JP6062880B2 - 捲回装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば二次電池等に内蔵される捲回素子を得るための捲回装置に関するものである。

例えば、リチウムイオン電池等の二次電池として用いられる電池素子は、正極活物質が塗布された正電極シートと、負極活物質が塗布された負電極シートとが、絶縁材からなる２枚のセパレータシートを介して重ね合わされた状態で捲回されて製造される。

当該電池素子を製造する捲回装置においては、ロール状に捲回された原反から供給される上記各種シートがそれぞれ別個の搬送路に沿って捲回部へと搬送され、当該捲回部にて各種シートが重ね合わされた状態で捲回される（例えば、特許文献１等参照）。

かかる構成においては、まず捲回部の巻芯に対して２枚のセパレータシートを固定した後、両セパレータシート間に対し所定の供給機構により正負両電極シートの巻取始端部を挿入し、タッチローラで押さえる。続いて、巻芯を回転させ、各シートの捲回を開始する。

そして、各電極シートが所定長捲回されたところで捲回動作を一旦停止し、前記供給機構に設けられた所定の把持手段により各電極シートを把持した上で、各電極シートを切断する。続いて、各電極シートの巻き残し部分を完全に巻き取った後、セパレータシートの切断及び巻取りを行うことで、一連の電池素子の捲回作業が完了する。以降、このような動作が繰り返し行われ、電池素子が順次製造されていく。

特開２０１１−２３３３７７号公報

しかしながら、従来技術では、電極シートの切断後には、供給機構（把持手段）に把持された電極シートの巻取始端部が何らの保持もされておらず、自由な状態となっている。このため、剛性に乏しい電極シートでは巻取始端部が垂れ下がるおそれがある。かかる場合、両セパレータシート間へ電極シートの巻取始端部を挿入するにあたり、精度良く挿入できず、製品の品質低下が懸念される。

これに対し、近年では、供給機構に把持された電極シートの巻取始端部近傍を支えるガイド板等を設けることも考えられている。

例えば図１１に示すように、電極シート１００の供給機構１０１が、電極シート１００を把持可能なチャック１０２と、電極シート１００の巻取始端部近傍を支えるガイド板１０３とを備えた構成などが一例に挙げられる。

かかる構成の下では、電極シート１００の捲回作業が完了すると、チャック１０２により電極シート１００を把持した状態で、カッタ１０４により電極シート１００を切断する〔図１１（ａ）参照〕。次にガイド板１０３により電極シート１００を支持しつつ、供給機構１０１を巻芯１０５に向けて移動させ、２枚のセパレータシート１０６間へ電極シート１００の巻取始端部を挿入する〔図１１（ｂ）参照〕。続いて、タッチローラ１０７を巻芯１０５へ圧接させ、電極シート１００の巻取始端部を押さえる〔図１１（ｃ）参照〕。その後、チャック１０２を開いて供給機構１０１を退避させた後、巻芯１０５を回転させ、捲回作業を開始する〔図１１（ｄ）参照〕。

ところが、図１１に例示した構成のように、供給機構１０１に対し単にガイド板１０３を取付固定しただけの構成では、カッタ１０４等との関係で、切断後の電極シート１００の巻取始端部により近い位置までガイド板１０３により支持することが困難であった〔図１１（ａ）参照〕。結果として、上述したような電極シート挿入時における巻取始端部の垂れ下がり等の不具合が依然として発生するおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、捲回素子の品質の低下抑制等を図ることのできる捲回装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する手段に特有の作用効果を付記する。

手段１．帯状の正負両電極シートを帯状のセパレータシートを介して重ね合わせた状態で捲回する捲回装置であって、
自身の中心軸を回転軸として回転し、前記電極シート及びセパレータシートを捲回可能な巻芯と、
前記巻芯により捲回される前記電極シートの終端部と、前記巻芯により次回捲回される前記電極シートの始端部との区切りとなる位置にて前記電極シートを切断する切断手段と、
前記切断手段による切断に際し前記電極シートを把持しかつ切断後に当該電極シートを把持したまま自身の移動により前記巻芯へ送り出すシート供給手段と、
前記シート供給手段により把持された前記電極シートの始端側を支持可能な支持手段とを備え、
前記支持手段は、前記電極シートを支持可能な支持区間が電極シート供給方向（電極シート長手方向）に沿って伸縮可能に構成されていることを特徴とする捲回装置。

上記手段１によれば、支持手段により電極シートを支持可能な区間の長さを可変とすることができる。

これにより、例えば電極シートの切断後に支持区間を伸ばすことで、切断手段との関係で切断時に近づくことが難しかった電極シートの始端部により近い位置まで支持することが可能となる。結果として、ガイド板などの固定タイプの支持手段に比べ、電極シート供給時における電極シート始端部の垂れ下がり等の不具合の発生をより確実に抑制することができる。ひいては、巻芯に対し、より適正な位置へ電極シート始端部を供給することができ、捲回素子の品質の低下抑制等を図ることができる。

