JP5588579B1 - 積層装置及び積層方法 - Google Patents

Abstract

積層装置３０は、積層ステージ３２に積層された、正極シート１２、負極シート１４、及びセパレータシート１６の電池積層体１０の最上面に対して荷電粒子を照射する、第１の帯電器４０を備える。荷電粒子の照射によって、電池積層体１０と、当該積層体１０に積層される正極シート１２、負極シート１４、及びセパレータシート１６のいずれかとが静電吸着する。

Description

本発明は、電池積層体の積層装置及び積層方法に関する。

リチウムイオン二次電池等の電極構造として、従来から、巻回（捲回）型と積層（ラミネート）型の２種が生産されている。このうち後者は、負極、セパレータ、正極、セパレータ・・・のように、負極と正極の間に、絶縁体からなるセパレータを挿入するようにして、これらを積層することで製造される。

正極、負極、セパレータの積層時に、これらの部材間で位置ずれが生じると、正極と負極の短絡に繋がるおそれがある。そこで、正極、負極、セパレータの積層時の位置ずれを防ぐために、従来から、仮固定手段が設けられている。例えば特許文献１では、積層ステージに、鉛直方向に延びるガイド部材を複数設けて、正極、負極、セパレータから構成される、電池積層体の位置ずれを防止している。

また、特許文献２では、セラミックグリーンシートの積層プロセスにおいて、静電吸着を利用してグリーンシートの積層体の仮固定を行っている。具体的には、グリーンシートの搬送時に、被積層側のセラミックグリーンシートの露出した面に対して、イオナイザから負のイオンを照射し、グリーンシートの表面をマイナス帯電させる。そして、積層側のセラミックグリーンシートの表面を、正のイオン照射によりプラス帯電させる。さらに、帯電面同士が接するようにして、積層体の各グリーンシートが仮固定される。

特開２００８−２０４７０６号公報 特開２０１２−６９７６５号公報

ところで、ガイド部材等の機械的な拘束手段を用いた仮固定では、電池積層体のサイズ変更に対応することが困難となる。また、静電吸着を用いて電池の正極、負極、及びセパレータを積層させる場合、セラミックグリーンシートとは異なり、正極及び負極が導電体であるため、一旦帯電させても導電性がある搬送ホルダ等に触れることで放電してしまい、電池積層体が十分な静電吸着力を維持することは困難となる。そこで、本発明では、電池積層体のサイズ変更に対応可能であるとともに、仮固定に当たって電池積層体の静電吸着力を十分に維持することの可能な、積層装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明は、リチウムイオン二次電池等の導電性のある正極シート、負極シート、及び両者の間に挿入される、絶縁性のセパレータシートを積層する、積層装置に関するものである。当該装置は、正極シート、負極シート、及びセパレータシートが積層される、積層ステージと、前記積層ステージに積層された、正極シート、負極シート、及びセパレータシートの積層体の最上面に対して荷電粒子を照射する第１の帯電器と、を備え、前記積層体と、当該積層体に積層される正極シート、負極シート、及びセパレータシートのいずれかとを静電吸着させる。

また、上記発明において、前記積層ステージを移動させる移動機構を備え、前記積層ステージは、誘電体から形成され、前記第１の帯電器は、正極シート、負極シート、及びセパレータシートの積層前に、前記積層ステージに荷電粒子を照射することで、前記積層ステージに前記積層体を静電吸着させ、前記積層ステージの移動時の、前記積層ステージに対する前記積層体の位置ずれを抑制することが好適である。

また、上記発明において、正極シートの位置決めを行う正極ポジションテーブルと、セパレータシートの位置決めを行う正極側セパレータポジションテーブルが設けられた正極ラインと、負極シートの位置決めを行う負極ポジションテーブルと、セパレータシートの位置決めを行う負極側セパレータポジションテーブルが設けられた負極ラインと、を備え、前記移動機構は、前記積層ステージを、前記正極ライン及び負極ラインに移動させることが好適である。

また、上記発明において、前記正極側または負極側セパレータポジションテーブルからセパレータシートを前記積層ステージに搬送する搬送ホルダを備え、前記搬送ホルダは、前記積層体の最上面に面する下面を露出させた状態でセパレータシートを搬送し、搬送中のセパレータシートの前記下面に対して荷電粒子を照射する、第２の帯電器を備えることが好適である。

