JP5521861B2 - 電極積層装置 - Google Patents

Description

本発明は、電極積層装置に関するものである。

二次電池等は、電極及びセパレータを交互に積層した構造体を有する。例えば、リチウムイオン二次電池は、正極にリチウム含有金属酸化物、負極に炭素材料を用い、その間に絶縁性の多孔性セパレータを交互に積層した構造体に電解液を含浸させ、ケースで密閉した構造となっている。

ところで、このような二次電池を構成する正極、負極及びセパレータは、薄い材料で形成されていることから剛性が低く、取り扱いが非常に困難である。また、正極、負極、セパレータを積層させる際に位置ずれが生じると、電圧等の特性に影響し、電池の性能にばらつきが生じてしまう。このため、電池の性能にばらつきが生じないよう正極、負極、セパレータを積層させることが可能な技術が求められている。

このような要求に応えるための技術が検討されており、例えば特許文献１では、正極マガジンと、負極マガジンと、一対の吸引機構を有する電極用トランスファと、正極及び負極の位置合わせを行う電極ゲージング機構と、積層用トランスファと、積層テーブルと、を備えた電極積層装置が開示されている。これにより、正極、負極、セパレータを積層させる際に位置ずれが生じることを抑制し、電池の性能にばらつきが生じないようにしている。

特開２００５−５０５８３号公報

しかしながら、特許文献１の技術にあっては、正極、負極、セパレータを一枚ずつ吸着搬送して積層を行うために、電池の生産速度が上がらないという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、電池の生産速度の向上を図ることが可能な電極積層装置の提供を目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、セパレータシートをロールツーロール方式で搬送するセパレータシート搬送装置と、上記セパレータシートの搬送経路の上に、電極シートから切り出した正極と負極とを交互に載置する電極載置装置と、上記電極載置装置よりも上記搬送経路の下流側の位置において、上記セパレータシートにおける上記正極が載置された領域を含む第１領域と上記負極が載置された領域を含む第２領域とを交互に切り出すセパレータ切出装置と、上記セパレータ切出装置の上記切り出し位置の下方に設けられて、上記切り出され上記正極が載置された上記第１領域と、上記切り出され上記負極が載置された上記第２領域とを、交互に積層する積層トレイと、を有するという電極積層装置を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、ロールツーロール（Roll to Roll）方式（一方のロールでシートの送り出しを行いながら他方のロールでシートの巻き取りを行いシートを連続して搬送する方式）で送られるセパレータシート上に、直接、正極及び負極の電極を交互に載置し、その載置位置より下流側の位置において、セパレータシートにおける正極を含む領域と負極を含む領域とを交互に切り出し、その切り出し位置の下方に設けられた積層トレイに落下させる。そうすると、正極、負極、セパレータを一枚ずつ吸着搬送することなく、正極とセパレータ、負極とセパレータとが交互に積層された構造体が、積層トレイ上に形成される。

また、本発明においては、上記電極載置装置は、上記電極シートの搬送経路の少なくとも一部が上記セパレータシートの搬送経路の上で重なるように、上記電極シートをロールツーロール方式で搬送する電極シート搬送装置と、上記重なる位置において、上記電極シートの一部を切り出して落下させる電極切出装置と、を有するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、ロールツーロール方式で電極シートを搬送し、セパレータシートの搬送経路と重なる位置で切り出しを行うことで、電極をマガジン等に収めることなく、直接、セパレータシート上に落下させて載置することができる。このため、電池の生産速度が向上する。

また、本発明においては、上記電極シート搬送装置は、上記電極シートの上記セパレータシートに対向する面の少なくとも一部に、粘着剤を供給する粘着剤供給装置を有するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、電極シートのセパレータシートに対向する面の少なくとも一部に粘着剤を供給することによって、該電極シートが切り出されてセパレータシート上に落下した際に、粘着剤が滑り止めとして機能し、電極とセパレータシートとの相対位置ズレを抑制することができる。また、電極がセパレータシート上に載置されて搬送されている際の振動等による、電極とセパレータシートとの相対位置ズレを抑制することができる。

また、本発明においては、上記粘着剤供給装置は、上記電極シートを送る側のロール体の外周面に上記粘着剤を滴下するディスペンサを有するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、電極シートを送る側のロール体の外周面に粘着剤を滴下すると、電極シートの送りによって、粘着剤を滴下した面がロール体を巻回してセパレータシートと対向する。したがって、電極シートのセパレータシートに対向する面に粘着剤を供給するために、粘着剤を重力方向に逆らう方向に噴射等する必要がなくなるため、粘着剤の飛散、垂れ等を抑制することができる。

また、本発明においては、上記電極シートの両面には活物質が付着しており、上記電極切出装置は、上記切り出し時における上記活物質の飛散物を吸引する吸引装置を有するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、ロールツーロール方式で搬送する電極シートを直接切り出してセパレータシート上に載置するので、切り出し時の衝撃等で、電極シートに付着している活物質が微小に欠けたり、飛散したりして、電極やセパレータを汚染すると電池の性能にバラツキが生じてしまう可能性がある。そこで、切り出し時における活物質の飛散物を吸引して、該飛散物による汚染を防止する。

