JP6451740B2

JP6451740B2 - ロール状シート材の保持装置及び電池積層体の製造方法

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Publication number: JP6451740B2
Application number: JP2016514631A
Authority: JP
Inventors: 星野　明; 明星野; 景祥石橋
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Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2014-04-24
Filing date: 2014-04-24
Publication date: 2019-01-16
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Description

本発明は、ロール状に巻かれたシート材（以下、ロール状シート材ともいう。）の保持装置及び電池積層体の製造方法に関するものである。

電池積層体を構成するセパレータのシート原材は、ロール状に巻かれた荷姿で電池積層体の製造工程に搬入され、当該ロール状シート材を回転可能に保持した状態で引き出されながら積層加工に供される。この種のロール状シート材の保持装置に関連するものとして、被切削物を把持及び位置決め固定する旋盤用チャックがある。たとえば、チャック本体の円周方向に等角度で配置され、駆動ハンドルが操作されることで径方向に同時に進退可能な複数の爪チャックと、円周方向で隣接する爪チャック間のうち、少なくとも２以上の爪チャック間に設けられて径方向に個別に進退可能であり、且つ、各爪チャックによって把持された被切削物に当接して該被切削物の偏心位置を調整可能な調整ピンと、を備える旋盤用チャックが知られている（特許文献１）。

特開２０１１−１１０６７１号公報

ところで、リチウムイオン二次電池の電池積層体を構成するセパレータのように、薄いフィルムを取り扱う製造工程においては、ロール状の荷姿から引き出したシート材に皺が発生し易くこれを抑制することが要求されるが、上記従来の保持構造では、チャック本体の内側にワークを保持する構造であるため、そもそも、電池積層体の製造工程に用いられるロール状シート材の保持装置には利用することができない。

本発明が解決しようとする課題は、ロール状シート材を引き出したときに皺の発生を抑制することができる保持装置及び電池積層体の製造方法を提供することである。

本発明は、ロール状シート材の中空部の内径より小さい外径の保持軸の側面に、１つの固定チャック部と、保持軸の径方向に前進移動及び後退移動する少なくとも２つの可動チャック部を設けることによって、上記課題を解決する。

本発明によれば、ロール状シート材を保持軸に装着する場合には、少なくとも２つの可動チャック部を後退位置にするとともに、固定チャック部を保持軸の鉛直方向の上面位置にした状態で、保持軸にロール状シート材の中空部を挿入して載置したのち、少なくとも２つの可動チャック部を前進位置に移動させて中空部を押圧し、ロール状シート材を保持軸に固定する。すなわち、可動チャック部を後退位置にした状態で保持軸にロール状シート材の中空部を挿入して載置することで、ロール状シート材の自重によって保持軸とロール状シート材の中心軸が平行に位置決めされ、この状態で可動チャック部を前進位置に移動して固定するので、保持軸とロール状シート材の中心軸が偏芯していても平行であるから、シート材を引き出したときに当該シート材に撓みがなくなり、皺の発生を抑制することができる。

本発明の電池積層体の一実施の形態を示す断面図である。図１の電池積層体の製造工程の要部を示す工程図である。図２Ａのセパレータ作製工程を示す工程図である。図２のセパレータ作製工程に適用される本発明のロール状シート材の保持装置の一実施の形態を示す斜視図である。図３のロール状シート材の保持装置を示す側面図（図３のＩＶ視）である。図３及び図４の保持装置の保持軸を示す断面図である。図５ＡのＶＢ−ＶＢ線に沿う拡大断面図である。本発明の比較例に係る保持装置によりロール状シート材を装着する手順を示す断面図である。図６Ａの比較例に係る保持装置に装着したロール状シート材からシート材を巻き出した場合の問題を説明するための平面図である。本発明の実施形態に係る保持装置によりロール状シート材を装着する手順を示す断面図である。図７Ａの保持装置に装着したロール状シート材からシート材を巻き出した場合の状態を説明するための平面図である。本発明の他の実施の形態に係る保持装置の保持軸を示す断面図（図５ＡのＶＢ−ＶＢ線相当）である。本発明のさらに他の実施の形態に係る保持装置の保持軸を示す断面図（図５ＡのＶＢ−ＶＢ線相当）である。本発明のさらに他の実施の形態に係る保持装置の保持軸を示す断面図（図５ＡのＶＢ−ＶＢ線相当）である。

