JP6540323B2 - 電極積層装置 - Google Patents

Description

本発明は、電極積層装置に関する。

特許文献１に記載されているように、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２０１２−９１３７２号公報

特許文献１に記載の装置では、供給機構にて、フープ状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に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、端子などに接続するためのタブが設けられている。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に供給する必要がある。このような搬送手段を介する構成では、搬送速度を上げることにより、積層の高速化を図ることが可能となる。しかし、搬送手段の搬送速度を上げていくと、搬送手段から滑走部に供給される際に、電極が搬送手段から飛び出すことがあり、滑走部に電極が乗り移ったときの衝撃、及び、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、電極表面の活物質層から活物質粒子が脱落する、所謂粉落ち等が発生し得るので、滑走部において次第に電極が損傷しやすくなる。そこで、シート状の電極を搬送して積層する際に、積層の高速化を図るとともに、電極の破損等を低減することが可能な装置が望まれている。

本発明は、電極を搬送して積層する際に、積層の高速化を図るとともに、電極の破損等を低減することが可能な電極積層装置を提供する。

本発明の一側面に係る電極積層装置は、複数のシート状の電極を積層部に積層する電極積層装置であって、電極を順次搬送する搬送部と、搬送部と積層部との間に設けられ、搬送部によって搬送された電極を滑走させて積層部に排出する筒状の滑走部と、を備える。

この電極積層装置によれば、シート状の電極は、搬送部によって順次搬送され、搬送部から滑走部に供給されて、筒状の滑走部を滑走する。そして、電極は滑走部の下端部から落下し、積層部において積層される。このとき、電極が搬送部から滑走部に供給される際に、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、電極が搬送部から飛び出そうとする場合でも、滑走部は筒状を成しているので、電極が滑走部の内面に当接することで、飛び出しが防止される。これにより、電極が滑走部内を滑走するように、電極を方向付けることができる。その結果、電極を搬送して積層する際に、積層の高速化を図るとともに、電極の破損等を低減することが可能となる。

滑走部の内面は、水平方向に対して傾斜した滑走面と、滑走面と対向して滑走面の上側に設けられた押さえ面と、を有してもよい。押さえ面は、滑走面の傾斜方向に直交する幅方向における両端部が滑走面側に湾曲していてもよい。搬送部における搬送速度が大きい等によって、電極が搬送部の出口部から飛び出そうとして、滑走部に供給された場合、電極は押さえ面に当接し、電極が押さえ面に沿って変形することがある。電極はある程度の硬さを有しているので、電極は、変形した状態から元の形状に戻ろうとする。このとき、押さえ面の幅方向における両端部が下方に湾曲しているので、滑走面に向かう方向に電極に力が加わり、電極が滑走面に誘導され、滑走面に沿って滑走部内を滑走するように、電極を方向付けることができる。これにより、積層部への電極の排出位置のずれを低減することができ、積層部における電極の位置ずれを低減することが可能となる。

滑走部は、電極と滑走部の内面との摩擦を低減する摩擦低減部を備えてもよい。この場合、電極と滑走部の内面との摩擦が低減されることにより、電極と滑走部の内面との摩擦による粉落ち等を低減することができ、電極の破損等をさらに低減することが可能となる。

摩擦低減部は、内面から滑走部の内部に気体を供給してもよい。この場合、滑走部の内面上に気体の層が形成される。これにより、電極が滑走部の内面に接触することなく、電極を滑走させることが可能となる。その結果、電極と滑走部の内面との摩擦による粉落ち等をさらに低減することができ、電極の破損等をさらに低減することが可能となる。

電極は、第１電極及び第２電極を含んでもよい。搬送部は、第１電極を順次搬送する第１搬送部と、第２電極を順次搬送する第２搬送部と、を有してもよい。滑走部は、第１搬送部と積層部との間に設けられ、第１搬送部によって搬送された第１電極を滑走させて積層部に排出する筒状の第１滑走部と、第２搬送部と積層部との間に設けられ、第２搬送部によって搬送された第２電極を滑走させて積層部に排出する筒状の第２滑走部と、を有してもよい。