また、本発明においては、上記電極切出装置は、上記電極シートの下面側に配置され、矩形状に開口する開口部を有するテーブル板と、上記電極シートの上面側に配置され、上記開口部に挿入可能な矩形枠形状のカッターと、を有しており、上記吸引装置は、上記テーブル板の下面側であって上記開口部の縁部に沿って上記吸引を行う第１吸引部と、上記カッターの上記矩形枠形状の内側に沿って上記吸引を行う第２吸引部と、を有するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、テーブル板の下面側でその開口部の縁部に沿って吸引を行うことで、電極シートの下面側に付された活物質の飛散物を吸引することができる。また、カッターの矩形枠形状の内側に沿って吸引を行うことで、電極シートの上面側に付された活物質の飛散物を吸引することができる。

また、本発明においては、上記電極シート搬送装置は、上記セパレータシートの搬送方向と同一の方向に、上記電極シートを搬送するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、セパレータシートの搬送方向と電極シートの搬送方向が一致するので両者の相対速度差を低減でき、電極シートが切り出されてセパレータシート上に落下した際の、電極とセパレータシートとの相対位置のズレを抑制することができる。

また、本発明においては、上記電極シート搬送装置は、上記セパレータシートの搬送方向と交差する方向に、上記電極シートを搬送するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、セパレータシートの搬送方向と電極シートの搬送方向が交差するので、セパレータシートのロール間距離を短くすることができ、セパレータシートの歩留まりの向上、装置の小型化に寄与できる。

また、本発明においては、上記搬送されている上記セパレータシートの下面をスライド自在に支持するスライドテーブルを有するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、ロールツーロール方式で送られるセパレータシート上に、直接、正極及び負極の電極を交互に載置していくと、セパレータシートのロール間距離が長く必要となるので、シートの垂れ及び振動が生じやすくなる。そこで、セパレータシートの下面を滑りのよいスライドテーブルで支持することで、シートの垂れ及び振動を抑制し、併せて載置された電極の相対位置ズレを防止する。

また、本発明においては、上記載置された上記正極及び上記負極のうち少なくともいずれか一方の上記セパレータシートに対する相対位置を計測する計測装置と、上記計測装置の計測結果に基づいて、上記セパレータ切出装置の上記切り出し位置を調整する切り出し位置調整装置と、を有するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、正負の電極のセパレータシートに対する相対位置を計測し、その計測結果からセパレータ切出装置の切り出し位置を調整することで、セパレータシートにおける電極が載置された領域を含む領域を適切に切り出すことができる。これにより、歩留まりの向上、電池の性能のバラツキの抑制、併せて電池の生産速度の向上を図ることができる。

本発明によれば、セパレータシートをロールツーロール方式で搬送するセパレータシート搬送装置と、上記セパレータシートの搬送経路の上に、電極シートから切り出した正極と負極とを交互に載置する電極載置装置と、上記電極載置装置よりも上記搬送経路の下流側の位置において、上記セパレータシートにおける上記正極が載置された領域を含む第１領域と上記負極が載置された領域を含む第２領域とを交互に切り出すセパレータ切出装置と、上記セパレータ切出装置の上記切り出し位置の下方に設けられて、上記切り出され上記正極が載置された上記第１領域と、上記切り出され上記負極が載置された上記第２領域とを、交互に積層する積層トレイと、を有するという電極積層装置を採用することによって、ロールツーロール方式で送られるセパレータシート上に、直接、正極及び負極の電極を交互に載置し、その載置位置より下流側の位置において、セパレータシートにおける正極を含む領域と負極を含む領域とを交互に切り出し、その切り出し位置の下方に設けられた積層トレイに落下させる。そうすると、正極、負極、セパレータを一枚ずつ吸着搬送することなく、正極とセパレータ、負極とセパレータが交互に積層された構造体が、積層トレイ上に形成される。
したがって、本発明では、電池の生産速度の向上を図ることができる。

本発明の第１実施形態における電極積層装置の構成を示す平面図である。 本発明の第１実施形態における電極積層装置の構成を示す正面図である。 本発明の第１実施形態における電極切出装置の構成を示す部分拡大断面図である。 本発明の第１実施形態における電極切出装置の構成を示す底面図である。 本発明の第２実施形態における電極積層装置の構成を示す平面図である。 本発明の第２実施形態における電極積層装置の構成を示す正面図である。 本発明の第２実施形態における計測装置が取得した画像データの一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態における電極積層装置１の構成を示す平面図である。図２は、本発明の第１実施形態における電極積層装置１の構成を示す正面図である。
図２に示すように、電極積層装置１は、積層トレイ５０上に、正極Ｐと負極ＮとをセパレータＳを間に挟んで積層した構造体を形成するものである。