また、仮に支持手段がガイド板等の固定タイプの場合には、まずシート供給手段において電極シートを開放し、その後、当該シート供給手段と共に支持手段を捲回作業の邪魔にならない位置まで退避させた後段階でしか、巻芯による捲回作業を開始することができない。この点、本手段によれば、シート供給手段において電極シートを開放するのと同時に又はその前段階に支持区間を縮めることで、捲回作業の邪魔にならない位置まで支持手段を退避させることができる。つまり、シート供給手段において電極シートを開放するのと同時に捲回作業を開始することができ、生産性の向上を図ることができる。

さらに、製造される捲回素子の品種に応じて、シート供給手段により把持される電極シートの始端側の長さも種々異なることとなるが、本手段によれば、支持区間が伸縮可能に構成されることで、その調整も容易に行うことができる。結果として、ガイド板などの固定タイプの支持手段を交換する手間等もなく、汎用性を高めることができる。

手段２．前記支持手段は、電極シート供給方向先端側において、前記電極シートを支持可能かつ回転可能に設けられた支持ローラを備えていることを特徴とする手段１に記載の捲回装置。

例えば巻芯の断面形状等が円形状でない捲回装置や、複数の巻芯を備えたターレットタイプの捲回装置などのように、巻芯の形状や配置等の構成によっては、巻芯の回転や位置変化に伴い、電極シートのパスラインの位置が変化する。このため、支持手段が単なるガイド板等である場合には、シート供給時は勿論のこと、退避位置であっても、電極シートのパスラインの位置変化に伴い、電極シートがガイド板等にぶつかり、電極シートが傷つくおそれがある。

そのため、このような捲回装置では、一般に図１２に示すようなパス変更ローラ１０８を設け、電極シートのパスラインを安定させる必要がある。このようにパス変更ローラ１０８を備えた場合には、チャック１０２を開いて供給機構１０１を退避させた後、パス変更ローラ１０８を上昇させ、電極シート１００のパスラインを変更する。その後、巻芯１０５を回転させ、捲回作業を開始する。つまり、供給機構１０１を退避させ、パス変更ローラ１０８の動作が完了した後でないと、巻芯１０５による捲回作業を開始できない。

この点、上記手段２によれば、支持手段の先端部に設けた支持ローラがパス変更ローラの代替的な役割を果たすこととなるため、従来のパス変更ローラを省略することができる。結果として、従来のパス変更ローラの動作工程を省略することができるため、巻芯により捲回作業を開始するまでの時間を短縮し、生産性の向上を図ることができる。

手段３．前記巻芯は、自身の回転軸に直交する方向における断面形状又はその外周形状（セパレータや電極シートが捲回される部分の形状）が非円形状（例えば楕円形状や長円形状、多角形状、扁平状、平板状など）に構成されていることを特徴とする手段２に記載の捲回装置。

上述したとおり、手段３の構成の下において、上記手段２等の作用効果がより奏効することとなる。

手段４．前記支持手段は、前記支持ローラを有しかつ電極シート供給方向に沿って移動可能な可動部と、当該可動部の所定部位（プーリ等）に巻き掛けられかつ前記支持区間において前記電極シートを支持可能な有端のベルト部材とを備え、
前記ベルト部材は、
前記支持区間よりも電極シート供給方向後端側の一端が固定され、前記支持区間よりも電極シート供給方向先端側の他端が所定の張力付与手段に接続され、
前記可動部の電極シート供給方向先端側への移動に伴い当該可動部側から前記支持区間側へ引き出され、かつ、前記可動部の電極シート供給方向後端側への移動に伴い前記支持区間側から前記可動部側へ戻されることを特徴とする手段２又は３に記載の捲回装置。

上記手段４によれば、上記ベルト部材を備えることにより、シート供給手段の把持部と支持ローラとの間で電極シートが垂れ下がった場合でも当該電極シートを支持することができる。

仮に伸縮可能な支持手段としてガイド板等をスライドさせる構成や、両端を固定した弾性ゴムベルトを用いた場合には、支持手段が伸縮する際に、当該支持手段と電極シートとが擦れ合い、電極シートが傷つくおそれがある。

この点、本手段４によれば、可動部が電極シート供給方向先端側へ移動する際には、ベルト部材の一端側から他端側へ電極シートに接触していき、可動部が電極シート供給方向後端側へ移動する際には、ベルト部材の他端側から一端側へ電極シートから剥がれていくような態様となる。結果として、電極シートが傷つきにくくなり、製品品質の低下抑制を図ることができる。