また、上記発明において、前記積層体の最外周に仮止めテープを貼着させる仮止めテープステージを備え、前記移動機構は、前記積層ステージを、前記正極ラインまたは負極ラインから、前記仮止めテープステージに移動させることが好適である。

また、上記発明において、仮止めテープが貼着された前記積層体の、複数の正極端子と複数の負極端子のそれぞれに対して、電極タブを溶接する溶接ステージを備えることが好適である。

また、本発明は、リチウムイオン二次電池等の導電性のある正極シート、負極シート、及び両者の間に挿入される、絶縁性のセパレータシートを積層する積層方法に関するものである。当該方法は、積層ステージに、正極シート、負極シート、及びセパレータシートを積層し、前記積層ステージに積層された、正極シート、負極シート、及びセパレータシートの積層体の最上面に対して、荷電粒子を照射し、前記積層体と、当該積層体に積層される正極シート、負極シート、及びセパレータシートのいずれかとを静電吸着させる。

また、上記発明において、前記積層ステージは、移動可能であるとともに、誘電体から形成され、正極シート、負極シート、及びセパレータシートの積層前に、前記積層ステージに荷電粒子を照射することで、前記積層ステージに前記積層体を静電吸着させ、前記積層ステージの移動時の、前記積層ステージに対する前記積層体の位置ずれを抑制することが好適である。

また、上記発明において、前記積層ステージを、正極シートの位置決めを行う正極ポジションテーブルとセパレータシートの位置決めを行う正極側セパレータポジションテーブルが設けられた正極ラインと、負極シートの位置決めを行う負極ポジションテーブルとセパレータシートの位置決めを行う負極側セパレータポジションテーブルが設けられた負極ラインと、に移動させることが好適である。

また、上記発明において、前記正極側または負極側セパレータポジションテーブルから、セパレータシートを前記積層ステージに搬送する際に、前記積層体の最上面に面する下面を露出させた状態で、セパレータシートを搬送し、搬送中のセパレータシートの前記下面に対して、荷電粒子を照射することが好適である。

本発明によれば、積層体のサイズ変更に対応可能であるとともに、仮固定に当たって、電池積層体の静電吸着力を十分に維持することが可能となる。

電池積層体の形成プロセスを説明する図である。 本実施形態に係る電池積層体の積層装置を例示する図である。 本実施形態に係る積層装置を用いた、電池積層体の積層工程を説明する図である。 本実施形態に係る積層装置を用いた、電池積層体の積層工程を説明する図である。 本実施形態に係る積層装置を用いた、電池積層体の積層工程を説明する図である。 本実施形態に係る積層装置を用いた、電池積層体の積層工程を説明する図である。 本実施形態に係る積層装置を用いた、電池積層体の積層工程を説明する図である。 本実施形態に係る積層装置を用いた、電池積層体の積層工程を説明する図である。 本実施形態に係る積層装置を用いた、電池積層体の積層工程を説明する図である。 本実施形態に係る積層装置を用いた、電池積層体の積層工程を説明する図である。 本実施形態に係る積層装置を用いた、電池積層体の積層工程を説明する図である。

図１に、本実施形態に係る積層装置によって形成される、電池積層体１０を例示する。電池積層体１０は、正極シート１２、負極シート１４、及びセパレータシート１６を備える。

正極シート１２は、導電性の集電体シートに、正極活物質層１８を塗布することで形成される。集電体シートは、例えばアルミ箔から構成される。正極活物質層１８は、ＬｉＣｏＯ_２等のリチウム複合酸化物と、これらのリチウム複合酸化物を集電体シートに定着させるためのバインダを備えている。また、集電体シートの一部は、正極活物質層１８が形成されずに露出されており、この部分が正極端子２０となる。

負極シート１４は、導電性の集電体シートに、負極活物質層２２を塗布することで形成される。集電体シートは、例えば銅箔から構成される。負極活物質層２２は、カーボン等の炭素質材料と、炭素質材料を集電体に定着させるためのバインダを備えている。また、集電体シートの一部は、負極活物質層２２が形成されずに露出されており、この部分が負極端子２４となる。負極シート１４のサイズは、正極シート１２とほぼ等しくなるように形成されてよい。

