JP6372453B2 - 積層電極体の製造方法 - Google Patents

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Description

この発明は、正極シート、セパレータ層及び負極シートを幾重かに積層してなる積層電極体の製造方法に関する。
従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載される技術が知られている。この技術は、二次電池の製造方法に係り、複数のガイド部材で長尺な帯状のセパレータを押すことにより、セパレータをジグザグ折りにするジグザグ折り工程と、ジグザグ折りされたセパレータの各谷溝内に枚葉の正極板と負極板とを交互に挿入することにより、セパレータを介在させて正極板と負極板とが交互に重なり合う積層体を形成する積層体形成工程と、セパレータの各谷溝内からガイド部材を抜去する抜去工程と、積層体を正極板と負極板とが積層された方向に押圧する押圧工程と、を有し、ジグザグ折り工程は、セパレータをテンションフリーの状態にしてから行うようになっている。これにより、正極板、セパレータ及び負極板を幾重かに積層してなる積層電極体を製造し、その製造された積層電極体等を角形ケースに収容することにより電池を製造するようになっている。
特開２０１２−２２６９１０号公報
ところが、特許文献１に記載された製造方法は、ジグザグ折り工程において、セパレータの引き出し、ジグザグ折り、正極板と負極板の取り出し、位置決め及び挿入などのサブ工程が含まれるため、所要時間が長くかかり、作業効率が良くない。また、この製造方法を実施する装置には、ジグザグ折り工程、積層体形成工程、抜去工程及び挿入工程をそれぞれ実施する設備が必要になり、装置全体が大型化する傾向がある。更に、別の工程でロール状に巻き重ねられた長尺な帯状の電極を短冊状に打ち抜き、枚葉の正極板と負極板を形成する設備が必要になり、そのための加工時間が更に必要になり、装置全体が更に大型化するという問題がある。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、正極シートと負極シートを間にセパレータ層を介在させながら効率良く積層することを可能とし、積層電極体の製造時間を短縮することを可能とした積層電極体の製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、正極帯状シート及び負極帯状シートの少なくとも一方の電極表面にセパレータ層を形成するセパレータ層形成工程と、正極帯状シート及び負極帯状シートのそれぞれを送りローラにより連続的に送り出しながら正極帯状シート又は負極帯状シートを裁断する第１の裁断工程と、裁断された正極シート又は負極シートを未裁断の負極帯状シート又は正極帯状シート上にセパレータ層を介在させて重ねて配置し、クランプローラにより送り出しながらクランプするクランプ工程と、未裁断の負極帯状シート又は正極帯状シートをそれに重ねて配置された正極シート又は負極シートの裁断隙間にて裁断することにより、重ねて配置された正極シートと負極シートとを含むシートユニットを得る第２の裁断工程と、シートユニットの重ね形状を計測し、重ね形状の良否を判定する重ね形状判定工程と、良否の判定結果に応じてシートユニットを良品と不良品とに分別配置する分別工程と、シートユニットの良品を複数組積層しプレスすることにより積層電極体を得るプレス工程とを備え、第１の裁断工程における裁断は、送りローラに設けられた裁断刃により行われるように構成し、送りローラによる第１の送り速度をＶ１とし、クランプローラによる第２の送り速度をＶ２とすると、Ｖ１とＶ２が以下の式（１）の関係を満たし、クランプローラは、互いに接する一対のローラを含み、その一方のローラの外周に軸方向に延びる切欠きが形成され、クランプローラの回転時に、一方のローラの切欠きによりクランプローラを一時的にアンクランプな状態とすることにより、第１の送り速度と第２の送り速度との速度差を吸収するように構成され、正極帯状シートの厚さをＴとし、裁断刃による正極帯状シートの裁断深さをＤとすると、ＴとＤが以下の式（２）の関係を満たすことを趣旨とする。
１.０１≦Ｖ２／Ｖ１≦１.２５ …式（１）
０.５≦Ｄ／Ｔ≦０.９ …式（２）