手段５．前記電極シートは、その表面に所定のポリマー層が形成されたものであることを特徴とする手段２乃至４のいずれかに記載の捲回装置。

例えばリチウムポリマー電池の電池素子に用いられる電極シートの中には、表面に粘着性のある所定のポリマー層が形成されたものがある。このような電極シートを支持する場合、従来のガイド板等の支持手段では、シート供給手段が退避する際に電極シートがガイド板等にくっついて戻ってきてしまい、シート供給を適正に行うことができないおそれがある。

つまり、本手段５の構成の下では、上記手段２，４等の作用効果がより奏効することとなる。

捲回装置の概略構成図である。 捲回部等を示す捲回装置の部分拡大図である。 電池素子の構成を示す断面模式図である。 電極シート挿入機構の概略構成図である。 （ａ）は可動部及びベルト等を示す断面模式図であり、（ｂ）は可動部及びベルト等を示す斜視図である。 電極シート切断前における捲回装置の状態を示す部分拡大説明図である。 電極シート切断後における捲回装置の状態を示す部分拡大説明図である。 電極シート挿入時における捲回装置の状態を示す部分拡大説明図である。 タッチローラにより電極シートの巻取始端部を押さえた際の捲回装置の状態を示す部分拡大説明図である。 電極シートの捲回開始時における捲回装置の状態を示す部分拡大説明図である。 （ａ）〜（ｄ）は、従来の電極シートの供給手順を示す説明図である。 パス変更ローラの動作態様を説明するための説明図である。

以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。まず、本実施形態の捲回装置によって得られる捲回素子としてのリチウムイオン電池素子の構成について説明する。

図３に示すように、リチウムイオン電池素子１（以下、単に「電池素子１」という）は、２枚のセパレータシート２，３を介して、正電極シート４及び負電極シート５が重ね合わされた状態で捲回されることで製造される。尚、図３においては、説明の便宜上、セパレータシート２，３及び電極シート４，５（以下、これらを総称する場合は「各種シート２〜５」という）の相互の間隔をあけて示している。

セパレータシート２，３は、それぞれ同一の幅を有する帯状をなしており、異なる電極シート４，５同士が互いに接触して短絡を起こしてしまうのを防止すべく、ポリプロピレン（ＰＰ）等の絶縁体により構成されている。

電極シート４，５は、薄板状の金属シートよりなり、セパレータシート２，３と略同一の幅を有している。また、電極シート４，５の表裏両面には活物質が塗布されている。正電極シート４には例えばアルミニウムシートシートが用いられ、その表裏両面に正極活物質が塗布されている。負電極シート５には例えば銅シートシートが用いられ、その表裏両面に負極活物質が塗布されている。そして、当該活物質を介して、正電極シート４及び負電極シート５間におけるイオン交換ができるようになっている。より詳しくは、充電時には、正電極シート４側から負電極シート５側へとイオンが移動し、放電時には、負電極シート５側から正電極シート４側へとイオンが移動する。

また、正電極シート４の幅方向一端縁からは図示しない複数の正極リードが延出するとともに、負電極シート５の幅方向他端縁からは図示しない複数の負極リードが延出している。

リチウムイオン電池を得るに際しては、捲回された電池素子１が金属製で筒状をなす電池容器（図示せず）内に配設されるとともに、前記正極リード及び負極リードがそれぞれまとめられる。そして、まとめられた正極リードを正極端子部品（図示せず）に接続するとともに、同じくまとめられた負極リードを負極端子部品（図示せず）に接続し、両端子部品が前記電気容器の両端開口に塞ぐように設けられることで、リチウムイオン電池を得ることができる。

次に、電池素子１を製造するための捲回装置１０について説明する。図１，２等に示すように、捲回装置１０は、各種シート２〜５を捲回するための捲回部１１と、正電極シート４を捲回部１１へ供給するための正電極シート供給機構１２と、負電極シート５を捲回部１１へ供給するための負電極シート供給機構１３と、セパレータシート２，３をそれぞれ捲回部１１へ供給するためのセパレータ供給機構１４，１５とを備えている。尚、上記捲回部１１や各供給機構１２，１３，１４，１５など、捲回装置１０内の各種機構は、図示しない制御装置により動作制御される構成となっている。

正電極シート供給機構１２は、正電極シート４がロール状に捲回されてなる正電極シート原反４Ａと、正電極シート４を捲回部１１へ供給するためのシート供給手段としての正電極シート挿入機構１７と、正電極シート４を切断するための切断手段としてのシート切断カッタ１８とを備えている。

