JP6617440B2 - 電極積層方法および電極積層装置 - Google Patents

Description

本発明は、電極積層方法および電極積層装置に関する。

特許文献１に記載されるように、吸着パッドによって負極箔、正極箔、およびセパレータを吸着し、吸着パッドを回転移動させることで積層ステージ上にこれらを積層する方法が知られている。特許文献１に記載の方法では、４本のアームを有する搬送ハンドラが用いられ、アームの先端には、負極吸着パッド、正極吸着パッド、および２つのセパレータ吸着パッドがそれぞれ取り付けられている。これらの吸着パッドの下方には、積層ステージ、負極箔供給ステージ、セパレータ供給ステージ、および正極箔供給ステージが、９０度間隔で配置されている。

セパレータ供給ステージ上のセパレータは、セパレータ吸着パッドによって負極箔供給ステージに搬送されて解放されることで、負極に重ねられる。負極およびセパレータは、重ねられたまま負極吸着パッドによって積層ステージに搬送されて解放され、積層される。一方で、セパレータ供給ステージ上のセパレータは、セパレータ吸着パッドによって正極箔供給ステージに搬送されて解放されることで、正極に重ねられる。正極およびセパレータは、重ねられたまま正極吸着パッドによって積層ステージに搬送されて解放され、積層される。これらの搬送および積層は、搬送ハンドラが時計回りの９０度の回転と反時計回りの９０度の回転とを繰り返す間に行われる。

特開２００８−２８２７５６号公報

特許文献１に記載の方法では、電極要素の１つであるセパレータは、負極箔供給ステージまたは正極箔供給ステージにいったん搬送され、負極または正極に重ねられる。そして、２枚（すなわち負極およびセパレータ、または、正極およびセパレータ）が重なった状態で再び搬送されて、積層ステージにおいて積層される。このように、セパレータが２回吸着および解放されると、積層ステージ上における電極要素の位置精度が低下するおそれがある。

本発明は、シート状にて電極組立体の一部をなす電極要素を精度良く積層することができる電極積層方法および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方法は、回転軸線を中心に所定の一方向に回転可能であると共に、回転軸線に対して周方向に等間隔に配置された複数の吸着部を有する回転ピッカーを用い、吸着部の通過経路の下方に位置する供給位置に供給されるいずれもシート状の第１電極要素および第２電極要素を吸着保持し、回転ピッカーの回転により第１電極要素および第２電極要素を周方向に搬送し、通過経路の下方に位置する積層位置において第１電極要素および第２電極要素を交互に積層する電極積層方法であって、吸着部の個数は、供給位置の個数と積層位置の個数との和より大きく、積層位置上に吸着部が位置するときに、供給位置上に他の吸着部が位置し、回転ピッカーを一方向に回転させながら、それぞれの吸着部によって第１電極要素および第２電極要素を交互に搬送し、それぞれの吸着部が積層位置上に到達する度に、当該吸着部に吸着保持された第１電極要素または第２電極要素を解放して積層する。

本発明の一態様に係る電極積層装置は、回転軸線を中心に所定の一方向に回転可能であると共に、回転軸線に対して周方向に等間隔に配置された複数の吸着部を有し、いずれもシート状の第１電極要素および第２電極要素を吸着保持して周方向に搬送する回転ピッカーと、吸着部の通過経路の下方に位置する供給位置に第１電極要素および第２電極要素を供給する供給部と、通過経路の下方に位置する積層位置において、回転ピッカーの吸着部から第１電極要素および第２電極要素を交互に受け取って積層させる積層部と、回転ピッカーにおける回転および吸着・解放を制御する制御部と、を備え、吸着部の個数は、供給位置の個数と積層位置の個数との和より大きく、供給部および積層部は、積層位置上に吸着部が位置するときに、供給位置上に他の吸着部が位置するように構成されており、制御部は、回転ピッカーを一方向に回転させながら、それぞれの吸着部によって第１電極要素および第２電極要素を交互に搬送させ、それぞれの吸着部が積層位置上に到達する度に、当該吸着部に吸着保持された第１電極要素または第２電極要素を解放して積層させる。

これらの電極積層方法および電極積層装置によれば、複数の吸着部を有する回転ピッカーは、所定の一方向に回転する間、それぞれの吸着部によって所定の順序で電極要素を搬送する。そして、それぞれの吸着部が積層位置上に到達したときに、当該吸着部に吸着保持された電極要素を解放して積層する。このように、電極要素をいったん吸着保持したら、積層位置に到達するまでは、その保持状態を保っており、その間に電極要素を解放することはない。よって、吸着部に対する電極要素の位置ずれが低減され、積層位置において、電極要素を精度良く積層することができる。
また、この電極積層方法によれば、吸着部の個数が、供給位置の個数と積層位置の個数との和より大きいため、回転ピッカーが１回転する間の積層回数が多くなる。よって、積層速度がより一層高められる。

回転ピッカーを、３６０度を吸着部の個数で除した角度ずつ回転および停止させ、回転ピッカーが停止している間に、積層位置上の吸着部によって電極要素を積層してもよい。この場合、積層位置上に吸着部が到達する度に、回転ピッカーが停止する。よって、電極要素の吸着保持および積層を確実かつ容易に行うことができる。電極要素を吸着保持する際の位置精度も高められる。