この場合、第１電極は、第１搬送部によって順次搬送され、第１搬送部から第１滑走部に供給されて、筒状の第１滑走部を滑走する。第２電極は、第２搬送部によって順次搬送され、第２搬送部から第２滑走部に供給されて、筒状の第２滑走部を滑走する。そして、第１電極は第１滑走部の下端部から落下し、第２電極は第２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。このとき、第１電極が第１搬送部から第１滑走部に供給される際に、第１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１電極が第１搬送部から飛び出そうとする場合でも、第１電極が第１滑走部の内面に当接することで、飛び出しが防止される。これにより、第１電極が第１滑走部内を滑走するように、第１電極を方向付けることができる。また、第２電極が第２搬送部から第２滑走部に供給される際に、第２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電極が第２搬送部から飛び出そうとする場合でも、第２電極が第２滑走部の内面に当接することで、飛び出しが防止される。これにより、第２電極が第２滑走部内を滑走するように、第２電極を方向付けることができる。さらに、第１電極と第２電極とが、それぞれ別々の搬送部によって搬送されるので、１つの搬送部によって搬送される場合と比較して、電極のピッチを狭くすることが可能になり、同じ搬送速度でも積層速度を高速化することができる。その結果、電極を搬送して積層する際に、積層のさらなる高速化を図るとともに、電極の破損等を低減することが可能となる。

第１搬送部の搬送方向と第２搬送部の搬送方向とは反対であってもよく、第２滑走部は、第２搬送部の出口部から積層部まで、水平方向に対して傾斜して延びていてもよく、第１滑走部は、第１滑走部の下端部が第２滑走部の延在方向に沿うように、第１搬送部の出口部から積層部まで湾曲して配置されていてもよい。この場合、第１滑走部は、第１滑走部の下端部が第２滑走部の延在方向に沿うように、第１搬送部の出口部から積層部まで湾曲して配置されているので、第１電極は、第１滑走部を滑走する間に反転されて、第１滑走部から積層部に落下し、積層部において順次積層される。一方、第２滑走部は第２搬送部の出口部から積層部まで水平方向に傾斜して延びているだけなので、第２電極はそのままの状態で第２滑走部から積層部に落下し、積層部において順次積層される。このような構成によれば、搬送部を設備内で同一平面上に配置できるので、保守点検及び設備異常時の作業性を向上することが可能となる。

第１滑走部の下端部において、第１滑走部の内面は、水平方向に対して傾斜した第１滑走面と、第１滑走面と対向して第１滑走面の上側に設けられた第１押さえ面と、を有してもよい。第１押さえ面は、第１滑走面の傾斜方向に直交する幅方向における両端部が第１滑走面側に湾曲していてもよい。この場合、第１滑走部の下端部において第１電極を第１滑走面に沿って滑走させるように、第１電極を方向付けることができる。これにより、積層部への第１電極の排出位置のずれを低減することができ、積層部における第１電極の位置ずれを低減することが可能となる。

本発明によれば、電極を搬送して積層する際に、積層の高速化を図るとともに、電極の破損等を低減することができる。

第１実施形態に係る電極積層装置を模式的に示す図である。 図１の電極積層装置の斜視図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿っての断面図である。 図１の電極積層装置を適用する蓄電装置の製造方法全体の概略を示す製造ラインの工程図である。 滑走部における電極の方向付けを説明するための図である。 第２実施形態に係る電極積層装置を模式的に示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る電極積層装置を模式的に示す図である。図２は、図１の電極積層装置の斜視図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿っての断面図である。図１及び図２に示される電極積層装置１は、蓄電装置の一例としての積層型のリチウムイオン二次電池の製造工程で用いられる装置である。電極積層装置１は、複数のシート状の電極５０を積層する装置である。

電極５０は、蓄電装置の正極５１（第１電極）または負極５２（第２電極）である。正極５１は、例えばアルミニウム箔からなる矩形の金属箔の両面に正極活物質層が形成されてなる。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。正極５１の一縁部には、正極端子との接続に用いられるタブ５１ａが形成されている。

正極５１は、タブ５１ａを除いた部分が袋状のセパレータ内に収容された状態となっている。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。

負極５２は、例えば銅箔からなる矩形の金属箔の両面に負極活物質層が形成されてなる。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、及びソフトカーボン等のカーボン、リチウム及び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。負極５２の一縁部には、負極端子の位置に対応してタブ５２ａが形成されている。タブ５１ａ及びタブ５２ａは、正極５１と負極５２とを重ねた場合に互いに重ならない位置に形成されている。

電極積層装置１の説明に先立ち、蓄電装置の製造工程全体の概略を、その一例をもって説明する。図４に示されるように、蓄電装置の製造工程は、大きくは正極の製造工程Ｓ１０、負極の製造工程Ｓ２０、及び組立工程Ｓ３０からなる。

各電極の製造工程Ｓ１０，Ｓ２０は、活物質スラリーを製造する混練工程Ｓ１１，Ｓ２１と、集電体となる帯状の金属箔に活物質スラリーを塗工して乾燥させ、活物質層を形成する塗工工程Ｓ１２，Ｓ２２と、活物質層が形成された金属箔をロールプレス機に通して加圧し、活物質密度を上げるプレス工程Ｓ１３，Ｓ２３と、帯状の金属箔から個片の電極を切り出す切断工程Ｓ１４，Ｓ２４と、を含む。各電極の製造工程は、これに加え、プレス工程Ｓ１３，Ｓ２３の後、切断工程Ｓ１４，Ｓ２４の前に、活物質層に残る僅かな溶媒及び水分を除去する減圧乾燥工程などを適宜含んでもよい。