正電極シート原反４Ａは、自身の中心軸を回転軸として自由回転可能に支持されており、ここから適宜、正電極シート４が引き出されることとなる。

正電極シート挿入機構１７は、正電極シート４の供給経路（パスライン）に沿って、捲回部１１に接近する接近位置と、捲回部１１から離間する離間位置とに移動可能に構成されている。

正電極シート挿入機構１７の先端部には、正電極シート４を把持可能な一対のチャック１７Ａと、正電極シート４のうち前記チャック１７Ａに把持された箇所よりも巻取始端側の所定区間を支持可能な支持手段としてのガイド機構１７Ｂとを備えている。

チャック１７Ａは、図示しない駆動手段により開閉動作可能に構成されている。また、本実施形態におけるチャック１７Ａは、正電極シート４の供給方向に沿って回転可能である一方で、前記供給方向と逆方向に沿って回転不能なワンウェイローラにより構成されている。

そして、正電極シート４を捲回部１１へ供給する際には、チャック１７Ａにより正電極シート４を把持しつつ、それより巻取始端側の所定区間をガイド機構１７Ｂにより支持した状態で、正電極シート挿入機構１７を捲回部１１に対して接近させることで、後述するように巻芯２１に固定された両セパレータ２，３間に正電極シート４の巻取始端部が挿入されることとなる。

シート切断カッタ１８は、正電極シート４の上下に位置する一対の刃部からなる。シート切断カッタ１８は、その一対の刃部が正電極シート４を挟むように位置するシート切断位置と、正電極シート４の供給経路外へ退避する退避位置との間を移動可能に設けられている。そして、捲回部１１へ正電極シート４を供給すべく、正電極シート挿入機構１７が捲回部１１側へ接近移動する際には、正電極シート４の供給経路から離間することで、正電極シート挿入機構１７の移動を阻害しないようになっている。尚、正電極シート４の切断は、チャック１７Ａにより正電極シート４が把持された状態で行われる。

負電極シート供給機構１３は、正電極シート供給機構１２と同様、負電極シート原反５Ａ、シート供給手段としての負電極シート挿入機構１９、切断手段としてのシート切断カッタ２０、チャック１９Ａ、支持手段としてのガイド機構１９Ｂなどを備えている。尚、負電極シート原反５Ａや負電極シート挿入機構１９、シート切断カッタ２０、チャック１９Ａ、ガイド機構１９Ｂなどの各種構成は、正電極シート供給機構１２と同様であるため、その詳細な説明は省略する。

一方、セパレータ供給機構１４，１５は、それぞれセパレータ２，３がロール状に捲回されてなるセパレータ原反２Ａ，３Ａを備えている。

セパレータ原反２Ａ，３Ａは、自身の中心軸を回転軸として自由回転可能に支持されており、ここから適宜、セパレータ２，３が引き出されることとなる。

また、各種シート２〜５の供給経路の途中には、それぞれ各種シート２〜５の弛みを防止するためのテンション付与機構（図示略）や、各種シート２〜５を案内するための各種案内ローラ（符号略）等も設けられている。

捲回部１１は、自身の中心軸を回転軸として回転可能な巻芯２１と、当該巻芯２１の外周面に圧接可能なタッチローラ２２とを備えている。この他、図示は省略するが、捲回部１１には、従来同様、セパレータ２，３を切断するセパレータカッタや、固定テープ等を貼付しセパレータ２，３の終端部の巻止めを行うテープ貼付機構、巻芯２１から捲回終了後の電池素子１を取外すための取外機構などが設けられている。

巻芯２１は、自身の外周において各種シート２〜５を巻き取るものであり、本実施形態では、その外周部分が軸直交方向において断面扁平状に構成されている。

尚、図示は省略するが、巻芯２１は、軸方向に延びる一対の巻芯片からなり、両巻芯片間にスリットが設けられている。さらに、当該スリット内には、セパレータ２，３を把持するための把持機構（図示略）が設けられている。そして、各種シート２〜５の捲回は、巻芯２１のスリット内にセパレータシート２，３の巻取始端部を配置し固定した状態から開始され、巻芯２１を所定の回転角度だけ回転させてセパレータシート２，３を所定量だけ巻き取った後に、後述するように電極シート４，５が巻芯２１に巻き取られるようになっている。

タッチローラ２２は、断面円形状をなし、支持部２３に対して自由回転可能に支持されている。また、タッチローラ２２は、巻芯２１に対し接触可能な接触位置と、巻芯２１から離間した離間位置との間を移動可能に構成されている。そして、タッチローラ２２が接触位置にある場合には、図示しない所定の付勢手段により巻芯２１の中心軸側へと付勢されるよう構成されている。