電極積層装置１は、セパレータシートＳＳをロールツーロール方式で搬送するセパレータシート搬送装置１０と、セパレータシートＳＳの搬送経路の上に、電極シートＰＳ，ＮＳから切り出した正極Ｐと負極Ｎとを交互に載置する電極載置装置２０と、電極載置装置２０よりも上記搬送経路の下流側の位置において、セパレータシートＳＳにおける正極Ｐが載置された領域を含む第１領域と負極Ｎが載置された領域を含む第２領域とを交互に切り出すセパレータ切出装置４０と、セパレータ切出装置４０の上記切り出し位置の下方に設けられて、上記切り出され正極Ｐが載置された上記第１領域（セパレータＳ）と、上記切り出され負極Ｎが載置された上記第２領域（セパレータＳ）とを、交互に積層する積層トレイ５０と、を有する。また、電極積層装置１は、上記の各種構成機器の動作を統括的に制御する不図示の制御装置を備えている。

セパレータシート搬送装置１０は、巻き取りロール１１と送り出しロール１２とを備えて、ロールツーロール方式でセパレータシートＳＳを水平方向に搬送する構成となっている。
セパレータシートＳＳは、例えば厚さ８〜２５μｍ程度の絶縁性の樹脂材のシートであある。このセパレータシートＳＳは、例えば多孔質のポリエチレンやポリエステルからなる。セパレータシート搬送装置１０は、不図示の制御装置の制御の下、セパレータシートＳＳを所定速度で搬送する構成となっている。

セパレータシートＳＳの下面側には、図２に示すように、スライドテーブル１３が設けられている。スライドテーブル１３は、搬送されているセパレータシートＳＳの下面をスライド自在に支持する構成となっている。このスライドテーブル１３は、滑りの良いテフロン（登録商標）台や、セパレータシートＳＳを空気圧で非接触支持する空気浮上台等から構成される。本実施形態のスライドテーブル１３は、送り出しロール１２が設けられた位置から積層トレイ５０が設けられた位置まで水平方向に延在して設けられている。この構成によれば、ロール間距離が長いセパレータシートＳＳの下面を支持することで、セパレータシートＳＳの垂れ及び振動を抑制することができる。

電極載置装置２０は、正極ＰをセパレータシートＳＳの搬送経路の上に載置する正極載置装置２１と、負極ＮをセパレータシートＳＳの搬送経路の上に載置する負極載置装置３１と、を有する。
正極載置装置２１は、電極シートＰＳの搬送経路の少なくとも一部が、セパレータシートＳＳの搬送経路の上で重なるように、電極シートＰＳをロールツーロール方式で搬送する電極シート搬送装置２２と、上記重なる位置において、電極シートＰＳの一部を切り出して、正極ＰをセパレータシートＳＳの搬送経路の上に落下させる電極切出装置２６と、を有する。

電極シート搬送装置２２は、巻き取りロール２３と送り出しロール２４とを備えて、ロールツーロール方式で電極シートＰＳを水平方向に搬送する構成となっている。本実施形態の電極シート搬送装置２２は、セパレータシートＳＳの搬送方向と同一の方向に、電極シートＰＳを搬送する構成となっている。
電極シートＰＳは、例えば活物質としてリチウム含有金属酸化物が両面に印刷された（付着した）、厚さ８〜２０μｍ程度の金属箔のシートである。この電極シートＰＳは、例えばアルミニウム箔を基材に用い、粉末状のリチウム含有金属酸化物を基材の面上に配置する等して形成することができる。電極シート搬送装置２２は、不図示の制御装置の制御の下、電極シートＰＳを所定速度で搬送する構成となっている。

電極シート搬送装置２２は、電極シートＰＳのセパレータシートＳＳと対向する面の少なくとも一部に、粘着剤を供給する粘着剤供給装置２５を有する。本実施形態の粘着剤供給装置２５は、送り出しロール２４の外周面に粘着剤を滴下させるディスペンサ２５ａ，２５ｂを有する。ディスペンサ２５ａ，２５ｂは、図１に示すように、所定間隔をあけて配置される。この間隔は、例えば、電極シートＰＳに付着した活物質を避ける位置であって、切り出されるべき正極Ｐの隅部に対向できる間隔に設定されている。本実施形態のディスペンサ２５ａ，２５ｂは、粘着剤を、時間間隔をあけて滴下することで、切り出した正極Ｐに滑り止め機能を付与する構成となっている。粘着剤としては、電気特性に影響しないものを用いるのが好ましい。本実施形態では、例えばシリコン系の粘着剤を用いる。

