JP6287508B2 - 電極製造装置及び電極製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電極製造装置及び電極製造方法に関する。

従来、蓄電装置に用いられる電極製造方法では、例えば長尺の金属箔の表面に電極ペーストを塗布し、これを乾燥させて金属箔の表面に活物質層を形成する工程が実施される。また、この工程の後、活物質層が形成された金属箔の原反をレーザ照射などによって所望の電極形状となるように切断した後、原反から電極（ワーク）を分離する工程が実施される。

ワークを原反から分離する技術としては、例えば特許文献１に記載の切断片分離装置がある。この切断片分離装置では、ワークシュータの上方に昇降体を配置し、昇降体に設けた押圧ピンによって原反におけるワークの外側部分を押さえるようになっている。

特開平４−３６７３９１号公報

しかしながら、特許文献１のような押圧ピンによる切断片分離装置を電極の分離工程に適用しようとすると、押圧ピンが金属箔の原反に触れたときに粉体などの異物が電極の活物質層などに付着してしまうおそれがある。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、ワークを非接触で原反から分離することにより、電極への異物の付着を抑制できる電極製造装置及び電極製造方法を提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明に係る電極製造装置は、金属箔の表面に活物質層が形成された電極の原反を搬送する第１の搬送部と、第１の搬送部によって搬送される原反の一部をワークの形状に切断する切断部と、切断部によって切断されたワークを原反から分離する分離部と、分離部によって原反から分離したワークを第１の搬送部から受け取る第２の搬送部と、を備え、分離部は、切断部でのワークの切断の際の第１の搬送部による原反の搬送方向と交差する方向に原反の搬送方向を折り返す折返部を有している。

この電極製造装置では、電極の原反の一部をワークの形状に切断した後、ワークを原反から分離する際、ワークを切断する際の搬送方向と交差する方向に原反の搬送方向が折り返される。このような原反の折り返しにより、押圧ピンなどを原反に押し当てることなく非接触で原反からワークを分離することが可能となる。したがって、ワークである電極への異物の付着を抑制できる。

また、折返部は、原反を搬送する搬送ローラであってもよい。これにより、分離部において原反に十分な曲率を与えることができるので、原反からのワークの分離をより確実に実施できる。また、搬送ローラを第１の搬送部として利用できるので、装置構成の複雑化も回避できる。

また、切断部は、ワークの形状の少なくとも一部に非切断部分を形成し、残余の部分を切断する第１の切断部と、分離部に対応して配置され、非切断部分を切断する第２の切断部と、を有していてもよい。この場合、切断時のワークの落下を抑制しつつ、好適に原反からのワークの分離を実施できる。

また、切断部は、ワークの形状の全体にわたって原反の一部を切断してもよい。この場合、ワークに力をかけずに原反からのワークの分離を実施できる。

また、切断部は、ワークの形状のうち、第１の搬送部の搬送方向下流側に非切断部分を形成してもよい。この場合、切断時のワークの落下を抑制しつつ、小さな力で原反からのワークの分離を実施できる。

また、切断部から分離部にわたってワークの落下を防止する落下防止部が配置されていてもよい。これにより、切断時のワークの落下を防止できる。

また、第２の搬送部は、分離部によって原反から分離したワークを吸着する吸着ローラを有していてもよい。この場合、吸着ローラの吸着力によって原反から分離したワークをより確実に第２の搬送部に受け渡すことが可能となる。

また、折返部は、分離部によって原反から分離したワークに向けてエアを噴出するエア噴出部を有していてもよい。これにより、原反からのワークの分離をより確実に実施できる。

また、分離部は、原反のうち、ワークの外側の領域を押さえる押さえ部材を有していてもよい。これにより、原反に巻き癖が付いている場合でも原反からのワークの分離を好適に実施できる。

また、本発明に係る電極製造方法は、金属箔の表面に活物質層が形成された電極の原反を第１の搬送部によって搬送する第１の搬送工程と、第１の搬送工程において搬送される原反の一部をワークの形状に切断する切断工程と、切断工程において切断されたワークを原反から分離する分離工程と、分離工程によって原反から分離したワークを第１の搬送部から受け取る第２の搬送工程と、を備え、分離工程において、切断工程でのワークの切断の際の第１の搬送工程による原反の搬送方向と交差する方向に原反の搬送方向を折り返す。