本発明のロール状シート材の保持装置及び電池積層体の製造方法は、たとえばリチウムイオン二次電池の発電要素（電池要素）、すなわち電池積層体の製造工程に適用することができるので、これを一例に本発明を説明する。ただし、以下の実施形態は本発明の理解を容易にするための一例であって、本例に何ら限定される趣旨ではない。

本例の電池積層体１は、リチウムイオン系の薄型二次電池の電池要素であり、図１に示すように、正極シート１１と負極シート１２との間にセパレータ１３が介装されたものを一単位とし、これらが単数又は複数積層されている。なお、二次電池の容量や出力電力など必要に応じて、正極シート１１、負極シート１２およびセパレータ１３の積層数を選択することができる。

正極シート１１は、金属酸化物などの正極活物質に、カーボンブラックなどの導電材と、ポリ四フッ化エンチレンの水性ディスパージョンなどの接着剤とを、重量比でたとえば１００：３：１０の割合で混合した正極活性材１１１を、正極集電体１１２としてのアルミニウム箔などの金属箔の両面に塗着、乾燥させ、圧延したのち所定の大きさに切断したものである。なお、上記のポリ四フッ化エチレンの水性ディスパージョンの混合比率は、その固形分である。正極活物質としては、例えばニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ２）、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）などのリチウム複合酸化物や、カルコゲン（Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）化物を挙げることができる。

負極シート１２は、例えば非晶質炭素、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、または黒鉛などのように、正極活物質のリチウムイオンを吸蔵および放出する負極活物質に、有機物焼成体の前駆体材料としてのスチレンブタジエンゴム樹脂粉末の水性ディスパージョンをたとえば固形分比１００：５で混合し、乾燥させたのち粉砕することで、炭素粒子表面に炭化したスチレンブタジエンゴムを担持させたものを主材料とし、これに、アクリル樹脂エマルジョンなどの結着剤をたとえば重量比１００：５で混合し、負極活性材１２１を形成する。そして、当該負極活性材１２１を、負極集電体１２２としてのニッケル箔或いは銅箔などの金属箔の両面に塗着、乾燥させ、圧延したのち所定の大きさに切断したものである。特に負極活物質として非晶質炭素や難黒鉛化炭素を用いると、充放電時における電位の平坦特性に乏しく放電量にともなって出力電圧も低下するので、通信機器や事務機器の電源には不向きであるが、電気自動車等の電源として用いると急激な出力低下がないので有利である。

セパレータ１３は、上述した正極シート１１と負極シート１２との電気的短絡を防止する電気絶縁性を有するものであり、電解液を保持する機能を備えてもよい。セパレータ１３は、例えばポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン等から構成される微多孔性膜であり、過電流が流れると、その発熱によって膜の空孔が閉塞され電流を遮断する機能をも有する。なお、セパレータ１３は、ポリオレフィンなどの単層膜にのみ限られず、ポリプロピレン層をポリエチレン層で挟んだ三層構造や、ポリオレフィン微多孔膜と有機不織布などを積層したものも用いることができる。セパレータ１３を複層化することで、過電流の防止機能、電解質保持機能およびセパレータの形状維持（剛性向上）機能などの諸機能を付与することができる。

また、セパレータ１３と正極集電体１１２の積層面との間及びセパレータ１３と負極集電体１２２の積層面との間には、後述する接着剤が塗布されることにより接着剤層１４が形成される。接着剤層１４は、正極集電体１１２の面上で、正極活性材１１１が形成されていない部分に形成され、正極集電体１１２の側面に沿って形成される。負極側についても同様に、接着剤層１４は、負極集電体１２２の面上で、負極活性材１２１が形成されていない部分に形成され、負極集電体１２２の側面に沿って形成される。接着剤層１４の材料には、例えばエポキシ系又はポリウレタン系の接着剤が用いられ、好ましくは硬度５０以上（Ｔｙｐｅ―Ｄ）のエポキシ系樹脂がよい。