上記発明の構成によれば、セパレータ層形成工程により、正極帯状シート及び負極帯状シートの少なくとも一方とセパレータ層とが予め一体化されることから、正極シートと負極シートを積層するときに、正極シート及び負極シートとセパレータ層との位置合わせが不要になる。また、正極帯状シート及び負極帯状シートの送り、正極帯状シートの裁断、裁断された正極シート又は負極シートと未裁断の負極帯状シート又は正極帯状シートとのクランプ、未裁断の負極帯状シート又は正極帯状シートの裁断、シートユニットの積層が加減速を伴わずに連続的に行われる。また、送りローラによる第１の送り速度Ｖ１とクランプローラによる第２の送り速度Ｖ２とが式（１）の関係を満たす。従って、第１の送り速度Ｖ１と第２の送り速度Ｖ２との速度差により、正極帯状シートの裁断部に正極帯状シートの送り方向への引っ張り力が作用しながら裁断が行われる。さらに、クランプローラの回転時に、一方のローラの切欠きによりクランプローラを一時的にアンクランプな状態とすることにより、第１の送り速度と第２の送り速度との速度差を吸収するので、その速度差が正極帯状シートの送りや裁断に悪影響を与えることがない。
請求項１に記載の発明によれば、正極シートと負極シートを間にセパレータ層を介在させながら効率良く積層することができ、積層電極体の製造時間を短縮することができる。加えて、正極帯状シートの裁断面では、その厚さ方向におけるバリの発生を抑えることができる。さらに、正極帯状シートの送りや裁断につき、第１の送り速度と第２の送り速度との速度差に起因する不具合、例えば、正極シートにおける皺の発生等を抑えることができる。
一実施形態に係り、積層電極体の概略を示す斜視図。 一実施形態に係り、積層電極体を含む電池を示す断面図。 一実施形態に係り、積層電極体の製造に使用される製造装置を示す概略図。 一実施形態に係り、製造装置により加工される正極帯状シート及び負極帯状シート等を示す概略図。 一実施形態に係り、第１の裁断ローラとクランプローラの構成と動作を示す概略図。 一実施形態に係り、第１の裁断ローラとクランプローラの構成と動作を示す概略図。 一実施形態に係り、第１の裁断ローラとクランプローラの構成と動作を示す概略図。 一実施形態に係り、プレス機等を示す概略図。 一実施形態に係り、（ａ）プレス前の複数組のシートユニット、（ｂ）プレスされて得られた積層電極体を示す斜視図。 一実施形態に係り、積層電極体の製造方法の手順を示すフローチャート。 一実施形態に係り、第１の裁断ローラと正極帯状シートとの関係を図６の一部を拡大して示す概略図。 一実施形態に係り、正極帯状シートの裁断部分を拡大して示す断面図。 一実施形態に係り、第１の裁断ローラ、クランプローラ、正極帯状シート及び負極帯状シート等の関係を示す概略図。 一実施形態に係り、裁断深さ比と送り速度比に対する、正極帯状シートの裁断良否の関係を示すグラフ。
以下、本発明における積層電極体の製造方法を具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
図１に、この実施形態に係る積層電極体１の概略を斜視図により示す。図２に、積層電極体１を含む電池７０を断面図により示す。図１に示すように、積層電極体１は、交互に積層された複数の正極シート２Ａと複数の負極シート３Ａとを備える。正極シート２Ａと負極シート３Ａとは、間にセパレータ層４を介在させて交互に積層され、扁平状態に圧縮されている。各正極シート２Ａは、それぞれ一側縁に設けられる露出部２ａと、露出部２ａの反対側（他側縁）に設けられる絶縁部２ｂとを備える。同様に、各負極シート３Ａは、それぞれ一側縁に設けられる露出部３ａと、露出部３ａの反対側（他側縁）に設けられる絶縁部３ｂとを備える。
図２に示すように、電池７０は、扁平な箱形をなし、その上面に設けられる正極端子７１と負極端子７２を介して充放電を行う二次電池として構成される。この電池７０として、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池を例示することができる。電池７０は、角形のケース７３と、ケース７３の開口部を塞ぐ蓋板７４とを含む。ケース７３と蓋板７４はアルミニウムより形成される。ケース７３の内部には、上記した積層電極体１や電解液（図示略）などが収容されている。正極端子７１と負極端子７２は、蓋板７４に設けられる。蓋板７４には、ケース７３の中へ電解液を注入するための注液口７５を封止する封止部材７６が設けられる。
