JP6485177B2 - 電極積層装置 - Google Patents

Description

本発明は、電極積層装置に関する。

二次電池などの蓄電装置には、積層型の電極組立体を有するものがある。積層型の電極組立体は、シート状の正極と負極とが、間にセパレータを挟んだ状態で交互に積層されている。また、袋状のセパレータ内に正極又は負極の一方の電極が収納され、他方の電極と交互に積層された構造も知られている。

蓄電装置の製造工程では、搬送や積層に、負圧式吸着パッドを備えたピッカーやロボットアームが多用されている。しかし、これらの手段は、負圧制御など複数の制御を伴うこと等により、電極組立体の積層に用いる場合、高速化を図る上では不利である。そこで、より高速化に有利な積層装置も提案されている。例えば、特許文献１には、ローラにより空中に極板（電極）を放出した後、落下する極板を整列機（ガイド板）に接触させることで、位置合わせをしつつ、集積する技術が提案されている。

この技術は、積層速度の高速化に有利であるが、電極を空中に放出すると、電極の姿勢が空調による風などの影響を受け、不安定になりやすいという課題がある。これに対し、傾斜面を有する滑走部を用い、位置決めと積層を行うことも考えられる。

特許文献２に記載されるように、シート状の電極を積層させてなる積層型の二次電池を作製する装置が知られている。この装置は、シート状の電極を供給する供給機構と、供給機構の下方に配置されて、供給機構から供給された電極を所定の位置に落下移動させる落下移動手段と、落下移動手段の排出部の下方に配置されて、排出部から排出された電極を所定の位置に案内して積層させる案内積層手段と、を備える。落下移動手段は、電極を滑走させるための滑走部を有しており、滑走部の下端部が排出部を形成している。

特開平０５−４１２０８号公報 特開２０１２−９１３７２号公報

特許文献２では、供給機構にて、フープ上のシート状体源を切断して矩形のシート状体を形成し、直下の落下移動手段の導入部へシート状体を供給している。ところで、現在多用されている積層型の電極には、矩形の電極本体の他に、端子などへ接続するためのタブが形成されている。このため、例えば、複数回の切断によりタブを有する複雑な形状とした後に、電極が積層される。また、袋状のセパレータを用いる場合も、予め一方の電極をセパレータに収納した後、電極が積層される。

そのため、滑走部の傾斜面を利用する積層装置においても、加工されて枚葉シート状となった電極を、ベルトコンベア等の搬送手段により滑走部へ供給する必要がある。このような搬送手段を介する構成は、積層の高速化を図る上では有利である。すなわち、例えば搬送手段がベルトコンベアである場合、ベルトコンベア上で電極の速度を上げ、滑走部に供給することが可能になる。しかし、滑走部に供給される電極の速度を上げていくと、ベルトコンベア上から静止した滑走部に電極が乗り移ったときの衝撃や、滑走部の両側に設けられた幅方向の位置決めを行うガイド板に電極が接触したときの衝撃が増大する。このような衝撃により、粉落ち等が発生し得るため、滑走部において次第に電極が損傷しやすくなる。そこで、所望の積層速度を維持しつつも、シート状の電極等（シート状体）を搬送して積層する際に、そのシート状体の破損等を低減することができる装置が望まれている。

本発明は、電極等のシート状体を搬送して積層する際に、所望の積層速度を維持しつつも、シート状体の破損等を低減することができる電極積層装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る電極積層装置は、電極を含む複数のシート状体を搬送して積層部に積層し積層体を得る電極積層装置であって、シート状体は、種類の異なる第１のシート状体と第２のシート状体とを含み、第１のシート状体を順次搬送する第１の搬送部と、第１の搬送部の出口部と積層部との間に設けられて、水平面に対して第１の傾斜角度で傾斜した滑走面を有する第１の滑走部と、第１の搬送部の上方に設けられて、第２のシート状体を順次搬送する第２の搬送部と、第２の搬送部の出口部と積層部との間に設けられて、水平面に対して第２の傾斜角度で傾斜した滑走面を有する第２の滑走部と、を備える。

この電極積層装置によれば、第１のシート状体は、第１の搬送部によって順次搬送され、出口部から排出されて、第１の滑走部の滑走面上を滑走する。第２のシート状体は、第２の搬送部によって順次搬送され、出口部から排出されて、第２の滑走部の滑走面上を滑走する。第１のシート状体は第１の滑走部の下端部から落下し、第２のシート状体は第２の滑走部の下端部から落下し、これらが積層部において交互に積層される。このように、種類の異なる第１のシート状体と第２のシート状体とが、それぞれ別々の搬送部によって搬送されるため、所望の積層速度を維持しつつも、各搬送部における搬送速度を低減することができる。よって、第１の搬送部の出口部から第１の滑走部へ第１のシート状体が乗り移るときの速度を下げることができ、第２の搬送部の出口部から第２の滑走部へ第２のシート状体が乗り移るときの速度を下げることができる。したがって、電極等のシート状体を搬送して積層する際に、シート状体の破損等を低減することができる。

第１のシート状体は負極であり、第２のシート状体は袋状のセパレータに収納された正極である構成としてもよい。第１のシート状体及び第２のシート状体を積層部に好適に積層するには、第１のシート状体及び第２のシート状体が積層部上に着地するときの条件の差は、小さいことが好ましい。第２のシート状体として、セパレータに収納された正極を上側に配置することで、セパレータに収納された正極は、負極より大きい位置エネルギーを持つ。セパレータに収納された正極は、負極に比して摩擦係数が大きいが、上記の構成とすることにより、積層部への着地時の速度の差を抑えることができる。