以上が本例の電池積層体１の構成であるが、薄型二次電池を組み立てるにあたり、図示は省略するが、複数の正極シート１１の正極集電体１１２及び負極シート１２の負極集電体１２２の一端はそれぞれ延長して集約され、正極タブ（正極端子）と負極タブ（負極端子）が接続される。そして、この電池積層体１を電池外装部材に収納し、有機液体溶媒に過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ_４）、ホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ_４）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ_６）などのリチウム塩を溶質として溶解させた電解液を注入したのち、電池外装部材を封止することにより、薄型二次電池が完成する。

次に、図２Ａを参照しながら本例の電池積層体１の製造方法を説明する。図２Ａは、正極シート１１、負極シート１２及びセパレータ１３がそれぞれ作製され、これらが積層されるまでの製造工程を示し、図示は省略するが、この後工程として、接着剤層１４の硬化工程と、積層された電池積層体１の切断工程と、切断された電池積層体１に電解液を注入する工程がある。

図２Ａの正極作製工程では、正極集電体１１２の両面に正極活性材１１１を塗布し、これを乾燥機Ｍ１により乾燥させる。次の接着剤塗布工程では、ロータリースクリーン印刷機Ｍ２を用いて正極シート１１の積層面に、接着剤層１４を構成する接着剤を塗布する。後述するように、接着剤を含む面が切断面となるため、接着剤は、製造される積層電池の大きさに応じて、例えばマスク等を用いて、位置決めした状態で印刷する。本例では、１つの面から４つのセル面を作る工程であるため、電極タブを備える面を除く側面部分と、正極シート１１の積層面の中心に対して十字ライン上に、接着剤を印刷する。なお、負極シート１２についても同様である。そして、シート切断工程では、例えば４面付け単位で、ロールからシートへ、ロータリーカッターＭ３を用いて切断する。

負極シート１２についても同様に、負極作製工程にて、負極集電体１２２の両面に負極活性材１２１を塗布し、乾燥機Ｍ１によりこれを乾燥させる。次の接着剤塗布工程では、ロータリースクリーン印刷機Ｍ２を用いて負極シート１２の積層面に、接着剤層１４を構成する接着剤を塗布する。そして、シート切断工程では、例えば４面付け単位で、ロールからシートへ、ロータリーカッター（不図示）を用いて切断する。

セパレータ作製工程では、ロール状に巻回されたセパレータを引き出し、例えば４面付け単位で、ロールからシートへ、ロータリーカッター（不図示）を用いて切断する。

なお本例では、正極シート１１及び負極シート１２の積層面に接着剤を塗布するが、セパレータ１３の積層面に塗布してもよい。接着剤には、例えば熱可塑性のホットメルト材料が用いられる。また本例は、接着剤の代わりに、圧縮シール、ガスケットを用いてもよい。

次の積層工程では、正極製造ライン、負極製造ライン及びセパレータ製造ラインが合流し、切断工程で切断された、正極シート１１、負極シート１２及びセパレータ１３が、積層スタッカＭ４に投入され、積層される。この際、それぞれの構成部材は、大まかに積層されてもよく、例えば積層精度±０．１〜１．０ｍｍ程度で積層される。この積層工程によって、積層された正極シート１１、負極シート１２及びセパレータ層３０を含む積層体が、本例の電池積層体１となる。

なお、この後工程については図示を省略するが、電池積層体１は、硬化工程において連続炉に投入され、プレスされ熱硬化する。これにより、接着剤は接着剤層１４となり、正極シート１１とセパレータ１３との間及び負極シート１２とセパレータ１３との間を接合する。そして、電池積層体１は、続く切断工程にて、クランプにより保持され、ダイアモンドカッターなどにより、電極シート１１，１２及びセパレータ１３の積層方向に切断される。この際、電池積層体１は、接着剤層１４を含む面を切断面として切断され、正極シート１１、負極シート１２及びセパレータ１３が、当該切断面で切断される。これにより、電池積層体１は、４つの電池積層体に分割される。そして、正極集電体１１２及び負極集電体１２２のそれぞれに電極タブを接合した後に、切断後の電池積層体を吊して搬送しながら電解液槽に浸漬することで電解液を注液する。最後に、図示しない電池外装部材をラミネートすることで、本例の薄型電池が完成する。

