JP6627419B2 - 電極積層装置 - Google Patents

Description

本発明は、電極積層装置に関する。

二次電池は、電極である正極及び負極が、セパレータを介して積層された電極組立体を有する。積層型二次電池においては、数十枚のシート状の電極を積層することで電極組立体が構成されている。従来、電極組立体を効率良く作成する電極積層装置が提案されている（特許文献１〜３参照）。

特許文献１に記載の装置は、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積層手段と、を備える。

特許文献２に記載の装置は、コンベアと複数の支持枠とを有する搬送装置を備え、コンベアにより上流から下流に移動する支持枠内に、順次、負極・セパレータ・正極・セパレータを積層する。これら４枚からなる積み重ね体が形成された後、搬送装置の下流端で、積み重ね体は、支持枠内より極板群受部に落下移動する。特許文献１と比較した場合、落下移動手段（スライダー）を用いずに極板群受部に直接落下させる点、及び４枚を同時に極板群受部に落下させる点が異なる。

特許文献３に記載の装置は、正極、負極、及びセパレータをローラにより送り出し、規制手段に当接（衝突）させた後、落下させることで、積層を行う。正極又は負極のタブがある側を電極の上側とした場合、電極を側方に送り出す点、及び、電極及びセパレータのサイズにより規制手段の当接位置が異なる点が特許文献１と異なる。これらの特許文献に記載された装置の如く、電極に速度を与えた後、所定の部材との衝突と落下を組み合わせることで、電極の位置決めを行うことができる。

特開２０１２−９１３７２号公報 特開昭５４−４４７２２号公報 特開２０１１−２５８４１８号公報

電極の活物質層は、活物質同士がより粒径の小さなバインダ（樹脂）の粒子で接合された、多孔質状をなしている。シート状の電極は、活物質層が形成された、より大きな帯状の金属箔（電極材料）を切断することで形成される。切断時、電極の一部（例えば活物質粒子やバリとなった金属箔の一部等）が電極から剥離して落下する一方で、このような電極の一部の中には、剥離しやすい状態となりながら、電極に残留するものもある。上記装置のようにシート状の電極の位置決めを行う場合、電極の端部に、接触による衝撃が加わる。衝撃が大きい場合は、接触の衝撃によって上述した電極の一部が剥離するおそれがある。また、衝撃が小さくても、前述のように剥離しやすい状態となっている活物質粒子等がある場合、これらが剥離するおそれがある。このように剥離する活物質粒子等は極微量であり、剥離自体は電池性能に影響を与えるものではない。しかし、互いに重なり合う電極同士の間に剥離した電極の一部が異物として混入する等した場合、積層型二次電池の品質に悪影響を与えるおそれがある。

そこで、本発明は、シート状の電極を積層する場合に、電極同士の間への異物の混入を抑制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、シート状の電極を供給する供給部と、供給部から供給される電極を積層する電極受け部と、を備え、電極受け部は、電極が載置される底壁部と、底壁部に立設され、底壁部の面内方向における電極の移動を規制するガイド部と、を有し、底壁部のガイド部に沿った部分の少なくとも一部には、溝部が設けられている。

この電極積層装置では、シート状の電極が、供給部から供給されて、電極受け部の底壁部上に順次積み重ねられることにより、積層電極（電極の積層体であり、積層途中の状態のものも含む。以下同じ。）が形成される。この際、電極が底壁部（或いは積層電極）上において最終的に静止する位置に到達するまでの間に、電極の端部が接触することにより、電極の一部（例えば活物質粒子やバリとなった金属箔の一部等）が異物として剥離し得る。上記電極積層装置によれば、このようにして発生した異物（すなわち、剥離した電極の一部）をガイド部の少なくとも一部に沿った溝部に溜めることが可能となっているので、電極同士の間への異物の混入を抑制することができる。

上記電極積層装置では、底壁部には、ガイド部によって規定される電極を収容するための収容空間とは底壁部を挟んで反対側の空間と溝部とを連通する孔部が設けられており、上記電極積層装置は、孔部を介して溝部内を吸引する吸引部を更に備えてもよい。