電極積層方法において、吸着部の個数は偶数であってもよい。

本発明のいくつかの態様によれば、回転ピッカーを用いて、電極要素を精度良く積層することができる。

本発明の一実施形態に係る積層装置の概略的な平面図である。 図１の積層装置の概略的な側面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図１中の回転ピッカーの回転に伴う電極要素の搬送および積層状況を示す平面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、積層装置の変形形態を示す平面図である。 回転ピッカーの変形形態を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明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。また、以下の説明において、「上」、「下」等の方向は、図面に示される状態に基づいており、便宜的なものである。

図１および図２に示されるように、電極積層装置１は、負極を構成するシート状の第１電極要素１０と、正極及びセパレータを構成するシート状の第２電極要素２０とを積層するための装置である。電極積層装置１は、たとえば台座２上に設けられた積層ステージ４上に各電極要素１０，２０を交互に（所定の順序で）積層する。電極積層装置１により、各電極要素１０，２０が交互に積層された電極組立体が製造される。この電極組立体は、金属製の筐体内に収容されて電池セルを構成する。電池セルとしては、たとえばリチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池が挙げられる。

電極積層装置１は、第１供給位置Ｐ１に第１電極要素１０を供給する第１コンベア（供給部）６と、第２供給位置Ｐ２に第２電極要素２０を供給する第２コンベア（供給部）８と、各電極要素１０，２０を吸着保持して交互に搬送する回転ピッカー３０と、積層位置Ｓにおいて、回転ピッカー３０から各電極要素１０，２０を交互に受け取って積層する積層ステージ（積層部）４とを備えている。第１供給位置Ｐ１、第２供給位置Ｐ２、および積層位置Ｓは、回転ピッカー３０の回転軸線Ｃを中心とする同一円周上に位置している。

まず、電極積層装置１による搬送および積層の対象となる第１電極要素１０および第２電極要素２０について説明する。第１電極要素１０は、負極を構成する要素である。第１電極要素１０は、台座２上に設けられた第１コンベア６によって図１中の搬送方向Ｄ１へ順次運搬され、第１コンベア６上の第１供給位置Ｐ１において供給される。第１電極要素１０は、たとえば長方形状（矩形状）の金属箔１２を備える。なお、金属箔１２は、後述する第２電極要素２０を構成する金属箔２２と異なり、セパレータによって包まれていない。

金属箔１２は、たとえば銅箔等である。金属箔１２の両面には、負極活物質層が設けられている。負極活物質層は、たとえば負極活物質およびバインダを含んで構成されている。負極活物質としては、たとえば、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、および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、並びに、ホウ素添加炭素等が挙げられる。また、金属箔１２は、長辺から突出するタブ部１４を有している。タブ部１４には、負極活物質層が設けられていない。タブ部１４は、電池セルを構成する負極端子との電気的な接続のために設けられている。

第２電極要素２０は、正極とセパレータを構成する要素である。第２電極要素２０は、台座２上に設けられた第２コンベア８によって搬送方向Ｄ２へ順次運搬され、第２コンベア８上の第２供給位置Ｐ２において順次供給される。第２電極要素２０は、たとえば、セパレータ２６によって包まれた長方形状（矩形状）の金属箔２２を備える。なお、図１中に例示された１つのセパレータ２６を除き、各図においてセパレータ２６の図示は省略されている。

金属箔２２は、たとえばアルミニウム箔等である。金属箔２２の両面には、正極活物質層が設けられている。正極活物質層は、たとえば正極活物質およびバインダを含んで構成されている。正極活物質としては、たとえば、複合酸化物、金属リチウム、および硫黄等が挙げられる。複合酸化物は、たとえば、マンガン、ニッケル、コバルト、およびアルミニウムの少なくとも１つと、リチウムとを含むものが挙げられる。また、金属箔２２は、長辺から突出するタブ部２４を有している。タブ部２４には、正極活物質層が設けられていない。タブ部２４は、電池セルを構成する正極端子との電気的な接続のために設けられている。

セパレータ２６は、たとえば袋状をなしている。セパレータ２６は、たとえば、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、または不織布等から形成されている。タブ部２４は、セパレータ２６から突出している。

続いて、回転ピッカー３０について説明する。回転ピッカー３０は、台座２上に設けられて回転方向（所定の一方向）Ｄ３に回転可能な回転軸部３２と、回転軸部３２に設けられた複数の搬送部３４と、を有している。搬送部３４の個数は、回転ピッカー３０の場合、１０個である。電極積層装置１は、回転軸線Ｃを中心として回転軸部３２を回転させることで、各電極要素１０，２０を搬送部３４によって搬送し、所定の積層位置Ｓにおいて交互に積層する。なお、回転軸線Ｃは、鉛直方向に略平行であり、鉛直方向に沿っている。なお、回転軸線Ｃは、鉛直方向に対して角度をなしてもよい。