さて、上述した図２Ａのセパレータ作製工程では、ポリオレフィン系樹脂フィルム等で構成されたセパレータシート原材Ｒ１は、所定幅（上述した例では２つの単電池の幅に相当する長さ）のシートを中空状の芯材Ｒ２に巻いた荷姿で搬入され、このロール状セパレータシート原材Ｒ１を回転可能に保持した状態で、当該セパレータシート原材Ｒ１を引き出し（又は送り出し）、ロータリーカッターを用いて所定長さに切断する。図２Ｂは、このセパレータ作製工程を示す工程図であり、ロール状セパレータシート原材Ｒ１から引き出されたシート材Ｓは、複数のガイドローラＧＲによって切断工程に案内される。以下に説明する本例の保持装置２は、このセパレータ作製工程において、ロール状セパレータシート原材Ｒ１を回転可能に保持するものである。

図３は、本発明のロール状シート材の保持装置２の一実施の形態を示す斜視図であり、シート材Ｓがロール状に巻回され、中心軸ＣＬ１を含む軸方向に中空部Ｒ３を有するロール状シート材Ｒ１を回転可能に保持する保持装置２であって、基盤２１に対して回転可能に支持され、中空部Ｒ３の内径Ｄ１よりも小さい外径Ｄ２を有し、中空部Ｒ３に挿入される保持軸２２（保持軸２２の回転中心軸はＣＬ２）と、保持軸２２の側面２３０に、位置固定に設けられた固定チャック部２４と、保持軸２２の、固定チャック部２４が設けられた側面２３０以外の側面２３０に、保持軸２２の径方向に前進移動及び後退移動可能に設けられた少なくとも２つの可動チャック部２５，２５と、少なくとも２つの可動チャック部２５，２５を前進移動及び進退移動させる駆動部２６と、を備える。

図４は、図３のロール状シート材の保持装置２を示す側面図（図３のＩＶ視）であり、基盤２１は、セパレータ作製工程の床面などに載置される第１基盤２１１と、当該第１基盤２１１から立設された第２基盤２１２とを含み、第２基盤２１２に保持軸２２と駆動部２６が設けられている。

図５Ａは、図３及び図４の保持装置２の保持軸２２を示す断面図、図５Ｂは、図５ＡのＶＢ−ＶＢ線に沿う模式的断面図である。図５Ａに示すように、第２基盤２１２の上部には保持軸２２が固定されている、本例の保持軸２２は、第２基盤２１２に固定された外筒部２２１と、軸受２２３を介して外筒部２２１に対して回転可能に設けられた内筒部２２２とを含み、内筒部２２２の右端に保持軸本体２２４が固定されている。内筒部２２２の左端には歯車２２５が固定され、図示しないモータなどの駆動源に接続されることにより、内筒部２２２及び保持軸本体２２４が所定の回転速度で回転する。なお、内筒部２２２と保持軸本体２２４はフランジ継手２２６，２２６により固定され、このフランジ継手２２６がロール状シート材Ｒ１を装着したときの位置を定めることにもなる。

内筒部２２２の中心及び保持軸本体２２４の中心には貫通孔２２７が連続して形成され、軸受２２８を介してピン２２９が挿入されている。ピン２２９の左端は後述する駆動部２６に連結されて非回転とされているので、内筒部２２２は回転するがピン２２９は回転せずに、図５Ａに実線で示す位置から二点鎖線で示す右方向へ移動する。これにより、可動チャック部２５が保持軸２２の径方向に前進及び後退移動する。

すなわち、保持軸本体２２４の側面２３０の２箇所に開口部２３１が形成され、ここにリンク部材２５１の一端が回動軸２５２を中心にして回動可能に軸支され、他端にはピン２２９の先端に形成された円錐状のテーパ面２３２と摺動するローラ２５３が回動可能に設けられている。また、リンク部材２５１の回動軸２５２には、図５Ａの実線で示す右回転方向に弾性付勢するコイルバネ等（不図示）が設けられ、ピン２２９が同図に示す実線の位置と二点鎖線の位置とを移動する場合に、テーパ面２３２とローラ２５３が常時接するようになっている。そして、リンク部材２５１の中央部には、チャック片２５４がその中央部の回動軸２５５を中心にして回動可能に軸支されている。