この電極積層装置では、底壁部上に積層される電極と溝部とに包囲された流路（以下「溝部流路」）が形成される。従って、底壁部に設けられた孔部を介して溝部内を吸引する吸引部によって、溝部内に溜まった異物を溝部流路に沿って吸引除去することができる。さらに、吸引部による吸引動作を行いつつ電極の積層を行う場合には、電極の一部が異物として電極から剥離した瞬間に当該異物を吸引除去することもできる。以上のように、上記電極積層装置によれば、電極から剥離した異物を吸引部によって効率的に吸引除去することができるので、電極同士の間への異物の混入をより効果的に抑制することができる。

上記電極積層装置では、底壁部は、水平方向に対して傾斜しており、ガイド部は、底壁部の傾斜方向に直交する方向に延在し、傾斜方向における電極の移動を規制するストッパを有し、溝部は、少なくともストッパに沿って設けられてもよい。

この電極積層装置では、底壁部が水平方向に対して傾斜していることにより、供給部から電極受け部へ供給された電極は、底壁部の傾斜方向に沿って底壁部上を滑走し、電極の下端（滑走方向下流側の端部）とストッパとが接触する。この接触の衝撃によって、ストッパに接触した電極の一部が異物として剥離し得る。上記電極積層装置では、溝部が少なくともストッパに沿って設けられているので、このようにストッパ付近で発生する異物が溝部に溜まり易くなっている。これにより、電極同士の間への異物の混入を効果的に抑制することができる。

上記電極積層装置では、底壁部は、水平方向に対して傾斜しており、ガイド部は、底壁部の傾斜方向に延在し、傾斜方向に直交する方向における電極の移動を規制する側壁部を有し、溝部は、少なくとも側壁部に沿って設けられてもよい。

この電極積層装置では、底壁部が水平方向に対して傾斜していることにより、供給部から供給された電極は、電極の下端とストッパとが接触する位置まで、底壁部の傾斜方向に沿って底壁部上を滑走する。この際、滑走中の電極と側壁部との間の摩擦により、電極の一部が異物として剥離し得る。また、例えば、電極の供給方式として、電極の端部がガイド部の側壁部に当たるように供給部から電極を落下させることで、電極を底壁部（或いは積層電極）上に落とす方式を採用する場合、側壁部に当たった電極の一部が、接触の衝撃によって剥離し得る。上記電極積層装置では、溝部が少なくとも側壁部に沿って設けられているので、上述のようにして側壁部付近で発生する異物が溝部に溜まり易くなっている。これにより、電極同士の間への異物の混入を効果的に抑制することができる。

上記電極積層装置では、ガイド部によって規定される電極を収容するための収容空間に面するガイド部の表面には、底壁部の面外方向に沿って延在し、溝部に連通する凹部が設けられてもよい。

この電極積層装置では、底壁部（或いは積層電極）上に新たに積層される電極から発生する異物（剥離した電極の一部）が、収容空間に面するガイド部の表面に設けられた凹部を介して溝部に溜まり易くなっているので、電極同士の間への異物の混入を一層効果的に抑制することができる。

上記電極積層装置では、吸引部は、孔部に対して着脱自在に設けられてもよい。

例えば、供給部から供給される電極を受け取る位置（積層位置）と、電極受け部に積層された積層電極を次工程に受け渡す位置（移載位置）とが異なっており、積層位置と移載位置との間で電極受け部を移動させる必要がある場合がある。上記電極積層装置によれば、このような場合において、積層時（電極受け部が積層位置にあるとき）にのみ吸引部を孔部に取り付け、移載時（電極受け部を移載位置に移動させる際）には、吸引部を孔部から取り外すといったことが可能となる。これにより、電極受け部を移動させる際に吸引部を併せて移動させる必要がなく、吸引部については積層位置付近に設けておけば足りるため、装置構成の複雑化を防止することができる。