この電極製造方法では、電極の原反の一部をワークの形状に切断した後、ワークを原反から分離する際、ワークを切断する際の搬送方向と交差する方向に原反の搬送方向を折り返す。このような原反の折り返しにより、押圧ピンなどを原反に押し当てることなく非接触で原反からワークを分離することが可能となる。したがって、ワークである電極への異物の付着を抑制できる。

本発明によれば、ワークを非接触で原反から分離することにより、電極への異物の付着を抑制できる。

本発明の第１実施形態に係る電極製造装置を示す平面図である。 図１に係る電極製造装置を側方から見た図である。 本発明の第２実施形態に係る電極製造装置を示す平面図である。 図３に係る電極製造装置を側方から見た図である。 本発明の第３実施形態に係る電極製造装置を示す平面図である。 図５に係る電極製造装置の要部拡大斜視図である。 変形例に係る電極製造装置の要部拡大斜視図である。 別の変形例に係る電極製造装置の要部を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る電極製造装置及び電極製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
［第１実施形態］

図１は、本発明の第１実施形態に係る電極製造装置を示す平面図である。また、図２は、図１に係る電極製造装置を側方から見た図である。図１及び図２に示す電極製造装置１は、例えばリチウムイオン二次電池といった非水電解質二次電池などの蓄電装置に用いられる電極の製造システムに組み込まれ、金属箔２の表面に活物質層３が形成された電極の原反４をワーク５の形状に切断し、原反４からワーク５を分離して取り出す一連の工程を実施する装置として構成されている。

電極製造装置１で扱われる電極の原反４は、例えばアルミニウムなどからなる長尺の金属箔２の表面に電極ペーストを塗布し、これを乾燥させて金属箔２の表面に活物質層３を形成したものである。活物質層３は、例えば金属箔２の中央側において長手方向に所定幅で帯状に形成され、金属箔２の両端部には、活物質層３が塗工されない未塗工部分が形成されている。

電極ペーストは、例えば活物質、バインダ、及び溶剤を含むペーストである。電極ペーストには、例えばアセチレンブラック等の導電助剤が更に含まれていてもよい。活物質は、正極活物質及び負極活物質のいずれであってもよい。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。複合酸化物は、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つとリチウムとを含む。

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。

バインダは、例えばポリアミドイミド、ポリイミド等の熱可塑性樹脂であってもよく、主鎖にイミド結合を有するポリマー樹脂であってもよい。溶剤は、例えばＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）、メタノール、メチルイソブチルケトン等の有機溶剤であってもよく、水であってもよい。

電極製造装置１は、図１に示すように、電極の原反４を搬送する第１の搬送部１１と、原反４の一部をワーク５の形状に切断する切断部１２と、ワークを原反４から分離する分離部１３と、分離したワーク５を受け取って搬送する第２の搬送部１４とを備えている。第１の搬送部１１は、第１の搬送部１１は、ローラ等により不図示の繰出部と巻取部との間で原反４を一定の速度で搬送する（第１の搬送工程）。

切断部１２は、図２に示すように、例えば第１の搬送部１１による原反４の搬送方向の上流側に配置されたレーザ照射装置（第１の切断部）１２Ａと、レーザ照射装置１２Ａよりも下流側で分離部１３に対応して配置されたレーザ照射装置（第２の切断部）１２Ｂとを有している。

レーザ照射装置１２Ａは、例えばＹＡＧレーザなどによって構成されている。レーザ照射装置１２Ａは、レーザビームの照射により、例えば活物質層３の幅で原反４を略長方形状に切断して電極部分５ａを画成すると共に、電極部分の一方側の未塗工電極を矩形状に切断してタブ部分５ｂを画成する。このレーザ照射装置１２Ａは、電極部分５ａにおいて、対角となる２つの角部に非切断部分Ｐ（図１参照）をそれぞれ形成し、残余の部分を切断する。

また、レーザ照射装置１２Ｂは、例えばレーザ照射装置１２Ａよりも出力の小さいＹＡＧレーザなどによって構成されている。レーザ照射装置１２Ｂは、レーザビームの照射により、ワーク５が分離部１３に到達するタイミングで非切断部分Ｐを切断し、ワーク５を原反４から完全に切断する（切断工程）。