この電池７０を製造するには、積層電極体１につき、各露出部２ａ，３ａをそれぞれ束ねて正極リード７７と負極リード７８を形成する。次に、正極リード７７と負極リード７８に、蓋板７４に設けられた正極端子７１の下端部と負極端子７２の下端部をそれぞれ電気的に接続する。その後、その積層電極体１をケース７３の中に収容すると共に、ケース７３の開口部に蓋板７４を被せて固定する。その後、注液口７５から電解液を注入し、その注液口７５を封止部材７６により封止する。このようにして電池７０を得ることができる。
次に、上記した積層電極体１の製造方法について説明する。図３に、積層電極体１の製造に使用される製造装置２０を概略図により示す。図４に、製造装置２０により加工される正極帯状シート２及び負極帯状シート３等を概略図により示す。
製造装置２０は、長尺な正極帯状シート２が巻き重ねられた正極ロール１２と、長尺な負極帯状シート３が巻き重ねられた負極ロール１３と、正極ロール１２から繰り出された正極帯状シート２を繰り出し方向へ送るための第１の送りローラ２１と、第１の送りローラ２１から送り出された正極帯状シート２を更に前方へ送ると共に裁断機能を有する第１の裁断ローラ２２と、負極ロール１３から繰り出された負極帯状シート３を繰り出し方向へ送るための第２の送りローラ２３と、第２の送りローラ２３から送り出された負極帯状シート３を方向を変えながら前方へ案内するためのガイドローラ２４と、ガイドローラ２４により案内された負極帯状シート３の電極面上に、第１の裁断ローラ２２により裁断されて送り出された正極シート２Ａを、間にセパレータ層４を介在させて間欠的に貼付しながらクランプするためのクランプローラ２５と、クランプローラ２５から送り出され、正極シート２Ａが貼付された負極帯状シート３を前方へ送ると共に裁断機能を有する第２の裁断ローラ２６と、第２の裁断ローラ２６から送り出された負極シート３Ａと正極シート２Ａを含むシートユニット１５を更に前へ送るための第３の送りローラ２７と、第３の送りローラ２７から送り出されたシートユニット１５を積み上げながら収容するための収容ラック２８とを備える。ここで、第１の送りローラ２１、第１の裁断ローラ２２、第２の送りローラ２３、第２の裁断ローラ２６及び第３の送りローラ２７は、それぞれ本発明の送りローラに相当する。
図３に示すように、正極ロール１２は、第１の巻軸３１上に正極帯状シート２が巻き重ねられている。第１の巻軸３１は、図３の紙面垂直方向へ移動可能に構成され、モータ（図示略）により駆動されるようになっている。正極帯状シート２は、図４に示すように、その電極表面に予めセパレータ層４が形成されている。正極帯状シート２に、セパレータ層４を形成するセパレータ層形成工程は、上記した製造装置２０とは別の装置（図示略）を使用して実施するようになっている。このセパレータ層４は、イオン透過性、絶縁性、シャットダウン機能及び融着性を有する層である。正極帯状シート２の片縁は連続的に電極が露出する露出部２ａとなっている。
図３に示すように、負極ロール１３は、第２の巻軸３２上に負極帯状シート３が巻き重ねられている。第２の巻軸３２は、図３の紙面垂直方向へ移動可能に構成され、モータ（図示略）により駆動されるようになっている。図４に示すように、負極帯状シート３の電極表面には、セパレータ層４が形成されていない。負極帯状シート３の片縁は連続的に電極が露出する露出部３ａとなっている。正極帯状シート２の露出部２ａと、負極帯状シート３の露出部３ａは、正極帯状シート２及び負極帯状シート３の両側縁において、互いに反対側に位置するように設定されている。すなわち、図４において、正極帯状シート２は、その上側の片縁に露出部２ａが形成され、負極帯状シート３は、その下側の片縁に露出部３ａが形成されている。これは、後述するように、正極シート２Ａと負極シート３Ａが重ねて配置されたときに、各シート２Ａ，３Ａの露出部２ａ，３ａを互いに反対側に配置するためである。
図３に示すように、第１の送りローラ２１は、一対のローラ２１Ａ，２１Ｂを含み、モータ（図示略）により駆動されるようになっている。第１の送りローラ２１は、図４に示すように、正極帯状シート２の片縁（露出部２ａの反対側片縁）に沿って短絡防止用の絶縁部２ｂを施すための加工機能を備える。
図３に示すように、第２の送りローラ２３は、一対のローラ２３Ａ，２３Ｂを含み、モータ（図示略）により駆動されるようになっている。第２の送りローラ２３は、図４に示すように、負極帯状シート３の片縁（露出部３ａの反対側片縁）に沿って短絡防止用の絶縁部３ｂを施すための加工機能を備える。