これにより、各種シート２〜５の捲回中においては、タッチローラ２２の外周面をセパレータシート２の外周面に対して常に押圧状態で接触させることができ、ひいては巻芯２１の回転に伴うセパレータシート２の移動に合わせてタッチローラ２２を回転させることができる。つまり、巻芯２１とタッチローラ２２との間でセパレータシート２，３や電極シート４，５を常時把持可能に構成されている。

次に上記ガイド機構１７Ｂ，１９Ｂの構成について図４，５を参照して説明する。尚、両ガイド機構１７Ｂ，１９Ｂの構成は同様であるため、ここでは、負電極シート供給機構１３（負電極シート挿入機構１９）側のガイド機構１９Ｂを例に挙げ説明する。

ガイド機構１９Ｂは、負電極シート５の供給方向すなわち負電極シート５の長手方向〔図４の左右方向〕に沿って、チャック１９Ａに接近する接近位置と、チャック１９Ａから離間する離間位置との間を移動可能な可動部３１を備えている。可動部３１は、エアシリンダなど図示しない駆動手段により駆動される。

図５（ａ），（ｂ）に示すように、可動部３１は、負電極シート５の幅方向〔図５（ａ）の左右方向〕に沿って延びる棒状の軸部３２と、当該軸部３２の両端を支持する一対の軸受け部３３と、軸部３２に対し回転可能に取付けられた４つの支持ローラ３４と、各軸受け部３３及び各支持ローラ３４の間にそれぞれ配置されかつ軸部３２に対し回転可能に取付けられた５つの可動プーリ３５とを備えている。

また、各可動プーリ３５には、それぞれベルト部材としてのベルト３６が掛けられている。図４に示すように、５本のベルト３６は、それぞれ固定プーリＰ１，Ｐ２，Ｐ３を介して、その一端が、負電極シート供給機構１３に設けられた取付基部３８に対し直接固定され、他端が、張力付与手段としてのコイルばね３９を介して取付基部３８に固定されている。これにより、ベルト３６は、可動部３１（支持ローラ３４）の位置に拘わらず、コイルばね３９の付勢力で常に張られた状態に維持されることとなる。

固定プーリＰ２及び可動プーリ３５は、負電極シート５を基準とした相対的な高さ位置が同一となるように配置されている。つまり、ベルト３６のうち、可動部３１（可動プーリ３５）と固定プーリＰ２との間に掛け渡された所定区間が負電極シート５と略平行となるように構成されている。当該ベルト３６の所定区間がガイド機構１９Ｂによる負電極シート５の支持区間Ｌを構成する。

また、本実施形態では、支持ローラ３４の径が可動プーリ３５の径よりも大きく設定されている。これにより、負電極シート５がシート切断カッタ２０により切断された直後のように、ガイド機構１９Ｂによる負電極シート５の支持区間Ｌの長さが比較的短い場合（図６参照）や、負電極シート５の剛性が比較的高い場合には、チャック１９Ａから突出した負電極シート５の巻取始端側が支持ローラ３４のみにより支持され、ベルト３６には接触しないようになっている。

一方、後述するように負電極シート５の支持区間Ｌの長さが伸び、比較的長くなった場合（図７参照）や、負電極シート５の剛性が比較的低い場合など、負電極シート５がチャック１９Ａと支持ローラ３４との間で垂れ下がる場合には、支持ローラ３４のみならず、ベルト３６によっても負電極シート５が支持されることとなる。

次に、上記捲回装置１０を用いた電池素子１の製造工程について図６〜１０を参照して説明する。本実施形態では、巻芯２１に対し１素子分の各種シート２〜５の捲回がほぼ完了した段階から、巻芯２１に対し新たに各種シート２〜５を捲回し始めるまでの過程に沿って詳しく説明する。尚、電極シート供給機構１２，１３により行われる工程は同様であるため、図６〜１０においては、負電極シート供給機構１３のみを図示して説明する。

巻芯２１に対し各種シート２〜５が所定長、捲回されると、巻芯２１による捲回動作が一旦停止する。

巻芯２１による捲回動作が一旦停止すると、負電極シート供給機構１３（正電極シート供給機構１２）では、巻芯２１に捲回された負電極シート５（正電極シート４）の巻取終端部と、巻芯２１に次回捲回される負電極シート５（正電極シート４）の巻取始端部との区切りとなる切断位置がシート切断カッタ２０（シート切断カッタ１８）に対し位置決めされた状態となる。

続いて、負電極シート供給機構１３（正電極シート供給機構１２）では、図６に示すように、負電極シート挿入機構１９のチャック１９Ａ（正電極シート挿入機構１７のチャック１７Ａ）により負電極シート５（正電極シート４）が把持された上で、シート切断カッタ２０（シート切断カッタ１８）により負電極シート５（正電極シート４）が切断される。この際、コイルばね３９の付勢力によってベルト３６が張られた状態で、ガイド機構１９Ｂ（ガイド機構１７Ｂ）による負電極シート５（正電極シート４）の支持区間Ｌの長さは最短の長さＬ１となっている。