回転ピッカー３０について、より詳細に説明する。回転軸部３２は、たとえば円柱状をなしており、基端において台座２に回転可能に接続されている。回転軸部３２は、たとえば台座２内に設けられたモータである動力部５２の動力により、回転軸線Ｃを中心として回転方向Ｄ３へ（反時計回りに）回転する。動力部５２は、たとえばサーボモータである。回転軸部３２は、回転方向Ｄ３に複数周、回転し続けることができるようになっている。なお、回転軸部３２は、回転方向Ｄ３に間欠的に回転可能であり、連続的にも回転可能である。回転軸部３２が間欠的に回転する場合、回転軸部３２は、３６０度を搬送部３４の個数で除した角度ずつ、具体的には３６度ずつ、回転および停止することができる構成とされる。

搬送部３４は、アーム部３６、伸縮部３７、および吸着部３８を含んでいる。アーム部３６は、たとえば四角柱状をなしており、回転軸部３２の先端側の外周面から延びている。具体的には、アーム部３６は、回転軸部３２と直角をなすように、回転軸部３２の径方向外側へ延びている。１０本のアーム部３６は、略等しい長さを有しており、回転軸線Ｃに対して、周方向に等間隔に配置されている。言い換えれば、隣接するアーム部３６の中心線は、回転軸線Ｃで交わっており、互いに約３６度（＝３６０度／１０）の角度をなしている。

伸縮部３７は、たとえば円筒状をなしており、アーム部３６の先端部に設けられている。伸縮部３７におけるアーム部３６と反対側の端部（すなわち下端部）は、吸着部３８に接続されている。伸縮部３７は、アーム部３６の先端部の下面から下方に伸びる。伸縮部３７は、伸縮構造を有しており、伸縮部３７の上下方向の長さは可変となっている。これにより、伸縮部３７は、吸着部３８を下方に移動させる。吸着部３８は、少なくとも図２中に実線で示す待機位置と破線で示す作業位置との間で、上下方向に移動可能となっている。

吸着部３８は、たとえば底面が長方形状である箱状をなしている。吸着部３８は、たとえば、下面に設けられた吸着孔に生じる負圧によって各電極要素１０，２０を吸着することにより、各電極要素１０，２０を保持する。たとえば、アーム部３６に沿ってエア配管が設けられており、エア配管の先端が吸着部３８に接続されている。エア配管の基端側には、図示しないバルブおよび吸引ポンプ等が接続されており、エア配管および吸着部３８内に負圧を生じさせる。バルブは各吸着部３８に対して個別に設けられている。バルブが制御部６０によって開閉制御されることにより、吸着部３８における吸着力が発生または消失する。各吸着部３８は、個別に制御可能である。このような吸着機構では、共通の１台のポンプが設けられてもよいし、搬送部３４ごとに個別のポンプが設けられてもよい。

吸着部３８は、回転軸部３２が回転することで、回転軸部３２の回転軸線Ｃを中心とする円形の通過経路上を移動する。吸着部３８は、第１供給位置Ｐ１上、第２供給位置Ｐ２上、および積層位置Ｓ上を通過する。このとき、吸着部３８は、たとえば待機位置に位置付けられた状態で移動する。待機位置に位置付けられた各吸着部３８の台座２からの高さは、互いに同一となっている。したがって、４つの吸着部３８は、回転軸部３２の回転中に、互いに同一の平面上に位置する（図２参照）。

吸着部３８は、第１供給位置Ｐ１において、待機位置から作業位置まで移動し、吸着力を発生させてシート状の第１電極要素１０を保持する保持作業を行う。吸着部３８は、第２供給位置Ｐ２において、待機位置から作業位置まで移動し、吸着力を発生させてシート状の第２電極要素２０を保持する保持作業を行う。吸着部３８は、各電極要素１０，２０を周方向に搬送している間、吸着力を発生させ続ける。また、吸着部３８は、積層位置Ｓにおいて、待機位置から作業位置まで降下し、吸着力を消失させて各電極要素１０，２０の保持を解除する（すなわち、各電極要素１０，２０を解放する）積層作業を行う。

図１および図３を参照して、第１コンベア６および第２コンベア８について説明する。第１コンベア６は、たとえば水平に延びる搬送面を有するベルトコンベアであり、搬送面上に載置された第１電極要素１０を搬送方向Ｄ１に搬送する。第１電極要素１０が供給される第１供給位置Ｐ１は、たとえば、第１コンベア６の搬送方向Ｄ１における下流側の端部に設けられる。第１コンベア６は、第１供給位置Ｐ１に第１電極要素１０が位置したときに停止するよう間欠的に移動してもよいし、連続的に移動してもよい。第１コンベア６の搬送面は、水平に延びる場合に限られず、水平面に対して傾斜していてもよい。搬送方向Ｄ１は、直線状であってもよいが、曲がっていてもよい。第１コンベア６の搬送面は、水平面に沿って延びる周回軌道をなしてもよい。