図５〜図７に、第１の裁断ローラ２２とクランプローラ２５の構成と一連の動作を概略図により示す。図３、図５〜図７に示すように、第１の裁断ローラ２２は、一対のローラ２２Ａ，２２Ｂを含み、モータ（図示略）により駆動されるようになっている。その一方のローラ２２Ａには、正極帯状シート２を裁断するための裁断刃２９が設けられる。図５〜図７に示すように、ローラ２２Ａには、裁断刃２９の刃先の突出寸法を調節するためのねじ等を含む調節機構３０が設けられる。
図３、図５〜図７に示すように、クランプローラ２５は、一対のローラ２５Ａ，２５Ｂを含み、モータ（図示略）により駆動されるようになっている。その一方のローラ２５Ａの外周には、軸方向に延びる切欠き２５ａが形成されている。そして、両ローラ２５Ａ，２５Ｂが回転するとき、切欠き２５ａの部分以外では、両ローラ２５Ａ，２５Ｂが互いに外接し、その外接する間に正極帯状シート２と負極帯状シート３をクランプするようになっている。また、一方のローラ２５Ａの切欠き２５ａが他方のローラ２５Ｂの外周と対向するときは、両ローラ２５Ａ，２５Ｂは接触せず、その非接触の間に正極帯状シート２と負極帯状シート３はアンクランプな状態となる。
図３に示すように、第２の裁断ローラ２６は、一対のローラ２６Ａ，２６Ｂを含み、モータ（図示略）により駆動されるようになっている。その一方のローラ２６Ａには、負極帯状シート３を裁断するための裁断刃３３が設けられる。この裁断刃３３に関する構成は、第１の裁断ローラ２２の裁断刃２９のそれと同じである。
図３に示すように、第３の送りローラ２７は、一対のローラ２７Ａ，２７Ｂを含み、モータ（図示略）により駆動されるようになっている。収容ラック２８は、複数（この実施形態では３つ）の棚２８ａ，２８ｂ，２８ｃを含み、各棚２８ａ〜２８ｃは第３の送りローラ２７へ向けてのみ開口するように構成される。収容ラック２８は、第３の送りローラ２７に対向した状態で斜めに配置され、図３に矢印で示す方向へ、モータ（図示略）により往復動可能に設けられる。収容ラック２８は、その上と下の棚２８ａ，２８ｃに良品のシートユニット１５を収容し、中央の棚２８ｂに不良品のシートユニット１５を収容するようになっている。
この他、図３に示すように、製造装置２０には、同装置を制御するためのコントローラ５０と、各種計測機器５１〜５４が設けられる。すなわち、正極ロール１２の近傍には、正極帯状シート２の幅方向両側縁を検知するための第１のエッジセンサ５１が設けられる。同じく、負極ロール１３の近傍には、負極帯状シート３の幅方向両側縁を検知するための第２のエッジセンサ５２が設けられる。また、第３の送りローラ２７の近傍には、シートユニット１５の位置を画像により計測するためのカメラ５３が設けられる。同じく、第３の送りローラ２７の近傍には、シートユニット１５の絶縁抵抗を計測するための抵抗メータ５４が設けられる。コントローラ５０は、各計測機器５１〜５４により計測された各種信号を入力し、所定の制御プログラムに基づいて各種機器１２，１３，２１〜２８の動作を制御するようになっている。
製造装置２０は、収容ラック２８の良品用棚２８ａ，２８ｃに収容されたシートユニット１５を複数組積層してプレスするためのプレス機を更に備える。図８に、このプレス機４０等を概略図により示す。プレス機４０は、互いに対向配置された固定ブロック４１及び可動ブロック４２と、可動ブロック４２を固定ブロック４１へ向けて往復動させるためのエアシリンダ４３とを備える。このプレス機４０の近傍には、プレス機４０によりプレスされた積層電極体１の寸法（厚さ、幅、高さ等）を計測するための寸法計測器５６と、積層電極体１の絶縁抵抗を計測するための抵抗メータ５７が設けられる。これらプレス機４０、寸法計測器５６及び抵抗メータ５７は、コントローラ５０に接続される。図９に、（ａ）プレス前の複数組のシートユニット１５と、（ｂ）プレスされて得られた積層電極体１を斜視図により示す。そして、コントローラ５０は、寸法計測器５６及び抵抗メータ５７の計測結果に基づき積層電極体１に関する良否判定を行うようになっている。良品判定された積層電極体１は、電池７０を製造するために次工程へ送られ、不良品判定された積層電極体１は、不良排出されて廃棄されるようになっている。
次に、積層電極体１の製造方法について更に詳しく説明する。図１０に、その製造方法の手順をフローチャートにより示す。
図１０において、先ず、ステップ１Ａでは、負極ロール１３を予め準備する。また、ステップ１Ｂでは、正極ロール１２を予め準備する。すなわち、ステップ１Ａ，１Ｂでは、負極帯状シート３及び正極帯状シート２をそれぞれ作製すると共に、負極帯状シート３及び正極帯状シート２のそれぞれに露出部３ａ，２ａを形成する。また、正極帯状シート２のみ、電極表面にセパレータ層４を形成するセパレータ層形成工程を実施する。そして、そのように作製された負極帯状シート３と正極帯状シート２をそれぞれロール状に巻き重ねて各巻軸３１，３２に装着する。