分離部１３は、図２に示すように、原反４の搬送方向を折り返す折返部Ｋを有している。本実施形態では、折返部Ｋは、第１の搬送部１１の一部をなす搬送ローラ１５によって構成されている。切断部１２を通過した原反４は、搬送ローラ１５に沿って、例えば切断部１２でのワーク５の切断の際の第１の搬送部１１による原反４の搬送方向と交差する方向に鋭角に折り返される。これにより、原反４が搬送ローラ１５の周面に沿う曲率で折り曲げられる一方で、切断部１２で切断されたワーク５は折り曲げられず、原反４から分離して第２の搬送部１４に受け渡される（分離工程）。

第２の搬送部１４は、引込ローラ１６を含むローラ等で搬送されるベルト１７を有している。引込ローラ１６は、第１の搬送部１１側の搬送ローラ１５と所定の間隔をもって対向配置され、この位置で第１の搬送部１１から第２の搬送部１４へのワーク５の受け渡しがなされる。第２の搬送部１４に受け渡されたワーク５は、ベルト１７によって所定の搬送先に搬送される（第２の搬送工程）。

以上説明したように、電極製造装置１では、電極の原反４の一部をワーク５の形状に切断した後、ワーク５を原反４から分離する際、折返部Ｋによってワーク５を切断する際の搬送方向と交差する方向に原反４の搬送方向が折り返される。このような原反４の折り返しにより、押圧ピンなどを原反に押し当てることなく非接触で原反４からワーク５を分離することが可能となる。したがって、押圧ピンなどをワーク５である電極へ当接させることに起因して電極表面に傷が付くことを防止でき、また、押圧ピンなどを介するワーク５である電極への異物の付着を抑制できる。

また、電極製造装置１では、折返部Ｋが原反４を搬送する搬送ローラ１５によって構成されている。小径の搬送ローラ１５を用いることで、分離部１３において原反４に十分な曲率を与えることができるので、原反４からのワーク５の分離をより確実に実施できる。また、搬送ローラ１５を第１の搬送部１１として利用しているので、装置構成の複雑化も回避できる。

また、電極製造装置１では、ワーク５の形状の少なくとも一部に非切断部分Ｐを形成し、残余の部分を切断するレーザ照射装置１２Ａと、分離部１３に対応して配置され、非切断部分Ｐを切断するレーザ照射装置１２Ｂとによって切断部１２が構成されている。このような構成により、切断時のワーク５の落下を抑制しつつ、好適に原反４からのワーク５の分離を実施できる。
［第２実施形態］

図３は、本発明の第２実施形態に係る電極製造装置を示す平面図である。また、図４は、図３に係る電極製造装置を側方から見た図である。図３及び図４に示すように、第２実施形態に係る電極製造装置２１は、切断部１２が上流側のレーザ照射装置１２Ａのみで構成されている点で第１実施形態と異なっている。

この電極製造装置２１では、図３に示すように、レーザ照射装置１２Ａは、非切断部分Ｐを形成せず、ワーク５の形状の全体にわたって切断を行う。また、電極製造装置２１では、図４に示すように、第１の搬送部１１によって搬送される原反４の裏側に、切断部１２から分離部１３にわたってワーク５の落下を防止する落下防止部２２が配置されている。

落下防止部２２は、例えばテフロン（登録商標）などで表面処理がされた板状部材であってもよく、ワーク５に向けてエアを噴出するエア噴出部材であってもよい。また、落下防止部２２は、第１の搬送部１１による原反４の搬送速度と略同速度でベルトを搬送する補助ベルトコンベアであってもよく、静電気の付与によって原反４からワーク５の分離を防ぐ部材であってもよい。

以上のような電極製造装置２１においても、電極の原反４の一部をワーク５の形状に切断した後、ワーク５を原反４から分離する際、折返部Ｋによってワーク５を切断する際の搬送方向と交差する方向に原反４の搬送方向が折り返される。このような原反４の折り返しにより、押圧ピンなどを原反に押し当てることなく非接触で原反４からワーク５を分離することが可能となる。したがって、ワーク５である電極への異物の付着を抑制できる。

また、電極製造装置２１では、切断部１２がワーク５の形状の全体にわたって切断するので、ワーク５に力をかけずに容易に原反４からのワーク５の分離を実施できる。切断部１２から分離部１３にわたってワーク５の落下を防止する落下防止部２２が配置されているので、ワーク５の形状の全体を切断していても、ワーク５が第２の搬送部１４に受け渡される前に原反４から分離して落下してしまうことを防止できる。
［第３実施形態］