セパレータシート１６は、正極シート１２と負極シート１４との間に挿入され、両者を絶縁する。セパレータシート１６は、ポリプロピレンやポリエチレン等の、絶縁性の多孔質膜から構成される。セパレータシート１６のサイズは、正極シート１２及び負極シート１４の活物質層を覆うことができるサイズであればよく、例えばこれらの活物質層とほぼ等しい形状であってよい。

電池積層体１０は、負極シート１４と正極シート１２との間にセパレータシート１６を挿入するようにして、これら３者を複数層に亘って積層する。例えば、負極シート１４、セパレータシート１６、正極シート１２、及びセパレータシート１６の順に積層された層を１セットとすると、１０セットから５０セット程度を積層することで、電池積層体１０が形成される。また、積層に当たり、正極シート１２の正極端子２０と負極シート１４の負極端子２４とが重なり合わないように積層する。例えば、正極端子２０が配置された一端とは対向する他端に、負極端子２４を配置する。

電池積層体１０の積層が終了すると、電池積層体１０の最外周には仮止めテープ２６が貼着される。仮止めテープ２６が貼着された電池積層体１０は、複数の正極端子２０及び複数の負極端子２４のそれぞれに対して、電極タブ２８が溶接される。電極タブ２８は、複数の正極端子２０同士、及び複数の負極端子２４同士を溶接により固着させるもので、これにより、電池積層体１０の各層が固定される。正極端子２０側の電極タブ２８Ａは、例えばアルミニウムから構成され、負極端子２４側の電極タブ２８Ｂは、例えばニッケルから構成される。

図２に、本実施形態に係る電池積層体１０の積層装置３０を例示する。積層装置３０は、積層ステージ３２、正極ライン３４、負極ライン３６、搬送ホルダ３８、第１の帯電器４０、第２の帯電器４２、仮止めテープステージ４４、及び溶接ステージ４６を備える。

正極ライン３４は、正極シート１２及びセパレータシート１６の積層を行うためのプロセスラインである。正極ライン３４は、正極カセット４８、正極ポジションテーブル５０、正極側セパレータポジションテーブル５２、及び、セパレータシート供給部５４を備える。正極ライン３４は、例えば、正極カセット４８、正極ポジションテーブル５０、正極側セパレータポジションテーブル５２、及び、セパレータシート供給部５４が一列に配列されている。また、正極ポジションテーブル５０と正極側セパレータポジションテーブル５２との間には、積層ステージ３２及び第２の帯電器４２が配置できるように、間隔が空けられている。

正極カセット４８は、複数の正極シート１２を収納する収納手段である。正極ポジションテーブル５０は、正極シート１２の位置合わせを行う位置合わせ手段である。正極ポジションテーブル５０は、直交する２軸方向、及び、この２軸に直交する回転軸周りの回転方向に、移動及び回転可能となっている。また、正極ポジションテーブル５０は、載置された正極シート１２を保持する保持手段を備える。この保持手段は、例えば、真空吸着による真空チャックであってよい。

正極ポジションテーブル５０は、正極ポジションテーブル５０上の正極シート１２の位置を検出する検出手段５６を備えている。検出手段５６は、例えばカメラ等の撮像装置であってよい。検出手段５６は、正極シート１２の隅部など、所定の目印を基準にして、正極シート１２の位置及び姿勢と、予め定められた位置、姿勢との差を検出する。正極ポジションテーブル５０は、この差を補正するように、移動、回転する。

なお、以下では、正極シート１２、負極シート１４、及びセパレータシート１６の位置及び姿勢合わせを、単に「位置合わせ」と呼ぶ。

正極側セパレータポジションテーブル５２は、セパレータシート１６の位置合わせを行う位置合わせ手段である。正極側セパレータポジションテーブル５２は、正極ポジションテーブル５０と同様に、直交する２軸方向、及び、この２軸に直交する回転軸周りの回転方向に、移動及び回転可能となっている。また、正極側セパレータポジションテーブル５２は、載置されたセパレータシート１６を保持する、真空チャック等の保持手段を備える。さらに、正極側セパレータポジションテーブル５２は、正極側セパレータポジションテーブル５２上のセパレータシート１６の位置を検出する検出手段５６を備えている。セパレータシート１６が予め定められた位置、姿勢となるように、検出手段５６の検出結果に応じて、正極側セパレータポジションテーブル５２が移動、回転する。

