JP6565637B2

JP6565637B2 - 電極製造装置及び電極の製造方法

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Publication number: JP6565637B2
Application number: JP2015233012A
Authority: JP
Inventors: 合田　泰之; 泰之合田; 寛恭西原
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2015-11-30
Filing date: 2015-11-30
Publication date: 2019-08-28
Anticipated expiration: 2035-11-30
Also published as: JP2017103004A

Description

本発明は、電極中間体を搬送しながら電極を切り出す電極製造装置及び電極の製造方法に関する。

従来から、ＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＶ（Plug in Hybrid Vehicle）などの車両には、電装品で使用される電力を蓄えるための蓄電装置が搭載されている。このような蓄電装置としては、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池といった二次電池が知られている。二次電池は、正極及び負極の電極を備えているとともに、電極は、金属箔と、活物質を含有している活物質層を備えている。

このような電極の製造は、一例として、活物質、導電剤、溶媒及びバインダを混合した活物質ペーストを帯状金属箔の表面に塗布する。次に、活物質ペーストを乾燥させて活物質層の前駆体を形成し、帯状金属箔と活物質層の前駆体とを有する長尺状の電極中間体を形成する。次に、電極中間体における帯状金属箔及び活物質層の前駆体を電極の形状に切断して、電極中間体から電極を切り出す。

電極中間体から電極を切り出す方法として、電極中間体を搬送装置で搬送しながら、レーザ照射装置からレーザビームを照射し、電極中間体を電極の形状に切断する方法がある。しかし、電極中間体の背面全体を支えるコンベヤにて搬送しながら、電極中間体をレーザビームの照射により切断すると、そのコンベヤにも電極中間体を貫通したレーザビームが照射され、ダメージを与えてしまう。この点の対処として、例えば、特許文献１に開示の位置決め搬送装置は、帯状電極材を搬送するベルトコンベヤを備え、このベルトコンベヤのベルトは、照射されたレーザビームがベルトに干渉することを回避するスリットを備える。それらスリットはベルトの長手方向に等間隔おきに複数設けられている。

そして、ベルトコンベヤを駆動させ、帯状電極材をベルトに位置決めした状態でベルトコンベヤによって搬送させるとともに、レーザビーム切断装置をベルトコンベヤと同期させて移動させる。レーザビーム切断装置は、コントローラによって移動が制御され、レーザビーム切断装置から照射されたレーザビームにより搬送中の帯状電極材の切断を行う。照射されたレーザビームは、帯状電極材を貫通してスリットを貫通する。

特開２０１３−１３６４３７号公報

ところで、特許文献１の位置決め搬送装置では、複数のスリットがベルトの長手方向に沿って電極のサイズおきに並んでおり、しかも、帯状電極材がベルト共に移動するため、帯状電極材において、長手方向に隣り合うスリット間の領域が一つの電極の製造領域となっている。このため、例えば、帯状電極材に不良箇所（例えば、活物質が脱落して膜厚の薄い部位）が存在すると、帯状電極材において不良箇所を挟むスリット間の領域全てが、電極の製造領域として使用できず廃棄領域となってしまう。

本発明は、不良箇所が発生したときの電極中間体の廃棄量を減らすことができる電極製造装置及び電極の製造方法を提供することにある。

上記問題点を解決するための電極製造装置は、帯状集電体の少なくとも片面に活物質層の前駆体を有する長尺状の電極中間体を搬送しながら該電極中間体から電極を切り出す電極製造装置であって、前記電極中間体の面に沿い、かつ前記電極中間体の搬送方向に直交する方向を幅方向とすると、前記幅方向に離れて配置され、前記電極中間体の少なくとも幅方向両端部を支持する第１の搬送装置と、前記幅方向における前記第１の搬送装置の間に配置された第２の搬送装置と、前記幅方向において、前記第２の搬送装置と、少なくとも一方の前記第１の搬送装置との間に存在する第１の切断用空間と、前記搬送方向において、前記第２の搬送装置の上流側及び下流側の少なくとも一方に存在する第２の切断用空間と、前記電極中間体から前記電極を切り出すためのレーザ照射装置と、を備え、前記レーザ照射装置によるレーザビームの照射範囲は前記第１の切断用空間及び前記第２の切断用空間の範囲内であることを要旨とする。

これによれば、第１の搬送装置及び第２の搬送装置によって電極中間体が搬送されながら、レーザビームが電極中間体に向けて照射される。レーザビームは、電極中間体を打ち抜いた後、第２の搬送装置に隣接する第１の切断用空間及び第２の切断用空間を貫通し、レーザビームが各搬送装置に干渉することが回避される。

例えば、電極製造装置として、電極中間体と一体に移動する搬送ベルトを有し、その搬送ベルトに、レーザビームとの干渉を回避する貫通孔を電極の寸法おきに設けたものを比較例とする。比較例の電極製造装置では、搬送方向に隣り合う貫通孔で挟まれた領域が、１枚の電極の製造領域となる。よって、比較例の電極製造装置では、電極中間体に不良箇所が生じた場合、その不良箇所を含む電極の製造領域全体が使用できなくなり、廃棄されてしまう。