第２コンベア８は、たとえば水平に延びる搬送面を有するベルトコンベアであり、搬送面上に載置された第２電極要素２０を搬送方向Ｄ２に搬送する。第２電極要素２０が供給される第２供給位置Ｐ２は、たとえば、第２コンベア８の搬送方向Ｄ２における下流側の端部に設けられる。第２コンベア８は、第２供給位置Ｐ２に第２電極要素２０が位置したときに停止するよう間欠的に移動してもよいし、連続的に移動してもよい。第２コンベア８の搬送面は、水平に延びる場合に限られず、水平面に対して傾斜していてもよい。搬送方向Ｄ２は、直線状であってもよいが、曲がっていてもよい。第２コンベア８の搬送面は、水平面に沿って延びる周回軌道をなしてもよい。

上記したように、第１供給位置Ｐ１および第２供給位置Ｐ２は、いずれも回転ピッカー３０の回転軸線Ｃを中心とする同一円周上に位置している。言い換えれば、第１供給位置Ｐ１および第２供給位置Ｐ２は、吸着部３８の通過経路の下方に位置する。第１供給位置Ｐ１は、積層位置Ｓを基準として、第２供給位置Ｐ２よりも回転方向Ｄ３の上流側に位置する。なお、第２電極要素２０が供給される第２供給位置Ｐ２が、積層位置Ｓを基準として、第１電極要素１０が供給される第１供給位置Ｐ１よりも回転方向Ｄ３の上流側に位置してもよい。

第１供給位置Ｐ１は、たとえば、積層位置Ｓに対して周方向に１８０度（回転軸線Ｃを中心とする中心角として）離れて配置されている。ある１つの吸着部３８が積層位置Ｓ上に位置するときに、その吸着部３８とは回転軸線Ｃに関して反対側にある他の吸着部３８が、第１供給位置Ｐ１上に位置する。

搬送方向Ｄ１は、回転軸線Ｃを中心とする円周の第１供給位置Ｐ１における接線の方向に沿っている。第１コンベア６上には、金属箔１２の長辺が搬送方向Ｄ１に向けられるように第１電極要素１０が載置されており、タブ部１４は、搬送方向Ｄ１に垂直な方向に突出する。より詳細には、第１電極要素１０が第１供給位置Ｐ１に到達したとき、タブ部１４は、回転軸線Ｃを中心とする円の径方向内方に向けて突出するようになっている。なお、この場合、搬送方向Ｄ１は、その円の径方向に垂直であるが、搬送方向Ｄ１は、当該径方向に平行であってもよいし、鈍角をなしてもよい。第１電極要素１０は、第１供給位置Ｐ１に到達したときにタブ部１４がその円の径方向外方に向けて突出するように載置されてもよいし、他の向きに向けられてもよい。

第２供給位置Ｐ２は、たとえば、積層位置Ｓに対して周方向に７２度（回転軸線Ｃを中心とする中心角として）離れて配置されている。ある１つの吸着部３８が積層位置Ｓ上に位置するときに、回転方向Ｄ３の上流側におけるその吸着部３８の２つ隣りの他の吸着部３８が、第２供給位置Ｐ２上に位置する。また、第２供給位置Ｐ２と第１供給位置Ｐ１との関係に関して説明すると、ある１つの吸着部３８が第２供給位置Ｐ２上に位置するときに、回転方向Ｄ３の上流側におけるその吸着部３８の３つ隣りの他の吸着部３８が、第１供給位置Ｐ１上に位置する。

搬送方向Ｄ２は、回転軸線Ｃを中心とする円周の第２供給位置Ｐ２における接線の方向に沿っている。第２コンベア８上には、金属箔２２の長辺が搬送方向Ｄ２に向けられるように第２電極要素２０が載置されており、タブ部２４は、搬送方向Ｄ２に垂直な方向に突出する。より詳細には、第２電極要素２０が第２供給位置Ｐ２に到達したとき、タブ部２４は、回転軸線Ｃを中心とする円の径方向内方に向けて突出するようになっている。なお、この場合、搬送方向Ｄ２は、その円の径方向に垂直であるが、搬送方向Ｄ２は、当該径方向に平行であってもよいし、鈍角をなしてもよい。第２電極要素２０は、第２供給位置Ｐ２に到達したときにタブ部２４がその円の径方向外方に向けて突出するように載置されてもよいし、他の向きに向けられてもよい。

上記した配置により、第１電極要素１０および第２電極要素２０は、いずれも長辺（タブ部が設けられた一辺）が半径方向に垂直となる姿勢で、吸着部３８によって吸着保持され、回転方向Ｄ３に搬送される。よって、積層位置Ｓ上に到達する第１電極要素１０および第２電極要素２０は、同じ向き・姿勢で解放され、積層される。図１に示されるように、第１電極要素１０および第２電極要素２０の長辺は揃っており、長辺に対してタブ部１４およびタブ部２４が設けられた位置が異なることで、タブ部１４およびタブ部２４は長辺の方向に離間する。

電極積層装置１では、複数の供給位置（第１供給位置Ｐ１および第２供給位置Ｐ２）が設けられ、複数の搬送部（第１コンベア６および第２コンベア８）が設けられている。この場合、複数の搬送部は、互いに回転対称となるように設けられ得る。各搬送部において同じ向き・姿勢で各電極要素が載置されるようにすることで、各供給位置において、各電極要素の向き・姿勢は、互いに回転対称となる。