図５は、本発明の第３実施形態に係る電極製造装置を示す平面図である。また、図６は、図５に係る電極製造装置の要部拡大斜視図である。図５及び図６に示すように、第３実施形態に係る電極製造装置３１は、第２の搬送部１４における引込ローラ１６が、分離部１３によって原反４から分離したワーク５を吸着する吸着ローラ３２となっている点で第１実施形態と異なっている。また、切断部１２が上流側のレーザ照射装置１２Ａのみで構成されている。

この電極製造装置３１では、図５に示すように、レーザ照射装置１２Ａは、ワーク５の形状のうち、例えば第１の搬送部１１の搬送方向上流側の辺の中央部分に１点で非切断部分Ｐを形成し、残余の部分を切断する。また、第２の搬送部１４の引込ローラ１６は、図６に示すように、エアを吸引する複数の吸着孔３３が周面に配列されており、分離部１３によって原反４から分離したワーク５をエアの吸引によって吸着する吸着ローラ３２となっている。この吸着ローラ３２の吸着力により、レーザ照射装置１２Ａで形成された非切断部分Ｐが切断され、原反４から完全に切断されたワーク５が第２の搬送部１４に受け渡される。

なお、第２の搬送部１４では、吸着ローラ３２による吸着力をワーク５に作用させるため、例えば吸着孔３３の配列部分の両脇を通る一対の帯状のベルト３４，３４が用いられている。また、吸着ローラ３２では、周面の全体にわたって吸着孔３３が配列されているが、全ての吸着孔３３でエアの吸引を行う必要はなく、吸着ローラ３２の周面のうち、搬送ローラ１５に対向する部分の上半分部分のみでエアの吸引を行えばよい。

以上のような電極製造装置３１においても、電極の原反４の一部をワーク５の形状に切断した後、ワーク５を原反４から分離する際、折返部Ｋによってワーク５を切断する際の搬送方向と交差する方向に原反４の搬送方向が折り返される。このような原反４の折り返しにより、押圧ピンなどを原反に押し当てることなく非接触で原反４からワーク５を分離することが可能となる。したがって、ワーク５である電極への異物の付着を抑制できる。

また、電極製造装置３１では、切断部１２が、ワーク５の形状のうち、第１の搬送部１１の搬送方向上流側のみに非切断部分Ｐを形成すると共に、第２の搬送部１４側の吸着ローラ３２が分離部１３によって原反４から分離したワーク５を吸着し、非切断部分Ｐを切断するようになっている。このような構成により、吸着ローラ３２の吸着力を利用して、原反４から分離したワーク５をより確実に第２の搬送部１４に受け渡すことが可能となる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではない。

例えば上記実施形態では、折返部Ｋが搬送ローラ１５によって構成されているが、折返部Ｋは、原反４を折り返す形状を有するものであればローラでなくてもよい。また、例えば上記実施形態では、第２実施形態のみで落下防止部２２を用いているが、第１実施形態及び第３実施形態において落下防止部２２を用いるようにしてもよい。

また、例えば図７に示すように、第１の搬送部１１における搬送ローラ１５の周面にエアを噴出する噴出孔（エア噴出部）４１を配列し、エアの噴出によって原反４からのワーク５の分離を補助するようにしてもよい。なお、図７に示す例では、周面の全体にわたって噴出孔４１が配列されているが、全ての噴出孔４１でエアの噴出を行う必要はなく、搬送ローラ１５の周面のうち、引込ローラ１６に対向する部分の上半分部分のみでエアの噴出を行えばよい。

また、原反４に巻き癖が付いている場合には、例えば図８に示すように、原反４におけるワーク５の外側の領域を押さえる押さえローラ（押さえ部材）４２を搬送ローラ１５と上下に対向するように分離部１３に配置してもよい。この場合、押さえローラ４２と搬送ローラ１５とで原反４が押さえられるので、原反４に巻き癖が付いている場合でも原反４からのワーク５の分離を好適に実施できる。また、図８に示すように、原反４の繰出ローラ４３の回転方向と第１の搬送部１１の搬送ローラ１５の回転方向とを互いに反対となるようにしてもよい。これにより、第１の搬送部１１で搬送される原反４の巻き癖を緩和できる。