上記電極積層装置は、電極受け部の上方から電極受け部に空気を吹き付ける送風部を更に備えてもよい。

この電極積層装置では、送風部によって電極受け部の上方から電極受け部に空気を吹き付けることにより、吸引部による吸引方向に沿った空気の流れの形成が助長される。これにより、吸引部による異物の吸引効率の向上を図ることができる。

本発明によれば、シート状の電極を積層する場合に、電極同士の間への異物の混入を抑制することができる電極積層装置を提供することができる。

本発明の一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１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。 本実施形態の電極積層装置の全体構成を模式的に示す図である。 電極受け部を上方から見た斜視図である。 電極受け部を下方から見た斜視図である。 電極受け部の平面図である。 電極が載置された電極受け部の平面図である。 図７における破線Ａで囲まれた部分の形状の例を示す拡大平面図である。 図７におけるＩＸ−ＩＸ線断面図である。 図７におけるＸ−Ｘ線断面図である。 電極受け部に接続される吸引器の一例を示す図である。 送風器の配置構成を模式的に示す図である。 電極積層装置の変形例を模式的に示す図である。

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、本発明の一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及び負極１２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る。セパレータ１３内には、例えば正極１１が収容される。セパレータ１３内に正極１１が収容された状態で、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を収容することにより構成されるセパレータ付き正極１０を有する。

本実施形態では、電極組立体３は、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内に収容されている。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とを有する。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。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、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とを有する。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。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、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に接続される。なお、本実施形態に係る電極積層装置１００（図３参照）に用いられる袋状のセパレータ１３の左右方向の幅は、負極１２の幅と同寸とされている。

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。例えば、セパレータ付き正極１０として、正極１１の両面に２枚のシート状のセパレータが各々接合され、ユニット化された正極を用いてもよい。

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等の粒子を、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、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）であるが、ポリテトラフルオロエチレン及びフッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン及びポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド及びポリアミドイミド等のイミド系樹脂並びにアルコキシシリル基含有樹脂等でもよい。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、グラファイト等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、切断工程が実施される。切断工程では、切断装置を用いて、活物質層が形成された帯状の金属箔を略矩形のシート状の形状に切断することで、上記の正極１１及び負極１２を形成する。切断方法としては、例えば、プレスカット等の機械的な切断手段が用いられるが、レーザーカット等の方法を用いてもよい。

なお、本実施形態では、正極１１は、袋状のセパレータ１３に収容された後、負極１２と積層されるものとする。正極１１をセパレータ１３内に収容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に収容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電極を一体化し、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、略等しい形状を有する。具体的には、タブを含めた場合、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、等しい。略矩形の本体部を比較すると、セパレータ付き正極１０と負極１２の幅は等しく、高さに関しては、セパレータ付き正極１０が負極１２よりも若干大きい。また、正極活物質層１５が形成された正極１１の本体部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を用いて、本実施形態の電極積層装置１００について説明する。図３は、電極積層装置１００の全体構成を模式的に示す図である。図３に示すように、電極積層装置１００は、上記の積層工程において使用され、セパレータ付き正極１０及び負極１２を交互に積層するための装置である。以下の説明では、負極１２及びセパレータ付き正極１０を総称して電極Ｅともいう。

電極積層装置１００は、電極Ｅ（セパレータ付き正極１０及び負極１２）を搬送する搬送部２０と、搬送部２０により搬送された電極Ｅを下方に滑走させる滑走部３０と、滑走部３０から落下する電極Ｅを積層する積層部４０と、を備える。

電極Ｅは、以下のように積層されることで、積層部４０上に積層電極Ｌ（電極Ｅの積層体であり、積層途中の状態のものも含む。以下同じ。）を形成する。すなわち、搬送部２０により速度を与えられ、送り出された電極Ｅは、滑走部３０に乗り移り、滑走部３０上で滑走しながら、その幅方向の位置をガイドされた後、積層部４０に落下し、積層部４０において順次積層される。これにより、積層部４０において積層電極Ｌが形成される。このように、本実施形態では一例として、搬送部２０が、積層部４０の電極受け部５０（詳しくは後述）に電極Ｅを供給する為、電極Ｅに速度を与え送り出す供給部として機能する。また、電極受け部５０への電極Ｅの供給方式はこれに限られず、例えば滑走部３０は省略されてもよい。すなわち、搬送部２０は、搬送方向における先端部から電極Ｅを落下させることにより、積層部４０の電極受け部５０上に電極Ｅを供給してもよい。