積層位置Ｓに配置される積層ステージ４は、たとえば搬出コンベア４０上に載置される、第１電極要素１０及び第２電極要素２０を積層するための、平板状の治具である。積層ステージ４は、第１電極要素１０および第２電極要素２０を交互に（所定の順序で）受け取り、積層させる。搬出コンベア４０は、たとえばベルトコンベアであり、積層位置Ｓから径方向外方に延びている。搬出コンベア４０は、積層完了後の積層体を電極積層装置１の外部に搬出する。なお、このような搬出コンベア４０が設けられる場合に限られない。積層ステージ４を支持する支持部が設けられ、その支持部が移動することで積層完了後の積層体を搬出する態様であってもよい。積層ステージ４上の積層体を保持または把持して搬出するピッカー等が設けられてもよい。

本実施形態の電極積層装置１では、搬送部３４すなわち吸着部３８の個数は、１０個であり、電極要素１０，２０の供給位置の個数（すなわち第１供給位置Ｐ１および第２供給位置Ｐ２；２個）と積層位置の個数（すなわち積層ステージ４；１個）との和より大きくなっている。電極要素の供給箇所よりも多くの吸着部３８を備えることで、回転ピッカー３０が１回転する間に、より多くの電極要素を搬送することができるようになっている。

電極積層装置１は、制御部６０（回転制御手段）を更に備えている。制御部６０は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含むコンピュータにより構成されている。制御部６０は、動力部５２を制御することにより、回転軸部３２の回転を制御する。つまり、制御部６０は、回転軸部３２の回転を制御する回転制御手段として機能する。また、制御部６０は、各コンベア６，８，４０、各伸縮部３７、各吸着部３８、第１コンベア６、および第２コンベア８等を制御する。

電極積層装置１の動作について説明する。第１コンベア６には、図示しない負極供給装置によって、第１電極要素１０が供給され、搬送面上に載置される。第２コンベア８には、図示しない正極供給装置によって、第２電極要素２０が供給され、搬送面上に載置される。このとき、図１に示されるように、矩形状の金属箔の長辺（タブ部が設けられた一辺）が搬送方向Ｄ１，Ｄ２に向けられるように、電極要素１０，２０がそれぞれ載置される。

制御部６０は、回転ピッカー３０を制御し、回転ピッカー３０の各吸着部３８に第１電極要素１０および第２電極要素２０が交互に保持されるよう、回転ピッカー３０の回転、伸縮部３７の伸縮、吸着部３８による吸着動作を行わせる。制御部６０は、回転ピッカー３０による吸着動作および吸着タイミングに合わせて、第１コンベア６および第２コンベア８を制御し、第１供給位置Ｐ１および第２供給位置Ｐ２に各電極要素１０，２０を供給する。制御部６０は、積層位置Ｓ上に到着した搬送部３４を制御し、伸縮部３７の伸縮および吸着部３８による解放動作を行わせる。

図３の（ａ）〜（ｃ）は、回転ピッカー３０の回転に伴う各電極要素１０，２０の搬送および積層状況を示す平面図である。図３の各図においては、各吸着部３８の位置の変化を容易に理解できるよう、各アーム部３６に、時計回りに１〜１０の連番が付されている。以下の説明では、吸着部３８を「１番の（ｎ番の）吸着部３８」等と呼ぶ。また、図３の各図において、破線の円は、当該円で囲まれた箇所において各電極要素１０，２０の取得または解放（積層）が行われていることを示す。

図３（ａ）に示されるように、積層位置Ｓ上に、第２電極要素２０を保持した１番の吸着部３８が到着するとき、積層ステージ４の最上面には、既に第１電極要素１０が載置されている。その第１電極要素１０は、積層位置Ｓを通過した１０番の吸着部３８によって解放および載置された電極要素である。制御部６０は、伸縮部３７および吸着部３８を制御して、吸着部３８に保持された第２電極要素２０を解放し、第１電極要素１０上に積層させる。このとき、制御部６０は、６番の吸着部３８を制御して、その吸着部３８に第１供給位置Ｐ１にある第１電極要素１０を吸着保持させる。制御部６０は、３番の吸着部３８を制御して、その吸着部３８に第２供給位置Ｐ２にある第２電極要素２０を吸着保持させる。また、このとき、２番の吸着部３８および４番の吸着部３８には、第１電極要素１０がそれぞれ吸着保持されている。５番の吸着部３８には、何も吸着保持されていない。

続いて、制御部６０は、回転ピッカー３０を制御して、回転ピッカー３０を３６度だけ回転および停止させる。これに応じて、制御部６０は、第１コンベア６および第２コンベア８の搬送面を進行させる。図３（ｂ）に示されるように、積層位置Ｓ上に、第１電極要素１０を保持した２番の吸着部３８が到着するとき、積層ステージ４には、上述の第２電極要素２０が載置されている。制御部６０は、伸縮部３７および吸着部３８を制御して、吸着部３８に保持された第１電極要素１０を解放し、第２電極要素２０上に積層させる。このとき、３番の吸着部３８には、上述の第２電極要素２０が吸着保持されている。４番の吸着部３８および６番の吸着部３８には、上述の第１電極要素１０がそれぞれ吸着保持されている。５番の吸着部３８には、何も吸着保持されていない。