電極切出装置２６は、巻き取りロール２３と送り出しロール２４との間に渡された電極シートＰＳの下側に配置されたテーブル板２７（図１において図示省略、図２参照）と、上記電極シートＰＳの上側に配置されたカッター２８（図２において図示省略、図１参照）と、を有する。
テーブル板２７は、平面視矩形状に開口する開口部２７ａを有する。開口部２７ａは、例えばＪＩＳ規格のＡ４サイズ程度の大きさ（２００ｍｍ×３００ｍｍ程度の大きさ）を有する。カッター２８は、開口部２７ａの大きさに応じた大きさ（開口部２７ａよりも若干小さい大きさ）を有し、該開口部２７ａに挿入可能な矩形枠形状を有する。カッター２８は、不図示の制御装置の制御の下、昇降駆動して、テーブル板２７の開口部２７ａとの間で電極シートＰＳにせん断力を与えて、矩形状の正極Ｐを切り出す構成となっている。

電極切出装置２６は、図３及び図４に示すように、正極Ｐの切り出し時における活物質の飛散物を吸引する吸引装置２９を有する。
図３は、本発明の第１実施形態における電極切出装置２６の構成を示す部分拡大断面図である。図４は、本発明の第１実施形態における電極切出装置２６の構成を示す底面図である。
吸引装置２９は、図に示すように、第１吸引部２９ａと第２吸引部２９ｂとを有する。

第１吸引部２９ａは、図３に示すように、テーブル板２７の下面側であって、開口部２７ａの縁部に沿って吸引を行う吸引ポート３０ａを有する。吸引ポート３０ａの一端部は、開口部２７ａに向けて開口し、吸引ポート３０ａの他端部は、不図示の吸引ポンプに接続される構成となっている。この構成によれば、正極Ｐの切り出し時に電極シートＰＳの下面側に付された活物質（図３において符号Ｐ１を付す）から飛散物が生じても、周りに飛散させることなく吸引することができる。

一方、第２吸引部２９ｂは、カッター２８の矩形枠形状の内側に沿って吸引を行う吸引ポート３０ｂを有する。吸引ポート３０ｂの一端部は、カッター２８の矩形枠形状の内側に沿って枠形状に、鉛直下方に向けて開口し（図４参照）、吸引ポート３０ｂの他端部は、不図示の吸引ポンプに接続される構成となっている。この構成によれば、正極Ｐの切り出し時に電極シートＰＳの上面側に付された活物質（図３において符号Ｐ２を付す）から飛散物が生じても、周りに飛散させることなく吸引することができる。

図１及び図２に戻り、正極載置装置２１よりもセパレータシートＳＳの搬送方向下流側の位置には、負極載置装置３１が設けられている。
負極載置装置３１は、電極シートＮＳの搬送経路の少なくとも一部が、セパレータシートＳＳの搬送経路の上で重なるように、電極シートＮＳをロールツーロール方式で搬送する電極シート搬送装置３２と、上記重なる位置において、電極シートＮＳの一部を切り出して、負極ＮをセパレータシートＳＳの搬送経路の上に落下させる電極切出装置３６と、を有する。

電極シート搬送装置３２は、巻き取りロール３３と送り出しロール３４とを備えて、ロールツーロール方式で電極シートＮＳを水平方向に搬送する構成となっている。本実施形態の電極シート搬送装置３２は、セパレータシートＳＳの搬送方向と同一の方向に、電極シートＮＳを搬送する構成となっている。
電極シートＮＳは、例えば活物質として炭素材料が両面に印刷された（付着した）、厚さ８〜２０μｍ程度の金属箔のシートである。この電極シートＮＳは、例えば銅箔を基材に用い、粉末状の炭素を基材の面上に配置する等して形成することができる。電極シート搬送装置３２は、不図示の制御装置の制御の下、電極シートＮＳを所定速度で搬送する構成となっている。

電極シート搬送装置３２は、電極シートＮＳのセパレータシートＳＳと対向する面の少なくとも一部に、粘着剤を供給する粘着剤供給装置３５を有する。本実施形態の粘着剤供給装置３５は、送り出しロール３４の外周面に粘着剤を滴下させるディスペンサ３５ａ，３５ｂを有する。ディスペンサ３５ａ，３５ｂは、図１に示すように、所定間隔をあけて配置される。この間隔は、例えば、電極シートＮＳに付着した活物質を避ける位置であって、切り出されるべき負極Ｎの隅部に対向できる間隔に設定されている。本実施形態のディスペンサ３５ａ，３５ｂは、粘着剤を、時間間隔をあけて滴下することで、切り出した負極Ｎに滑り止め機能を付与する構成となっている。粘着剤としては、電気特性に影響しないものを用いるのが好ましい。本実施形態では、例えばシリコン系の粘着剤を用いる。

電極切出装置３６は、巻き取りロール３３と送り出しロール３４との間に渡された電極シートＮＳの下側に配置されたテーブル板３７（図１において図示省略、図２参照）と、上記電極シートＮＳの上側に配置されたカッター３８（図２において図示省略、図１参照）と、を有する。
テーブル板３７は、平面視矩形状に開口する開口部３７ａを有する。開口部３７ａは、例えばＪＩＳ規格のＡ４サイズ程度の大きさ（２００ｍｍ×３００ｍｍ程度の大きさ）を有する。カッター３８は、開口部３７ａの大きさに応じた大きさ（開口部３７ａよりも若干小さい大きさ）を有し、該開口部３７ａに挿入可能な矩形枠形状を有する。カッター３８は、不図示の制御装置の制御の下、昇降駆動して、テーブル板３７の開口部３７ａとの間で電極シートＮＳにせん断力を与えて、矩形状の負極Ｎを切り出す構成となっている。
なお、電極切出装置３６においても、図３及び図４に示すような、負極Ｎの切り出し時における活物質の飛散物を吸引する吸引装置２９と同じ構成を有する不図示の吸引装置を有するが、説明の重複をさけるため、その説明は割愛する。