第２の傾斜角度は、第１の傾斜角度よりも大きく、第１の滑走部の滑走面の延長面と、第２の滑走部の滑走面の延長面とは、積層体の積層完了時の厚みの範囲内で交差している構成としてもよい。特には、これら２つの延長面は、積層体の積層完了時の厚みの中間部で交差している構成としてもよい。これらの構成とした場合、第１のシート状体と第２のシート状体とが、積層部への着地後に滑り落ちる距離の差を小さくできる。

電極積層装置は、第２の搬送部の出口部に対向して第２の搬送部の搬送経路の延長上に設けられた飛び出し防止カバーを更に備えてもよい。第２の搬送部における搬送速度が大きい等といった理由に起因して、第２のシート状体が出口部から飛び出そうとする場合でも、第２のシート状体が飛び出し防止カバーに当接することで、飛び出しが防止される。よって、第２のシート状体が第２の滑走部の滑走面上を滑走するように、第２のシート状体を方向付けることができる。

第１の滑走部は、第１の傾斜角度を調整可能に構成されており、第２の滑走部は、第２の傾斜角度を調整可能に構成されてもよい。この場合、各シート状体の摩擦係数、各滑走面の摩擦係数、或いは、出口部を出た時点の位置エネルギーに応じて各傾斜角度を調整することで、より効率的な積層が可能になる。

電極積層装置は、第１の滑走部の下端部の下方で且つ第２の滑走部の下端部の下方に配置されて、当該下端部から落下する第１のシート状体及び第２のシート状体を順次案内して所定の領域に積層する積層部を更に備えてもよい。この場合、複数のシート状体を整列させた状態で所定の領域に積層することができる。

本発明によれば、電極等のシート状体を搬送して積層する際に、所望の積層速度を維持しつつも、シート状体の破損等を低減することができる。

本発明の一実施形態の電極積層装置により積層された電極を備える蓄電装置の断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 本発明の一実施形態の電極積層装置を模式的に示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第１の滑走部、第２の滑走部、及び積層部の位置関係をそれぞれ模式的に示す側面図である。 （ａ）は図３の積層装置におけるシート状体の搬送状態を示す平面図、（ｂ）は従来の積層装置におけるシート状体の搬送状態を示す平面図である。 本発明の他の実施形態の電極積層装置を模式的に示す図である。 （ａ）は本発明の更に他の実施形態の電極積層装置を模式的に示す図、（ｂ）は（ａ）中の２つの搬送部を示す平面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本実施形態の電極積層装置を適用して製造される蓄電装置の内部構成の一例を示す断面図である。図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。図１及び図２に示すように、蓄電装置１は、例えばリチウムイオン二次電池といった車載用の非水電解質二次電池として構成されている。

蓄電装置１は、例えば略直方体形状をなす中空のケース２と、ケース２内に収容された電極組立体３とを備えている。ケース２は、例えばアルミニウム等の金属によって形成されている。ケース２の内壁面上には、絶縁フィルム（図示せず）が設けられる。ケース２の内部には、例えば非水系有機溶媒系の電解液が注液されている。電極組立体３では、後述する正極１１の正極活物質層１５、負極１２の負極活物質層１８、及びセパレータ１３が多孔質をなしており、その空孔内に、電解液が含浸されている。ケース２の上面部には、正極端子５と負極端子６とが互いに離間して配置されている。正極端子５は、絶縁リング７を介してケース２に固定され、負極端子６は、絶縁リング８を介してケース２に固定されている。

電極組立体３は、正極１１と、負極１２と、正極１１と負極１２との間に配置された袋状のセパレータ１３とによって構成されている。セパレータ１３内には、例えば正極１１が収納される。セパレータ１３内に正極１１が収納された状態で、正極１１と負極１２とがセパレータ１３を介して交互に積層されている。つまり、電極組立体３は、袋状のセパレータ１３に正極１１を収納することにより構成されるセパレータ付き正極１０を有している。

なお、スペース効率を向上してケース２内の空間に占める電極組立体３の体積の増加を図る観点から、一例として、電極組立体３を、セパレータ付き正極１０及び負極１２の下端（正極端子５及び負極端子６と反対側の端部）がケース２の底面に接触するように、ケース２内に収容することができる。ケース２の内面上には、絶縁部材（不図示）が配置されている。したがって、この場合には、セパレータ付き正極１０及び負極１２の下端は、絶縁部材を介してケース２の底面に当接する。ただし、セパレータ付き正極１０及び負極１２の下端とケース２の底面との間には、絶縁部材が占める空間以外に微小な隙間が形成されていてもよい。

正極１１は、例えばアルミニウム箔からなる金属箔１４と、金属箔１４の両面に形成された正極活物質層１５とを有している。正極活物質層１５は、正極活物質とバインダとを含んで形成されている多孔質の層である。言い換えれば、略矩形の金属箔本体部１４ａの両面に、正極活物質が担持されている。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。金属箔本体部１４ａの上縁部には、正極端子５の位置に対応してタブ１４ｂが形成されている。タブ１４ｂには、正極活物質が担持されていない。タブ１４ｂは、金属箔本体部１４ａの上縁部から上方に延び、導電部材１６を介して正極端子５に接続されている。