なお、特許文献１の如く、搬送部２０のような駆動源を備えず、滑走部３０自体を、傾斜により電極Ｅの速度を与える供給部とすることも可能である。ただし、搬送速度の制限による生産効率への悪影響や積層速度の制御等を考慮した場合、単に傾斜によって電極Ｅを滑り落ちるようにする滑走部を供給部とするよりも、ベルトコンベアやローラコンベア等の駆動源を有する搬送部２０のような搬送装置を備え、当該搬送装置を供給部とすることが、より好ましい。

搬送部２０は、セパレータ付き正極１０及び負極１２を所定の間隔で交互に滑走部３０に供給する。搬送部２０は、本実施形態ではベルトコンベアであるが、ローラーコンベア等、他の搬送装置でもよい。搬送部２０は、セパレータ付き正極１０のタブ１４ｂ及び負極１２のタブ１７ｂが搬送方向における上流側に位置するようにして、セパレータ付き正極１０及び負極１２を搬送する。

滑走部３０は、電極Ｅを下方に滑走させる。滑走部３０は、電極Ｅを下方に滑走させるように水平方向に対して傾斜する底板部３１と、底板部３１の幅方向における両端縁部に立設された一対の側板部３２と、を有する。側板部３２は、底板部３１の傾斜方向に延在しており、電極Ｅが底板部３１の幅方向にずれ落ちることを防止するためのガイドとして機能する。

積層部４０は、滑走部３０から落下する電極Ｅを積層する部分である。積層部４０は、滑走部３０の底板部３１から落下する電極Ｅを積層する電極受け部５０と、電極受け部５０を支持する支持部６０と、を有する。

図４〜図６を用いて、電極受け部５０の詳細な構成について説明する。図４は、電極受け部を上方から見た斜視図であり、図５は、電極受け部を下方から見た斜視図であり、図６は、電極受け部の平面図である。これらの図に示すように、電極受け部５０は、電極Ｅが載置される底壁部５１と、底壁部５１に立設され、電極Ｅの底壁部５１の面内方向における移動を規制するガイド部５２と、を有する。

底壁部５１は、矩形状の板状部材であり、例えばステンレス鋼等の金属により構成されている。底壁部５１は、電極Ｅが載置される面である内面５１ａと、内面５１ａとは反対側の面である外面５１ｂと、を有する。図５に示すように、外面５１ｂには、電極受け部５０を支持部６０に対して位置決めするための複数（本実施形態では一例として２つ）のピン孔５１ｃが設けられている。一方、支持部６０には、電極受け部５０の底壁部５１を支持する面において、底壁部５１の複数のピン孔５１ｃに対応する複数の位置決めピン（不図示）が設けられている。支持部６０に設けられた各位置決めピンが各ピン孔５１ｃに挿し込まれることにより、電極受け部５０が支持部６１に対して位置決めされる。

図３に示すように、底壁部５１は、水平方向に対して傾斜するように、支持部６０に支持される。以下、底壁部５１の面内方向のうち、底壁部５１の傾斜方向を傾斜方向Ｄ１と表し、傾斜方向Ｄ１に直交する方向を幅方向Ｄ２と表す。また、底壁部５１の面外方向のうち、傾斜方向Ｄ１及び幅方向Ｄ２の両方に直交する方向を高さ方向Ｄ３と表す。

ガイド部５２は、底壁部５１の周縁部に立設されている。ガイド部５２は、幅方向Ｄ２に延在するストッパ５３と、幅方向Ｄ２において互いに対向し、それぞれ傾斜方向Ｄ１に延在する一対の側壁部５４と、を有する。一対の側壁部５４は、ストッパ５３の幅方向Ｄ２における両端部に接続されており、ストッパ５３及び一対の側壁部５４によって略コ字状に囲まれた収容空間Ｓが規定されている。ストッパ５３及び側壁部５４は、いずれも矩形状の板状部材であり、例えばステンレス鋼等の金属により構成されている。