しかし、本発明の電極製造装置では、第１の切断用空間及び第２の切断用空間は、第２の搬送装置に隣接する状態で画定された空間であり、移動しない。よって、電極中間体に不良箇所が生じた場合、不良箇所が第２の搬送装置よりも搬送方向の下流側で、かつレーザビームを走査させる位置より搬送方向の下流側に移動すれば、切り出しを開始して電極を製造することができる。不良箇所は、第２の搬送装置上において搬送方向の上流側から下流側まで様々であるため、不良箇所を避けるために廃棄される長さは、平均すれば搬送方向に沿った電極の長さの半分となる。比較例では、搬送方向に沿った電極の長さ全体が廃棄されることとなり、本発明では、不良箇所が発生したときの電極中間体の廃棄量を減らすことができる。

また、電極製造装置について、前記第１の搬送装置は、前記電極中間体を吸着する吸着型ベルトコンベヤであるのが好ましい。
これによれば、第１の搬送装置により、電極中間体の少なくとも幅方向両端部を吸着することができ、電極中間体が第１の搬送装置上で振動することを抑制することができる。

また、電極製造装置について、前記第２の搬送装置は、前記電極中間体を吸着する吸着型ベルトコンベヤであるのが好ましい。
これによれば、第２の搬送装置により、電極中間体の幅方向両端部で挟まれた部分を吸着することができ、電極中間体が第２の搬送装置上で振動することを抑制することができる。よって、第１の搬送装置と第２の搬送装置によって、電極中間体が搬送中に振動することを抑制できる。

また、電極製造装置について、前記第２の切断用空間は、前記搬送方向における前記第２の搬送装置の上流側及び下流側の両方に存在していてもよい。
これによれば、電極中間体の搬送方向へレーザビームを走査させながら電極を切り出すことができる。

また、電極製造装置について、前記第２の搬送装置は、前記幅方向に複数配置されていてもよい。
これによれば、第２の搬送装置に隣接する第１の切断用空間及び第２の切断用空間を利用して、各第２の搬送装置で吸着された部分に電極を切り出すことができる。よって、電極中間体の幅方向に、第２の搬送装置の数に応じた電極を切り出すことができる。

上記問題点を解決するための電極の製造方法は、帯状集電体の少なくとも片面に活物質層の前駆体を有する長尺状の電極中間体を搬送しながら該電極中間体から電極を切り出す電極製造装置を用いた電極の製造方法であって、前記電極中間体の面に沿い、かつ電極中間体の搬送方向に直交する方向を幅方向とすると、前記電極製造装置は、前記幅方向に離れて配置され、前記電極中間体の少なくとも幅方向両端部を支持する第１の搬送装置と、前記幅方向における前記第１の搬送装置の間に配置された第２の搬送装置と、前記幅方向において、少なくとも一方の前記第１の搬送装置と前記第２の搬送装置との間に存在する第１の切断用空間と、前記搬送方向における前記第２の搬送装置の上流側及び下流側の少なくとも一方に存在する第２の切断用空間と、前記電極中間体から前記電極を切断するためのレーザ照射装置と、を備え、前記第１の切断用空間及び前記第２の切断用空間に対応して配置された前記電極の縁部に沿って前記レーザ照射装置からレーザビームを照射させることを要旨とする。

しかし、本発明の電極製造装置では、第１の切断用空間及び第２の切断用空間は、第２の搬送装置に隣接する状態で画定された空間であり、移動しない。よって、電極中間体に不良箇所が生じた場合、不良箇所が第２の搬送装置よりも搬送方向の下流側で、かつレーザビームを走査させる位置より搬送方向の下流側に移動すれば、切り出しを開始して電極を製造することができる。不良箇所は、第２の搬送装置上において搬送方向の上流側から下流側まで様々であるため、不良箇所を避けるために廃棄される長さは、平均すれば、搬送方向に沿った電極の長さの半分となる。比較例では、搬送方向に沿った電極の長さ全体が廃棄されることとなり、本発明では、不良発生によって廃棄する量を減らすことができる。

本発明によれば、不良箇所が発生したときの電極中間体の廃棄量を減らすことができる。

実施形態の二次電池を示す斜視図。電極を示す斜視図。電極製造装置を模式的に示す斜視図。（ａ）は電極製造装置を模式的に示す側面図、（ｂ）は電極製造装置を模式的に示す正面図。（ａ）〜（ｅ）はレーザビームの走査軌跡を示す平面図、（ｆ）は不良箇所を避けた切断結果を示す平面図。電極の切断が完了した状態を示す平面図。レーザビームの走査の仕方の別例を示す平面図。（ａ）及び（ｂ）は電極製造装置の別例を示す平面図。レーザビームの走査の仕方の別例を示す図。（ａ）〜（ｃ）はレーザビームの走査の仕方の別例を示す図。