セパレータシート供給部５４は、セパレータシート切断部６０及びシートロール６４を備える。セパレータシート切断部６０は、長尺のセパレータシートが巻き回されたシートロール６４を予め定められた長さに切断する。切断されたセパレータシート１６は、図示しない搬送手段によって正極側セパレータポジションテーブル５２に搬送される。

負極ライン３６は、負極シート１４及びセパレータシート１６の積層を行うためのプロセスラインである。負極ライン３６は、負極カセット６６、負極ポジションテーブル６８、負極側セパレータポジションテーブル７０、及び、セパレータシート供給部５４を備える。負極ライン３６は、正極ライン３４と同様に、負極カセット６６、負極ポジションテーブル６８、負極側セパレータポジションテーブル７０、及び、セパレータシート供給部５４が一列に配列されている。また、負極ポジションテーブル６８と負極側セパレータポジションテーブル７０との間には、積層ステージ３２及び第２の帯電器４２が配置できるように、間隔が空けられている。さらに、負極ライン３６は、正極ライン３４と並列するように設けられている。

負極カセット６６は、複数の負極シート１４を収納する収納手段である。負極ポジションテーブル６８は、負極シート１４の位置合わせを行う位置合わせ手段である。負極ポジションテーブル６８は、正極ポジションテーブル５０と同様に、載置された負極シート１４を保持する、真空チャック等の保持手段を備える。また、負極ポジションテーブル６８は、直交する２軸方向、及び、この２軸に直交する回転軸周りの回転方向に、移動及び回転可能となっている。また、負極ポジションテーブル６８は、負極ポジションテーブル６８上の負極シート１４の位置を検出する検出手段５６を備えている。負極シート１４が予め定められた位置、姿勢となるように、検出手段５６の検出結果に応じて、負極ポジションテーブル６８が移動、回転する。

負極側セパレータポジションテーブル７０は、セパレータシート１６の位置合わせを行う位置合わせ手段である。負極側セパレータポジションテーブル７０は、正極側セパレータポジションテーブル５２と同様に、載置されたセパレータシート１６を保持する、真空チャック等の保持手段を備える。また、負極側セパレータポジションテーブル７０は、直交する２軸方向、及び、この２軸に直交する回転軸周りの回転方向に、移動及び回転可能となっている。また、負極側セパレータポジションテーブル７０は、負極側セパレータポジションテーブル７０上のセパレータシート１６の位置を検出する検出手段５６を備えている。セパレータシート１６が予め定められた位置、姿勢となるように、検出手段５６の検出結果に応じて、負極側セパレータポジションテーブル７０が移動、回転する。

仮止めテープステージ４４では、積層が終了した電池積層体１０の最外周に、仮止めテープ２６が貼着される。また、溶接ステージ４６では、仮止めテープ２６が貼着された電池積層体１０の、複数の正極端子２０と複数の負極端子２４のそれぞれに対して、電極タブ２８Ａ，２８Ｂが、超音波溶接や抵抗溶接などの溶接手段を用いて溶接される。電極タブ２８Ａ，２８Ｂの溶接により、電池積層体１０の各層が固定される。

このように、積層装置３０内に溶接ステージ４６を組み込むことで、それぞれを別装置とするのに対して、積層から電池積層体１０の各層の固定までに掛かる時間を短縮できる。後述するように、本実施形態に係る電池積層体１０の仮固定は静電吸着にて行われ、時間の経過とともに放電により徐々に吸着力が低下していく。本実施形態のように、電池積層体１０の各シートの帯電時から固定までの期間を短縮することで、吸着力が低下して仮固定が不安定になる前に、電池積層体１０の各層の固定を行うことが可能となる。

搬送ホルダ３８は、正極シート１２、負極シート１４、及びセパレータシート１６を搬送する。搬送ホルダ３８は、移動機構７２及び保持手段７４を備える。移動機構７２は、例えば正極ライン３４及び負極ライン３６の延伸方向に沿って直線移動するリニア移動手段であってよい。

保持手段７４は、例えば真空吸着を用いた真空チャックであってよい。また、保持手段７４から正極シート１２、負極シート１４、及びセパレータシート１６を剥離させるために、保持手段７４は、加圧気体を噴出させる機構や、除電装置を備えていてもよい。