これにより、図５Ａに示すピン２２９が実線の位置から二点鎖線の位置へ移動すると、ピン２２９の先端に形成されたテーパ面２３２に沿ってローラ２５３が摺動し、これによりリンク部材２５１が回動軸２５２を中心にして左回りに回動する。これにともなって、チャック片２５４が開口部２３１から前進（突出）する。このとき、チャック片２５４の右端が芯材Ｒ２の中空部Ｒ３の内面に最初に当接するが、回動軸２５５を中心に右回りに回動し、最終的にはチャック片２５４の前面が中空部Ｒ３の内面に当接することになる。なお、芯材Ｒ２の内径Ｄ１、保持軸本体２２４の外径Ｄ２とすると、チャック片２５４の前進寸法はＤ１−Ｄ２より所定寸法だけ大きい値とされ、これにより芯材Ｒ２の中空部Ｒ３の内面を押圧して保持することになる。

図５Ａに示すピン２２９の左右方向への駆動は、図４に示すエアシリンダなどで構成されるアクチュエータ２６１とリンク機構２６２により行われる。すなわち、アクチュエータ２６１は第２基盤２１２に固定され、当該第２基盤を貫通して進退移動するロッド２６３に、回動軸２６４を中心に回動するリンク機構２６２の一端が連結され、当該リンク機構２６２の他端がピン２２９の基端に連結されている。これにより、アクチュエータ２６１が作動してロッド２６３が前進すると、図４に二点鎖線で示すようにリンク機構２６２を介してピン２２９が右方向へ移動し、ロッド２６３が後退すると、同図に実線で示すようにリンク機構２６２を介してピン２２９が左方向へ移動する。このアクチュエータ２６１によるロッド２６３の移動距離が、上述した図５Ａに実線と二点鎖線で示すピン２２９の移動距離に相当する。

本例では、図５Ｂに示すように、上述した可動チャック部２５が、保持軸本体２２４の円周方向において２箇所に設けられている。これに対して、固定チャック部２４は１箇所に設けられ、１つの固定チャック部２４と２つの可動チャック部２５，２５は、保持軸本体２２４の円周方向において等角度となる位置、すなわち隣接する互いの角度が１２０°となる位置に設けられている。なお本例の固定チャック部２４は、保持軸本体２２４の側面２３０に位置固定に設けられたものであり、側面２３０から芯材Ｒ２の中空部Ｒ３の内径Ｄ１と保持軸本体２２４の外径Ｄ２との差Ｄ１−Ｄ２だけ突出した高さを有し、軸方向の長さは特に限定されないが、可動チャック部２５のチャック片２５４の軸方向の長さと同等か又はそれより長く形成されている。固定チャック部２４の表面は保持軸２２の中心軸ＣＬ２に平行な面とされている。

次に作用を説明する。最初に、図６Ａ及び図６Ｂを参照して、本発明の比較例に係る保持装置２を用いてロール状シート材Ｒ１を保持軸２２に装着した場合の問題点を説明する。図６Ａに示す比較例に係る保持装置２は、３つの可動チャック部２５が保持軸２２の保持軸本体２２４に等角度で設けられたものであり、図５Ｂに示す本例の保持装置２に対して固定チャック部２４がなく、その代わりに可動チャック部２５とされている点が相違する。なお、図６Ａにおいて点線は芯材Ｒ２の中空部Ｒ３の内面を示している。

ロール状シート材Ｒ１を保持軸本体２２４に装着する場合、図６Ａの上図に示すように３つの可動チャック部２５のチャック片２５４を後退させた状態で芯材Ｒ２の中空部Ｒ３を保持軸本体２２４に挿入し、当該保持軸本体２２４に載置する。この状態から同図の下図に示すように３つの可動チャック部２５のチャック片２５４を前進させることで芯材Ｒ２の中空部Ｒ３の内面をチャック片２５４で押圧し、これによりロール状シート材Ｒ１を保持軸２２に保持するが、同図の上図の状態から下図の状態になる際に、保持軸本体２２４の上面に位置する可動チャック部２５のチャック片２５４にはロール状シート材Ｒ１の重量が作用する。したがって、チャック片２５４が保持軸２２の軸方向に沿って同じ寸法だけ前進しないと、図６Ｂの平面図に示すように保持軸２２の中心軸ＣＬ２とロール状シート材Ｒ１の中心軸ＣＬ１が平行にならず捩れが生じることがある。そして、ねじれが生じた状態でシート材Ｓを巻き出すと、図６Ｂに示すようにガイドローラＧＲ（特にテンションを付加するガイドローラＧＲ）とロール状シート材Ｒ１との間のシート材Ｓの左右端部において張力の不均衡が生じ、これが皺の発生につながる。