負極１２は、例えば銅箔からなる金属箔１７と、金属箔１７の両面に形成された負極活物質層１８とを有している。負極活物質層１８は、負極活物質とバインダとを含んで形成されている多孔質の層である。言い換えれば、略矩形の金属箔本体部１７ａの両面に、負極活物質が担持されている。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。金属箔本体部１７ａの上縁部には、負極端子６の位置に対応してタブ１７ｂが形成されている。タブ１７ｂには、負極活物質が担持されていない。タブ１７ｂは、金属箔本体部１７ａの上縁部から上方に延び、導電部材１９を介して負極端子６に接続されている。

セパレータ１３は、例えば袋状に形成され、内部に正極１１のみを収容している。セパレータ１３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。正極１１のタブ１４ｂ及び負極１２のタブ１７ｂは、略矩形のセパレータ１３から上方に突出している。なお、セパレータ１３は、袋状に限られず、シート状のものを用いてもよい。

続いて、蓄電装置１の製造方法について説明する。なお、本発明は、製造工程中、正極、負極とセパレータを組み合わせ、積層型の電極組立体とする積層工程に関り、他の工程については、公知の技術と代わるところは無い。従って、積層工程以外の工程については、その一例につき、概略を述べるに留める。

まず、混練工程が実施される。混練工程においては、活物質層の主成分である活物質粒子と、バインダ及び導電助剤などの粒子を、混練機内の溶媒中で混練し、各粒子の分散性がよい電極合剤を製造する。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。溶媒は、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媒であってもよく、水であってもよい。導電助剤は例えば、アセチレンブラックやカーボンブラック、グラファイトなどの炭素系材料である。次に、塗工工程が実施される。塗工工程では、ロール状に巻かれた帯状の金属箔を繰り出し、その金属箔の表面に、電極合剤を間欠的または連続的に塗布する。電極合剤が塗布された金属箔は、電極合剤の塗布の直後に乾燥炉内を通過する。これにより、電極合剤に含まれる溶媒が乾燥・除去されると共に、樹脂よりなるバインダが活物質粒子同士を結合する。これにより、活物質粒子の間に微細な間隙（空孔）を有する活物質層が形成される。

次いで、プレス工程が実施される。プレス工程では、帯状の金属箔の表面に形成された活物質層をロールにより所定の圧力でプレスする。これにより、活物質層が圧縮され、活物質の密度が適切な値に高められる。次いで、外観検査工程が実施される。外観検査工程では、活物質層の表面状態をカメラ等で確認し、良品及び不良品の判定を行う。

次いで、減圧乾燥工程が実施される。減圧乾燥工程では、活物質層が形成された帯状の金属箔を、真空乾燥炉内に収容して減圧高温化にて乾燥する。これにより、活物質層に残留するわずかな溶媒を除去する。次いで、打ち抜き工程が実施される。打ち抜き工程では、打ち抜き機を用いて、活物質層が形成された金属箔を所定の形状に打ち抜くことで、上記の正極１１及び負極１２を形成する。

なお、以降の実施形態では、正極１１は、袋状のセパレータ１３に収納された後、負極１２と積層されるものとする。正極１１をセパレータ１３内に収納するセパレータ包み工程は、正極１１と、ロール状に巻かれた帯状セパレータの対を用いる。まず、一方の帯状セパレータを繰り出し、その上に、等間隔で隙間を空けながら、正極１１を載置する。このとき、正極１１のタブ１４ｂがセパレータの幅方向に突出するように正極１１を配置する。次に、他方の帯状セパレータを繰り出し、正極１１を挟むように、他方の帯状セパレータを一方の帯状セパレータと重ねる。その後、各正極１１を囲む位置にて、一方の帯状セパレータと他方の帯状セパレータとを溶着する。溶着部は、例えば、正極１１の３辺を囲み、位置決めするものであればよいが、好ましくは、４辺を囲むように溶着部を設ける。溶着後、一方及び他方の帯状セパレータを、正極１１及び溶着部毎に裁断し、袋状のセパレータ１３に収納されたセパレータ付き正極１０を作成する。

次いで、積層工程が実施される。積層工程では、セパレータ包み工程及び打ち抜き工程で得られたセパレータ付き正極１０及び負極１２を順次積層する。次いで、組み立て工程が実施される。組み立て工程では、正極１１と負極１２とが、セパレータ１３を介して積層された積層体を一体化し、正極１１のタブ１４ｂ及び負極１２のタブ１７ｂをそれぞれ溶接する。これにより、電極組立体３を得る。そして、正極１１のタブ１４ｂ及び負極１２のタブ１７ｂに、導電部材１６及び導電部材１９をそれぞれ溶接する。

上記の打ち抜き工程で作製される負極１２及びセパレータ付き正極１０は、略等しい形状及び大きさを有している。すなわち、負極１２の幅及び高さと、セパレータ付き正極１０の幅及び高さは、略等しい。言い換えれば、正極活物質層１５が形成された正極１１の金属箔本体部１４ａの幅及び高さは、負極活物質層１８が形成された負極１２の金属箔本体部１７ａの幅及び高さより若干小さくなっている。