また、本実施形態では、セパレータに収容された正極５１が用いられるので、正極の製造工程Ｓ１０は、正極の電極収容工程Ｓ１５をさらに含む。電極収容工程Ｓ１５では、例えば帯状のセパレータシートの上に、正極本体と、正極本体の他面を覆うセパレータシートとを重ねる。このとき、正極の矩形をなす本体は重ねられるが、タブは、セパレータシートの間から外側に配置される。その後、正極本体の外周に沿い、その外側でセパレータシート同士を溶着させる。溶着後、セパレータシートを、正極本体の外形に沿う一回り大きいサイズで切断する。

なお、各電極の製造工程Ｓ１０，Ｓ２０で製造された正極本体、負極５２、及びセパレータに収容された正極５１を比較すると、正極本体が負極５２よりも小さく、セパレータの外寸、すなわちセパレータに収容された正極５１は、負極５２と同じサイズに設計されている。

組立工程Ｓ３０では、各電極の製造工程Ｓ１０，Ｓ２０で製造された正負極を用い、蓄電装置であるリチウムイオン二次電池のセル（単電池）を組み立てる。組立工程Ｓ３０は、セパレータに収容された正極５１と負極５２とを交互に積層し、電極組立体を形成する積層工程Ｓ３１と、電極端子に電極組立体を直接又は間接的に接続した後、電極組立体をケース本体に収める缶収容工程Ｓ３２と、蓋とケース本体とを溶接により固定する封缶工程Ｓ３３と、注液口を介しケース内に電解液を注液する注液工程Ｓ３４と、電池性能を安定させるための初期充放電及びエージング工程Ｓ３５と、前工程で発生したガスを取り除いた後、注液口を封止し、セルを密封する封止工程Ｓ３６と、を含む。

電極積層装置１は積層工程Ｓ３１にて用いられ、電極組立体の形成のために、正極５１及び負極５２を、各々所定枚数まで積層する装置である。

図１及び図２に戻って、電極積層装置１は、主要な構成要素として、搬送部１０と、滑走部２０と、積層部３０と、を備えている。

搬送部１０は、電極５０を順次搬送する。搬送部１０は、例えばベルトコンベアである。電極５０は、前工程（図４の電極収容工程Ｓ１５及び切断工程Ｓ２４）で製造され、不図示の供給部によって搬送部１０に供給される。正極５１及び負極５２のそれぞれのタブ５１ａ，５２ａが電極５０の搬送方向における上流側に位置するように、正極５１及び負極５２は、搬送部１０の搬送面１１上に移載される。搬送部１０は、供給部により供給されて一定間隔で交互に載置された正極５１及び負極５２を、出口部１２から滑走部２０に供給する。

滑走部２０は、搬送部１０によって搬送された電極５０を滑走させて積層部３０に排出する。滑走部２０は、搬送部１０と積層部３０との間に設けられている。滑走部２０は、筒状を呈しており、搬送部１０の出口部１２から積層部３０まで、水平方向に対して傾斜して延びている。なお、滑走部２０は、不図示の支持部材によって支持されている。

図３に示されるように、滑走部２０は、底板部２１と、一対の側板部２２と、上板部２３と、を有している。底板部２１は、電極５０を下方に滑走させる板状部である。底板部２１は、搬送部１０により搬送され、滑走部２０に供給された電極５０を下方に滑走させるように、水平方向に対して傾斜している。底板部２１は、電極５０を下方に滑走させる滑走面２４を有している。滑走面２４は、水平方向に対して傾斜している。底板部２１の上端部は、滑走面２４が搬送部１０の搬送面１１と連接するように、曲げられている。

一対の側板部２２は、底板部２１の滑走面２４を滑走する電極５０に当接して、電極５０を幅方向における所定の位置に案内する板状部である。一対の側板部２２は、滑走面２４の傾斜方向（すなわち電極５０の滑走方向）に直交する幅方向における両端縁部に立設され、滑走方向に延在している。側板部２２は、電極５０を幅方向における所定の位置に案内するガイド面２５を有している。一対の側板部２２のガイド面２５は、互いに対向しており、滑走面２４に連接している。一対の側板部２２は、一対のガイド面２５間の距離が電極５０の滑走方向に向かって狭くなるように設けられている。この構成によれば、電極５０が滑走部２０の下端部２８から離れて落下する際の電極５０の幅方向における位置を適切に決定することが可能となる。

