JP6075256B2

JP6075256B2 - 電極の製造方法及び電極の製造装置

Info

Publication number: JP6075256B2
Application number: JP2013196887A
Authority: JP
Inventors: 栄克河端
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2013-09-24
Filing date: 2013-09-24
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2033-09-24
Also published as: JP2015064953A

Description

本発明は、電極の製造方法及び電極の製造装置に関する。

蓄電装置などに用いる電極の製造装置では、電極を所定の順序で積層する積層工程が実施される。積層の際の電極の位置合わせを行うための技術としては、例えば特許文献１に記載の薄膜状ワークの積載装置がある。この従来の装置では、正極及び負極を吸着パッドで交互に搬送して重ね合わせ、プレート等で加圧を行うことで電極の積層体を形成している。

特開２０１０−１１４６号公報

しかしながら、上述のような従来の手法では、電極の積層体を加圧したときの反発によって重ね合された電極がずれてしまうことがあった。このような電極のずれは、電極が湾曲している場合や、電極の表面が滑らかな場合に特に生じやすい。そのため、積層時の電極のずれを抑制できる技術が望まれている。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、積層時の電極のずれを抑制できる電極の製造方法及び電極の製造装置を提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明に係る電極の製造方法は、正極及び負極を含む電極を交互に積層して積層体を形成する積層工程を含む電極の製造方法であって、積層工程は、吸着パッドを用いて位置決め部が配置されたステージ上に電極を搬送する搬送工程と、吸着パッドがステージ上で電極を離したときに電極に向けてエアを供給し、電極を位置決め部に突き当てる位置決め工程と、を備えていることを特徴としている。

この電極の製造方法では、吸着パッドがステージ上に電極を搬送し、電極を離したときに電極に向けてエアを供給し、電極を位置決め部に突き当てることによって位置決めを行う。この方法によれば、電極を重ねあわせて加圧する方法とは異なり、重ね合された電極が加圧時の反発によってずれてしまうことがなく、積層時の電極のずれを抑制できる。また、電極が湾曲している場合や電極の表面が滑らかな場合にも好適に適用可能である。さらに、この電極の製造方法では、積層前の電極のゲージングも不要であり、工数を削減できると共にゲージングの際の電極エッジへのダメージの発生も回避できる。

また、位置決め部は、エアが通り抜け可能となっていることが好ましい。この場合、位置決め部によってエアの流れが乱れることを防止でき、電極を位置決め部に精度良く突き当てることが可能となる。また、位置決め部によるエアの戻りで電極がずれてしまうことを防止できる。

また、エアの供給開始の後、吸着パッドがステージ上で次の電極を離すまでにエアの供給を停止することが好ましい。吸着パッドが位置決め部に突き当てられた後もエアの供給を継続することで、電極のずれをより確実に抑制できる。

また、ステージ上での電極の積層数に応じてエアの流量を増加させることが好ましい。この場合、既にステージ上に積層された電極にずれが生じることを好適に抑制できる。

また、本発明に係る電極の製造装置は、正極及び負極を含む電極を交互に積層して積層体を形成する積層装置を備えた電極の製造装置であって、積層装置は、ステージと、ステージ上に配置された位置決め部と、ステージ上に電極を搬送する吸着パッドと、吸着パッドによってステージ上に搬送された電極に向けてエアを供給するエア供給部と、吸着パッドがステージ上で電極を離したときにエア供給部によるエアの供給を実行させるエア供給制御部と、を備えたことを特徴としている。

この電極の製造装置では、吸着パッドがステージ上に電極を搬送し、電極を離したときに電極に向けてエアを供給し、電極を位置決め部に突き当てることによって位置決めが行われる。これにより、電極を重ねあわせて加圧する場合とは異なり、重ね合された電極が加圧時の反発によってずれてしまうことがなく、積層時の電極のずれを抑制できる。また、電極が湾曲している場合や電極の表面が滑らかな場合にも好適に適用可能である。さらに、この電極の製造装置では、積層前の電極のゲージングも不要であり、工数を削減できると共にゲージングの際の電極エッジへのダメージの発生も回避できる。

また、エア供給制御部は、エアの供給開始の後、吸着パッドがステージ上で次の電極を離すまでにエア供給部によるエアの供給を停止させることが好ましい。吸着パッドが位置決め部に突き当てられた後もエアの供給を継続することで、電極のずれをより確実に抑制できる。

また、エア供給制御部は、ステージ上での電極の積層数に応じてエアの流量を増加させることが好ましい。この場合、既にステージ上に積層された電極にずれが生じることを好適に抑制できる。

本発明によれば、積層時の電極のずれを好適に抑制できる。

本発明に係る電極の製造方法を実施する電極の製造装置の一実施形態を示す概略図である。図１に示した電極の製造装置のステージ周りの構成を示す概略平面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る電極の製造方法及び電極の製造装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１には、本発明に係る電極の製造方法を実施する電極の製造装置の一実施形態を示す概略図である。また、図２は、図１に示した電極の製造装置のステージ周りの構成を示す概略平面図である。図１に示す電極の製造装置１は、例えばリチウムイオン二次電池等の非水電界質二次電池に用いられる電極を製造する装置である。この製造装置１は、電極の製造ラインに組み込まれ、金属箔に電極ペーストを塗工する塗工工程、金属箔に塗布された電極ペーストを乾燥させる乾燥工程等を経て作製された電極Ｐを所定の順序で積層する積層装置２を含んで構成されている。