さらに、保持手段７４は複数設けられていてよい。例えば、保持手段７４は、正極カセット４８から正極ポジションテーブル５０に正極シート１２を搬送する保持手段７４Ａ、正極ポジションテーブル５０から積層ステージ３２に正極シート１２を搬送する保持手段７４Ｂ、及び、正極側セパレータポジションテーブル５２から積層ステージ３２にセパレータシート１６を搬送する保持手段７４Ｃを備えている。保持手段７４Ａ，７４Ｂ，７４Ｃは、例えば、搬送ホルダ３８の移動方向に沿って、直線上に配置される。また、保持手段７４Ａ，７４Ｂ，７４Ｃの配置間隔は、正極カセット４８、正極ポジションテーブル５０、及び積層ステージ３２の配置間隔とそれぞれ等しくなるように構成されていることが好適である。例えば、保持手段７４Ａ，７４Ｂ，７４Ｃの配置間隔は、等間隔であることが好適である。

また、保持手段７４は、負極カセット６６から負極ポジションテーブル６８に負極シート１４を搬送する保持手段７４Ｄ、負極ポジションテーブル６８から積層ステージ３２に負極シート１４を搬送する保持手段７４Ｅ、及び、負極側セパレータポジションテーブル７０から積層ステージ３２にセパレータシート１６を搬送する保持手段７４Ｆを備えている。保持手段７４Ｄ，７４Ｅ，７４Ｆは、例えば、保持手段７４Ａ，７４Ｂ，７４Ｃと並列に、搬送ホルダ３８の移動方向に沿って、直線上に配置される。また、保持手段７４Ｄ，７４Ｅ，７４Ｆの配置間隔は、負極カセット６６、負極ポジションテーブル６８、及び積層ステージ３２の配置間隔とそれぞれ等しくなるように構成されていることが好適である。例えば、保持手段７４Ｄ，７４Ｅ，７４Ｆの配置間隔は、等間隔であることが好適である。

各保持手段７４Ａ〜Ｆには、それぞれ、鉛直方向に移動可能なリフト機構が設けられている。各保持手段７４Ａ〜Ｆが鉛直方向下側に降りて、各ポジションテーブル等に載置された正極シート１２、負極シート１４、及びセパレータシート１６に当接した後に、真空吸着等によりこれらのシートを保持する。シート保持後、保持手段７４は鉛直方向上側に戻り、その後に移動機構７２によって搬送ホルダ３８が移動する。この移動中、保持された各シートは、電池積層体１０の最上面に面する下面が露出した状態となる。移動後、保持手段７４が鉛直方向下側に降り、搬送先の各ポジションテーブルや積層ステージ３２上の電池積層体１０の最上層に当接すると、真空を解除して、また必要に応じて正圧気体を噴出させ、シートを剥離させる。

積層ステージ３２には、正極シート１２、負極シート１４、及びセパレータシート１６が積層される。積層ステージ３２は、図示しない移動機構によって移動可能となっている。移動機構によって、積層ステージ３２は、正極ライン３４、負極ライン３６、及び仮止めテープステージ４４に移動させられる。積層ステージ３２の移動方向は、正極ライン３４及び負極ライン３６の延伸方向とはほぼ直交する方向であってよい。

また、積層ステージ３２は、誘電体から構成されていることが好適である。例えば、積層ステージ３２は、シリコンゴム等のシリコン系材料から構成されていることが好適である。

正極カセット４８、正極ポジションテーブル５０、積層ステージ３２、及び正極側セパレータポジションテーブル５２は、等間隔に配置されていることが好適である。同様にして、負極カセット６６、負極ポジションテーブル６８、積層ステージ３２、及び負極側セパレータポジションテーブル７０は、等間隔に配置されていることが好適である。

第１の帯電器４０は、積層ステージ３２に向けて荷電粒子を照射する。第１の帯電器４０は、例えば、イオナイザであってよい。第１の帯電器４０は、陰イオンを照射する場合、印加電圧は−１００ｋＶ以上−１０ｋＶ以下であることが好適である。さらに、−５０ｋＶとすることが、より好適である。陽イオンを照射する場合、印加電圧は＋１０ｋＶ以上＋５０ｋＶ以下であることが好適である。さらに、＋３０ｋＶとすることが、より好適である。