また、このとき、制御部６０は、第１供給位置Ｐ１上にある７番の吸着部３８に対しては、吸着動作を行わせず、その吸着部３８は、第１供給位置Ｐ１上を通過するのみである。制御部６０は、第２供給位置Ｐ２上にある４番の吸着部３８に対しては、吸着動作を維持したままとし、その吸着部３８は、第１電極要素１０を吸着保持したまま第２供給位置Ｐ２上を通過する。

続いて、制御部６０は、回転ピッカー３０を制御して、回転ピッカー３０を３６度だけ回転および停止させる。これに応じて、制御部６０は、第１コンベア６および第２コンベア８の搬送面を進行させる。図３（ｃ）に示されるように、積層位置Ｓ上に、第２電極要素２０を保持した１番の吸着部３８が到着するとき、制御部６０は、上述した図３（ａ）の場合と同じ制御を行い、各吸着部３８を動作させる。

制御部６０は、以上の制御および動作を繰り返すことで、積層ステージ４上に第１電極要素１０および第２電極要素２０を交互に積層する。制御部６０は、回転ピッカー３０を回転方向Ｄ３に回転させながら、それぞれの吸着部３８によって所定の順序で電極要素１０，２０を搬送させ、それぞれの吸着部３８が積層位置Ｓ上に到達する度に、当該吸着部３８に吸着保持された電極要素１０または２０を解放して、積層ステージ４上に積層させる。この一連の動作において、制御部６０は、回転ピッカー３０を３６度ずつ回転および停止させ、回転ピッカー３０が停止している間に、積層位置Ｓ上の吸着部３８によって電極要素１０または２０を積層させる。

図３（ａ）〜（ｃ）から明らかなように、電極積層装置１による積層動作では、第２供給位置Ｐ２と積層位置Ｓとの間に位置する吸着部３８は、常に、第１電極要素１０または第２電極要素２０を吸着保持している。隣り合う吸着部３８において、吸着保持する電極要素の種類は異なっている。積層位置Ｓ上の吸着部３８は、常に、第１電極要素１０または第２電極要素２０を解放し、積層させている。言い換えれば、吸着部３８は、何もせずに積層位置Ｓ上を通過することはなく、必ず積層作業を行っている。積層位置Ｓと第１供給位置Ｐ１との間に位置する吸着部３８（積層位置Ｓと第１供給位置Ｐ１を含まず、これらの中間に位置する４個の吸着部３８）は、常に、何も吸着保持していない。また、全１０個の吸着部３８のうち、５個の吸着部３８が、第１電極要素１０を専ら吸着保持しており、他の５個の吸着部３８が、第２電極要素２０を専ら吸着保持している。

以上説明した本実施形態の電極積層方法および電極積層装置１によれば、複数の吸着部３８を有する回転ピッカー３０は、回転方向Ｄ３に回転する間、それぞれの吸着部３８によって所定の順序で電極要素１０，２０を搬送する。そして、それぞれの吸着部３８が積層位置Ｓ上に到達したときに、当該吸着部３８に吸着保持された電極要素１０，２０を解放して積層する。このように、電極要素１０，２０をいったん吸着保持したら、積層位置Ｓに到達するまでは、その保持状態を保っており、その間に電極要素１０，２０を解放することはない。よって、吸着部３８に対する電極要素１０，２０の位置ずれが低減され、積層位置Ｓにおいて、電極要素１０，２０が精度良く積層される。さらには、それぞれの吸着部３８が積層位置Ｓ上に到達する度に電極要素１０，２０を積層するため、積層位置Ｓ上を通過する吸着部３８は、毎回、（何もせずに通過することなく）電極要素１０，２０を積層していく。よって、積層作業の作業時間に無駄がなく、電極要素１０，２０の積層速度（回転ピッカー３０の１回転あたりの積層枚数）が高められている。その結果として、積層体をより短時間で完成させることができる。

上記特許文献１に記載された従来の技術では、負極吸着パッドが積層ステージ上に２回到達するうちの１回において、負極およびセパレータが積層される。同様に、正極吸着パッドが積層ステージ上に２回到達するうちの１回において、正極およびセパレータが積層される。言い換えれば、積層ステージに着目した場合、２回に１回は、積層ステージに何も積層されない。このように、積層ステージに何も積層されない時間があるため、待ち時間（付随作業時間）が発生してしまっていた。また、セパレータが２回吸着および解放されるため、積層ステージ上に積層される電極要素の位置にばらつきが生じ得る傾向にあった。さらには、セパレータが２回吸着および解放されることで、その間に異物を拾ってくるリスクがあった。

本実施形態の電極積層方法および電極積層装置１によれば、そのような位置精度の低下の可能性や異物を拾うリスクが低減されており、電極要素１０，２０を精度良く積層することができる。

また、回転ピッカーを、３６度ずつ回転および停止させるため、積層位置Ｓ上に吸着部３８が到達する度に、回転ピッカー３０が停止する。そして、回転ピッカー３０が停止している間に、電極要素１０，２０を積層する。よって、電極要素１０，２０の吸着保持および積層が確実かつ容易に実施される。さらには、電極要素１０，２０を吸着保持する際の位置精度も高められている。