セパレータ切出装置４０は、上記電極載置装置２０よりもセパレータシートＳＳの搬送方向下流側の位置に設けられている。
セパレータ切出装置４０は、巻き取りロール１１と送り出しロール１２との間に渡されたセパレータシートＳＳの下側に配置されたテーブル板４１（図１において図示省略、図２参照）と、上記セパレータシートＳＳの上側に配置されたカッター４２（図２において図示省略、図１参照）と、を有する。
テーブル板４１は、平面視矩形状に開口する開口部４１ａを有する。開口部４１ａは、上記切り出した正極Ｐ及び負極Ｎよりも一回り大きい大きさを有する。カッター４２は、開口部４１ａの大きさに応じた大きさ（開口部４１ａよりも若干小さい大きさであって、上記切り出した正極Ｐ及び負極Ｎよりも一回り大きい大きさ）を有し、該開口部４１ａに挿入可能な矩形枠形状を有する。カッター４２は、不図示の制御装置の制御の下、昇降駆動して、テーブル板４１の開口部４１ａとの間でセパレータシートＳＳにせん断力を与えて、矩形状のセパレータＳを切り出す構成となっている。

積層トレイ５０は、図２にセパレータ切出装置４０の切り出し位置の下方に設けられている。積層トレイ５０は、枡形状を有し、頂部５１が矩形に開口している。本実施形態の積層トレイ５０は、中腹部から頂部５１に向かってテーブル板４１の開口部４１ａよりも大きく開口する末広がり形状を有する。この構成によれば、セパレータ切出装置４０の切り出し位置から落下してくるセパレータＳをこぼすことなく回収することができる。また、積層トレイ５０の底部５２を、セパレータＳの大きさに応じた大きさ（セパレータＳよりも若干大きい大きさ）にすることで、積層トレイ５０の底部５２の側壁でセパレータＳの姿勢を規制できるため、積層の精度を高めることができる。

続いて、上記構成の電極積層装置１の動作について説明する。

先ず、セパレータシート搬送装置１０が、セパレータシートＳＳを送り出しロール１２から巻き取りロール１１に向けて水平方向に搬送する。搬送中、セパレータシートＳＳの下面は、スライドテーブル１３にスライド自在に支持される。本実施形態では、セパレータシートＳＳのロール間距離が長くなるので、垂れ及び振動による電極（正極Ｐ及び負極Ｎ）の相対位置ズレ防止のため、セパレータ切出装置４０でセパレータＳを切り出すまでの間、スライドテーブル１３で支持する。

電極載置装置２０は、正極ＰをセパレータシートＳＳの搬送経路の上に載置する正極載置装置２１と、負極ＮをセパレータシートＳＳの搬送経路の上に載置する負極載置装置３１と、を用いて、セパレータシートＳＳの搬送経路の上に、正極Ｐと負極Ｎとを交互に載置する。本実施形態の正極載置装置２１と負極載置装置３１とは、セパレータシートＳＳの搬送経路において上流側と下流側の位置関係を有するので、載置タイミング（切り出しタイミング）を同時に設定し、同時に載置された電極のうちの上流側の正極ＰがセパレータシートＳＳの搬送により負極載置装置３１を通過した時点で、また同時に正極Ｐと負極Ｎとを載置することで、セパレータシートＳＳの搬送経路の上に、正極Ｐと負極Ｎとを交互に載置することができる。

正極載置装置２１においては、電極シートＰＳの搬送経路が、セパレータシートＳＳの搬送経路の上で重なるように、電極シートＰＳをロールツーロール方式で搬送し、上記重なる位置において、電極シートＰＳの一部を切り出して、正極ＰをセパレータシートＳＳの搬送経路の上に落下させる。このように、本実施形態では、正極Ｐをマガジン等に収めることなく、直接、セパレータシートＳＳ上に落下させて載置することができるため、電池の生産速度が向上する。また、本実施形態においては、電極シート搬送装置２２は、セパレータシートＳＳの搬送方向と同一の方向に、電極シートＰＳを搬送するという構成を採用しているから、両者の相対速度差を低減でき、電極シートＰＳが切り出されてセパレータシートＳＳ上に落下した際の、正極ＰとセパレータシートＳＳとの相対位置のズレを抑制することができる。