第１の帯電器４０は、搬送ホルダ３８に設けられてよい。搬送ホルダ３８の移動に伴って積層ステージ３２を横切る時に、第１の帯電器４０が荷電粒子を照射することで、積層ステージ３２を面的に帯電させることが可能となる。第１の帯電器４０は、正極ライン３４及び負極ライン３６の延伸方向に対して直交する方向に延伸する長尺状の形状であってよく、保持手段７４Ｂ，７４Ｅと、保持手段７４Ｃ，７４Ｆの間に設けられていてよい。また、荷電粒子の照射方向は、鉛直方向下側であってよい。

第２の帯電器４２は、正極側及び負極側セパレータポジションテーブル５２，７０から、積層ステージ３２に搬送されるセパレータシート１６の、下面（電池積層体１０の最上面に面する面）に対して荷電粒子を照射する。第２の帯電器４２は、正極ライン３４及び負極ライン３６の延伸方向に対して直交する方向に延伸する長尺状の形状であってよく、正極側及び負極側セパレータポジションテーブル５２，７０と、積層ステージ３２との間に設けられていてよい。また、荷電粒子の照射方向は、鉛直方向上側であってよい。

第２の帯電器４２は、例えば、イオナイザであってよい。第１の帯電器４０と同様に、第２の帯電器４２は、陰イオンを照射する場合、印加電圧は−１００ｋＶ以上−１０ｋＶ以下であることが好適である。さらに、−５０ｋＶとすることが、より好適である。陽イオンを照射する場合、印加電圧は＋１０ｋＶ以上＋５０ｋＶ以下であることが好適である。さらに、＋３０ｋＶとすることが、より好適である。なお、本発明者らの実験の結果、陽イオンを照射した場合、陰イオンを照射する場合と比較して、搬送ホルダ３８からセパレータシート１６を剥離させるのが困難となることが見出された。この知見に基づき、第２の帯電器４２は、陰イオンを照射するように構成されていることが好適である。

次に、本実施形態に係る積層装置３０を用いた、電池積層体１０の積層プロセスについて説明する。図３には、積層プロセスの初期状態が記載されている。なお、図３から図１１については、負極ライン３６側の積層プロセスを説明する都合上、正極ライン３４及び保持手段７４Ａ〜７４Ｃの図示を省略している。

積層ステージ３２は、負極ライン３６側にて静止している。搬送ホルダ３８は、保持手段７４Ｄが負極カセット６６上に位置するように移動する。その後、保持手段７４Ｄは負極カセット６６内の負極シート１４を真空吸着等により保持する。

次に、図４に示すように、搬送ホルダ３８は、保持手段７４Ｄが負極ポジションテーブル６８上に位置するように移動する。その後、保持手段７４Ｄは、真空吸着を解除して加圧気体を噴出させる等により負極シート１４を剥離して、当該負極シート１４を、負極ポジションテーブル６８上に載置させる。

負極ポジションテーブル６８では、載置された負極シート１４の位置合わせを行う。また、これと並行して、セパレータシート供給部５４では、セパレータシート切断部６０によりシートロール６４の一部が切断される。切断されたセパレータシート１６は、負極側セパレータポジションテーブル７０に載置されるとともに、その位置合わせが行われる。

次に、図５に示すように、搬送ホルダ３８は、保持手段７４Ｅが負極ポジションテーブル６８上に位置するように移動する。その後、保持手段７４Ｅは、負極ポジションテーブル６８に載置された、位置合わせ済みの負極シート１４を保持する。さらにこれと同時に、保持手段７４Ｄは、負極カセット６６内の負極シート１４を保持する。

次に、図６に示すように、搬送ホルダ３８は、セパレータシート供給部５４側に移動する。この移動時に、第１の帯電器４０は、その積層面にシートが載置されていない、積層ステージ３２に、荷電粒子を照射して、積層ステージ３２を帯電させる。

次に、図７に示すように、搬送ホルダ３８は、保持手段７４Ｅが積層ステージ３２上に位置するように移動する。保持手段７４Ｅは、負極シート１４を剥離して、当該負極シート１４を積層ステージ３２に載置させる。