ストッパ５３は、底壁部５１上に載置される電極Ｅの傾斜方向Ｄ１における移動を規制する役割を果たす。すなわち、底壁部５１上に載置された電極Ｅは重力によって傾斜方向Ｄ１に沿って下方に移動するが、電極Ｅの下端（傾斜方向Ｄ１下流側の端部）がストッパ５３の収容空間Ｓに面する内面５３ａに接触することにより、電極Ｅは停止する。このように、ストッパ５３は、底壁部５１上に積層される電極Ｅの下端の位置を内面５３ａに揃えるためのガイドとして機能する。

一対の側壁部５４は、底壁部５１上に載置される電極Ｅの幅方向Ｄ２における移動を規制する役割を果たす。一対の側壁部５４の間隔は電極Ｅの幅以上であり、一対の側壁部５４のストッパ５３から離れる方向の端部には、ストッパ５３から離れるにつれて間隔が広くなるテーパ部５４ｔが設けられている。一対の側壁部５４におけるテーパ部５４ｔ以外の部分同士の間隔は、電極Ｅの幅（設計値）に、電極Ｅの幅の製造誤差と、電極Ｅ又は積層電極Ｌをスムーズに出し入れできる余裕幅とを足した幅とされている。各側壁部５４の外面には、図示しない搬送装置が電極受け部５０を搬送する際に把持される部分となる把持部５４ｂが設けられている。

底壁部５１のガイド部５２に沿った部分には、高さ方向Ｄ３における位置が内面５１ａよりも所定の高さだけ低くされた溝部５５が設けられている。本実施形態では一例として、溝部５５は、ストッパ５３に沿った溝部５５ａと、一対の側壁部５４のうちテーパ部５４ｔを除く部分に沿った溝部５５ｂと、を有する。

溝部５５ａは、ストッパ５３に沿って、一方の側壁部５４の内面５４ａから他方の側壁部５４の内面５４ａにかけて、幅方向Ｄ２に延在している。ここで、底壁部５１が水平方向に対して傾斜していることにより、滑走部３０から電極受け部５０へ供給された電極Ｅは、底壁部５１の傾斜方向Ｄ１に沿って底壁部５１上を滑走し、電極Ｅの下端とストッパ５３とが接触する。この接触の衝撃によって、ストッパ５３に接触した電極Ｅの一部（例えば金属箔に塗工された活物質等）が異物として剥離し得る。電極積層装置１００では、溝部５５ａがストッパ５３に沿って設けられているので、このようにストッパ５３付近で発生する異物が溝部５５ａに溜まり易くなっている。これにより、電極Ｅ同士の間への異物の混入を効果的に抑制することができる。

溝部５５ｂは、側壁部５４に沿って、ストッパ５３の内面５３ａからテーパ部５４ｔのストッパ５３側の端部にかけて、傾斜方向Ｄ１に延在している。上述した通り、底壁部５１が水平方向に対して傾斜していることにより、滑走部３０から供給された電極Ｅは、電極Ｅの下端とストッパ５３とが接触する位置まで、底壁部５１の傾斜方向Ｄ１に沿って底壁部５１上を滑走する。この際、滑走中の電極Ｅと側壁部５４との間の摩擦により、電極Ｅの一部が異物として剥離し得る。また、電極受け部５０への電極Ｅの供給方式として、本実施形態（図３に示した形態）とは異なる方式を採用する場合もあり得る。例えば、電極Ｅの幅方向における端部を側壁部５４の内面５４ａに一旦当ててから、底壁部５１（或いは積層電極Ｌ）上に電極Ｅを落下させる供給方式が考えられる（後述する図１３の構成参照）。この供給方式では、電極受け部５０よりも上方の位置であって、上方から見て電極受け部５０と重ならないように幅方向Ｄ２にずれた位置から、幅方向Ｄ２に勢いをつけて電極Ｅを落下させる。その結果、電極Ｅは、その幅方向における端部が側壁部５４の内面５４ａに当たった後に、底壁部５１（或いは積層電極Ｌ）上に落下することとなる。この場合、特に、最初に側壁部５４に当てられた電極Ｅの幅方向における端部の一部が、接触の衝撃によって剥離し得る。電極積層装置１００では、溝部５５ｂが側壁部５４に沿って設けられているので、上述のようにして側壁部５４付近で発生する異物が溝部５５ｂに溜まり易くなっている。これにより、電極Ｅ同士の間への異物の混入を効果的に抑制することができる。