これに対して、本例の保持装置２によれば、ロール状シート材Ｒ１を保持軸本体２２４に装着する場合、図７Ａの上図に示すように固定チャック部２４を鉛直方向の上面位置に回動させるとともに、２つの可動チャック部２５のチャック片２５４を後退させた状態で芯材Ｒ２の中空部Ｒ３を保持軸本体２２４に挿入し、保持軸本体２２４の固定チャック部２４に載置する。上述したとおり、固定チャック部２４の表面は保持軸２２の中心軸ＣＬ２に平行な面とされているので、ロール状シート材Ｒ１の自重によって保持軸本体２２４に載置すると、ロール状シート材Ｒ１は固定チャック部２４の上面に沿って載置されることになる。これにより、ロール状シート材Ｒ１の中心軸ＣＬ１が保持軸２２の中心軸ＣＬ２と平行になる。しかも、本例の固定チャック部２４の上表面は、保持軸本体２２４の側面２３０から芯材Ｒ２の中空部Ｒ３の内径Ｄ１と保持軸本体２２４の外径Ｄ２との差Ｄ１−Ｄ２だけ突出した高さとされているので、図７Ａの上図に示す状態で、ロール状シート材Ｒ１の中心軸ＣＬ１が保持軸２２の中心軸ＣＬ２と平行になるだけでなく、偏芯することなく一致する。

そして、図７Ａの上図の状態から同図の下図に示すように、２つの可動チャック部２５のチャック片２５４を前進させることで芯材Ｒ２の中空部Ｒ３の内面をチャック片２５４で押圧し、これによりロール状シート材Ｒ１を保持軸２２に保持する。これにより、シート材Ｓを巻き出すと、図７Ｂに示すようにガイドローラＧＲ（特にテンションを付加するガイドローラＧＲ）とロール状シート材Ｒ１との間のシート材Ｓの左右端部において張力が均衡し、皺の発生を抑制することができる。

上述した実施形態では、固定チャック部２４の上表面を保持軸本体２２４の側面２３０から芯材Ｒ２の中空部Ｒ３の内径Ｄ１と保持軸本体２２４の外径Ｄ２との差Ｄ１−Ｄ２だけ突出した高さとしているが、保持軸本体２２４の側面２３０と面一な部分を固定チャック部２４としてもよい。図８Ａはこの例を示す断面図（図５Ｂに相当する断面図）であり、ロール状シート材Ｒ１を保持軸本体２２４に装着する場合、固定チャック部２４を鉛直方向の上面位置に回動させるとともに、２つの可動チャック部２５のチャック片２５４を後退させた状態で芯材Ｒ２の中空部Ｒ３を保持軸本体２２４に挿入し、保持軸本体２２４の固定チャック部２４に載置する。図示する例では、固定チャック部２４は保持軸本体２２４の側面２３０の一部で構成されているので、別部材を埋設する必要はなく、保持軸本体２２４の一部で構成すればよい。ただし、ロール状シート材Ｒ１を装着する場合、固定チャック部２４の部分を保持軸本体２２４の鉛直方向の上面に回動させて、鉛直下側に等角度で２つの可動チャック部２５，２５を位置させる必要があるため、固定チャック部２４にマーク等の目印を付与することが好ましい。