積層装置２は、図１に示すように、複数の電極Ｐが載置された載置部１１と、電極Ｐの積層位置Ｖ１と所定の搬送位置Ｖ２との間で移動可能なステージ１２と、載置部１１と積層位置Ｖ１との間で移動可能な吸着パッド１３とを備えている。また、積層位置Ｖ１には、ステージ１２上での電極Ｐの位置決めを行う位置決め部１４と、ステージ１２上の電極Ｐに向けてエアを供給するエア供給部１５と、エア供給部１５によるエア供給を制御するエア供給制御部１６とが配置されている。

載置部１１には、電極Ｐとして、例えば正極２１と負極２２とが交互に積み重ねられている。正極２１は、例えばアルミニウム箔からなる金属箔と、金属箔の両面に形成された正極活物質層とを有し、例えば平面視で矩形状に形成されている。正極活物質層は、正極活物質とバインダとを含んで形成されている。正極活物質としては、例えば複合酸化物、金属リチウム、硫黄等が挙げられる。複合酸化物には、例えばマンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも１つと、リチウムとが含まれる。また、正極２１の一縁部には、矩形のタブ２１ａが形成されている（図２参照）。タブ２１ａは、正極２１の一縁部から所定の長さで外方に向かって延びている。

本実施形態では、正極２１は、負極２２に比べて一回り小さい寸法となっており、タブ２１ａが外部に突出するように負極２２と略同寸法の袋状のセパレータ内に収容されている。セパレータの形成材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、メチルセルロース等からなる織布又は不織布等が例示される。なお、セパレータは、袋状に限られず、シート状のものを用いてもよい。

一方、負極２２は、例えば銅箔からなる金属箔と、金属箔の両面に形成された負極活物質層とを有し、平面視で矩形状に形成されている。負極活物質層は、負極活物質とバインダとを含んで形成されている。負極活物質としては、例えば黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．５）等の金属酸化物、ホウ素添加炭素等が挙げられる。また、負極２２の一縁部には、正極２１のタブ２１ａと重ならない位置に矩形のタブ２２ａが形成されている（図２参照）。タブ２２ａは、負極２２の一縁部からタブ２１ａと同じ長さで外方に向かって延びている。

ステージ１２は、図２に示すように、平面視で電極Ｐの寸法に対して十分大きい矩形状をなしている。ステージ１２は、電極Ｐの積層を実行する際、不図示の制御部からの制御を受けて搬送位置Ｖ２から積層位置Ｖ１に移動し、位置決め部１４の下部に突き当たった状態となる。また、ステージ１２には、互いに対向する２辺の略中央部分に矩形状の切込部１２ａ，１２ａがそれぞれ形成されている。これらの切込部１２ａ，１２ａにより、積層された電極Ｐをステージ１２から取り出す際の作業性を良好に確保できる。

吸着パッド１３は、載置部１１からステージ１２に電極Ｐを搬送する装置である。吸着パッド１３は、不図示の制御部からの制御を受けて載置部１１に載置されている電極Ｐをステージ１２上に順次搬送する。

位置決め部１４は、ステージ１２とは別体に設けられ、図２に示すように、互いに直交する２つの壁部１４ａ，１４ｂにより、例えば平面視でＬ字状をなしている（図１では、説明の便宜上、位置決め部１４におけるステージ手前側部分を省略している）。位置決め部１４の高さは、予め想定された電極Ｐの積層体の高さに対して十分大きくなっており、位置決め部１４の幅は、電極Ｐの辺に対して十分大きくなっている。この位置決め部１４は、エア供給部１５から供給されるエアが通り抜け可能となるように構成されている。より具体的には、位置決め部１４は、一又は複数の通気孔を有していてもよく、メッシュ状となっていてもよい。また、位置決め部１４は、櫛歯状となっていてもよい。

エア供給部１５は、位置決め部１４の壁部１４ａ，１４ｂにそれぞれ対向するように、ステージ１２の外側にそれぞれ配置されている。エア供給部１５は、エア供給制御部１６からの制御を受け、吸着パッド１３がステージ１２上で電極Ｐを離したときに電極Ｐに向けてエアを供給する。エアの供給は、供給開始から吸着パッド１３がステージ１２上で次の電極Ｐを離すまでの間に停止されればよい。例えばエアの供給開始から所定時間経過後にエアの供給を停止してもよく、吸着パッド１３がステージ１２から載置部１１に戻るタイミングでエアの供給を停止してもよい。