以下、電極製造装置、及び電極の製造方法を具体化した一実施形態を図１〜図６にしたがって説明する。
まず、電極を有する蓄電装置としての二次電池について説明する。

図１に示すように、二次電池１０は、外観が角型をなす角型電池であり、リチウムイオン電池である。二次電池１０は、ケース１０ａ内に電極組立体１１を備える。電極組立体１１は、複数の正極の電極と、複数の負極の電極とが、両者の間に多孔質の樹脂製セパレータを介在し、絶縁した状態で交互に積層された積層タイプである。

図２に示すように、二次電池１０用の電極１２は、矩形状の金属箔１３と、金属箔１３の両面に存在する矩形状の活物質層１４とを備えている。正極用の電極１２の金属箔１３は、例えば、アルミニウム箔製であり、負極用の電極１２の金属箔１３は、例えば、銅箔製である。また、正極の電極１２の活物質層１４は、正極用の活物質合剤を乾燥、圧縮して形成され、正極用の活物質合剤は、正極用の活物質、導電助剤、バインダ、及び溶媒を混練したものが用いられる。負極の電極１２の活物質層１４は、負極用の活物質合剤を乾燥、圧縮して形成され、負極用の活物質合剤は、負極用の活物質、導電助剤、バインダ、及び溶媒を混練したものが用いられる。

電極１２は、その一辺に沿って、活物質層１４が存在せず、金属箔１３が露出した未塗工部１３ａを有する。そして、電極１２は、未塗工部１３ａの一辺の一部から突出した形状の集電タブ１５を有する。電極１２において、集電タブ１５の突出した辺に沿う縁部を第１縁部１２ａとし、第１縁部１２ａの対辺に沿う縁部を第２縁部１２ｂとする。また、電極１２において、第１縁部１２ａの一端と第２縁部１２ｂの一端とを繋ぐ辺に沿う縁部を第３縁部１２ｃとし、第１縁部１２ａの他端と第２縁部１２ｂの他端とを繋ぐ辺に沿い、かつ第３縁部１２ｃの対辺に沿う縁部を第４縁部１２ｄとする。

上記構成の電極１２の製造は、電極中間体を電極製造装置で電極１２の形状に切り出して行われる。
図３に示すように、長尺帯状の電極中間体３０は、電極１２におけるシート状の金属箔１３、未塗工部１３ａ、及び集電タブ１５を形成し得る、帯状集電体としての帯状金属箔３１を備えている。帯状金属箔３１は、長手方向に延びる第１の長縁部Ｅ１と、第１の長縁部Ｅ１の対辺に沿う第２の長縁部Ｅ２と、を備えている。

電極中間体３０は、帯状金属箔３１の両面を覆う前駆体３２を備えている。前駆体３２は、それぞれ電極１２が電極中間体３０から切り出された際に、活物質層１４となる部位である。前駆体３２は、電極中間体３０の長手方向に沿って、帯状に一定の幅で延びている。

また、帯状金属箔３１は、両方の長縁部Ｅ１，Ｅ２に沿って露出部３４を備える。各露出部３４は、帯状金属箔３１の長手方向に沿って一定幅で露出している。露出部３４は、帯状金属箔３１と前駆体３２とが重なっていない部位であり、帯状金属箔３１が露出した部分である。

次に、電極中間体３０を搬送しながら電極１２を切り出す電極製造装置４０について説明する。
図４（ａ）に示すように、電極製造装置４０は、電極中間体３０を供給する中間体供給部４１を備えている。中間体供給部４１は、ロール状に捲回された電極中間体３０を支持するホルダ４２を備えている。ホルダ４２は、電極中間体３０の搬送速度にあわせて、電極中間体３０を送出する。電極製造装置４０は、中間体供給部４１から供給された電極中間体３０を搬送方向Ｘに搬送する搬送部４３を備える。

図３又は図４（ｂ）に示すように、搬送部４３は、電極中間体３０を長手方向に搬送する。電極中間体３０の面に沿い、かつ搬送方向Ｘに直交する方向を電極中間体３０の幅方向Ｙとする。

搬送部４３は、吸着型ベルトコンベヤである一対の第１の搬送装置４４を備える。なお、以下の説明において、説明を分かり易くするため、場合によっては、一対の第１の搬送装置４４のうち一方の第１の搬送装置４４を部材番号「４４ａ」で表記し、他方の第１の搬送装置４４を部材番号「４４ｂ」で表記する。

一対の第１の搬送装置４４は、互いに平行に配置されている。各第１の搬送装置４４は、一対のプーリ４６と、それらプーリ４６に巻き掛けられたベルト４７とを備え、ベルト４７の長手方向が搬送方向Ｘに沿う状態にある。一対のプーリ４６は、図示しない駆動装置により回転可能である。

ベルト４７は、図示しない多数の通気孔を備える。各第１の搬送装置４４は、一対のプーリ４６の間に配置された吸引装置４８を備える。そして、吸引装置４８の駆動により、ベルト４７上部における一対のプーリ４６で挟まれた部分に負圧が発生する。図３のドットハッチングで示す負圧発生領域Ｔは、回転するベルト４７であっても常に一定であり、電極中間体３０は、幅方向Ｙ両端部が負圧発生領域Ｔでベルト４７上部に吸引され、ベルト４７上部に保持されながら第１の搬送装置４４によって搬送される。