このとき、帯電された積層ステージ３２と負極シート１４とが静電吸着により仮固定される。積層ステージ３２と負極シート１４、つまり電池積層体１０が仮固定されることで、積層ステージ３２の移動時に、電池積層体１０の、積層ステージ３２に対する位置ずれが抑制される。

一方、保持手段７４Ｄは負極シート１４を剥離して、当該負極シート１４を負極ポジションテーブル６８上に載置させる。負極ポジションテーブル６８では、載置された負極シート１４の位置合わせを行う。また、これと並行して、保持手段７４Ｆは、負極側セパレータポジションテーブル７０にて位置合わせされたセパレータシート１６を保持する。

次に、図８に示すように、搬送ホルダ３８は、負極カセット６６側に移動する。この移動時に、第１の帯電器４０は、積層ステージ３２上に載置された負極シート１４の上面に、荷電粒子を照射して、負極シート１４を帯電させる。つまり、第１の帯電器４０は、積層ステージ３２上の電池積層体１０の最上面に対して荷電粒子を照射して、当該電池積層体１０の最上層を帯電させる。

このように、本実施形態では、導電体からなる負極シート１４及び正極シート１２を、積層ステージ３２上に載置または積層させた後に、帯電させている。搬送中の帯電と比較して、搬送手段から電荷が逃げることが避けられるので、電池積層体１０の静電吸着力の低下を抑制することができる。

また、これと並行して、第２の帯電器４２は、保持手段７４Ｆに保持されているセパレータシート１６の下面に対して荷電粒子を照射する。上述したようにセパレータシート１６は誘電体から構成されているので、搬送ホルダ３８への電荷漏れは僅かであり、帯電状態が保たれる。

次に、図９に示すように、搬送ホルダ３８は、保持手段７４Ｆが積層ステージ３２上に位置するように移動する。保持手段７４Ｆは、セパレータシート１６を剥離して、当該セパレータシート１６を積層ステージ３２の負極シート１４上に積層させる。このとき、帯電された負極シート１４と、同じく帯電されたセパレータシート１６とが、静電吸着により仮固定される。

また、これと並行して、保持手段７４Ｅは、負極ポジションテーブル６８に載置された、位置合わせ済みの負極シート１４を保持する。さらにこれと同時に、保持手段７４Ｄは、負極カセット６６内の負極シート１４を保持する。また、セパレータシート供給部５４では、セパレータシート切断部６０によりシートロール６４の一部が切断される。切断されたセパレータシート１６は、負極側セパレータポジションテーブル７０に載置されるとともに、その位置合わせが行われる。

次に、図１０に示すように、搬送ホルダ３８は、セパレータシート供給部５４側に移動する。この移動時に、第１の帯電器４０は、積層ステージ３２上の電池積層体１０の最上面（セパレータシート１６の上面）に荷電粒子を照射して、上層のセパレータシート１６を帯電させる。

次に、図１１に示すように、搬送ホルダ３８は、保持手段７４Ｆが負極側セパレータポジションテーブル７０上に位置するように移動するとともに、負極側セパレータポジションテーブル７０にて位置合わせされたセパレータシート１６を保持する。

また、このとき、積層ステージ３２は、正極ライン３４側に移動する。正極ライン３４側では、図７から図１１と同様のプロセスが実行され、正極シート１２及びセパレータシート１６の積層が行われる。電池積層体１０が所定の層数まで積層されると、積層ステージ３２は、仮止めテープステージ４４に移動して、電池積層体１０を仮止めテープステージ４４に受け渡す。

１０ 電池積層体、１２ 正極シート、１４ 負極シート、１６ セパレータシート、１８ 正極活物質層、２０ 正極端子、２２ 負極活物質層、２４ 負極端子、２６ 仮止めテープ、２８Ａ，２８Ｂ 電極タブ、３０ 積層装置、３２ 積層ステージ、３４ 正極ライン、３６ 負極ライン、３８ 搬送ホルダ、４０ 第１の帯電器、４２ 第２の帯電器、４４ 仮止めテープステージ、４６ 溶接ステージ、４８ 正極カセット、５０ 正極ポジションテーブル、５２ 正極側セパレータポジションテーブル、５４ セパレータシート供給部、５６ 検出手段、６０ セパレータシート切断部、６４ シートロール、６６ 負極カセット、６８ 負極ポジションテーブル、７０ 負極側セパレータポジションテーブル、７２ 移動機構、７４Ａ〜７４Ｆ 保持手段。