そして、負電極シート５（正電極シート４）が切断された直後は、上述したようにチャック１９Ａ（チャック１７Ａ）から突出した負電極シート５（正電極シート４）の巻取始端側が支持ローラ３４により支持された状態となる。

次に、負電極シート供給機構１３（正電極シート供給機構１２）では、図７に示すように、シート切断カッタ２０（シート切断カッタ１８）が負電極シート５（正電極シート４）の供給経路外へ退避すると共に、ガイド機構１９Ｂ（ガイド機構１７Ｂ）の可動部３１が負電極シート５（正電極シート４）の巻取始端側へ移動する。

これにより、コイルばね３９が伸びると共に、その付勢力でベルト３６が張られた状態を維持しつつ、ガイド機構１９Ｂ（ガイド機構１７Ｂ）による負電極シート５（正電極シート４）の支持区間Ｌの長さが最長の長さＬ２まで伸びる。その結果、負電極シート５（正電極シート４）の切断時よりも、巻取始端部により近い位置まで支持することができる。

電極シート４，５の切断が終了すると、巻芯２１が所定量回転し、セパレータシート２，３と共に電極シート４，５の巻取終端部分（巻き残し部分）を巻取る。その後、セパレータシート２，３を図示しないセパレータ保持手段により保持した状態でセパレータカッタにより切断する。そして、タッチローラ２２により各種シート２〜５を押えた状態のまま、巻芯２１を回転させる。これにより、セパレータシート２，３の終端部分がばらけることなく完全に巻取られる。

続いて、図示しない保持テープによりセパレータシート２，３の終端部分を巻止めすることにより、各種シート２〜５の捲回作業が完了し、電池素子１が完成する。その後、上記取外装置によって、当該完成した電池素子１が取り外される。

巻芯２１から電池素子１が取外されると、上記セパレータ保持手段により保持されているセパレータシート２，３の巻取始端部が新たに巻芯２１のスリット間に案内され固定される。セパレータシート２，３が固定されると、巻芯２１の回転が開始され、巻芯２１の外周にセパレータシート２，３が所定量だけ巻き付けられる。

続いて、図８に示すように、ガイド機構１９Ｂ（ガイド機構１７Ｂ）により負電極シート５（正電極シート４）を支持しつつ、負電極シート挿入機構１９（正電極シート挿入機構１７）を巻芯２１へと接近させ、巻芯２１に固定されたセパレータシート２，３の間に負電極シート５（正電極シート４）の巻取始端部を挿入する。

負電極シート５（正電極シート４）の巻取始端部が挿入されると、図９に示すように、タッチローラ２２が上昇し、巻芯２１に圧接する。これにより、セパレータシート２，３と共に、負電極シート５（正電極シート４）の巻取始端部が押さえられる。その後、図１０に示すように、チャック１９Ａ（チャック１７Ａ）を開き、負電極シート５（正電極シート４）の把持を解除すると共に、ガイド機構１９Ｂ（ガイド機構１７Ｂ）の可動部３１を退避させる。

これにより、コイルばね３９が縮むと共に、その付勢力でベルト３６が張られた状態を維持しつつ、ガイド機構１９Ｂ（ガイド機構１７Ｂ）による負電極シート５（正電極シート４）の支持区間Ｌの長さが短くなる。

可動部３１が巻芯２１の回転範囲外（図１０の二点鎖線参照）に出ると、巻芯２１を回転させ、各種シート２〜５の捲回作業を開始する。同時に、負電極シート挿入機構１９（正電極シート挿入機構１７）を巻芯２１から離間させ、元の位置へ戻す。

そして、巻芯２１では、各種シート２〜５がタッチローラ２２により押さえられながら巻き取られていく。

以降、上述した工程が繰り返し行われ、巻芯２１に対し各種シート２〜５が順次捲回されることにより、電池素子１が順次製造されていくこととなる。

以上詳述したように、本実施形態によれば、ガイド機構１７Ｂ，１９Ｂにより電極シート４，５を支持可能な支持区間Ｌの長さを可変とすることができる。

これにより、例えば電極シート４，５の切断後に支持区間Ｌを伸ばすことで、シート切断カッタ１８，２０との関係で切断時に近づくことが難しかった電極シート４，５の巻取始端部により近い位置まで支持することが可能となる。結果として、ガイド板などの固定タイプの支持手段に比べ、電極シート４，５の供給時における巻取始端部の垂れ下がり等の不具合の発生をより確実に抑制することができる。ひいては、巻芯２１に対し、より適正な位置へ電極シート４，５の巻取始端部を供給することができ、電池素子１の品質の低下抑制等を図ることができる。