搬送部４３は、吸着型ベルトコンベヤである第２の搬送装置５０を一対備える。なお、以下の説明において、説明を分かり易くするため、場合によっては、一対の第２の搬送装置５０のうち一方の第２の搬送装置５０を部材番号「５０ａ」で表記し、他方の第２の搬送装置５０を部材番号「５０ｂ」で表記する。一対の第２の搬送装置５０は、幅方向Ｙにおける一対の第１の搬送装置４４の間に配置されている。第２の搬送装置５０は、電極中間体３０の幅方向Ｙ両端部より内側の部分を保持しながら電極中間体３０を搬送する。電極中間体３０の幅方向Ｙにおいて、一方の第２の搬送装置５０ａは、一方の第１の搬送装置４４ａ寄りに配置され、他方の第２の搬送装置５０ｂは、他方の第１の搬送装置４４ｂ寄りに配置されている。

各第２の搬送装置５０は、一対のプーリ５１と、それらプーリ５１に巻き掛けられたベルト５２とを備え、ベルト５２の長手方向が搬送方向Ｘに沿う状態にある。一対のプーリ５１は、図示しない駆動装置により回転可能である。

ベルト５２は、図示しない多数の通気孔を備える。各第２の搬送装置５０は、一対のプーリ５１の間に配置された吸引装置５３を備える。そして、吸引装置５３の駆動により、ベルト５２上部における一対のプーリ５１で挟まれた部分に負圧が発生する。負圧発生領域Ｔは、回転するベルト５２であっても常に一定である。

そして、図４（ｂ）に示すように、電極中間体３０は、幅方向Ｙ両端部が第１の搬送装置４４に保持されつつ、幅方向Ｙ両端部より内側の部分が負圧発生領域Ｔでベルト５２上部に吸引され、ベルト５２上部に保持されながら第２の搬送装置５０によって搬送される。

一対の第２の搬送装置５０は、幅方向Ｙに離れて配置されている。そして、幅方向Ｙにおける一対の第２の搬送装置５０同士の間には第１の切断用空間Ｓ１が存在する。第１の切断用空間Ｓ１は、レーザビームによって電極中間体３０を切断する際、電極中間体３０を貫通したレーザビームが第１の搬送装置４４及び第２の搬送装置５０に干渉しないようにするための空間である。よって、第１の切断用空間Ｓ１は、第１の搬送装置４４及び第２の搬送装置５０が配置されていない場所に存在する。

一方の第２の搬送装置５０ａについて、幅方向Ｙにおける他方の第１の搬送装置４４ｂとの間で、かつ他方の第２の搬送装置５０ｂとの間に第１の切断用空間Ｓ１が存在し、他方の第２の搬送装置５０ｂについても、一方の第１の搬送装置４４ａとの間で、かつ一方の第２の搬送装置５０ａとの間に第１の切断用空間Ｓ１が存在する。よって、第１の切断用空間Ｓ１は、二つの第２の搬送装置５０で共通の切断用空間である。また、電極中間体３０の搬送方向Ｘにおいて、各第２の搬送装置５０の下流側には、第２の切断用空間Ｓ２が存在する。第２の切断用空間Ｓ２は、レーザビームによって電極中間体３０を切断する際、電極中間体３０を貫通したレーザビームが第２の搬送装置５０に干渉しないようにするための空間である。よって、第２の切断用空間Ｓ２は、第２の搬送装置５０が配置されていない場所に存在する。

搬送部４３は、吸着型ベルトコンベヤである補助搬送装置６０を一対備える。一対の補助搬送装置６０は、幅方向Ｙにおける一対の第１の搬送装置４４の間に配置されている。補助搬送装置６０は、電極中間体３０の幅方向Ｙ両端部より内側の部分を保持しながら電極中間体３０を搬送する。

各補助搬送装置６０は、搬送方向Ｘにおける第２の搬送装置５０の下流側に第２の切断用空間Ｓ２を空けて配置されている。また、電極中間体３０の幅方向Ｙにおいて、一方の補助搬送装置６０は、一方の第１の搬送装置４４ａ寄りに配置され、他方の補助搬送装置６０は、他方の第１の搬送装置４４ｂ寄りに配置されている。そして、第２の搬送装置５０と補助搬送装置６０は搬送方向Ｘに並んでいる。

各補助搬送装置６０は、搬送方向Ｘに長手方向が延びる状態である。一対の補助搬送装置６０は、互いに平行に配置されている。各補助搬送装置６０は、一対のプーリ６１と、それらプーリ６１に巻き掛けられたベルト６２とを備え、ベルト６２の長手方向が搬送方向Ｘに沿う状態にある。一対のプーリ６１は、図示しない駆動装置により回転可能である。各ベルト６２は、図示しない多数の通気孔を備える。各補助搬送装置６０は、一対のプーリ６１の間に配置された吸引装置６３を備える。そして、吸引装置６３の駆動により、ベルト６２上部における一対のプーリ６１で挟まれた部分に負圧が発生する。負圧発生領域Ｔは、回転するベルト６２であっても常に一定であり、電極中間体３０は、幅方向Ｙ両端部より内側部分が負圧発生領域Ｔに保持されながら補助搬送装置６０によって搬送される。