図４及び図６に示すように、ストッパ５３と各側壁部５４とが接続される部分には、高さ方向Ｄ３から見て円柱の一部をくり抜いた形状とされたくり抜き部５６が設けられている。また、図５及び図６に示すように、底壁部５１には、収容空間Ｓとは底壁部５１を挟んで反対側の空間（すなわち、底壁部５１の外面５１ｂ側の空間）と溝部５５とを連通する孔部５７が設けられている。図５に示すように、本実施形態では一例として、孔部５７の溝部５５側の開口は、くり抜き部５６に隣接する位置に設けられている。

図７は、積層電極が載置された電極受け部の平面図である。図７に示すように、搬送部２０により交互に搬送されるセパレータ付き正極１０と負極１２とが、滑走部３０を経由して順次落下することにより、底壁部５１上には、セパレータ付き正極１０と負極１２とが交互に積層された積層電極Ｌが形成される。

より具体的には、電極受け部５０には、テーパ部５４ｔが設けられているため、電極Ｅは、まずテーパ部５４ｔの幅広の部分に受け入れられる。その後、電極Ｅは、底壁部５１上を滑走して下方に向かうにつれて、テーパ部５４ｔによって案内される。これにより、電極受け部５０において、電極Ｅの幅方向Ｄ２の端部の位置が揃う。更に、電極Ｅは、タブ１４ｂ，１７ｂが設けられていない方の端部がストッパ５３に当接して停止する。これにより、電極受け部５０において、電極Ｅのタブ１４ｂ，１７ｂが設けられていない方の端部の位置が揃う。この結果、電極Ｅの各端部の位置が揃った状態で、電極受け部５０に積層電極Ｌが形成される。図７の例では、積層電極Ｌの最上層にセパレータ付き正極１０が位置しており、積層電極Ｌの最上面としてセパレータ１３が見える状態となっている。

ガイド部５２の表面（本実施形態では、ストッパ５３の内面５３ａ及び側壁部５４の内面５４ａ）には、高さ方向Ｄ３に沿って延在し、溝部５５に連通する微小な凹部５８が複数設けられている。図８は、図７における破線Ａで囲まれた部分の形状の例を示す拡大平面図である。凹部５８の形状は特定の形状に限られないが、凹部５８の形状としては、例えば波状（図８の（ａ）参照）や、矩形状（図８の（ｂ）参照）の形状を採用することができる。

ガイド部５２の表面に凹部５８が設けられていることにより、底壁部５１上に載置される電極Ｅ（或いは積層電極Ｌ）とガイド部５２の表面との間には、高さ方向Ｄ３に沿った流路（凹部流路Ｆ１）が複数形成される。その結果、底壁部５１（或いは積層電極Ｌ）上に新たに積層される電極Ｅから発生する異物（剥離した電極Ｅの一部）が、ガイド部５２の表面に設けられた凹部５８を介して（すなわち、凹部流路Ｆ１を通って）、溝部５５に溜まり易くなっている。これにより、電極Ｅ同士の間への異物の混入を一層効果的に抑制することができる。なお、凹部５８の形状、大きさ、間隔、個数等は、上記例に限定されない。また、個々の凹部５８の延在方向は、高さ方向Ｄ３に対して傾斜していてもよい。また、個々の凹部５８は、上記例のように直線状に延在していなくともよく、例えばジグザグ状等のカーブを有して延在していてもよい。ただし、特に、電極Ｅの傾斜方向Ｄ１における荷重を支えることになるストッパ５３の内面５３ａについては、図８の（ａ）及び（ｂ）の例のように複数の微小な凹部５８を設けることにより、電極Ｅの傾斜方向Ｄ１における荷重が一点に集中して当該箇所において電極Ｅの端部が破損することを抑制することができる。