続いて、図３を参照して、本実施形態の電極積層装置２０について説明する。電極積層装置２０は、上記の積層工程において使用される。図３に示すように、電極積層装置２０は、たとえば、シート状体である負極１２及びセパレータ付き正極１０を交互に積層するための装置である。電極積層装置２０は、第１のシート状体としての複数の負極１２を順次搬送する第１の搬送部２１と、第２のシート状体としての複数のセパレータ付き正極１０を順次搬送する第２の搬送部２２とを備える。すなわち、電極積層装置２０は、第１の搬送部２１と第２の搬送部２２とによって、異なる２種類のシート状体を別々に搬送する。

第１の搬送部２１及び第２の搬送部２２は、たとえばベルトコンベアによって構成される。第１の搬送部２１の搬送面２１ａ上には、複数の負極１２が、搬送方向に並べて載置される。第２の搬送部２２の搬送面２２ａ上には、複数のセパレータ付き正極１０が、搬送方向に並べて載置される。この場合、負極１２のタブ１７ｂ及び正極１１のタブ１４ｂが搬送方向の上流側に向くよう、負極１２及びセパレータ付き正極１０がそれぞれ載置される。第１の搬送部２１の搬送面２１ａ及び第２の搬送部２２の搬送面２２ａは、水平に延在している。なお、第１の搬送部２１の搬送面２１ａ及び／又は第２の搬送部２２の搬送面２２ａが、水平面と所定の角度をなしていてもよい。

第２の搬送部２２は、第１の搬送部２１の上方に設けられている。より詳細には、第１の搬送部２１の搬送方向と第２の搬送部２２の搬送方向とは、いずれも略水平であり、互いに平行になっている。第１の搬送部２１と第２の搬送部２２とは、平面視で重なるように配置されている。セパレータ付き正極１０が排出される第２の搬送部２２の出口部２２ｂは、負極１２が排出される第１の搬送部２１の出口部２１ｂよりも、搬送方向に突出している。

電極積層装置２０は、第１の搬送部２１から排出された負極１２を順次滑走させて積層部３１に案内するための第１の滑走部２４と、第２の搬送部２２から排出されたセパレータ付き正極１０を順次滑走させて積層部３１に案内するための第２の滑走部２７とを備える。第１の搬送部２１がベルトコンベアの場合、第１の滑走部２４は、ローラを介してベルトを支持するフレーム部に、取り付けられる。第１の滑走部２４は、その搬送方向に直交する水平な軸線を中心に回動可能になっており、所定の傾斜角度に調整されて、図示しない固定部によって固定され得る。このように、第１の滑走部２４は、滑走面２５ａの第１の傾斜角度を調整可能に構成されている。第１の滑走部２４は、第１の搬送部２１の搬送方向の先端部である出口部２１ｂから、積層部３１に向けて延在している。言い換えれば、第１の滑走部２４は、第１の搬送部２１の出口部２１ｂと積層部３１との間に設けられている。第２の搬送部２２がベルトコンベアの場合、第２の滑走部２７は、ローラを介してベルトを支持するフレーム部に、取り付けられる。第２の滑走部２７は、その搬送方向に直交する水平な軸線を中心に回動可能になっており、所定の傾斜角度に調整されて、図示しない固定部によって固定され得る。このように、第２の滑走部２７は、滑走面２８ａの第２の傾斜角度を調整可能に構成されている。第２の滑走部２７は、第２の搬送部２２の搬送方向の先端部である出口部２２ｂから、積層部３１に向けて延在している。言い換えれば、第２の滑走部２７は、第２の搬送部２２の出口部２２ｂと積層部３１との間に設けられている。

第１の滑走部２４は、第１の搬送部２１の搬送面２１ａに対して第１の傾斜角度で傾斜して設けられた底板部２５と、底板部２５に立設されて幅方向に離間する一対の側板部２６，２６とを有する。ここで、幅方向とは、底板部２５の傾斜方向に直交し且つ水平に延びる方向（図３の紙面に垂直な方向）である。底板部２５は、負極１２が載って負極１２を滑走させる滑走面２５ａを有する。滑走面２５ａは、水平面に対して第１の傾斜角度で傾斜している。一対の側板部２６，２６は、負極１２を幅方向の所定の位置に案内可能になっており、負極１２の幅に応じた間隔が設けられている。側板部２６，２６は、負極１２を容易に案内できるように、上方の受入部が広くなっており下方に向かうにつれて負極１２の幅に近づくように間隔が狭くなったテーパ部を有してもよい。

第２の滑走部２７は、第２の搬送部２２の搬送面２２ａに対して第２の傾斜角度で傾斜して設けられた底板部２８と、底板部２８に立設されて幅方向に離間する一対の側板部２９，２９とを有する。ここで、幅方向とは、底板部２８の傾斜方向に直交し且つ水平に延びる方向（図３の紙面に垂直な方向）である。底板部２８は、セパレータ付き正極１０が載ってセパレータ付き正極１０を滑走させる滑走面２８ａを有する。滑走面２８ａは、水平面に対して第２の傾斜角度で傾斜している。一対の側板部２９，２９は、セパレータ付き正極１０を幅方向の所定の位置に案内可能になっており、セパレータ付き正極１０の幅に応じた間隔が設けられている。側板部２９，２９は、セパレータ付き正極１０を容易に案内できるように、上方の受入部が広くなっており下方に向かうにつれてセパレータ付き正極１０の幅に近づくように間隔が狭くなったテーパ部を有してもよい。