また、エア供給制御部１６は、エア供給部１５からのエアの供給量を制御する。本実施形態では、エア供給制御部１６は、例えば吸着パッド１３による電極Ｐの搬送回数をカウントし、ステージ１２上での電極Ｐの積層数に応じてエアの流量を増加させる。

なお、エア供給部１５は、ステージ１２上に電極Ｐが載置された際に、正極２１のタブ２１ａ及び負極２２のタブ２２ａと正対しないように配置されていることが好ましい。また、正極２１のタブ２１ａと負極２２のタブ２２ａとは互いに重ならないため、エア供給部１５をステージ１２の縁部に沿って移動可能に構成し、正極２１が載置される場合と負極２２が載置される場合とで、エア供給部１５の位置を移動させるようにしてもよい。

積層装置２によって積層工程が実施される場合、まず、ステージ１２が搬送位置Ｖ２から積層位置Ｖ１に移動し、ステージ１２が位置決め部１４に突き当てられる。次に、吸着パッド１３が載置部１１の電極Ｐを把持し、ステージ１２上に搬送する（搬送工程）。吸着パッド１３が電極Ｐを離すと、エア供給部１５によるエアの供給が開始される。これにより、吸着パッド１３を離れた電極Ｐは、自重でステージ１２側に載置されると共に、エアによって２つの辺が全長にわたって位置決め部１４の壁部１４ａ，１４ｂに突き当てられ、ステージ１２上で電極Ｐの位置が位置決めされる（位置決め工程）。以降、搬送工程と位置決め工程とを繰り返し実行し、所定数の正極２１及び負極２２を交互に積層することにより、電極Ｐの積層体が得られる。

以上のような手法によれば、電極Ｐを重ねあわせて加圧する場合とは異なり、重ね合された電極Ｐが加圧時の反発によってずれてしまうことがなく、積層時の電極Ｐのずれを抑制できる。また、電極Ｐが湾曲している場合や電極Ｐの表面が滑らかな場合にも好適に適用可能である。さらに、この手法によれば、積層前の電極Ｐのゲージングも不要であり、工数を削減できると共にゲージングの際の電極エッジへのダメージの発生も回避できる。

本実施形態では、エアの供給開始の後、吸着パッド１３がステージ１２上で次の電極Ｐを離すまでにエアの供給を停止する。このように、吸着パッド１３が位置決め部１４に突き当てられた後もエアの供給を継続することで、電極Ｐのずれをより確実に抑制できる。また、本実施形態では、ステージ１２上での電極Ｐの積層数に応じてエアの流量を増加させている。これにより、既にステージ１２上に積層された電極Ｐにずれが生じることを好適に抑制できる。

また、本実施形態では、位置決め部１４をエアが通り抜け可能となっている。これにより、位置決め部１４によってエアの流れが乱れることを防止でき、電極Ｐを位置決め部１４に精度良く突き当てることが可能となる。また、位置決め部１４によるエアの戻りで既にステージ１２上に積層された電極Ｐがずれてしまうことを防止できる。

１…電極の製造装置、２…積層装置、１２…ステージ、１３…吸着パッド、１４…位置決め部、１５…エア供給部、１６…エア供給制御部、２１…正極、２２…負極、Ｐ…電極。

Claims

正極及び負極を含む電極を交互に積層して積層体を形成する積層工程を含む電極の製造方法であって、
前記積層工程は、
吸着パッドを用いて位置決め部が配置されたステージ上に前記電極を搬送する搬送工程と、
前記吸着パッドが前記ステージ上で前記電極を離したときに前記電極に向けてエアを供給し、前記電極を前記位置決め部に突き当てる位置決め工程と、を備えていることを特徴とする電極の製造方法。
前記位置決め部は、前記エアが通り抜け可能となっていることを特徴とする請求項１記載の電極の製造方法。
前記エアの供給開始の後、前記吸着パッドが前記ステージ上で次の電極を離すまでに前記エアの供給を停止することを特徴とする請求項１又は２記載の電極の製造方法。
前記ステージ上での前記電極の積層数に応じて前記エアの流量を増加させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の電極の製造方法。
正極及び負極を含む電極を交互に積層して積層体を形成する積層装置を備えた電極の製造装置であって、
前記積層装置は、
ステージと、
前記ステージ上に配置された位置決め部と、
前記ステージ上に前記電極を搬送する吸着パッドと、
前記吸着パッドによって前記ステージ上に搬送された前記電極に向けてエアを供給するエア供給部と、
前記吸着パッドが前記ステージ上で前記電極を離したときに前記エア供給部による前記エアの供給を実行させるエア供給制御部と、を備えたことを特徴とする電極の製造装置。
前記位置決め部は、前記エアが通り抜け可能となっていることを特徴とする請求項５記載の電極の製造装置。
前記エア供給制御部は、前記エアの供給開始の後、前記吸着パッドが前記ステージ上で次の電極を離すまでに前記エア供給部による前記エアの供給を停止させることを特徴とする請求項５又は６記載の電極の製造装置。
前記エア供給制御部は、前記ステージ上での前記電極の積層数に応じて前記エアの流量を増加させることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項記載の電極の製造装置。