電極シート搬送装置２２は、電極シートＰＳのセパレータシートＳＳと対向する面の少なくとも一部に、粘着剤を供給する粘着剤供給装置２５を有する。本実施形態の粘着剤供給装置２５は、ディスペンサ２５ａ，２５ｂを用いて送り出しロール２４の外周面に粘着剤を滴下させる。電極シートＰＳを送る側のロール体（送り出しロール２４）の外周面に粘着剤を滴下すると、電極シートＰＳの送りによって、粘着剤を滴下した面がロール体を巻回してセパレータシートＳＳと対向する。したがって、電極シートＰＳのセパレータシートＳＳに対向する面に粘着剤を供給するために、粘着剤を重力方向に逆らう方向に噴射等する必要がなくなるため、粘着剤の飛散、垂れ等を抑制することができる。電極シートＰＳのセパレータシートＳＳに対向する面に粘着剤を供給することによって、該電極シートＰＳが切り出されてセパレータシートＳＳ上に落下した際に、粘着剤が滑り止めとして機能し、正極ＰとセパレータシートＳＳとの相対位置ズレを抑制することができる。また、正極ＰがセパレータシートＳＳ上に載置されて搬送されている際の振動等による、正極ＰとセパレータシートＳＳとの相対位置ズレを抑制することができる。

電極切出装置２６は、カッター２８を昇降駆動させ、カッター２８をテーブル板２７の開口部２７ａに挿入させて、電極シートＰＳから矩形状の正極Ｐを切り出す。当該切り出し時の衝撃等で、電極シートＰＳに付着している活物質Ｐ１，Ｐ２（図３参照）が微小に欠けたり、飛散したりしたものは、吸引装置２９により吸引除去される。具体的に、第１吸引部２９ａは、テーブル板２７の下面側であって、開口部２７ａの縁部に沿って設けられた吸引ポート３０ａから吸引を行うことによって、電極シートＰＳの下面側に付された活物質Ｐ１からの飛散物の周辺への飛散を防止する。また、第２吸引部２９ｂは、カッター２８の矩形枠形状の内側に沿って設けられた吸引ポート３０ｂから吸引を行うことによって、電極シートＰＳの上面側に付された活物質Ｐ２からの飛散物の周辺への飛散を防止する。したがって、正極Ｐ及びセパレータシートＳＳの活物質による汚染を抑制でき、電池の性能のバラツキを低減させることができる。
なお、上述した作用効果は、負極載置装置３１においても同様に得られるが、説明の重複をさけるため、その説明は割愛する。

セパレータ切出装置４０は、積層トレイ５０上の位置において、セパレータシートＳＳにおける正極Ｐが載置された領域を含む第１領域と負極Ｎが載置された領域を含む第２領域とを交互に切り出す。具体的に、セパレータ切出装置４０は、カッター４２を昇降駆動させ、カッター４２をテーブル板４１の開口部４１ａに挿入させて、セパレータシートＳＳから正極Ｐ及び負極Ｎより大きく矩形状のセパレータＳを切り出す。当該切り出しタイミングは、セパレータシートＳＳの搬送速度と、正極Ｐ及び負極Ｎの載置タイミング、正極Ｐ及び負極Ｎの載置位置からセパレータ切出装置４０の切り出し位置までの距離に基づいて、設定することができる。また、切り出しタイミングを、カメラ、光学センサ等の計測結果に基づいて決定するフィードバック構成にしてもよい。

セパレータ切出装置４０により切り出されたセパレータＳは、正極Ｐあるいは負極Ｎを伴って積層トレイ５０に向けて落下する。積層トレイ５０は、矩形状に開口した頂部５１から上記セパレータＳを導入し、底部５２の側壁でセパレータＳの姿勢を規制する。積層トレイ５０には、正極Ｐが載置されたセパレータＳと、負極Ｎが載置されたセパレータＳとが、交互に落下してくるので、底部５２から正極Ｐと負極ＮとをセパレータＳを間に挟んで積層することができる。

そして、セパレータＳ、正極Ｐ、セパレータＳ、負極Ｎを１セットとして、このセットを複数（例えば１００セット程度）積層することにより、積層トレイ５０上に、正極Ｐと負極ＮとをセパレータＳを間に挟んで積層した構造体を形成することができる。
そして、この構造体を載置した積層トレイ５０を他の場所に移動させ、所定の処理をする。具体的には、正極Ｐ及び負極Ｎの不図示のタブをそれぞれ溶接し、この構造体を例えばアルミニウムからなるラミネートフィルムに入れ、電解液を注液し、構造体を含浸させる。この後、構造体をシールして密閉することにより、ラミネート型電池セルが得られる。