第１の滑走部２４及び第２の滑走部２７は、同一の積層部３１にシート状体が良好に積層されるよう、適切な傾斜角度に取り付けられる。電極積層装置２０では、第２の滑走部２７の滑走面２８ａにおける第２の傾斜角度は、第１の滑走部２４の滑走面２５ａにおける第１の傾斜角度よりも大きくなっている。言い換えれば、第１の滑走部２４及び第２の滑走部２７は、下方に向かうにつれて互いに近接するように設けられている。電極積層装置２０では、たとえば負極１２の摩擦係数よりもセパレータ付き正極１０の摩擦係数が大きい場合に、セパレータ付き正極１０をより高い位置の第２の搬送部２２で搬送し、より大きい傾斜角度を有する第２の滑走部２７を用いて滑走させる。セパレータ付き正極１０は、表面の摩擦係数が大きいため、同じ条件で滑走した場合、負極１２よりも、積層部３１への接地時の速度が遅くなる。しかしながら、第２の搬送部２２でセパレータ付き正極１０を搬送し、滑走させることで、セパレータ付き正極１０の位置エネルギーを大きくできる。セパレータ付き正極１０の位置エネルギーが大きいことにより、滑走後、積層部３１に接地するときの速度が上がり、負極１２との接地時の速度の差が抑えられる。

前述の作用について、より詳細に説明する。積層速度を次第に上げていくと、積層部３１で、積層時の姿勢不良などが生じ、最終的に積層速度が制限される。このとき、セパレータ付き正極１０と負極１２とで、積層部３１への接地時の条件が大きく異なると、一方の電極で、早く不良が発生するおそれがあり、積層速度が低く制限される。このため、積層部３１への接地時の条件の差は小さいことが好ましい。セパレータ付き正極１０を第２の滑走部２７に配置すると、前述の如く、接地時の速度の差が抑えられる。また、後述するように、積層状態に関係する条件として、積層部３１に接地後、滑り落ちる距離についても、差が小さいことが好ましい。

なお、第１の滑走部２４の滑走面２５ａと、第２の滑走部２７の滑走面２８ａとのそれぞれに、摩擦係数を調整するための樹脂コーティング等を施してもよい。たとえば、下段である滑走面２５ａに４フッ化エチレン樹脂のコーティング等を施してもよい。第１の滑走部２４と第２の滑走部２７の傾斜角度、及び、これらと積層部３１の位置関係については、後述する。

第２の搬送部２２には、その出口部２２ｂに対向して、第２の搬送部２２の搬送経路である搬送面２２ａの延長上に、飛び出し防止カバー３０が設けられている。飛び出し防止カバー３０は、出口部２２ｂ側が凹状となるように湾曲している。飛び出し防止カバー３０は、湾曲した内面にセパレータ付き正極１０を当接させることにより、セパレータ付き正極１０を下方に方向付け、第２の滑走部２７の滑走面２８ａ上に案内する。より詳しくは、飛び出し防止カバー３０には、セパレータ付き正極１０の下端部（タブ１４ｂが設けられたのとは反対側の端部）が当接する。積層速度の向上を図るためには、第２の搬送部２２の搬送速度を増大させる必要があるが、搬送速度を増大させると、セパレータ付き正極１０が出口部２２ｂから勢いよく飛び出そうとする場合がある。飛び出し防止カバー３０は、そのような場合に、セパレータ付き正極１０の飛び出しを防止する。

なお、第１の搬送部２１の出口部２１ｂには、飛び出し防止カバーは設けられていない。第１の搬送部２１の搬送経路である搬送面２１ａの延長上には、上段の第２の滑走部２７が設けられているため、第２の滑走部２７の底板部２８の裏面が、飛び出し防止カバー３０と同様の機能を発揮し得る。なお、出口部２１ｂに、飛び出し防止カバー３０と同様の飛び出し防止カバーを設けてもよい。

第１の滑走部２４の下端部２５ｂの下方で且つ第２の滑走部２７の下端部２８ｂの下方には、積層部３１が配置されている。積層部３１は、これらの下端部２５ｂ，２８ｂから落下する負極１２及びセパレータ付き正極１０を順次案内し、整列させた状態で積層領域Ａに積層する。積層部３１は、水平面に対して傾斜した底壁部３２と、底壁部３２に垂直に立設されて幅方向に離間する一対の側壁部３５，３５と、底壁部３２に垂直に立設されて側壁部３５，３５の間に配置されたストッパ３６とを有する。ここで、幅方向とは、底壁部３２の傾斜方向に直交し且つ水平に延びる方向（図３の紙面に垂直な方向）である。底壁部３２の傾斜角度は、第１の滑走部２４の滑走面２５ａの第１の傾斜角度よりも小さい。

一対の側壁部３５，３５の下部と、ストッパ３６とによって、負極１２及びセパレータ付き正極１０が積層される直方体状の積層領域Ａが形成されている。ストッパ３６は、幅方向に延在して、落下してくる負極１２及びセパレータ付き正極１０の下端部に当接して、これらを停止させる。負極１２及びセパレータ付き正極１０が、ストッパ３６により停止されつつ載置面３２ａに載置され、交互に積層されることで、積層領域Ａ内で積層体４０が作製される。一対の側壁部３５，３５は、負極１２及びセパレータ付き正極１０の双方を積層領域Ａに案内可能になっており、負極１２及びセパレータ付き正極１０の幅に応じた間隔が設けられている。側壁部３５，３５は、負極１２及びセパレータ付き正極１０を容易に案内できるように、上方の受入部が広くなっており、下方に向かうにつれて負極１２及びセパレータ付き正極１０の幅に近づくように間隔が狭くなったテーパ部を有してもよい。