図８Ａに示す例によれば、２つの可動チャック部２５のチャック片２５４を後退させた状態で芯材Ｒ２の中空部Ｒ３を保持軸本体２２４に挿入し、保持軸本体２２４の固定チャック部２４に載置することで、ロール状シート材Ｒ１の中心軸ＣＬ１が保持軸２２の中心軸ＣＬ２と平行になる。そして、この状態から２つの可動チャック部２５のチャック片２５４を前進させることで芯材Ｒ２の中空部Ｒ３の内面をチャック片２５４で押圧し、これによりロール状シート材Ｒ１を保持軸２２に保持する。これにより、ロール状シート材Ｒ１の中心軸ＣＬ１は保持軸２２の中心軸ＣＬ２と偏芯するものの平行になるので、シート材Ｓを巻き出した際に、ガイドローラＧＲ（特にテンションを付加するガイドローラＧＲ）とロール状シート材Ｒ１との間のシート材Ｓの左右端部において張力が均衡し、皺の発生を抑制することができる。

さらに上述した実施形態では、１つの保持軸本体２２４に対して１つの固定チャック部２４と２つの可動チャック部２５を設けたが、１つの固定チャック部２４と３つの可動チャック部２５であってもよい。図８Ｂは図５Ｂの実施形態に対して可動チャック部２５を３つにし、１つの固定チャック部２４と３つの可動チャック部２５を保持軸本体２２４の円周方向に等角度で配置した他例を示す。また、図８Ｃは図８Ａの実施形態に対して可動チャック部２５を３つにし、１つの固定チャック部２４と３つの可動チャック部２５を保持軸本体２２４の円周方向に等角度で配置した他例を示す。

いずれの例においても、ロール状シート材Ｒ１を保持軸本体２２４に装着する場合、固定チャック部２４を鉛直方向の上面位置に回動させるとともに、３つの可動チャック部２５のチャック片２５４を後退させた状態で芯材Ｒ２の中空部Ｒ３を保持軸本体２２４に挿入し、保持軸本体２２４の固定チャック部２４に載置することで、ロール状シート材Ｒ１の中心軸ＣＬ１が保持軸２２の中心軸ＣＬ２と平行になる。これにより、シート材Ｓを巻き出した際に、ガイドローラＧＲ（特にテンションを付加するガイドローラＧＲ）とロール状シート材Ｒ１との間のシート材Ｓの左右端部において張力が均衡し、皺の発生を抑制することができる。

上記テーパ面２３２は本発明に係る第１カム面に相当し、上記ローラ２５３は本発明に係る第２カム面に相当する。

１…電池積層体
１１…正極シート
１１１…正極活性材
１１２…正極集電体
１２…負極シート
１２１…負極活性材
１２２…負極集電体
１３…セパレータ
１４…接着剤層
Ｍ１…乾燥機
Ｍ２…ロータリースクリーン印刷機
Ｍ３…ロータリーカッター
Ｍ４…積層スタッカ
Ｒ１…ロール状セパレータシート原材
Ｒ２…芯材
Ｒ３…中空部
Ｄ１…中空部の内径
ＣＬ１…ロール状セパレータ原材の中心軸
Ｓ…シート材
ＧＲ…ガイドローラ
２…保持装置
２１…基盤
２１１…第１基盤
２１２…第２基盤
２２…保持軸
２２１…外筒部
２２２…内筒部
２２３…軸受
２２４…保持軸本体
２２５…歯車
２２６…フランジ継手
２２７…貫通孔
２２８…軸受
２２９…ピン
２３０…保持軸の側面
２３１…開口部
２３２…テーパ面（第１カム面）
Ｄ２…保持軸の外径
ＣＬ２…保持軸の中心軸
２４…固定チャック部
２５…可動チャック部
２５１…リンク部材
２５２…回動軸
２５３…ローラ（第２カム面）
２５４…チャック片
２５５…回動軸
２６…駆動部
２６１…アクチュエータ
２６２…リンク機構
２６３…ロッド
２６４…回動軸