上板部２３は、電極５０の飛び出しを防止するための板状部である。上板部２３は、一対の側板部２２間に亘って設けられ、底板部２１と対向配置されている。上板部２３は、底板部２１の滑走面２４に沿って滑走するように電極５０を方向付ける押さえ面２６を有している。押さえ面２６は、滑走面２４と対向して滑走面２４の上側に設けられている。押さえ面２６は、搬送面１１を延長した面と交差するように配置される。押さえ面２６は、幅方向における両端縁が滑走面２４側（下方）に湾曲しており、ガイド面２５に滑らかに連接している。つまり、押さえ面２６の両端縁には、滑走部２０の内側が凹状の湾曲部が設けられている。

このように、滑走部２０の内面は、滑走面２４と、一対のガイド面２５と、押さえ面２６と、を有している。この滑走部２０の内面によって滑走空間Ｓ（内部）が形成されている。電極５０は滑走空間Ｓを滑走する際に、静電気等によって滑走部２０の内面に付着し、滑走空間Ｓ内で停止するおそれがある。このため、滑走空間Ｓにおける滑走面２４と押さえ面２６との間の距離（高さ）は、電極５０の厚さよりもある程度大きい。しかし、滑走空間Ｓの高さが大きいと、積層部３０への排出位置が所望の位置からずれる可能性が高くなる。排出位置がずれると、積層部３０における電極５０の位置ずれを生じたり、電極５０が損傷するおそれがある。このため、滑走部２０では、電極５０を滑走面２４に沿って滑走させるように、電極５０を方向付け、積層部３０への排出位置のずれを低減している。また、滑走部２０の出口では、滑走面２４と押さえ面２６との間の距離（高さ）は、後述する積層部３０の側壁部３３の高さを超えないように、設定されている。

ここで、図５を参照しながら、滑走部２０における電極５０の方向付けを説明する。搬送部１０における搬送速度が大きい等といった理由に起因して、電極５０が搬送部１０の出口部１２から飛び出そうとすることがある。この場合、滑走部２０は筒状を成しているので、電極５０は、滑走部２０の上板部２３の押さえ面２６に当接する。このとき、図５の（ａ）に示されるように、電極５０が押さえ面２６に沿って変形することにより、滑走部２０の内側に凹状に撓む。電極５０は、金属箔の両面に活物質層が形成されていることから、ある程度の硬さを有している。このため、電極５０は、変形した状態から元の形状に戻ろうとするので、底板部２１の滑走面２４に向かう方向に電極５０に力が加わる。これにより、図５の（ｂ）に示されるように、電極５０が滑走面２４に誘導され、滑走面２４に沿って滑走部２０内を滑走するように、電極５０が方向付けられる。

また、電極５０が幅方向に傾いた状態で滑走部２０内に供給されることがある。電極５０が幅方向に傾いた状態で滑走部２０内を滑走すると、電極５０の幅方向における端部と滑走部２０の内面との接触等によって電極５０が損傷することがある。これに対し、電極５０が傾いた状態で滑走部２０内に供給された場合でも、押さえ面２６とガイド面２５とが滑らかに連接されているので、重力等の作用によって、電極５０の幅方向における端部が押さえ面２６及びガイド面２５に沿って下方に移動する。これにより、電極５０が滑走面２４に沿って滑走部２０内を滑走するように、電極５０が方向付けられる。

図１及び図２に戻って、積層部３０は、滑走部２０から落下する電極５０を積層する。具体的には、積層部３０は、滑走部２０の下方に配置されて、滑走部２０の下端部２８から落下する電極５０を所定の位置に案内して積層する。積層部３０は、底壁部３１と、ストッパ３２と、一対の側壁部３３と、を有している。

底壁部３１は、滑走部２０の下端部２８の下方に配置されて水平方向に対して傾斜している。底壁部３１には、電極５０が載置される。具体的には、底壁部３１には、搬送部１０により交互に搬送される正極５１と負極５２とが、滑走部２０を経由して順次落下する。これにより、底壁部３１上には、正極５１と負極５２とが交互に積層された積層体Ｘが形成される。底壁部３１には、ストッパ３２が取り付けられている。なお、ストッパ３２は、例えば、底壁部３１の傾斜方向に移動可能なように、底壁部３１に取付けられていてもよい。

ストッパ３２は、底壁部３１に立設されて底壁部３１の傾斜方向に直交する幅方向に延在し、底壁部３１に載置された電極５０のタブ（タブ５１ａまたはタブ５２ａ）が設けられていない側の端部（他方の端部）に接触して電極５０を停止させる。ストッパ３２は、底壁部３１上に積層される電極５０の下端部の位置を揃えるためのガイドとして機能する。