電極積層装置２０において、第１の搬送部２１及び第２の搬送部２２における搬送方向と、第１の滑走部２４及び第２の滑走部２７における傾斜方向と、積層部３１における傾斜方向とは、平面視で、一直線状をなしている。言い換えれば、負極１２及びセパレータ付き正極１０は、幅方向に曲がることなく搬送され、滑走する。なお、第１の搬送部２１及び第２の搬送部２２における搬送方向と、第１の滑走部２４及び第２の滑走部２７における傾斜方向と、積層部３１における傾斜方向とが、いずれかの接続部分で曲がっていてもよい。

図４を参照して、第１の滑走部２４と第２の滑走部２７の傾斜角度、及び、これらと積層部３１の位置関係について説明する。図４に示すように、第１の滑走部２４の滑走面２５ａの延長面Ｐ１と、第２の滑走部２７の滑走面２８ａの延長面Ｐ２とは、負極１２及びセパレータ付き正極１０が載置される積層部３１の載置面３２ａを基準として、様々な位置で交差し得る。たとえば、図４（ａ）または（ｃ）に示すように、延長面Ｐ１と延長面Ｐ２とは、積層部３１の載置面３２ａの表面側で交差してもよい。この交線Ｌの位置は、図４（ｃ）に示すように、積層体４０の積層完了時の厚みの範囲内にあることが好ましい。特には、交線Ｌの位置は、積層体４０の積層完了時の厚みの中間部にあることが好ましい。電極積層装置２０では、負極１２及びセパレータ付き正極１０が積層部３１上に接地した後、ストッパ３６の位置まで滑り落ちる。この滑り落ちる距離は、積層が進むにつれて変化する。

たとえば、図４（ａ）の位置関係では、交線Ｌの位置が、（積層完了後の）積層体４０の表面側すなわち上方に存在する。このケースでは、負極１２及びセパレータ付き正極１０が着地後に滑り落ちる距離の差は、積層が進むにつれて小さくなる。しかしながら、積層初期には、滑り落ちる距離の差が大きい。図４（ｂ）の位置関係では、交線Ｌの位置が、積層体４０の裏面側、すなわち積層部３１の下方に存在する。このケースでは、負極１２及びセパレータ付き正極１０が着地後に滑り落ちる距離の差は、積層初期に小さいが、積層が進むにつれて次第に大きくなる。図４（ｃ）の位置関係では、交線Ｌの位置が積層体４０の積層完了時の厚みの内側、すなわち厚みの範囲内（より詳細には積層完了体の積層方向における中間面Ｃ上）にある。このケースでは、積層初期より積層完了まで、負極１２及びセパレータ付き正極１０が着地後に滑り落ちる距離の差は、平均して小さく抑えられる。

滑走面２５ａの延長面Ｐ１と滑走面２８ａの延長面Ｐ２との位置関係を別の観点から説明すると、交線Ｌは、積層領域Ａの下方側に設定されることが好ましい。言い換えれば、交線Ｌは、積層体４０を基準として、その高さ方向（底壁部３２の傾斜方向）において、半分よりも下側の位置に設定されることが好ましい。交線Ｌは、ストッパ３６の付近に設定されてもよい。この構成により、負極１２又はセパレータ付き正極１０が載置面３２ａ（又は積層体４０）に着地してから滑り落ちる距離を小さくでき、その結果として、積層精度が向上する。

以上説明したように、電極積層装置２０は、下段の第１の搬送部２１及び第１の滑走部２４と、上段の第２の搬送部２２及び第２の滑走部２７とを別々に備えている。電極積層装置２０では、切抜き工程を経た負極１２及びセパレータ付き正極１０が、搬送面２１ａ及び搬送面２２ａにそれぞれ等間隔に載置されて、順次搬送される。負極１２は、出口部２１ｂから排出されて、第１の滑走部２４の滑走面２５ａ上を滑走する。セパレータ付き正極１０は、出口部２２ｂから排出されて、第２の滑走部２７の滑走面２８ａ上を滑走する。負極１２は第１の滑走部２４の下端部２５ｂから落下し、セパレータ付き正極１０は第２の滑走部２７の下端部２８ｂから落下し、積層部３１において交互に積層される。

このように、種類の異なる負極１２とセパレータ付き正極１０とが、それぞれ別々の搬送部によって搬送されるため、所望の積層速度を維持しつつも、各搬送部における搬送速度を低減することができる。たとえば、図５（ａ）に示すように、負極１２とセパレータ付き正極１０とを別々に供給する場合では、図５（ｂ）に示すように混載供給とする場合に比べて、搬送速度を半分に低減できる（同じ積層速度の場合）。しかも、負極１２とセパレータ付き正極１０とは、それぞれ別々の滑走部上を滑走する。よって、負極１２は、第１の搬送部２１の出口部２１ｂから第１の滑走部２４へと、少ない衝撃でスムーズに移動することができ、セパレータ付き正極１０は、第２の搬送部２２の出口部２２ｂから第２の滑走部２７へと、少ない衝撃でスムーズに移動することができる。したがって、負極１２やセパレータ付き正極１０等のシート状体を搬送して積層する際に、シート状体の破損等を低減することができる。具体的には、負極１２又はセパレータ付き正極１０の破損や、活物質層１５，１８からの粒子の脱落（いわゆる粉落ち）等のリスクを低減できる。また、第２の搬送部２２の方が高く配置されていることを利用して、摩擦係数の大きいセパレータ付き正極１０に高い位置エネルギーを与えて落下させることができる。このように、各シート状体の特性に応じた積層が可能になる。