電極製造装置４０は、電極中間体３０を切断するレーザ照射装置７０を備える。レーザ照射装置７０は、レーザ光源７１、ビーム走査器７２を備える。ビーム走査器７２は、レーザ光源７１から出射されたレーザビームを２次元方向に走査する。ビーム走査器７２には、例えば、ガルバノスキャナが用いられる。

図５（ａ）〜図５（ｅ）に示すように、レーザ照射装置７０は、第２の搬送装置５０に隣接する第１の切断用空間Ｓ１及び第２の切断用空間Ｓ２上に位置する電極中間体３０に向けてレーザビームを照射し、第１の切断用空間Ｓ１及び第２の切断用空間Ｓ２でレーザビームを走査する。照射されたレーザビームは、電極中間体３０を切断し、第１の切断用空間Ｓ１や第２の切断用空間Ｓ２を貫通する。よって、レーザビームが、第１の搬送装置４４及び第２の搬送装置５０に干渉することがない。本実施形態において、レーザ照射装置７０は、電極中間体３０が第２の搬送装置５０上を搬送される間に、電極１２の第２縁部１２ｂ、第３縁部１２ｃ、及び第４縁部１２ｄを切り出す。なお、電極１２の第１縁部１２ａ及び集電タブ１５に沿う部分は、電極製造装置４０より下流側に配置された、図示しない切断装置によって切断される。

次に、電極製造装置４０を用いた電極１２の製造方法を説明する。
まず、図５（ｂ）に示すように、レーザ照射装置７０は、一方の第２の搬送装置５０ａよりも搬送方向Ｘ下流側の第２の切断用空間Ｓ２に向けてレーザビームを照射する。レーザビームは、下流側の第２の切断用空間Ｓ２のうち、電極中間体３０における前駆体３２の第１の長縁部Ｅ１寄りの位置に入射する。

電極中間体３０が搬送方向Ｘに搬送されるなかで、図５（ｂ）の矢印に示すように、レーザビームは、第２の切断用空間Ｓ２において、他方の第１の搬送装置４４ｂに向かいつつ搬送方向Ｘ下流側に向けて斜めに走査される。すると、電極中間体３０は、一方の第１の搬送装置４４ａ側から他方の第１の搬送装置４４ｂに向けて幅方向Ｙに沿って直線状に切断される。すなわち、電極１２の第３縁部１２ｃとなる部分が電極中間体３０から切り出される。

次に、図５（ｃ）に示すように、レーザ照射装置７０はレーザビームの照射を停止させつつ、ビーム走査器７２によりレーザ光源７１を電極中間体３０の幅方向Ｙ中央部にまで移動させ、図５（ｃ）の矢印に示すように、電極中間体３０の幅方向Ｙ中央部の第１の切断用空間Ｓ１に向けてレーザビームを照射する。レーザビームは、電極中間体３０の幅方向Ｙの中央部に入射する。レーザ照射装置７０は、レーザビームを搬送方向Ｘ上流側に向けて走査させ、搬送方向Ｘに搬送される電極中間体３０を長手方向に沿って切断する。すると、図５（ｄ）の実線に示すように、電極中間体３０は、既に切り出された部分と合わせて横Ｔ字状に切断され、２枚の電極１２の第３縁部１２ｃ、及び２枚の電極１２に共通の第２縁部１２ｂが切り出される。

次に、図５（ｄ）の矢印に示すように、レーザ照射装置７０はレーザビームの照射を停止させつつ、ビーム走査器７２によりレーザ光源７１を、一方の第２の搬送装置５０ａよりも搬送方向Ｘ下流側の第２の切断用空間Ｓ２に向けて移動させ、切り出しを開始した位置まで照射位置を戻す。そして、レーザビームの照射を再開させる。

レーザビームは、下流側の第２の切断用空間Ｓ２のうち、電極中間体３０の第１の長縁部Ｅ１寄りの位置に入射する。電極中間体３０が搬送方向Ｘに搬送されるなかで、図５（ｅ）の矢印に示すように、レーザビームは、他方の第１の搬送装置４４ｂに向かいつつ搬送方向Ｘ下流側に向けて斜めに走査される。すると、電極中間体３０は、一方の第１の搬送装置４４ａ側から他方の第１の搬送装置４４ｂに向けて幅方向Ｙに沿って直線状に切断される。その結果、電極中間体３０の幅方向に並ぶ２枚の電極１２の第４縁部１２ｄが切り出される。よって、２枚の電極１２のうち、第１縁部１２ａ及び集電タブ１５に沿う部位以外が電極中間体３０から切り出される。

その後、電極中間体３０は、補助搬送装置６０によって搬送方向Ｘの下流側に搬送された後、図示しない切断装置によって切断される。すると、図６の２点鎖線に示すように、電極１２の第１縁部１２ａ及び集電タブ１５に沿う部分が切断され、電極中間体３０から２枚の電極１２が切り出される。