次に、ステップ２Ａでは、負極ロール１３から負極帯状シート３を繰り出し位置決めする。また、ステップ２Ｂでは、正極ロール１２から正極帯状シート２を繰り出し位置決めする。ここで、コントローラ５０は、各巻軸３１，３２を図３の紙面垂直方向へ移動させることにより、正極帯状シート２及び負極帯状シート３を狙いの繰り出し位置に調整する。
次に、ステップ３Ａでは、負極帯状シート３の縁部加工を行う。また、ステップ３Ｂでは、正極帯状シート２の縁部加工を行う。コントローラ５０は、第２の送りローラ２３と第１の送りローラ２１を制御することで、負極帯状シート３、正極帯状シート２の片縁に沿って絶縁部３ｂ，２ｂをそれぞれ形成する。
次に、ステップ４では、正極帯状シート２につき縦位置決めを行う。ここで、コントローラ５０は、第１及び第２の送りローラ２１，２３、クランプローラ２５、第１及び第２の裁断ローラ２２，２６を制御することにより、正極帯状シート２のみの送り速度である第１の送り速度Ｖ１と、負極帯状シート３のみの送り速度、並びに負極帯状シート３とそれに重ねられ正極帯状シート２又は正極シート２Ａとの送り速度である第２の送り速度Ｖ２を制御するようになっている。この実施形態で、コントローラ５０は、第１の送りローラ２１及び第１の裁断ローラ２２による送り速度を第１の送り速度Ｖ１に制御し、第２の送りローラ２３、クランプローラ２５及び第２の裁断ローラ２６による送り速度を第２の送り速度Ｖ２に制御するようになっている。また、この実施形態では、両送り速度Ｖ１，Ｖ２の間に速度差があり、コントローラ５０がその速度差を制御することにより正極帯状シート２の縦位置決めを行うようになっている。
次に、ステップ５では、正極帯状シート２を裁断する。すなわち、第１の裁断ローラ２２により正極帯状シート２上の所定位置を裁断する。この工程は、本発明の第１の裁断工程に相当し、正極帯状シート２及び負極帯状シート３のそれぞれを第１の送りローラ２１及び第２の送りローラ２３により連続的に送り出しながら正極帯状シート２を第１の裁断ローラ２２により所定位置で裁断する。この工程は、後述するクランプ工程に同期して行うようになっている。
次に、ステップ６では、負極帯状シート３上に、裁断された正極シート２Ａを間欠貼付する。すなわち、この工程は、本発明のクランプ工程に相当し、裁断された正極シート２Ａを未裁断の負極帯状シート３上にセパレータ層４を介在させて重ねて配置し、クランプローラ２５により送り出しながらクランプするようになっている。この実施形態では、ステップ６（クランプ工程）での正極シート２Ａと負極帯状シート３とのクランプのタイミングに合わせて、ステップ５（第１の裁断工程）での正極帯状シート２の裁断を実施するようになっている。
次に、ステップ７では、負極帯状シート３を裁断する。すなわち、第２の裁断ローラ２６により負極帯状シート３上の所定位置を裁断する。この工程は、本発明の第２の裁断工程に相当し、未裁断の負極帯状シート３をそれに重ねて配置された正極シート２Ａの裁断隙間にて裁断することにより、重ねて配置されて貼付された正極シート２Ａと負極シート３Ａとを含むシートユニット１５を得る。
次に、ステップ８Ａで、シートユニット１５につき、負極シート３Ａと正極シート２Ａの位置を検査する。コントローラ５０は、カメラ５３の撮影画像を認識し、基準位置と比較することによりこの位置を検査する。コントローラ５０は、位置検査の結果、不良品と判定した場合はステップ１０へ進み、非不良品と判定した場合はステップ９へ進む。
また、ステップ８Ａと同時に、コントローラ５０は、ステップ８Ｂで、ステップ８Ａの位置検査に係る位置データを入力し、ステップ８Ｃでは、位置データに基づき位置補正を行い、その補正結果をステップ２Ｂの工程に反映させる。すなわち、正極帯状シート２につき、その送り方向と、送り方向と直交する方向の基準値からのずれを正極帯状シート２の繰り出し位置決めにフィードバックする。また、ステップ８Ｄでは、位置データに基づき速度補正を行い、その補正結果をステップ４及びステップ５の工程に反映させる。すなわち、正極帯状シート２につき、送り方向の基準値からのずれを正極帯状シート２の縦位置決めと正極帯状シート裁断における速度差の制御にフィードバックする。
ここで、ステップ１０では、不良排出を行う。すなわち、コントローラ５０は収容ラック２８を制御することにより、不良品用の棚２８ｂに不良品のシートユニット１５を収容する。