一対の側壁部３３は、底壁部３１の幅方向における両端縁部のそれぞれに立設され、底壁部３１の傾斜方向に延在するとともに、幅方向に離間する板状部材である。一対の側壁部３３の間隔は、電極５０の幅以上である。一対の側壁部３３の上端部には、傾斜方向の下方に向かうにつれて電極５０の幅に近づくように間隔が狭くなったテーパ部３３ａが設けられている。各側壁部３３におけるテーパ部３３ａの下端側には、一定の間隔を有する平行部３３ｂが連続して設けられている。このように、一対の側壁部３３の上端部にはテーパ部３３ａが設けられているので、滑走部２０の下端部２８から落下する電極５０は、まずテーパ部３３ａの幅広の部分に受け入れられる。そして、電極５０は、滑走して下方に向かうにつれて、テーパ部３３ａによって案内される。これにより、電極５０の幅方向（底壁部３１の幅方向）の位置を揃えることが可能となる。

次に、電極積層装置１を用いた電極５０の積層工程を説明する。まず、不図示の供給部によって、電極５０が搬送部１０に供給される。具体的には、正極５１及び負極５２が交互に搬送部１０に供給され、正極５１及び負極５２のそれぞれのタブ５１ａ，５２ａが電極５０の搬送方向における上流側に位置するとともに、正極５１のタブ５１ａと負極５２のタブ５２ａとが搬送方向と直交する方向において、互いに反対側に位置するように、正極５１及び負極５２が搬送部１０の搬送面１１上に移載される。

続いて、搬送部１０によって、電極５０が搬送され、搬送部１０の出口部１２において滑走部２０に受け渡される。そして、滑走部２０の上端部２７から下端部２８まで滑走面２４に沿って、電極５０が下方に滑走する。そして、電極５０は、滑走部２０の下端部２８から、滑走部２０の下方に配置された積層部３０に落下し、積層部３０において順次積層される。これにより、積層部３０において積層体Ｘが形成される。

以上説明したように、電極積層装置１によれば、シート状の電極５０は、搬送部１０によって順次搬送され、搬送部１０から滑走部２０に供給されて、筒状の滑走部２０を滑走する。そして、電極５０は滑走部２０の下端部２８から落下し、積層部３０において積層される。このとき、搬送部１０における搬送速度が大きい等といった理由に起因して、電極５０が搬送部１０の出口部１２から飛び出そうとする場合でも、滑走部２０は筒状を成しているので、電極５０の下端部（タブ５１ａ，５２ａが設けられた端部とは反対の端部）が滑走部２０の内面に当接することで、飛び出しが防止される。これにより、電極５０が滑走部２０内を滑走するように、電極５０を方向付けることができる。その結果、電極５０を搬送して積層する際に、積層の高速化を図るとともに、電極５０の破損等を低減することが可能となる。

また、押さえ面２６は、幅方向における両端部が滑走面２４側に湾曲しているので、電極が押さえ面２６に沿って変形した場合に、滑走面２４に向かう方向に電極５０に力が加わり、電極５０が滑走面２４に沿って滑走部２０内を滑走するように、電極５０を方向付けることができる。これにより、積層部３０への電極５０の排出位置のずれを低減することができ、積層部３０における電極５０の位置ずれを低減することが可能となる。また、電極５０の幅方向における端部と滑走部２０の内面とが点接触または線接触することを抑制でき、電極５０の破損等をさらに低減することが可能となる。

（第２実施形態）
図６は、第２実施形態に係る電極積層装置を模式的に示す図である。図６に示されるように、第２実施形態の電極積層装置１Ａは、搬送部１０が、搬送部１０Ａ（第１搬送部）と搬送部１０Ｂ（第２搬送部）とを有している点、及び、滑走部２０が、滑走部２０Ａ（第１滑走部）と滑走部２０Ｂ（第２滑走部）とを有している点において、第１実施形態の電極積層装置１と主に相違する。

搬送部１０Ａは、正極５１を順次搬送する。搬送部１０Ａは、例えばベルトコンベアである。正極５１のタブ５１ａが正極５１の搬送方向における上流側に位置するように、正極５１は、搬送部１０Ａの搬送面１１Ａ上に移載される。搬送部１０Ａは、供給部により供給されて一定間隔で載置された正極５１を、出口部１２Ａから滑走部２０Ａに供給する。

搬送部１０Ｂは、負極５２を順次搬送する。搬送部１０Ｂは、例えばベルトコンベアである。搬送部１０Ａの搬送方向と搬送部１０Ｂの搬送方向とは反対である。負極５２のタブ５２ａが負極５２の搬送方向における上流側に位置するように、負極５２は、搬送部１０Ｂの搬送面１１Ｂ上に移載される。搬送部１０Ｂは、供給部により供給されて一定間隔で載置された負極５２を、出口部１２Ｂから滑走部２０Ｂに供給する。