次に、電極製造装置４０の作用を記載する。
図５（ａ）に示すように、電極中間体３０の前駆体３２に不良箇所Ｆが存在している場合、図５（ｂ）に示すように、不良箇所Ｆが、第２の搬送装置５０より下流側の第２の切断用空間Ｓ２でのレーザ走査位置（図５（ｂ）の矢印）より搬送方向Ｘ下流側に移動するまで、レーザ照射装置７０によるレーザビームの照射を停止させる。そして、不良箇所Ｆがレーザ走査位置より搬送方向Ｘ下流側まで移動した後、第１の切断用空間Ｓ１及び第２の切断用空間Ｓ２に対応して配置された電極１２の各縁部に沿ってレーザ照射装置７０からレーザビームを照射させ、電極中間体３０の切り出しを行う。その結果、図５（ｆ）に示すように、今回切り出されることとなる電極１２１と、直前に切り出された電極１２２の間に不良箇所Ｆが存在する状態で切り出しが行われる。今回の電極１２１の切り出しは、不良箇所Ｆがレーザ走査位置より搬送方向Ｘ下流側まで移動した直後に行われたため、不良箇所Ｆのすぐ上流側に今回の電極１２１が形成される。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）電極製造装置４０は、レーザビームと各搬送装置４４，５０との干渉を回避するための第１の切断用空間Ｓ１及び第２の切断用空間Ｓ２を、第１の搬送装置４４と第２の搬送装置５０とを離して配置することで設けている。このため、第１の切断用空間Ｓ１及び第２の切断用空間Ｓ２に対し、電極中間体３０が相対的に移動する。電極中間体３０に不良箇所Ｆが存在しても、不良箇所Ｆが第２の搬送装置５０より下流側で、かつレーザビームの走査位置より下流側まで移動すれば、レーザビームによる電極１２の切り出しを行うことができる。

比較例として、電極中間体と共に移動する搬送ベルトにレーザビームの貫通孔が等間隔おきに設けられ、隣り合う貫通孔の間が１枚の電極の製造領域である場合を挙げる。この比較例の場合、搬送ベルトと共に電極中間体が移動するため、不良箇所Ｆが発生した場合には、貫通孔で挟まれた製造領域全体がレーザビームの照射領域から外れるまで電極の製造を行えず、貫通孔で挟まれた製造領域全体が廃棄されることとなる。

これに対し、本実施形態では、不良箇所Ｆがレーザビームの走査位置から外れるまでの量が比較例より減り、不良箇所が発生したときの電極中間体３０の廃棄量を減らすことができる。

（２）電極製造装置４０の第１の搬送装置４４は、吸着型ベルトコンベヤである。このため、電極中間体３０の幅方向Ｙの両端部を第１の搬送装置４４に吸着させながら搬送でき、搬送中及びレーザビームの照射中に電極中間体３０が振動しにくく、レーザビームによる電極中間体３０の切り出しが行いやすい。

（３）電極製造装置４０の第２の搬送装置５０は、吸着型ベルトコンベヤである。このため、電極中間体３０の幅方向Ｙの両端部より内側部分を第２の搬送装置５０に吸着させながら搬送でき、搬送中及びレーザビームの照射中に電極中間体３０が振動しにくく、レーザビームによる電極中間体３０の切り出しが行いやすい。

（４）電極製造装置４０は、一対の第１の搬送装置４４の間に２つの第２の搬送装置５０を備え、幅方向Ｙにおける第２の搬送装置５０同士の間に第１の切断用空間Ｓ１を備える。このため、第１の切断用空間Ｓ１に向けてレーザビームを照射し、かつ搬送方向Ｘの上流側に走査することで、電極中間体３０を幅方向Ｙの中央部から二分することができる。よって、電極中間体３０の幅方向Ｙに電極１２を２枚切り出すことができる。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図７に示すように、電極製造装置４０は、幅方向Ｙに隣り合う第２の搬送装置５０同士の間にも第１の搬送装置４４を備え、電極中間体３０は、幅方向Ｙの両端部だけでなく、幅方向Ｙの中央部も第１の搬送装置４４で支持される構成であってもよい。この場合、幅方向Ｙの両端部の第１の搬送装置４４と、それら第１の搬送装置４４に隣り合う第２の搬送装置５０との間に第１の切断用空間Ｓ１が存在し、各第２の搬送装置５０における搬送方向Ｘの上流側及び下流側の両方に第２の切断用空間Ｓ２が存在する。また、レーザ照射装置７０を幅方向Ｙに２つ備える。