また、本実施形態によれば、電極シート供給機構１２，１３のチャック１７Ａ，１９Ａにおいて電極シート４，５を開放すると共に（同時に又はその前段階に）支持区間Ｌを縮めることで、捲回作業の邪魔にならない位置までガイド機構１７Ｂ，１９Ｂを退避させることができる。つまり、電極シート供給機構１２，１３のチャック１７Ａ，１９Ａにおいて電極シート４，５を開放するのと同時に捲回作業を開始することができ、生産性の向上を図ることができる。

さらに、本実施形態では、ガイド機構１７Ｂ，１９Ｂの先端側において、電極シート４，５を支持可能かつ回転可能に設けられた支持ローラ３４を備えている。当該支持ローラ３４が従来のパス変更ローラの代替的な役割を果たすこととなるため、従来のパス変更ローラを省略することができる。結果として、従来のパス変更ローラの動作工程を省略することができるため、巻芯２１により捲回作業を開始するまでの時間を短縮し、さらなる生産性の向上を図ることができる。

加えて、ガイド機構１７Ｂ，１９Ｂにおいてベルト３６を備えることにより、電極シート供給機構１２，１３のチャック１７Ａ，１９Ａと可動部３１の支持ローラ３４との間で電極シート４，５が垂れ下がった場合でも当該電極シート４，５を支持することができる。また、本実施形態によれば、可動部３１がシート供給方向先端側へ移動する際には、ベルト３６の一端側から他端側へ電極シート４，５に接触していき、可動部３１がシート供給方向後端側へ移動する際には、ベルト３６の他端側から一端側へ電極シート４，５から剥がれていくような態様となる。結果として、電極シート４，５が傷つきにくくなり、製品品質の低下抑制を図ることができる。

尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。

（ａ）上記実施形態では、捲回装置１０によって、リチウムイオン電池の電池素子１が製造されているが、捲回装置１０によって製造される捲回素子はこれに限定されるものではなく、例えばリチウムポリマー電池の電池素子や、電解コンデンサの捲回素子等を製造することとしてもよい。

（ｂ）セパレータシート２，３や電極シート４，５の材質は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、セパレータシート２，３をＰＰにより形成することとしているが、他の絶縁性材料によってセパレータシート２，３を形成することとしてもよい。

また、リチウムポリマー電池の電池素子等に用いられるものとして、電極シート４，５の表面に活物質を含むゲル状ポリマー電極層が形成された構成としてもよい。このような電極シート４，５を支持する場合、従来の固定タイプのガイド板では、当該ガイド板を退避する際に電極シート４，５がガイド板にくっついて戻ってきてしまい、シート供給を適正に行うことができないおそれがあるが、上記実施形態によれば、このような不具合の発生を抑制することができる。

（ｃ）上記実施形態では、巻芯コアを有しないタイプの電池素子１を得る場合について具体化されているが、電池素子１が巻芯コアを具備する場合について具体化してもよい。つまり、巻芯コアを巻芯２１に取着し、当該巻芯コアの周囲に各種シート２〜５を捲回する構成としてもよい。

（ｄ）上記実施形態では、断面扁平状の巻芯２１を採用しているが、巻芯の形状はこれに限定されるものではなく、例えば断面楕円形状、断面長円形状、断面多角形状など、断面非円形状の巻芯は勿論のこと、断面円形状の巻芯を採用してもよい。

（ｅ）上記実施形態では、巻芯２１が一対の巻芯片からなり、両巻芯片間のスリットにおいて所定の把持機構によりセパレータ２，３を把持して固定する構成となっている。各巻芯２１に対しセパレータ２，３を固定する固定手段の構成は、これに限定されるものではない。例えば把持機構を省略し、スリットにセパレータ２，３を挿し込んだ上で巻芯を幾分回転させることでセパレータ２，３を固定する構成としてもよい。また、巻芯コアを使用する場合には、当該巻芯コアに対しセパレータシート２，３をテープ接着する構成としてもよいし、巻芯コアに対し樹脂製のセパレータシート２，３を熱溶着する構成としてもよい。

（ｆ）上記実施形態では、捲回部１１が１つの巻芯２１を備えた構成となっているが、巻芯の数はこれに限定されるものではなく、複数の巻芯を備えたターレットタイプの捲回装置としてもよい。

（ｇ）電極シート挿入機構１７，１９の構成は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、チャック１７Ａ，１９Ａがワンウェイローラにより構成されているが、これに限らず、他の構成を採用してもよい。