Claims (8)

1. 導電性の正極シート、負極シート、及び両者の間に挿入される絶縁性のセパレータシートを積層する、積層装置であって、
   正極シート、負極シート、及びセパレータシートが積層される、誘電体から形成された積層ステージと、
   前記積層ステージを移動させる移動機構と、
   前記積層ステージに積層された、正極シート、負極シート、及びセパレータシートの積層体の最上面に対して荷電粒子を照射する第１の帯電器と、
   を備え、前記積層体と、当該積層体に積層される正極シート、負極シート、及びセパレータシートのいずれかとを静電吸着させるとともに、
   正極シート、負極シート、及びセパレータシートの前記積層ステージへの積層前に、前記第１の帯電器によって、前記積層ステージに荷電粒子を照射することで、前記積層ステージに前記積層体を静電吸着させ、前記積層ステージの移動時の、前記積層ステージに対する前記積層体の位置ずれを抑制することを特徴とする、積層装置。
2. 請求項１記載の積層装置であって、
   正極シートの位置決めを行う正極ポジションテーブルと、セパレータシートの位置決めを行う正極側セパレータポジションテーブルが設けられた正極ラインと、
   負極シートの位置決めを行う負極ポジションテーブルと、セパレータシートの位置決めを行う負極側セパレータポジションテーブルが設けられた負極ラインと、
   を備え、
   前記移動機構は、前記積層ステージを、前記正極ライン及び負極ラインに移動させることを特徴とする、積層装置。
3. 請求項３記載の積層装置であって、
   前記正極側または負極側セパレータポジションテーブルからセパレータシートを前記積層ステージに搬送する搬送ホルダを備え、
   前記搬送ホルダは、前記積層体の最上面に面する下面を露出させた状態で、セパレータシートを搬送し、
   搬送中のセパレータシートの前記下面に対して荷電粒子を照射する、第２の帯電器を備えることを特徴とする、積層装置。
4. 請求項３または４に記載の積層装置であって、
   前記積層体の最外周に仮止めテープを貼着させる仮止めテープステージを備え、
   前記移動機構は、前記積層ステージを、前記正極ラインまたは負極ラインから、前記仮止めテープステージに移動させることを特徴とする、積層装置。
5. 請求項５記載の積層装置であって、
   仮止めテープが貼着された前記積層体の、複数の正極端子と複数の負極端子のそれぞれに対して、電極タブを溶接する溶接ステージを備えることを特徴とする、積層装置。
6. 導電性の正極シート、負極シート、及び両者の間に挿入される絶縁性のセパレータシートを積層する、積層方法であって、
   移動可能であるとともに、誘電体から形成された積層ステージに、正極シート、負極シート、及びセパレータシートを積層し、
   前記積層ステージに積層された、正極シート、負極シート、及びセパレータシートの積層体の最上面に対して、荷電粒子を照射し、前記積層体と、当該積層体に積層される正極シート、負極シート、及びセパレータシートのいずれかとを静電吸着させるとともに、
   正極シート、負極シート、及びセパレータシートの積層前に、前記積層ステージに荷電粒子を照射することで、前記積層ステージに前記積層体を静電吸着させ、前記積層ステージの移動時の、前記積層ステージに対する前記積層体の位置ずれを抑制することを特徴とする、積層方法。
7. 請求項７記載の積層方法であって、
   前記積層ステージを、
   正極シートの位置決めを行う正極ポジションテーブルと、セパレータシートの位置決めを行う正極側セパレータポジションテーブルが設けられた正極ラインと、
   負極シートの位置決めを行う負極ポジションテーブルと、セパレータシートの位置決めを行う負極側セパレータポジションテーブルが設けられた負極ラインと、
   に移動させることを特徴とする、積層方法。
8. 請求項９記載の積層方法であって、
   前記正極側または負極側セパレータポジションテーブルから、セパレータシートを前記積層ステージに搬送する際に、前記積層体の最上面に面する下面を露出させた状態で、セパレータシートを搬送し、
   搬送中のセパレータシートの前記下面に対して、荷電粒子を照射することを特徴とする、積層方法。

Images