一方、ステップ９では、非不良品のシートユニット１５につき、負極シート３Ａと正極シート２Ａの絶縁を検査する。コントローラ５０は、抵抗メータ５４の計測結果を基準値と比較することにより絶縁を検査する。コントローラ５０は、絶縁検査の結果、良品と判定した場合にステップ１１へ進み、不良品と判定した場合に前述したステップ１０へ進む。
ステップ１１では、シートユニット１５の良品を積層する。すなわち、コントローラ５０は、収容ラック２８を制御することにより、良品用の棚２８ａ，２８ｃに良品のシートユニット１５を収容し、他のシートユニット１５の上に積層する。
ここで、ステップ８Ａ〜ステップ１１の一連の工程は、本発明の重ね形状判定工程と分別工程を含む。すなわち、重ね形状判定工程では、シートユニット１５の重ね形状を計測し、重ね形状の良否を判定する。また、分別工程では、良否の判定結果に応じてシートユニット１５を良品と不良品に分けて収容ラック２８に分別配置するのである。
次に、ステップ１２では、積層プレスを行う。すなわち、図８に示すように、複数組の良品のシートユニット１５を、プレス機４０の固定ブロック４１と可動ブロック４２との間に挟んでエアシリンダ４３を動作させることにより、それらのシートユニット１５をプレスして積層電極体１を得る。
次に、ステップ１３で、積層電極体１の寸法を検査する。コントローラ５０は、プレスにより得られた積層電極体１の厚さ、幅及び高さ等の外径寸法を寸法計測器５６により計測し、基準値と比較することにより寸法を検査する。また、コントローラ５０は、寸法検査の結果、不良品と判定した場合はステップ１５へ進み、非不良品と判定した場合はステップ１４へ進む。
ステップ１５では、不良排出を行う。すなわち、コントローラ５０は、不良品となる積層電極体１を廃棄のためにラインから排出する。
一方、ステップ１４では、非不良品の積層電極体１につき、負極シート３Ａと正極シート２Ａの絶縁を検査する。コントローラ５０は、抵抗メータ５７の計測結果を基準値と比較することにより絶縁を検査する。また、コントローラ５０は、絶縁検査の結果、不良品と判定した場合は前述したステップ１５へ進み、良品と判定した場合はステップ１６へ進み、積層電極体１の完成品を得る。
ここで、第１の裁断ローラ２２とクランプローラ２５の連携動作について図５〜図７を参照しながら説明する。図５に示す状態では、第１の裁断ローラ２２の裁断刃２９が正極帯状シート２を裁断する前の位置に配置される。クランプローラ２５は、一方のローラ２５Ａの切欠き２５ａが他方のローラ２５Ｂの外周に対向し、両ローラ２５Ａ，２５Ｂの間に隙間ができている。このとき、クランプローラ２５では、正極帯状シート２と負極帯状シート３とが、所定の長さ送られる前にアンクランプな状態となる。その後、図６に示すように、第１の裁断ローラ２２とクランプローラ２５が更に回転すると、第１の裁断ローラ２２の裁断刃２９が正極帯状シート２を厚み方向に半分裁断し、クランプローラ２５では、両ローラ２５Ａ，２５Ｂの間で正極帯状シート２と負極帯状シート３がクランプされ始める。その後、図７に示すように、第１の裁断ローラ２２とクランプローラ２５が更に回転すると、第１の裁断ローラ２２では、両ローラ２２Ａ，２２Ｂの間で正極帯状シート２が挟まれて送り出され、クランプローラ２５では、裁断された正極シート２Ａと負極帯状シート３が両ローラ２５Ａ，２５Ｂの間でクランプされて更に送り出される。
図１１に、第１の裁断ローラ２２と正極帯状シート２との関係を図６の一部を拡大した概略図により示す。図１２に、正極帯状シート２の裁断部分を拡大して断面図により示す。図１１に示すように、この実施形態では、正極帯状シート２の厚さを「Ｔ」とし、裁断刃２９による正極帯状シート２の裁断深さを「Ｄ」とすると、第１の裁断条件範囲は次式（Ａ）に示す関係に設定される。また、図５〜図７において、第１の裁断ローラ２２による正極帯状シート２の第１の送り速度Ｖ１、クランプローラ２５による負極帯状シート３と正極シート２Ａの第２の送り速度Ｖ２から、第２の裁断条件範囲は次式（Ｂ）に示す関係に設定される。の
０.５Ｔ≦Ｄ＜０.９Ｔ …式（Ａ）
１＜Ｖ２／Ｖ１≦１.２５ …式（Ｂ）
また、この実施形態では、クランプローラ２５の回転時に、一方のローラ２５Ａの切欠き２５ａによりクランプローラ２５を一時的にアンクランプな状態とすることにより、第１の送り速度Ｖ１と第２の送り速度Ｖ２との速度差（Ｖ２−Ｖ１）を吸収するようになっている。