また、吸着部３８の個数は、１０個と多くなっている。よって、回転ピッカー３０が１回転する間に、小刻みに電極要素１０，２０が取得され、しかも電極要素１０，２０の積層回数が多くなっている。これにより、積層速度がより一層高められている。

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。

たとえば、図４（ａ）に示されるように、３個の吸着部３８を有する回転ピッカー３０Ａが用いられた電極積層装置１Ａであってもよい。この場合、積層位置Ｓ、第１供給位置Ｐ１、および第２供給位置Ｐ２は、回転軸線Ｃを中心として周方向に１２０度ずつ離間するように配置される。制御部６０は、回転ピッカー３０Ａを１２０度ずつ回転させる。電極積層装置１Ａによっても、吸着部３８が積層位置Ｓ上に位置する度に電極要素１０，２０が積層され、電極要素１０，２０が精度良く積層される。また、電極要素１０，２０の積層速度が高められる。なお、この場合、個々の吸着部３８に着目すると、吸着部３８は、第１電極要素１０および第２電極要素２０を交互に吸着保持する。

図４（ｂ）に示されるように、４個の吸着部３８を有する回転ピッカー３０Ｂが用いられた電極積層装置１Ｂであってもよい。この場合、第１供給位置Ｐ１および積層位置Ｓは、平面視した場合の時計回りに、回転軸線Ｃを中心として周方向に１８０度離間するように配置される。積層位置Ｓおよび第２供給位置Ｐ２、第２供給位置Ｐ２および第１供給位置Ｐ１は、平面視した場合の時計回りに、回転軸線Ｃを中心として周方向に９０度ずつ離間するように配置される。制御部６０は、回転ピッカー３０Ｂを９０度ずつ回転させる。電極積層装置１Ｂによっても、吸着部３８が積層位置Ｓ上に位置する度に電極要素１０，２０が積層され、電極要素１０，２０が精度良く積層される。また、電極要素１０，２０の積層速度が高められる。なお、この場合、個々の吸着部３８に着目すると、回転軸線Ｃを中心に１８０度の位置関係にある２個の吸着部３８が、第１電極要素１０を専ら吸着保持し、回転軸線Ｃを中心に１８０度の位置関係にある他の２個の吸着部３８が、第２電極要素２０を専ら吸着保持する。

図４（ｃ）に示されるように、５個の吸着部３８を有する回転ピッカー３０Ｃが用いられた電極積層装置１Ｃであってもよい。この場合、第２コンベア８によって、金属箔２２およびタブ部２４を有し、セパレータによって包まれていない正極からなる第２電極要素２０Ａが搬送されてもよい。積層位置Ｓおよび第１供給位置Ｐ１の間に、個片のセパレータ２６Ａを第３供給位置Ｐ３に供給するためのセパレータ供給コンベア７１が設けられてもよい。第１供給位置Ｐ１および第２供給位置Ｐ２の間に、個片のセパレータ２６Ａを第４供給位置Ｐ４に供給するためのセパレータ供給コンベア７２が設けられてもよい。この場合、積層位置Ｓおよび第１供給位置Ｐ１〜第４供給位置Ｐ４は、回転軸線Ｃを中心として周方向に７２度ずつ離間するように配置される。制御部６０は、回転ピッカー３０Ｃを７２度ずつ回転させる。電極積層装置１Ｃによっても、吸着部３８が積層位置Ｓ上に位置する度に電極要素１０，２０Ａ，２６Ａが積層され、電極要素１０，２０Ａ，２６Ａが精度良く積層される。また、電極要素１０，２０Ａ，２６Ａの積層速度が高められる。

さらには、上記した変形態様に限られず、搬送部３４（すなわち吸着部３８）の個数は、複数であれば何個であってもよい。吸着部３８の個数が多い方が積層速度（回転ピッカー３０が１回転する間の積層枚数）を高めることができるが、隣り合う搬送部３４の間隔（中心角）があまりに小さいと、吸着部３８同士が干渉してしまうといった問題が生じ得る。吸着部３８同士の干渉を避けるためにアーム部３６を長くすると、電極積層装置１の接地面積が増大し、装置が大型化する。このように、吸着部３８の個数と電極積層装置１のサイズとはトレードオフの関係にあるので、これらを状況・条件に応じて適切に設定すればよい。なお、吸着部３８の個数は、偶数個であってもよく、奇数個であってもよい。

複数の搬送部３４は、アーム部３６を有する態様に限られない。たとえば、図５に示されるように、回転軸線Ｃを中心に回転する回転板部３９が設けられ、回転板部３９の周縁部に等間隔に配置された複数の搬送部３４Ｄ（図示される例では６個）を有する回転ピッカー３０Ｄを用いてもよい。この場合、搬送部３４Ｄのそれぞれは、伸縮部３７Ｄおよび吸着部３８Ｄを有する。