また、第１の滑走部２４は、第１の傾斜角度を調整可能に構成されており、第２の滑走部２７は、第２の傾斜角度を調整可能に構成されているため、負極１２及びセパレータ付き正極１０の摩擦係数、滑走面２５ａ及び滑走面２８ａの摩擦係数、或いは、出口部２１ｂ及び出口部２２ｂを出た時点の負極１２及びセパレータ付き正極１０の位置エネルギーに応じて、各傾斜角度を調整することで、より効率的な積層が可能になる。たとえば、１２及びセパレータ付き正極１０の速度や運動エネルギーを制御することができる。なお、第１の滑走部２４の滑走面２５ａと第２の滑走部２７の滑走面２８ａとを平行に設定してもよい。

また、第１の滑走部２４の滑走面２５ａの延長面Ｐ１と、第２の滑走部２７の滑走面２８ａの延長面Ｐ２とは、負極１２及びセパレータ付き正極１０が載置される積層部３１の載置面３２ａの表面側で交差しているため、この交線Ｌを通る負極１２及びセパレータ付き正極１０の挙動を適宜調整することができる。たとえば、負極１２及びセパレータ付き正極１０の速度や運動エネルギーを等しくすることができる。よって、積層部３１の積層領域Ａにおいて負極１２及びセパレータ付き正極１０を適正に積層することができる。この構成は、交線Ｌが底壁部３２の裏面側に設定された場合に比して、積層精度の面で有利な効果を奏する。

また、第２の搬送部２２における搬送速度が大きい等といった理由に起因して、セパレータ付き正極１０が出口部２２ｂから飛び出そうとする場合でも、セパレータ付き正極１０が飛び出し防止カバー３０に当接することで、セパレータ付き正極１０の飛び出しが防止される。これにより、セパレータ付き正極１０が第２の滑走部２７の滑走面２８ａ上を滑走するように、セパレータ付き正極１０を方向付けることができる。

図６を参照して他の実施形態について説明する。図６に示す電極積層装置２０Ａは、単体のセパレータ１３Ａを搬送して出口部４１ｂから排出する第１の搬送部４１と、負極１２を搬送して出口部４２ｂから排出する第２の搬送部４２と、単体のセパレータ１３Ａを搬送して出口部４３ｂから排出する第３の搬送部４３と、正極１１を搬送して出口部４４ｂから排出する第４の搬送部４４と、を備えている。第１の搬送部４１が最も低い位置に設けられており、第２の搬送部４２、第３の搬送部４３、及び第４の搬送部４４の順に、高い位置に設けられている。このような構成により、電極積層装置２０Ａでは、セパレータ付き正極１０ではなく、シート状の正極１１とシート状のセパレータ１３Ａとを別々に積層する。

第１の搬送部４１の出口部４１ｂと積層部３１との間には、滑走面５１ａを有する第１の滑走部５１が設けられている。第２の搬送部４２の出口部４２ｂと積層部３１との間には、滑走面５２ａを有する第２の滑走部５２が設けられている。第３の搬送部４３の出口部４３ｂと積層部３１との間には、滑走面５３ａを有する第３の滑走部５３が設けられている。第４の搬送部４４の出口部４４ｂと積層部３１との間には、滑走面５４ａを有する第４の滑走部５４が設けられている。滑走面５１ａの傾斜角度が最も小さく、滑走面５２ａ、滑走面５３ａ、及び滑走面５４ａの順に、傾斜角度が大きくなっている。このような、搬送部ごとに別個の滑走部を備えた電極積層装置２０Ａによっても、シート状体であるセパレータ１３Ａ、正極１１及び負極１２を搬送して積層する際に、所望の積層速度を維持しつつも、これらのシート状体の破損等を低減することができる。

なお、電極積層装置２０Ａにおいて、第１の搬送部４１又は第３の搬送部４３を省略すると共に、第１の滑走部５１又は第３の滑走部５３を省略してもよい。すなわち、袋状ではなく個片のセパレータ１３Ａを採用する場合には、３段構成の電極積層装置であってもよい。第１の搬送部４１〜第４の搬送部４４、第１の滑走部５１〜第４の滑走部５４を上下方向に順に並べる場合に限られず、４セットの搬送部及び滑走部を、水平方向及び上下方向に２セットずつ配列してもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。たとえば、第１の搬送部２１及び第２の搬送部２２によって搬送されるシート状体は、上記した態様に限られない。たとえば、第１の搬送部２１は、第１のシート状体としてのセパレータ付き正極１０を搬送してもよく、第２の搬送部２２は、第２のシート状体としての負極１２を搬送してもよい。個片のセパレータ１３Ａである場合には、正極１１、負極１２及びセパレータ１３Ａのそれぞれを、第１の搬送部２１及び第２の搬送部２２に適宜分配して搬送してもよい（その場合には一部の搬送部において混載搬送となる）。第１の搬送部２１及び第２の搬送部２２のいずれか一方を用いてセパレータ１３Ａを搬送し、いずれか他方を用いて正極１１及び負極１２を混載で搬送してもよい。