１，２１，３１…電極製造装置、２…金属箔、３…活物質層、４…原反、５…ワーク、１１…第１の搬送部、１２…切断部、１２Ａ…レーザ照射装置（第１の切断部）、１２Ｂ…レーザ照射装置（第２の切断部）、１３…分離部、１４…第２の搬送部、１５…搬送ローラ、２２…落下防止部、３２…吸着ローラ、４１…噴出孔（エア噴出部）、４２…押さえローラ（押さえ部材）、Ｋ…折返部、Ｐ…非切断部分。

Claims (10)

1. 金属箔の表面に活物質層が形成された電極の原反を搬送する第１の搬送部と、
   前記第１の搬送部によって搬送される前記原反の一部をワークの形状に切断する切断部と、
   前記切断部によって切断された前記ワークを前記原反から分離する分離部と、
   前記分離部によって前記原反から分離した前記ワークを前記第１の搬送部から受け取る第２の搬送部と、を備え、
   前記分離部は、前記切断部での前記ワークの切断の際の前記第１の搬送部による前記原反の搬送方向と交差する方向に前記原反の搬送方向を折り返す折返部を有し、
   前記切断部は、前記ワークの形状の少なくとも一部に非切断部分を形成し、残余の部分を切断する第１の切断部と、前記分離部に対応して配置され、前記非切断部分を切断する第２の切断部と、を有している電極製造装置。
2. 金属箔の表面に活物質層が形成された電極の原反を搬送する第１の搬送部と、
   前記第１の搬送部によって搬送される前記原反の一部をワークの形状に切断する切断部と、
   前記切断部によって切断された前記ワークを前記原反から分離する分離部と、
   前記分離部によって前記原反から分離した前記ワークを前記第１の搬送部から受け取る第２の搬送部と、を備え、
   前記分離部は、前記切断部での前記ワークの切断の際の前記第１の搬送部による前記原反の搬送方向と交差する方向に前記原反の搬送方向を折り返す折返部を有し、
   前記第２の搬送部は、前記分離部によって前記原反から分離した前記ワークを吸着する吸着ローラを有している、電極製造装置。
3. 前記折返部は、前記原反を搬送する搬送ローラである請求項１又は２に記載の電極製造装置。
4. 前記切断部は、前記ワークの形状の全体にわたって前記原反の一部を切断する請求項２記載の電極製造装置。
5. 前記切断部は、前記ワークの形状のうち、前記第１の搬送部の搬送方向上流側に非切断部分を形成する請求項２記載の電極製造装置。
6. 前記切断部から前記分離部にわたって前記ワークの落下を防止する落下防止部が配置されている請求項１〜５のいずれか一項記載の電極製造装置。
7. 前記折返部は、前記分離部によって前記原反から分離した前記ワークに向けてエアを噴出するエア噴出部を有している請求項１〜６のいずれか一項記載の電極製造装置。
8. 前記分離部は、前記原反のうち、前記ワークの外側の領域を押さえる押さえ部材を有している請求項１〜７のいずれか一項記載の電極製造装置。
9. 金属箔の表面に活物質層が形成された電極の原反を第１の搬送部によって搬送する第１の搬送工程と、
   前記第１の搬送工程において搬送される前記原反の一部をワークの形状に切断する切断工程と、
   前記切断工程において切断された前記ワークを前記原反から分離する分離工程と、
   前記分離工程によって前記原反から分離した前記ワークを前記第１の搬送部から受け取る第２の搬送工程と、を備え、
   前記切断工程は、第１の切断部によって前記ワークの形状の少なくとも一部に非切断部を形成し、残余の部分を切断する工程と、第２の切断部によって前記非切断部を切断する工程と、を含み、
   前記分離工程において、前記切断工程での前記ワークの切断の際の前記第１の搬送工程による前記原反の搬送方向と交差する方向に前記原反の搬送方向を折り返す電極製造方法。
10. 金属箔の表面に活物質層が形成された電極の原反を第１の搬送部によって搬送する第１の搬送工程と、
    前記第１の搬送工程において搬送される前記原反の一部をワークの形状に切断する切断工程と、
    前記切断工程において切断された前記ワークを前記原反から分離する分離工程と、
    前記分離工程によって前記原反から分離した前記ワークを前記第１の搬送部から第２の搬送部へ受け渡す第２の搬送工程と、を備え、
    前記第２の搬送部は、前記原反から分離した前記ワークを吸着する吸着ローラを有し、
    前記分離工程において、前記切断工程での前記ワークの切断の際の前記第１の搬送工程による前記原反の搬送方向と交差する方向に前記原反の搬送方向を折り返す電極製造方法。

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