また、電極中間体３０は、幅方向Ｙの中央部に露出部３４を備え、幅方向Ｙ中央部の第１の搬送装置４４によって、露出部３４が吸着搬送される構成となる。そして、各レーザ照射装置７０から照射されたレーザビームは、各第２の搬送装置５０より上流側の第２の切断用空間Ｓ２のうち、幅方向Ｙ中央部寄りに照射された後、幅方向Ｙの各端部の第１の搬送装置４４に向けて下流側へ斜めに走査された後、第１の切断用空間Ｓ１を搬送方向Ｘに沿って照射される。さらに、レーザビームは、第２の搬送装置５０より下流側の第２の切断用空間Ｓ２において幅方向Ｙの中央部に向けて下流側へ斜めに走査される。その結果、電極１２における第２縁部１２ｂ、第３縁部１２ｃ及び第４縁部１２ｄが電極中間体３０から切り出される。その後、図示しない切断装置によって、電極１２の第１縁部１２ａ及び集電タブ１５に沿う部分が露出部３４から切り出され、電極１２が切り出される。

○ 図８（ａ）に示すように、電極製造装置４０は、幅方向Ｙに隣り合う第２の搬送装置５０同士の間にも第１の搬送装置４４を備え、電極中間体３０は、幅方向Ｙの両端部だけでなく、幅方向Ｙの中央部も第１の搬送装置４４で支持される構成であってもよい。

この場合、幅方向Ｙの各端部の第１の搬送装置４４と、各第１の搬送装置４４に隣り合う第２の搬送装置５０との間に第１の切断用空間Ｓ１が存在するとともに、幅方向Ｙ中央部の第１の搬送装置４４と各第２の搬送装置５０との間にも第１の切断用空間Ｓ１が存在する。すなわち、幅方向Ｙにおける第２の搬送装置５０の両側の第１の搬送装置４４との間に第１の切断用空間Ｓ１が存在する。また、各第２の搬送装置５０における搬送方向Ｘの上流側及び下流側に第２の切断用空間Ｓ２が存在する。

また、幅方向Ｙ両端部の第１の搬送装置４４は、搬送方向Ｘに分割されており、搬送方向Ｘに隣り合う第１の搬送装置４４同士の間で、かつ第１の切断用空間Ｓ１よりも幅方向Ｙの両端側にタブ切断用空間ＳＴを備える。このタブ切断用空間ＳＴは、集電タブ１５を切り出す際に、レーザビームと第１の搬送装置４４との干渉を回避するための空間である。

なお、図８（ｂ）に示すように、幅方向Ｙ両端部の第１の搬送装置４４は、搬送方向Ｘに分割されていなくてもよい。この場合、電極中間体３０の幅方向Ｙ両端部の露出部３４は実施形態よりも幅方向Ｙに沿う寸法が延長されており、各第１の搬送装置４４は、各露出部３４から集電タブ１５を切り出す際に、レーザビームが干渉しない部位を支持する。

そして、図９に示すように、レーザ照射装置７０から照射されたレーザビームは、幅方向Ｙの各端部寄りの露出部３４に照射され、搬送方向Ｘに沿って直線状に走査された後、集電タブ１５に沿う形状に走査され、さらに、搬送方向Ｘに沿って直線状に走査される。その後、第２の搬送装置５０より下流側の第２の切断用空間Ｓ２において、幅方向Ｙ中央部寄りに照射された後、幅方向Ｙ中央部寄りの第１の切断用空間Ｓ１を搬送方向Ｘに沿って上流側に照射される。さらに、レーザビームは、第２の搬送装置５０より下流側の第２の切断用空間Ｓ２において幅方向Ｙの端部に向けて斜めに照射される。その結果、電極１２の全体が電極中間体３０から切り出される。

このようにした場合、レーザビームの照射を停止させることなく、一連の照射で電極１２を電極中間体３０から切り出すことができる。また、電極１２の第１縁部１２ａに沿う部分、及び集電タブ１５を電極製造装置４０で切り出すことができ、電極１２の製造を一工程で行うことができる。

○ 電極１２を切り出す枚数は、電極中間体３０の幅方向Ｙにおいては１枚であってもよい。この場合、図１０（ａ）に示すように、電極製造装置４０は、電極中間体３０の幅方向Ｙの両端部を支持する一対の第１の搬送装置４４と、一対の第１の搬送装置４４との間に配置された一つの第２の搬送装置５０とを備える。さらに、電極製造装置４０は、いずれか一方の第１の搬送装置４４と第２の搬送装置５０との間に存在する第１の切断用空間Ｓ１と、第２の搬送装置５０の上流側及び下流側に存在する第２の切断用空間Ｓ２とを備える。また、電極中間体３０の幅方向Ｙへの寸法は、実施形態の半分となり、一方の第１の搬送装置４４ａで電極中間体３０の露出部３４を支持する状態で搬送される。

そして、レーザ照射装置７０から照射されたレーザビームは、第２の搬送装置５０より上流側の第２の切断用空間Ｓ２のうち、露出部３４寄り（一方の第１の搬送装置４４ａ寄り）に照射されつつ、他方の第１の搬送装置４４ｂに向けて斜めに走査される。さらに、レーザビームは、搬送方向Ｘに沿って第１の切断用空間Ｓ１に向けて直線状に走査された後、第２の搬送装置５０より下流側の第２の切断用空間Ｓ２において、一方の第１の搬送装置４４ａに向けて斜めに走査される。その結果、電極１２における第２縁部１２ｂ、第３縁部１２ｃ及び第４縁部１２ｄが電極中間体３０から切り出される。その後、図示しない切断装置によって、電極１２の第１縁部１２ａ及び集電タブ１５に沿う部分が露出部３４から切り出され、電極１２が切り出される。