滑走部２０Ｂは、滑走対象において第１実施形態の滑走部２０と相違する。つまり、滑走部２０Ｂは、搬送部１０Ｂと積層部３０との間に設けられ、搬送部１０Ｂによって搬送された負極５２を滑走させて積層部３０に排出する。なお、滑走部２０Ｂの形状は、第１実施形態の滑走部２０の形状と同じであるので、その説明を省略する。

滑走部２０Ａは、滑走対象及び形状において第１実施形態の滑走部２０と相違する。具体的には、滑走部２０Ａは、搬送部１０Ａと積層部３０との間に設けられ、搬送部１０Ａによって搬送された正極５１を滑走させて積層部３０に排出する。滑走部２０Ａは、筒状を呈しており、滑走部２０Ａの下端部２８Ａが滑走部２０Ｂの延在方向に沿うように、搬送部１０Ａの出口部１２Ａから積層部３０まで湾曲して配置されている。つまり、滑走部２０Ａは、搬送部１０Ａの搬送方向から滑走部２０Ｂの延在方向（傾斜方向）に湾曲して下方に折り返されている。

滑走部２０Ａは、底板部２１Ａと、一対の側板部２２Ａと、上板部２３Ａと、を有している。底板部２１Ａ、一対の側板部２２Ａ、及び上板部２３Ａは、第１実施形態の底板部２１、一対の側板部２２、及び上板部２３とそれぞれ比較して、形状において相違する。具体的には、底板部２１Ａ、一対の側板部２２Ａ、及び上板部２３Ａは、滑走部２０Ａの形状に沿って、搬送部１０Ａの出口部１２Ａから積層部３０に向かって湾曲して下方に折り返されている。このため、底板部２１Ａは、滑走部２０Ａの上端部２７Ａでは滑走部２０Ａの上側に位置し、滑走部２０Ａの下端部２８Ａでは滑走部２０Ａの下側に位置する。また、上板部２３Ａは、滑走部２０Ａの上端部２７Ａでは滑走部２０Ａの下側に位置し、滑走部２０Ａの下端部２８Ａでは滑走部２０Ａの上側に位置する。

つまり、滑走部２０Ａの上端部２７Ａにおいて、滑走部２０Ａの内面は、水平方向に対して傾斜した滑走面２４Ａ（第１滑走面）と、滑走面２４Ａと対向して滑走面２４Ａの上側に設けられた押さえ面２６Ａ（第１押さえ面）と、を有している。押さえ面２６Ａは、少なくとも滑走部２０Ａの下端部２８Ａにおいて、滑走面２４Ｂの傾斜方向に直交する幅方向における両端部が滑走面２４Ａ側（下方）に湾曲している。つまり、押さえ面２６Ａの両端縁には、滑走部２０Ａの内側が凹状の湾曲部が設けられている。

正極５１は、滑走部２０Ａから積層部３０に排出される際に、滑走面２４Ａに沿って滑走していれば、積層部３０への正極５１の排出位置のずれが抑えられる。このため、押さえ面２６Ａでは、少なくとも滑走部２０Ａの下端部２８Ａにおいて、幅方向における両端部が滑走面２４Ａ側に湾曲している。これにより、滑走部２０Ａでは、下端部２８Ａにおいて正極５１を滑走面２４Ａに沿って滑走させるように、正極５１を方向付け、積層部３０への正極５１の排出位置のずれを低減している。

次に、電極積層装置１Ａを用いた電極５０の積層工程を説明する。まず、不図示の供給部によって、正極５１が搬送部１０Ａに供給され、負極５２が搬送部１０Ｂに供給される。具体的には、正極５１及び負極５２が交互に搬送部１０Ａ，１０Ｂに供給される。正極５１のタブ５１ａが正極５１の搬送方向における上流側に位置するように、正極５１が搬送部１０Ａの搬送面１１Ａ上に移載され、負極５２のタブ５２ａが負極５２の搬送方向における上流側に位置するように、負極５２が搬送部１０Ｂの搬送面１１Ｂ上に移載される。このとき、正極５１のタブ５１ａと負極５２のタブ５２ａとが搬送方向と直交する方向において、互いに反対側に位置するように、正極５１及び負極５２の向きが調整される。

続いて、正極５１は、搬送部１０Ａによって搬送され、搬送部１０Ａの出口部１２Ａにおいて滑走部２０Ａに受け渡される。そして、滑走部２０Ａの上端部２７Ａから下端部２８Ａまで、正極５１が下方に滑走する。滑走部２０Ａは搬送部１０Ａの出口部１２Ａから積層部３０に向かって湾曲して下方に折り返されているので、正極５１は、滑走部２０Ａを滑走する間に、搬送面１１Ａに接触を成していた面が上になり、搬送面１１Ａに接触を成していた面とは反対の面が下になるように反転される。そして、正極５１は、滑走部２０Ａの下端部２８Ａから、滑走部２０Ａの下方に配置された積層部３０に落下し、積層部３０において順次積層される。