Claims

シート材がロール状に巻回され、中心軸を含む軸方向に中空部を有するロール状シート材を回転可能に保持する保持装置において、
基盤に対して回転可能に支持され、前記中空部の内径よりも小さい外径を有し、前記中空部に挿入される保持軸と、
前記保持軸の側面に、位置固定に設けられた固定チャック部と、
前記保持軸の、前記固定チャック部が設けられた側面以外の側面に、前記保持軸の径方向に前進移動及び後退移動可能に設けられた少なくとも２つの可動チャック部と、
前記少なくとも２つの可動チャック部を前進移動及び進退移動させる駆動部と、を備え、
前記駆動部は、
前記保持軸内に、軸方向に移動可能に設けられ、第１カム面を有するピンと、
前記ピンを前記軸方向に前進及び後退移動させるアクチュエータと、
前記保持軸に回動可能に装着されるとともに前記可動チャック部を回動可能に支持し、前記第１カム面と係合する第２カム面を有するリンク部材と、を有し、
前記ピンの前進及び後退移動にともない前記第１カム面と前記第２カム面が係合して、前記リンク部材が回動し、前記可動チャック部が前進移動及び後退移動するロール状シート材の保持装置。
前記ロール状シート材を前記保持軸に装着する場合に、
前記少なくとも２つの可動チャック部が後退位置にあるとともに、前記固定チャック部が前記保持軸の鉛直方向の上面位置にある状態で、前記保持軸に前記ロール状シート材の前記中空部を挿入して載置したのち、
前記少なくとも２つの可動チャック部を前進位置に移動させて前記中空部を押圧し、前記ロール状シート材を前記保持軸に固定する請求項１に記載のロール状シート材の保持装置。
前記固定チャック部と前記少なくとも２つの可動チャック部は、前記保持軸の円周方向に等角度で設けられている請求項１又は２に記載のロール状シート材の保持装置。
前記固定チャック部と２つの可動チャック部とが、前記保持軸の円周方向に等角度で設けられている請求項３に記載のロール状シート材の保持装置。
前記固定チャック部の上表面は、前記中空部の内径と前記保持軸の外径との差だけ、前記保持軸の側面から径方向に突出して設けられている請求項１〜４のいずれか一項に記載のロール状シート材の保持装置。
前記固定チャック部は、前記保持軸の側面の一部である請求項１〜５のいずれか一項に記載のロール状シート材の保持装置。
二次電池の電池積層体を構成するセパレータの原材がロール状に巻回され、中心軸を含む軸方向に中空部を有するロール状セパレータ原材を、前記中空部の内径より小さい外径の保持軸に回転可能に保持し、これを順次引き出す第１工程と、
前記引き出されたセパレータの両面それぞれに、正極シートと負極シートを積層する第２工程と、を有する電池積層体の製造方法において、
前記第１工程は、
前記ロール状セパレータ原材を前記保持軸に回転可能に保持する際に、
前記保持軸に前記ロール状セパレータ原材の前記中空部を挿入して載置したのち、
前記保持軸の外面と前記中空部の内面との間に形成された隙間のうち、少なくとも中心から鉛直下側の前記中空部の２箇所を、駆動部により前進移動及び進退移動する少なくとも２つの可動チャック部で押圧し、前記保持軸に前記ロール状セパレータ原材を固定する工程を含み、
前記駆動部は、
前記保持軸内に、軸方向に移動可能に設けられ、第１カム面を有するピンと、
前記ピンを前記軸方向に前進及び後退移動させるアクチュエータと、
前記保持軸に回動可能に装着されるとともに前記可動チャック部を回動可能に支持し、前記第１カム面と係合する第２カム面を有するリンク部材と、を有し、
前記ピンの前進及び後退移動にともない前記第１カム面と前記第２カム面が係合して、前記リンク部材が回動し、前記可動チャック部が前進移動及び後退移動する電池積層体の製造方法。
前記第１工程は、
前記ロール状セパレータ原材を前記保持軸に回転可能に保持する際に、
前記保持軸に設けられた少なくとも２つの可動チャック部が後退位置にあるとともに、前記保持軸に設けられた固定チャック部を鉛直方向の上面位置に回動させた状態で、に前記ロール状セパレータ原材の前記中空部を前記保持軸に挿入して載置したのち、
前記保持軸の外面と前記中空部の内面との間に形成された隙間のうち、少なくとも中心から鉛直下側の前記中空部の２箇所を、前記少なくとも２つの可動チャック部を前進位置に移動させて押圧し、前記保持軸に前記ロール状セパレータ原材を固定する工程を含む請求項７に記載の電池積層体の製造方法。