（ｈ）支持手段としてのガイド機構１７Ｂ，１９Ｂの構成は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、ガイド機構１７Ｂ，１９Ｂが電極シート挿入機構１７，１９の本体と一体に形成されているが、これに限らず、ガイド機構１７Ｂ，１９Ｂを別体で設けた構成としてもよい。但し、ガイド機構１７Ｂ，１９Ｂが電極シート挿入機構１７，１９の本体と一体形成されている方が駆動制御や構成の簡素化を図る上では好ましい。

（ｉ）上記実施形態では、ガイド機構１７Ｂ，１９Ｂの先端側において、電極シート４，５を支持可能かつ回転可能に設けられた支持ローラ３４を備えているが、これに限らず、支持ローラ３４を省略した構成としてもよい。但し、電極シート４，５のパスラインの位置変化に伴い、電極シート４，５が傷つくおそれがある場合には、支持ローラ３４を備えている方が好ましい。

（ｊ）電極シート４，５の支持区間Ｌを伸縮する構成は、上記実施形態に限定されるものではない。

例えば上記実施形態では、ガイド機構１７Ｂ，１９Ｂにおいて、ベルト３６がコイルばね３９により張力を付与されつつ、可動部３１のシート供給方向先端側への移動に伴い当該可動部３１側から支持区間Ｌ側へ引き出され、可動部３１のシート供給方向後端側への移動に伴い支持区間Ｌ側から可動部３１側へ戻される構成により、電極シート４，５の支持区間Ｌを伸縮可能な構成となっている。

これに限らず、単にガイド板等をスライドさせ、支持区間Ｌを伸縮可能な構成としてもよいし、電極シート挿入機構１７，１９の本体側と可動部３１側とに両端を固定したゴムやばね等の弾性手段を設けることにより、支持区間Ｌを伸縮可能な構成としてもよい。但し、電極シート４，５との擦れ等を防止する点から見れば、上記実施形態のような構成とすることがより好ましい。

また、ベルト３６に対し張力を付与する張力付与手段に関しても、上記実施形態のコイルばね３９に限定されるものではなく、例えばダンサーローラ等の機構を用いるなど、他の構成を採用してもよい。

１…電池素子、２，３…セパレータシート、４…正電極シート、５…負電極シート、１０…捲回装置、１１…捲回部、１２…正電極シート供給機構、１３…負電極シート供給機構、１７，１９…電極シート挿入機構、１７Ａ，１９Ａ…チャック、１７Ｂ，１９Ｂ…ガイド機構、１８，２０…シート切断カッタ、２１…巻芯、２２…タッチローラ、３１…可動部、３４…支持ローラ、３９…コイルばね、Ｌ…支持区間。

Claims (5)

1. 帯状の正負両電極シートを帯状のセパレータシートを介して重ね合わせた状態で捲回する捲回装置であって、
   自身の中心軸を回転軸として回転し、前記電極シート及びセパレータシートを捲回可能な巻芯と、
   前記巻芯により捲回される前記電極シートの終端部と、前記巻芯により次回捲回される前記電極シートの始端部との区切りとなる位置にて前記電極シートを切断する切断手段と、
   前記切断手段による切断に際し前記電極シートを把持しかつ切断後に当該電極シートを把持したまま自身の移動により前記巻芯へ送り出すシート供給手段と、
   前記シート供給手段により把持された前記電極シートの始端側を支持可能な支持手段とを備え、
   前記支持手段は、前記電極シートを支持可能な支持区間が電極シート供給方向に沿って伸縮可能に構成されていることを特徴とする捲回装置。
2. 前記支持手段は、電極シート供給方向先端側において、前記電極シートを支持可能かつ回転可能に設けられた支持ローラを備えていることを特徴とする請求項１に記載の捲回装置。
3. 前記巻芯は、自身の回転軸に直交する方向における断面形状又はその外周形状が非円形状に構成されていることを特徴とする請求項２に記載の捲回装置。
4. 前記支持手段は、前記支持ローラを有しかつ電極シート供給方向に沿って移動可能な可動部と、当該可動部の所定部位に巻き掛けられかつ前記支持区間において前記電極シートを支持可能な有端のベルト部材とを備え、
   前記ベルト部材は、
   前記支持区間よりも電極シート供給方向後端側の一端が固定され、前記支持区間よりも電極シート供給方向先端側の他端が所定の張力付与手段に接続され、
   前記可動部の電極シート供給方向先端側への移動に伴い当該可動部側から前記支持区間側へ引き出され、かつ、前記可動部の電極シート供給方向後端側への移動に伴い前記支持区間側から前記可動部側へ戻されることを特徴とする請求項２又は３に記載の捲回装置。
5. 前記電極シートは、その表面に所定のポリマー層が形成されたものであることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の捲回装置。

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