ここで、第１の裁断ローラ２２とクランプローラ２５による正極シート２Ａに係る「間欠位置決め」について、図１３に、第１の裁断ローラ２２、クランプローラ２５、正極帯状シート２及び負極帯状シート３等の関係を概略図により示す。図１３において、クランプローラ２５を通過した後の隣り合う正極シート２Ａの隙間（間欠長さ）を「Ｌ１」、正極シート２Ａの長さを「Ｌ２」とする。
以上説明したこの実施形態における積層電極体の製造方法によれば、セパレータ層形成工程により、正極帯状シート２とセパレータ層４とが予め一体化されることから、正極シート２Ａと負極シート３Ａを積層するときに、正極シート２Ａ及び負極シート３Ａとセパレータ層４との位置合わせが不要になる。また、正極帯状シート２及び負極帯状シート３の送り、正極帯状シート２の裁断、裁断された正極シート２Ａと未裁断の負極帯状シート３とのクランプ、未裁断の負極帯状シート３の裁断、シートユニット１５の積層が加減速を伴わずに連続的に行われる。このため、正極シート２Ａと負極シート３Ａを間にセパレータ層４を介在させながら高速化を実現しながら効率良く積層することができ、積層電極体１の製造時間を短縮することができる。
この実施形態では、第１の裁断ローラ２２による第１の送り速度Ｖ１とクランプローラ２５による第２の送り速度Ｖ２とが式（Ｂ）の関係を満たす。従って、第１の送り速度Ｖ１と第２の送り速度Ｖ２との速度差（Ｖ２−Ｖ１）により、正極帯状シート２の裁断部に正極帯状シート２の送り方向への引っ張り力が作用しながら裁断が行われる。この実施形態では、クランプローラ２５による第２の送り速度Ｖ２が、第１の裁断ローラ２２による第１の送り速度Ｖ１より速いため、その速度差（Ｖ２−Ｖ１）により、正極帯状シート２の半裁断部に引っ張り力が作用し、半裁断部が前後に分断される。このため、正極帯状シート２の裁断面５（図１２参照）では、その厚さ方向におけるバリの発生を抑えることができる。
これは図１１に示すように、正極帯状シート２が第１の裁断ローラ２２により挟まれた状態で、裁断刃２９が正極帯状シート２の厚みの一部に食い込むので、裁断部近傍の基材が紙面左右方向へ引っ張られて、正極帯状シート２の厚さ方向、すなわち紙面上下方向へバリを発生させないことによる。ここで、図１１に示すように、正極帯状シート２は、裁断刃２９により半裁断状態になるだけであり、裁断刃２９だけでは完全に裁断されない。正極帯状シート２は、裁断刃２９による半裁断状態に加え、第１の送り速度Ｖ１と第２の送り速度Ｖ２との速度差（Ｖ２−Ｖ１）により、裁断部に引っ張り力が作用することで分断され完全に裁断されるのである。その結果、図１２に示すように、正極帯状シート２の裁断面５に生じるバリ５ａは、矢印で示すように紙面左右方向に引き伸ばされるように発生する。このため、正極シート２Ａが負極シート３Ａに積層されても、バリ５ａがセパレータ層４にダメージを与えることがなく、その絶縁性を損なうことがなく、積層電極体１につき正極負極の間での短絡に対する耐性を高めることができる。
図１４に、裁断深さ比（Ｄ／Ｔ）と送り速度比（Ｖ２／Ｖ１）に対する、正極帯状シート２の裁断の良否の関係をグラフにより示す。このグラフから、裁断深さ比（Ｄ／Ｔ）が「０.５〜０.９」、送り速度比（Ｖ２／Ｖ１）が「１.０１〜１.２５」となる領域で、裁断が良好となることがわかる。
この実施形態では、クランプローラ２５の回転時に、一方のローラ２５Ａの切欠き２５ａによりクランプローラ２５を一時的にアンクランプな状態とすることにより、第１の送り速度Ｖ１と第２の送り速度Ｖ２との速度差（Ｖ２−Ｖ１）を吸収するので、その速度差（Ｖ２−Ｖ１）が正極帯状シート２の送りや裁断に悪影響を与えることがない。このため、正極帯状シート２の送りや裁断につき、速度差（Ｖ２−Ｖ１）に起因する不具合、例えば、正極シート２Ａにおける皺の発生等を抑えることができる。
なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することができる。
（１）前記実施形態では、正極帯状シート２の電極表面にセパレータ層４を予め形成するように構成したが、負極帯状シートの電極表面にセパレータ層を予め形成したり、正極帯状シートと負極帯状シートの両方の電極表面にセパレータ層を予め形成したりするように構成してもよい。