したがって、上述の本実施形態によれば、セパレータシートＳＳをロールツーロール方式で搬送するセパレータシート搬送装置１０と、セパレータシートＳＳの搬送経路の上に、電極シートＰＳ，ＮＳから切り出した正極Ｐと負極Ｎとを交互に載置する電極載置装置２０と、電極載置装置２０よりも上記搬送経路の下流側の位置において、セパレータシートＳＳにおける正極Ｐが載置された領域を含む第１領域と負極Ｎが載置された領域を含む第２領域とを交互に切り出すセパレータ切出装置４０と、セパレータ切出装置４０の上記切り出し位置の下方に設けられて、上記切り出され正極Ｐが載置された上記第１領域（セパレータＳ）と、上記切り出され負極Ｎが載置された上記第２領域（セパレータＳ）とを、交互に積層する積層トレイ５０と、を有するという電極積層装置１を採用することによって、ロールツーロール方式で送られるセパレータシートＳＳ上に、直接、正極Ｐ及び負極Ｎの電極を交互に載置し、その載置位置より下流側の位置において、セパレータシートＳＳにおける正極Ｐを含む領域と負極Ｎを含む領域とを交互に切り出し、その切り出し位置の下方に設けられた積層トレイ５０に落下させる。そうすると、正極Ｐ、負極Ｎ、セパレータＳを一枚ずつ吸着搬送することなく、正極ＰとセパレータＳ、負極ＮとセパレータＳが交互に積層された構造体が、積層トレイ５０上に形成される。
したがって、本実施形態によれば、電池の生産速度の向上を図ることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図５は、本発明の第２実施形態における電極積層装置１の構成を示す平面図である。図６は、本発明の第２実施形態における電極積層装置１の構成を示す正面図である。なお、以下の説明では、図に示すようにＸＹＺ直交座標系を設定して、説明することがある。

図５に示すように、第２実施形態の電極シート搬送装置２２，３２は、セパレータシートＳＳの搬送方向（Ｘ軸方向）と交差する方向（本実施形態ではＹ軸方向）に、電極シートＰＳ，ＮＳを搬送する構成となっている。この構成によれば、上述の第１実施形態よりも、セパレータシートＳＳのロール間距離を短くすることができるので、垂れ及び振動の抑制、セパレータシートＳＳの歩留まりの向上、装置全体の小型化に寄与できる。
但し、第１実施形態のように、セパレータシートＳＳの搬送方向と電極シートＰＳ，ＮＳの搬送方向とを一致させてないので、正極Ｐあるいは負極ＮとセパレータシートＳＳとの相対位置のズレを抑制する作用は弱まる。そこで、第２実施形態の電極積層装置１は、以下の構成を備える。

第２実施形態の電極積層装置１は、セパレータシートＳＳに載置された正極Ｐ及び負極Ｎのうち少なくともいずれか一方（本実施形態では両方）のセパレータシートＳＳに対する相対位置を計測する計測装置６０と、計測装置６０の計測結果に基づいて、セパレータ切出装置４０の切り出し位置を調整する切り出し位置調整装置６１（図６において不図示、図５参照）と、を有する。

計測装置６０は、セパレータシートＳＳの搬送方向において、電極載置装置２０とセパレータ切出装置４０との間に設けられている。本実施形態の計測装置６０は、上記設けられた位置において、セパレータシートＳＳ上に載置された電極（正極Ｐ及び負極Ｎ）を定点観測する撮像カメラから構成される。計測装置６０は、図６に示すように、撮像により取得した画像データを、制御装置７０に伝送する構成となっている。制御装置７０は、当該画像データに基づいて、切り出し位置調整装置６１の駆動を制御する構成となっている。

切り出し位置調整装置６１は、図５に示すように、セパレータ切出装置４０に設けられている。本実施形態の切り出し位置調整装置６１は、３つのアクチュエータ６２ａ，６２ｂ，６２ｃを備えて、カッター４２の位置を調整するアライメント（ＸＹθ）ステージ機構を有する。この構成によれば、任意のアクチュエータを駆動させることによって、カッター４２を、Ｘ−Ｙ平面上で位置変更することができ、また、Ｘ−Ｙ平面と直交するＺ軸周り（θ軸）で位置変更することができる。
なお、カッター４２の位置調整と同期して、テーブル板４１の開口部４１ａの位置調整できるように、テーブル板４１にもアライメントステージ機構を設けることが好ましい。但し、コストアップにつながるので、開口部４１ａの大きさを予め大きくしておくことで、カッター４２の位置調整に対応できるようにしてもよい。また、カッター４２をヒートカッターに変更し、薄いセパレータシートＳＳを焼き切る構成とすれば、テーブル板４１自体を削除できるので、必ずしもテーブル板４１にアライメントステージ機構を設ける必要はない。