一方、負極５２は、搬送部１０Ｂによって搬送され、搬送部１０Ｂの出口部１２Ｂにおいて滑走部２０Ｂに受け渡される。そして、滑走部２０Ｂの上端部２７Ｂから下端部２８Ｂまで、負極５２が下方に滑走する。滑走部２０Ｂは搬送部１０Ｂの出口部１２Ｂから積層部３０に向かって傾斜しているだけなので、負極５２は搬送面１１Ｂに載置された状態でそのまま滑走部２０Ｂの下端部２８Ｂから、滑走部２０Ｂの下方に配置された積層部３０に落下し、積層部３０において順次積層される。積層部３０では、正極５１と負極５２とが交互に積層され、積層部３０において積層体Ｘが形成される。

以上説明したように、電極積層装置１Ａによっても、上述した電極積層装置１と同様の効果が奏される。つまり、電極積層装置１Ａによれば、正極５１は、搬送部１０Ａによって順次搬送され、搬送部１０Ａから滑走部２０Ａに供給されて、筒状の滑走部２０Ａを滑走する。負極５２は、搬送部１０Ｂによって順次搬送され、搬送部１０Ｂから滑走部２０Ｂに供給されて、筒状の滑走部２０Ｂを滑走する。そして、正極５１は滑走部２０Ａの下端部２８Ａから落下し、負極５２は滑走部２０Ｂの下端部２８Ｂから落下し、これらが積層部３０において交互に積層される。このとき、搬送部１０Ａにおける搬送速度が大きい等といった理由に起因して、正極５１が搬送部１０Ａの出口部１２Ａから飛び出そうとする場合でも、正極５１が滑走部２０Ａの内面に当接することで、飛び出しが防止される。これにより、正極５１が滑走部２０Ａ内を滑走するように、正極５１を方向付けることができる。また、搬送部１０Ｂにおける搬送速度が大きい等といった理由に起因して、負極５２が搬送部１０Ｂの出口部１２Ｂから飛び出そうとする場合でも、負極５２が滑走部２０Ｂの内面に当接することで、飛び出しが防止される。これにより、負極５２が滑走部２０Ｂ内を滑走するように、負極５２を方向付けることができる。

さらに、電極積層装置１Ａでは、正極５１と負極５２とが、それぞれ別々の搬送部１０Ａ，１０Ｂによって搬送されるので、１つの搬送部によって搬送される場合と比較して、同じ搬送速度でも積層速度を高速化することができる。その結果、電極５０を搬送して積層する際に、積層のさらなる高速化を図るとともに、電極５０の破損等を低減することが可能となる。

また、電極積層装置１Ａでは、滑走部２０Ａは、滑走部２０Ａの下端部２８Ａが滑走部２０Ｂの延在方向に沿うように、搬送部１０Ａの出口部１２Ａから積層部３０まで湾曲して配置されているので、正極５１は、滑走部２０Ａを滑走する間に反転されて、滑走部２０Ａから積層部３０に落下し、積層部３０において順次積層される。一方、滑走部２０Ｂは搬送部１０Ｂの出口部１２Ｂから積層部３０まで水平方向に傾斜して延びているだけなので、負極５２はそのままの状態で滑走部２０Ｂから積層部３０に落下し、積層部３０において順次積層される。このような構成によれば、搬送部１０Ａ，１０Ｂを設備内で同一平面上に配置できるので、保守点検及び設備異常時の作業性を向上することが可能となる。

また、電極積層装置１Ａでは、滑走部２０Ａの下端部２８Ａにおいて、幅方向における押さえ面２６Ａの両端部が滑走面２４Ａ側に湾曲している。これにより、電極積層装置１Ａでは、滑走部２０Ａの下端部２８Ａにおいて正極５１を滑走面２４Ａに沿って滑走させるように、正極５１を方向付けることができる。これにより、積層部３０への正極５１の排出位置のずれを低減することができ、積層部３０における正極５１の位置ずれを低減することが可能となる。

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。例えば、滑走部２０は筒状であればよく、滑走部２０の内面形状は上記実施形態に限られない。滑走部２０の滑走方向と直交する断面において、滑走部２０の内面形状が矩形を呈していてもよい。