なお、図１０（ｂ）に示すように、レーザビームは、第１の切断用空間Ｓ１で搬送方向Ｘへ走査させた後、第２の搬送装置５０より下流側の第２の切断用空間Ｓ２において、一方の第１の搬送装置４４ａに向けて斜めに走査させてもよい。この場合、電極中間体３０からは、電極１２の第２縁部１２ｂ及び第３縁部１２ｃが切り出され、第３縁部１２ｃが切り出されると同時に、直前に切り出されていた別の電極１２の第４縁部１２ｄが切り出されることになる。

又は、図１０（ｃ）に示すように、レーザビームの走査は、第２の搬送装置５０より上流側の第２の切断用空間Ｓ２における一方の第１の搬送装置４４ａ寄りから開始し、他方の第１の搬送装置４４ｂに向けて斜めに走査させた後、第１の切断用空間Ｓ１で搬送方向Ｘへ直線状に走査させてもよい。この場合、電極中間体３０からは、電極１２の第４縁部１２ｄ及び第２縁部１２ｂが切り出され、直前に切り出されていた別の電極１２の第４縁部１２ｄが第３縁部１２ｃとして切り出されることになる。

○ 第１の搬送装置４４及び第２の搬送装置５０は、電極中間体３０を吸着する吸着型としたが、吸引装置を備えないベルトコンベヤであってもよい。
○ 電極中間体は、帯状金属箔の片面に前駆体を備える構成であってもよい。この場合、電極は、金属箔の片面に活物質層を備える構成となる。

○ 帯状集電体としての帯状金属箔３１に具体化したが、活物質層の前駆体３２を担持できるのであれば、帯状集電体は金属箔以外のシート状物であってもよい。

Ｘ…搬送方向、Ｙ…幅方向、Ｓ１…第１の切断用空間、Ｓ１，Ｓ２…第２の切断用空間、１２…電極、１４…活物質層、３０…電極中間体、３１…帯状集電体としての帯状金属箔、３２…前駆体、４０…電極製造装置、４４…第１の搬送装置、５０…第２の搬送装置、７０…レーザ照射装置。

Claims

帯状集電体の少なくとも片面に活物質層の前駆体を有する長尺状の電極中間体を搬送しながら該電極中間体から電極を切り出す電極製造装置であって、
前記電極中間体の面に沿い、かつ前記電極中間体の搬送方向に直交する方向を幅方向とすると、
前記幅方向に離れて配置され、前記電極中間体の少なくとも幅方向両端部を支持する第１の搬送装置と、
前記幅方向における前記第１の搬送装置の間に配置された第２の搬送装置と、
前記幅方向において、前記第２の搬送装置と、少なくとも一方の前記第１の搬送装置との間に存在する第１の切断用空間と、
前記搬送方向において、前記第２の搬送装置の上流側及び下流側の少なくとも一方に存在する第２の切断用空間と、
前記電極中間体から前記電極を切り出すためのレーザ照射装置と、を備え、
前記レーザ照射装置によるレーザビームの照射範囲は前記第１の切断用空間及び前記第２の切断用空間の範囲内であることを特徴とする電極製造装置。
前記第１の搬送装置は、前記電極中間体を吸着する吸着型ベルトコンベヤである請求項１に記載の電極製造装置。
前記第２の搬送装置は、前記電極中間体を吸着する吸着型ベルトコンベヤである請求項１又は請求項２に記載の電極製造装置。
前記第２の切断用空間は、前記搬送方向における前記第２の搬送装置の上流側及び下流側の両方に存在する請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の電極製造装置。
前記第２の搬送装置は、前記幅方向に複数配置されている請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の電極製造装置。
帯状集電体の少なくとも片面に活物質層の前駆体を有する長尺状の電極中間体を搬送しながら該電極中間体から電極を切り出す電極製造装置を用いた電極の製造方法であって、
前記電極中間体の面に沿い、かつ電極中間体の搬送方向に直交する方向を幅方向とすると、
前記電極製造装置は、前記幅方向に離れて配置され、前記電極中間体の少なくとも幅方向両端部を支持する第１の搬送装置と、
前記幅方向における前記第１の搬送装置の間に配置された第２の搬送装置と、
前記幅方向において、少なくとも一方の前記第１の搬送装置と前記第２の搬送装置との間に存在する第１の切断用空間と、
前記搬送方向における前記第２の搬送装置の上流側及び下流側の少なくとも一方に存在する第２の切断用空間と、
前記電極中間体から前記電極を切断するためのレーザ照射装置と、を備え、
前記第１の切断用空間及び前記第２の切断用空間に対応して配置された前記電極の縁部に沿って前記レーザ照射装置からレーザビームを照射させることを特徴とする電極の製造方法。