供給位置は、上記した態様に限られない。複数の供給位置が設けられる場合、ある１つの吸着部３８が積層位置Ｓ上に位置するときに、他の複数の吸着部３８が、電極要素の供給位置上に位置するように設定されていればよい。供給位置は、積層位置Ｓ（積層ステージ４）に対して、３６０度を供給部の個数で除した角度の整数倍の角度で離間するように設定されればよい。

供給位置は１つであってもよい。１つの供給部のみが設けられる場合、その供給部によって、複数の種類の電極要素が混載され、所定の順序で搬送され得る。

複数の積層位置が設けられてもよい。その場合、第１積層位置よりも回転方向Ｄ３の上流側であって、第２積層位置よりも回転方向Ｄ３の下流側に、複数種類の電極要素を供給するための供給部が設けられる。さらに、第２積層位置よりも回転方向Ｄ３の上流側であって、第１積層位置よりも回転方向Ｄ３の下流側に、複数種類の電極要素を供給するための供給部が設けられる。

積層位置は、積層ステージに限定されない。例えば、搬出コンベアのコンベアベルト上にて直接積層を行い、積層位置としてもよい。この場合、積層完了後に搬出コンベアを駆動し、積層体を搬出すればよく、積層ステージを定位置に戻す必要も無い。

制御部６０は、吸着部３８が積層位置Ｓおよび供給位置Ｐ１，Ｐ２上に位置する度に、回転ピッカーを停止させる態様に限られない。制御部６０は、回転ピッカーを連続的に回転させてもよい。その場合、供給位置Ｐ１，Ｐ２におけるコンベア６，８の速度と、吸着部３８の速度（各搬送部３４の周速度）とが等しくされることで、相対速度がゼロとなるように各機器が制御されてもよい。

１、１Ａ〜１Ｃ…電極積層装置、４…積層ステージ（積層部）、６…第１コンベア（供給部）、８…第２コンベア（供給部）、１０…第１電極要素（電極要素）、２０…第２電極要素（電極要素）、２６…セパレータ（電極要素）、２６Ａ…個片のセパレータ、３０、３０Ａ〜３０Ｃ，３０Ｄ…回転ピッカー、３８，３８Ｄ…吸着部、６０…制御部、７１，７２…セパレータ供給コンベア（供給部）、Ｃ…回転軸線、Ｄ３…回転方向（一方向）、Ｐ１…第１供給位置（積層位置）、Ｐ２…第２供給位置（積層位置）、Ｓ…積層位置。

Claims (4)

1. 回転軸線を中心に所定の一方向に回転可能であると共に、前記回転軸線に対して周方向に等間隔に配置された複数の吸着部を有する回転ピッカーを用い、前記吸着部の通過経路の下方に位置する供給位置に供給されるいずれもシート状の第１電極要素および第２電極要素を吸着保持し、前記回転ピッカーの回転により前記第１電極要素および前記第２電極要素を前記周方向に搬送し、前記通過経路の下方に位置する積層位置において前記第１電極要素および前記第２電極要素を交互に積層する電極積層方法であって、
   前記吸着部の個数は、前記供給位置の個数と前記積層位置の個数との和より大きく、
   前記積層位置上に前記吸着部が位置するときに、前記供給位置上に他の前記吸着部が位置し、
   前記回転ピッカーを前記一方向に回転させながら、それぞれの前記吸着部によって前記第１電極要素および前記第２電極要素を交互に搬送し、
   それぞれの前記吸着部が前記積層位置上に到達する度に、当該吸着部に吸着保持された前記第１電極要素または前記第２電極要素を解放して積層する、電極積層方法。
2. 前記吸着部の個数は偶数である、請求項１に記載の電極積層方法。
3. 前記回転ピッカーを、３６０度を前記吸着部の個数で除した角度ずつ回転および停止させ、前記回転ピッカーが停止している間に、前記積層位置上の前記吸着部によって前記第１電極要素または前記第２電極要素を積層する、請求項１または２に記載の電極積層方法。
4. 回転軸線を中心に所定の一方向に回転可能であると共に、前記回転軸線に対して周方向に等間隔に配置された複数の吸着部を有し、いずれもシート状の第１電極要素および第２電極要素を吸着保持して前記周方向に搬送する回転ピッカーと、
   前記吸着部の通過経路の下方に位置する供給位置に前記第１電極要素および前記第２電極要素を供給する供給部と、
   前記通過経路の下方に位置する積層位置において、前記回転ピッカーの前記吸着部から前記第１電極要素および前記第２電極要素を交互に受け取って積層させる積層部と、
   前記回転ピッカーにおける回転および吸着・解放を制御する制御部と、を備え、
   前記吸着部の個数は、前記供給位置の個数と前記積層位置の個数との和より大きく、
   前記供給部および前記積層部は、前記積層位置上に前記吸着部が位置するときに、前記供給位置上に他の前記吸着部が位置するように構成されており、
   前記制御部は、
   前記回転ピッカーを前記一方向に回転させながら、それぞれの前記吸着部によって前記第１電極要素および前記第２電極要素を交互に搬送させ、
   それぞれの前記吸着部が前記積層位置上に到達する度に、当該吸着部に吸着保持された前記第１電極要素または前記第２電極要素を解放して積層させる、電極積層装置。

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