また、滑走部２０は、電極５０と滑走部２０の内面との摩擦を低減する摩擦低減部を備えていてもよい。摩擦低減部は、滑走部２０の内面に塗布された潤滑性のある樹脂コートであってもよく、滑走部２０の内面に設けられたコロであってもよい。また、摩擦低減部は、滑走部２０の内面から滑走部２０の滑走空間Ｓに気体を供給する気体供給部であってもよい。この場合、滑走部２０は、多孔質体によって構成されていてもよい。滑走部２０の内面から気体を供給することにより、滑走部２０の内面上に気体の層が形成され、電極５０が滑走部２０の内面に接触することなく、電極５０を滑走させることが可能となる。

このように、滑走部２０が摩擦低減部を備えることによって、電極５０と滑走部２０の内面との摩擦を低減することができる。これにより、電極５０と滑走部２０の内面との摩擦による粉落ち等を低減することができ、電極５０の破損等を低減することが可能となる。

また、正極５１について、袋状のセパレータに収容された構造を採用せず、シート状のセパレータを正極と別に準備し、各々を積層した構造としてもよい。なお、滑走部２０を通過し、積層部３０に積層されるシート状物では、少なくとも搬送方向と直交する横幅がほぼ同寸である必要がある。したがって、前述の実施形態では、セパレータに包まれた正極５１は、負極５２と同寸であり、正極５１のセパレータを除く本体は、負極５２よりも小さい。また、シート状のセパレータを正負極とは別に搬送し、積層する場合には、正負極の横幅とセパレータの横幅を同寸とする。ただし、蓄電装置がリチウムイオン二次電池の場合には、公知のリチウム析出の問題を回避するために、例えば、少なくとも正極の活物質層の外側に、活物質層が塗布されていない未塗工部を設定し、正極の活物質層を、負極の活物質層よりも小さくする。

１，１Ａ…電極積層装置、１０…搬送部、１０Ａ…搬送部（第１搬送部）、１０Ｂ…搬送部（第２搬送部）、１２，１２Ａ，１２Ｂ…出口部、２０…滑走部、２０Ａ…滑走部（第１滑走部）、２０Ｂ…滑走部（第２滑走部）、２４…滑走面、２４Ａ…滑走面（第１滑走面）、２６…押さえ面、２６Ａ…押さえ面（第１押さえ面）、２８Ａ…下端部、３０…積層部、５０…電極、５１…正極（第１電極）、５２…負極（第２電極）、Ｓ…滑走空間（内部）。

Claims (7)

1. 複数のシート状の電極を積層部に積層する電極積層装置であって、
   前記電極を順次搬送する搬送部と、
   前記搬送部と前記積層部との間に設けられ、前記搬送部によって搬送された前記電極を滑走させて前記積層部に排出する筒状の滑走部と、
   を備える電極積層装置。
2. 前記滑走部の内面は、水平方向に対して傾斜した滑走面と、前記滑走面と対向して前記滑走面の上側に設けられた押さえ面と、を有し、
   前記押さえ面は、前記滑走面の傾斜方向に直交する幅方向における両端部が前記滑走面側に湾曲している、請求項１に記載の電極積層装置。
3. 前記滑走部は、前記電極と前記滑走部の内面との摩擦を低減する摩擦低減部を備える、請求項１または請求項２に記載の電極積層装置。
4. 前記摩擦低減部は、前記内面から前記滑走部の内部に気体を供給する、請求項３に記載の電極積層装置。
5. 前記電極は、第１電極及び第２電極を含み、
   前記搬送部は、前記第１電極を順次搬送する第１搬送部と、前記第２電極を順次搬送する第２搬送部と、を有し、
   前記滑走部は、前記第１搬送部と前記積層部との間に設けられ、前記第１搬送部によって搬送された前記第１電極を滑走させて前記積層部に排出する筒状の第１滑走部と、前記第２搬送部と前記積層部との間に設けられ、前記第２搬送部によって搬送された前記第２電極を滑走させて前記積層部に排出する筒状の第２滑走部と、を有する、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の電極積層装置。
6. 前記第１搬送部の搬送方向と前記第２搬送部の搬送方向とは反対であり、
   前記第２滑走部は、前記第２搬送部の出口部から前記積層部まで、水平方向に対して傾斜して延びており、
   前記第１滑走部は、前記第１滑走部の下端部が前記第２滑走部の延在方向に沿うように、前記第１搬送部の出口部から前記積層部まで湾曲して配置されている、請求項５に記載の電極積層装置。
7. 前記第１滑走部の下端部において、前記第１滑走部の内面は、水平方向に対して傾斜した第１滑走面と、前記第１滑走面と対向して前記第１滑走面の上側に設けられた第１押さえ面と、を有し、
   前記第１押さえ面は、前記第１滑走面の傾斜方向に直交する幅方向における両端部が前記第１滑走面側に湾曲している、請求項６に記載の電極積層装置。

Images