また、第１の搬送部２１及び第２の搬送部２２は、コンベアによって構成される場合に限られない。第１の搬送部２１及び第２の搬送部２２は、たとえば、チェーン式の搬送部であってもよいし、超音波式の搬送部であってもよい。空気の圧力差を利用する超音波式の搬送部を採用することで、摺動部を無くすことができる。

また、上記の実施形態では、第１の搬送部２１及び第２の搬送部２２を互いに平行としたが、特に平行に限定されるものではない。例えば、図７（ａ）および（ｂ）に示す電極積層装置２０Ｂのように、第１の搬送部２１及び第２の搬送部２２を、その前端を支点として水平方向にずらし、角度を有するように配置してもよい。搬送部と滑走部は水平面上にて直列に配置されていなくてもよい。滑走部上でシート状体の姿勢を修正できれば、積層部での積層は可能であるため、このような配置も可能である。図７（ｂ）に示すような配置とした場合、負極１２（第１のシート状体）とセパレータ付き正極１０（第２のシート状体）の、前工程より搬送部２１，２２への供給位置を離すことができ、設備のレイアウトの自由度が増す。なお、図７（ａ）および（ｂ）に示される実施形態では、滑走部２７Ｂの側板部２９Ｂ，２９Ｂは、滑走部２７Ｂ上で正極１０（第２のシート状体）の姿勢を修正できるように、上方の受入部が広くなっており下方に向かうにつれて間隔が狭くなったテーパ部を有している。なお、図７（ｂ）には図示されていないが、滑走部２４Ｂの側板部についても、滑走部２７Ｂの側板部２９Ｂと同様に構成されている。滑走部２４Ｂの側板部は、滑走部２４Ｂ上で負極１２（第１のシート状体）の姿勢を修正できるように、テーパ部を有している。

また、上記の実施形態では、滑走部の滑走面に樹脂コーティングを施す例を挙げたが、滑走面の摩擦係数を調整するために、他の手段を採用してもよい。たとえば、空気の力でシート状体を浮き上がらせる形式（エアホッケーと同じ原理を用いた形式）を採用してもよい。また、滑走部の滑走面をローラ式コンベアとしてもよい。この場合、ローラ間の隙間を空けると共に底部にトレイを設けることで、滑走時、仮に活物質などの粒子が剥離したとしても、剥離した粒子を、滑走部の表面より排除することが可能である。

１…蓄電装置、３…電極組立体、１０…セパレータ付き正極（第２のシート状体）、１１…正極（電極）、１２…負極（電極、第１のシート状体）、１３…セパレータ、１４…金属箔、１４ｂ…タブ、１７…金属箔、１７ｂ…タブ、２０…電極積層装置、２０Ａ，２０Ｂ…電極積層装置、２１…第１の搬送部、２１ａ…搬送面（搬送経路）、２１ｂ…出口部、２２…第２の搬送部、２２ａ…搬送面（搬送経路）、２２ｂ…出口部、２４…第１の滑走部、２５ａ…滑走面、２５ｂ…下端部、２７…第２の滑走部、２８ａ…滑走面、２８ｂ…下端部、３０…飛び出し防止カバー、３１…積層部、３２ａ…載置面、４０…積層体、Ａ…積層領域（所定の領域）、Ｐ１，Ｐ２…延長面。

Claims (7)

1. 電極を含む複数のシート状体を搬送して積層部に積層し積層体を得る電極積層装置であって、
   前記シート状体は、種類の異なる第１のシート状体と第２のシート状体とを含み、
   前記第１のシート状体を順次搬送する第１の搬送部と、
   前記第１の搬送部の出口部と前記積層部との間に設けられて、水平面に対して第１の傾斜角度で傾斜した滑走面を有する第１の滑走部と、
   前記第１の搬送部の上方に設けられて、前記第２のシート状体を順次搬送する第２の搬送部と、
   前記第２の搬送部の出口部と前記積層部との間に設けられて、水平面に対して第２の傾斜角度で傾斜した滑走面を有する第２の滑走部と、を備える、電極積層装置。
2. 前記第１のシート状体は負極であり、前記第２のシート状体は袋状のセパレータに収納された正極である、請求項１に記載の電極積層装置。
3. 前記第２の傾斜角度は、前記第１の傾斜角度よりも大きく、
   前記第１の滑走部の前記滑走面の延長面と、前記第２の滑走部の前記滑走面の延長面とは、前記積層体の積層完了時の厚みの範囲内で交差している、請求項１又は２に記載の電極積層装置。
4. 前記第１の滑走部の前記滑走面の前記延長面と、前記第２の滑走部の前記滑走面の前記延長面とは、前記積層体の積層完了時の厚みの中間部で交差している、請求項３に記載の電極積層装置。
5. 前記第２の搬送部の出口部に対向して前記第２の搬送部の搬送経路の延長上に設けられた飛び出し防止カバーを更に備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電極積層装置。
6. 前記第１の滑走部は、前記第１の傾斜角度を調整可能に構成されており、
   前記第２の滑走部は、前記第２の傾斜角度を調整可能に構成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電極積層装置。
7. 前記第１の滑走部の下端部の下方で且つ前記第２の滑走部の下端部の下方に配置されて、当該下端部から落下する前記第１のシート状体及び前記第２のシート状体を順次案内して所定の領域に積層する前記積層部を更に備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電極積層装置。

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