４に記載の電極シートの製造装置。
  16. 前記歪矯正機は、原シート材が掛けられる矯正ローラを有し、当該矯正ローラは、前記原シート材の塗工部を支持する部位に比べて、未塗工部を支持する部位が太い、請求項１５に記載の電極シートの製造装置。
  17. 前記矯正ローラは、前記原シート材の幅方向両側の未塗工部を支持する部位が交換可能である、請求項１６に記載の電極シートの製造装置。
  18. 前記搬送経路において前記第２切断機の上流に、前記第２切断機に供給される原シート材の幅方向位置を調整する位置調整機構が配設された、請求項１４から１７の何れかに記載の電極シートの製造装置。
  19. 原シート材を複数のシート材に切断し、隣り合うシート材を上下に分け、上下の搬送経路で各シート材の位置を調整する機構Ａと、
    前記機構Ａにおいて、前記上下の搬送経路で位置が調整されたシート材を幅方向に間隔をあけて並べて１つの搬送経路に案内して搬送する機構Ｂと、
    を備えた、請求項９から１８までの何れか一項に記載された、電極シートの製造装置。
  20. 幅方向に間隔をあけて並べられたシート材を搬送するガイドローラであって、
    軸受を介して回転自在に支持された回転軸と、
    前記回転軸に間隔をあけて装着され、前記軸受よりも滑り抵抗が大きい、複数のテンデンシー用ベアリングと、
    前記テンデンシー用ベアリングを介して、それぞれ前記回転軸に装着された複数のシェルと、
    を有し、前記複数のシェルによってそれぞれ前記シート材を搬送するガイドローラを備えた、請求項１９に記載の電極シートの製造装置。
  21. 前記複数のシート材の間隔に対応して、長さ方向に間隔をあけて複数の巻取リールが配置され、前記巻取リールに作用するトルクを調整できるフリクションシャフトを有し、
    前記フリクションシャフトに配置された巻取リールによって、前記複数のシート材を巻き取る巻取装置を備えた、請求項１９又は２０に記載の電極シートの製造装置。
  22. 電極シートと帯状セパレータが重ねられて捲回された捲回電極体を有する電池の製造方法であって、前記電極シートの製造方法として請求項１から８の何れかに記載の電極シートの製造方法を含む、電池の製造方法。
  23. 電極シートと帯状セパレータが重ねられて捲回された捲回電極体を有する電池の製造装置であって、前記電極シートの製造装置として請求項９から２１の何れかに記載の電極シートの製造装置を含む、電池の製造装置。
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