図７は、計測装置６０が取得した画像データの一例を示す図である。図に示すように、正極Ｐが基準位置Ａからズレて搬送されている場合、当該正極Ｐがセパレータ切出装置４０によりセパレータシートＳＳと共に裁断されてしまう場合がある。そこで、制御装置７０は、当該画像データから、基準位置Ａからのズレを検出し、カッター４２の位置を、切り出し位置調整装置６１を用いて補正する。具体的には、制御装置７０は、図７に示す画像データから、正極Ｐの重心Ｐ_０の位置と、基準位置Ａの重心Ａ_０の位置とのＸＹ座標における差を求める。次に、制御装置７０は、図７に示す画像データから、正極Ｐの重心Ｐ_０における傾きと、基準位置Ａの重心Ａ_０の傾きの差（θ：Ｘ軸及びＹ軸と直交するＺ軸周りの角度）を求める。そして、制御装置７０は、当該（Ｘ、Ｙ、θ）の値に基づいて、アライメントステージを駆動させることで、カッター４２の位置を調整する。
この構成を採用することによって、第２実施形態では、正極Ｐあるいは負極ＮのセパレータシートＳＳに対する相対位置を計測し、その計測結果からセパレータ切出装置４０の切り出し位置を調整することで、セパレータシートＳＳにおける電極が載置された領域を含む領域を適切に切り出すことができる。これにより、歩留まりの向上、電池の性能のバラツキの抑制、併せて電池の生産速度の向上を図ることができる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態では、吸引装置２９が負圧吸引して、飛散した活物質を吸引すると説明したが、静電気力を用いて静電吸引する構成であってもよい。

１…電極積層装置、１０…セパレータシート搬送装置、１３…スライドテーブル、２０…電極載置装置、２２…電極シート搬送装置、２４…送り出しロール（ロール体）、２５…粘着剤供給装置、２５ａ，２５ｂ…ディスペンサ、２６…電極切出装置、２７…テーブル板、２７ａ…開口部、２８…カッター、２９…吸引装置、２９ａ…第１吸引部、２９ｂ…第２吸引部、３２…電極シート搬送装置、３４…送り出しロール（ロール体）、３５…粘着剤供給装置、３５ａ，３５ｂ…ディスペンサ、３６…電極切出装置、３７…テーブル板、３７ａ…開口部、３８…カッター、４０…セパレータ切出装置、５０…積層トレイ、６０…計測装置、６１…切り出し位置調整装置、Ｎ…負極、ＮＳ…電極シート、Ｐ…正極、Ｐ１，Ｐ２…活物質、ＰＳ…電極シート、Ｓ…セパレータ、ＳＳ…セパレータシート

Claims (10)

1. セパレータシートをロールツーロール方式で搬送するセパレータシート搬送装置と、
   前記セパレータシートの搬送経路の上に、電極シートから切り出した正極と負極とを交互に載置する電極載置装置と、
   前記電極載置装置よりも前記搬送経路の下流側の位置において、前記セパレータシートにおける前記正極が載置された領域を含む第１領域と前記負極が載置された領域を含む第２領域とを交互に切り出すセパレータ切出装置と、
   前記セパレータ切出装置の前記切り出し位置の下方に設けられて、前記切り出され前記正極が載置された前記第１領域と、前記切り出され前記負極が載置された前記第２領域とを、交互に積層する積層トレイと、を有することを特徴とする電極積層装置。
2. 前記電極載置装置は、前記電極シートの搬送経路の少なくとも一部が前記セパレータシートの搬送経路の上で重なるように、前記電極シートをロールツーロール方式で搬送する電極シート搬送装置と、
   前記重なる位置において、前記電極シートの一部を切り出して落下させる電極切出装置と、を有することを特徴とする請求項１に記載の電極積層装置。
3. 前記電極シート搬送装置は、前記電極シートの前記セパレータシートに対向する面の少なくとも一部に、粘着剤を供給する粘着剤供給装置を有することを特徴とする請求項２に記載の電極積層装置。
4. 前記粘着剤供給装置は、前記電極シートを送る側のロール体の外周面に前記粘着剤を滴下するディスペンサを有することを特徴とする請求項３に記載の電極積層装置。
5. 前記電極シートの両面には活物質が付着しており、
   前記電極切出装置は、前記切り出し時における前記活物質の飛散物を吸引する吸引装置を有することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の電極積層装置。
6. 前記電極切出装置は、前記電極シートの下面側に配置され、矩形状に開口する開口部を有するテーブル板と、前記電極シートの上面側に配置され、前記開口部に挿入可能な矩形枠形状のカッターと、を有しており、
   前記吸引装置は、前記テーブル板の下面側であって前記開口部の縁部に沿って前記吸引を行う第１吸引部と、前記カッターの前記矩形枠形状の内側に沿って前記吸引を行う第２吸引部と、を有することを特徴とする請求項５に記載の電極積層装置。
7. 前記電極シート搬送装置は、前記セパレータシートの搬送方向と同一の方向に、前記電極シートを搬送することを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の電極積層装置。
8. 前記電極シート搬送装置は、前記セパレータシートの搬送方向と交差する方向に、前記電極シートを搬送することを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の電極積層装置。
9. 前記搬送されている前記セパレータシートの下面をスライド自在に支持するスライドテーブルを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の電極積層装置。
10. 前記載置された前記正極及び前記負極のうち少なくともいずれか一方の前記セパレータシートに対する相対位置を計測する計測装置と、
    前記計測装置の計測結果に基づいて、前記セパレータ切出装置の前記切り出し位置を調整する切り出し位置調整装置と、を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の電極積層装置。

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