（２）前記実施形態では、第１の裁断工程で、正極帯状シート２を裁断し、クランプ工程で、裁断された正極シート２Ａを未裁断の負極帯状シート３上にセパレータ層４を介在させ重ねて配置してクランプし、第２の裁断工程で、未裁断の負極帯状シート３をそれに重ねて配置された正極シート２Ａの裁断隙間にて裁断することで重ね配置された正極シート２Ａと負極シート３Ａを含むシートユニット１５を得るように構成した。これに対し、第１の裁断工程で、負極帯状シートを裁断し、クランプ工程で、裁断された負極シートを未裁断の正極帯状シート上にセパレータ層を介在させ重ねて配置してクランプし、第２の裁断工程で、未裁断の正極帯状シートをそれに重ねて配置された負極シートの裁断隙間にて裁断することで、重ね配置された正極シートと負極シートを含むシートユニットを得るように構成したりすることもできる。
（３）前記実施形態では、送りローラである第１の裁断ローラ２２及び第２の裁断ローラ２６にそれぞれ裁断刃２９，３３を設けて正極帯状シート２、負極帯状シート３を裁断するように構成した。これに対し、送りローラとは別に設けた裁断刃により正極帯状シート、負極帯状シートを裁断するように構成することもできる。
（４）前記実施形態では、正極帯状シート２の裁断に際し、裁断刃２９により正極帯状シート２を半裁断状態にし、その裁断部に引っ張り力を作用させることにより、裁断部を前後に分断して完全に裁断するように構成した。これに対し、裁断刃により正極帯状シートを裁断する過程でその裁断部に引っ張り力を作用させながら裁断部を前後に分断するように構成してもよい。
この発明は、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等の電池の製造に利用することができる。
１ 積層電極体
２ 正極帯状シート
２Ａ 正極シート
３ 負極帯状シート
３Ａ 負極シート
４ セパレータ層
１２ 正極ロール
１３ 負極ロール
１５ シートユニット
２０ 製造装置
２１ 第１の送りローラ（送りローラ）
２２ 第１の裁断ローラ（送りローラ）
２３ 第２の送りローラ（送りローラ）
２５ クランプローラ
２５Ａ ローラ
２５Ｂ ローラ
２５ａ 切欠き
２６ 第２の裁断ローラ（送りローラ）
２７ 第３の送りローラ（送りローラ）
２８ 収容ラック
２９ 裁断刃
３３ 裁断刃
４０ プレス機
５０ コントローラ
５３ カメラ
５６ 寸法計測器
Ｖ１ 第１の送り速度
Ｖ２ 第２の送り速度

Claims (1)

  1. 正極帯状シート及び負極帯状シートの少なくとも一方の電極表面にセパレータ層を形成するセパレータ層形成工程と、
    前記正極帯状シート及び前記負極帯状シートのそれぞれを送りローラにより連続的に送り出しながら前記正極帯状シート又は前記負極帯状シートを裁断する第１の裁断工程と、
    裁断された正極シート又は負極シートを未裁断の前記負極帯状シート又は前記正極帯状シート上に前記セパレータ層を介在させて重ねて配置し、クランプローラにより送り出しながらクランプするクランプ工程と、
    未裁断の前記負極帯状シート又は前記正極帯状シートをそれに重ねて配置された前記正極シート又は前記負極シートの裁断隙間にて裁断することにより、重ねて配置された前記正極シートと前記負極シートとを含むシートユニットを得る第２の裁断工程と、
    前記シートユニットの重ね形状を計測し、前記重ね形状の良否を判定する重ね形状判定工程と、
    前記良否の判定結果に応じて前記シートユニットを良品と不良品とに分別配置する分別工程と、
    前記シートユニットの良品を複数組積層しプレスすることにより積層電極体を得るプレス工程と
    を備え、
    前記第１の裁断工程における裁断は、前記送りローラに設けられた裁断刃により行われるように構成し、
    前記送りローラによる第１の送り速度をＶ１とし、前記クランプローラによる第２の送り速度をＶ２とすると、Ｖ１とＶ２が以下の式（１）の関係を満たし、
    前記クランプローラは、互いに接する一対のローラを含み、その一方のローラの外周に軸方向に延びる切欠きが形成され、
    前記クランプローラの回転時に、前記一方のローラの前記切欠きにより前記クランプローラを一時的にアンクランプな状態とすることにより、前記第１の送り速度と前記第２の送り速度との速度差を吸収するように構成され、
    前記正極帯状シートの厚さをＴとし、前記裁断刃による前記正極帯状シートの裁断深さをＤとすると、ＴとＤが以下の式（２）の関係を満たす
    ことを特徴とする積層電極体の製造方法。
    １.０１≦Ｖ２／Ｖ１≦１.２５ …式（１）
    ０.５≦Ｄ／Ｔ≦０.９ …式（２）
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