図９は、図７におけるＩＸ−ＩＸ線断面図である。図１０は、図７におけるＸ−Ｘ線断面図である。図９及び図１０に示すように、底壁部５１上に積層電極Ｌが形成された状態においては、底壁部５１上に載置される電極Ｅと溝部５５とに包囲された溝部流路Ｆ２が形成される。また、図１０に示すように、本実施形態では一例として、孔部５７は、底壁部５１の溝部５５側に形成された内側テーパ部５７ａと底壁部５１の外面５１ｂ側に形成された外側テーパ部５７ｂとが円筒部５７ｃを介して接続された構成をなしている。内側テーパ部５７ａは、円筒部５７ｃの内側端部（内面５１ａ側の端部）から内面５１ａ側に向かうにつれて幅広となるように形成されている。外側テーパ部５７ｂは、円筒部５７ｃの外側端部（外面５１ｂ側の端部）から外面５１ｂ側に向かうにつれて幅広となるように形成されている。

図１１は、電極受け部に接続される吸引部の一例を示す図である。図１１に示すように、電極積層装置１００は、孔部５７を介して電極受け部５０に接続される吸引器（吸引部）７０を備える。本実施形態では一例として、吸引器７０は、図示しない吸引機構にチューブ状の吸引具７１が接続され、吸引具７１の先端部７１ａに設けられた開口部７１ｂから外部の空気を吸引可能なように構成されている。吸引具７１の先端部７１ａは、外側テーパ部５７ｂに嵌合するように、外側テーパ部５７ｂに対応する円錐台状に形成されている。すなわち、吸引具７１の先端部７１ａと外側テーパ部５７ｂとの間に隙間ができないように、先端部７１ａを外側テーパ部５７ｂに嵌め込むことが可能となっている。

このように孔部５７を介して溝部５５内を吸引する吸引器７０によって、溝部５５内に溜まった異物を溝部流路Ｆ２に沿って吸引除去することができる。吸引器７０による吸引動作は、電極Ｅの積層が完了した際に１回だけ行うようにしてもよいし、電極Ｅの積層中（積層電極Ｌの形成中）に連続的（或いは断続的）に行うようにしてもよい。吸引器７０による吸引動作を行いつつ電極Ｅの積層を行う場合には、電極Ｅの一部が異物として電極Ｅから剥離した瞬間に当該異物を吸引除去することが可能となる。また、本実施形態のように、ガイド部５２の表面に溝部５５に連通する凹部５８が設けられている場合には、凹部５８内に溜まった異物や、積層電極Ｌの任意の高さ位置に積まれた電極Ｅの側部に付着したままの異物についても、溝部流路Ｆ２及び凹部流路Ｆ１に沿って吸引除去することができる。以上のように、電極積層装置１００によれば、電極Ｅから剥離した異物を吸引器７０によって効率的に吸引除去することができるので、電極Ｅ同士の間への異物の混入をより効果的に抑制することができる。

ここで、電極受け部５０が供給部から供給される電極Ｅを受け取る位置（積層位置）と、電極受け部５０に積層された積層電極Ｌを次工程に受け渡す位置（移載位置）とが異なっており、積層位置と移載位置との間で電極受け部５０を移動させる必要がある場合がある。電極積層装置１００では、吸引器７０は、孔部５７に対して着脱自在に設けられている。具体的には、吸引具７１の先端部７１ａは、孔部５７の外側テーパ部５７ｂに対して着脱自在とされている。従って、積層時（電極受け部５０が積層位置にあるとき）にのみ吸引具７１を孔部５７に取り付け、移載時（電極受け部５０を移載位置に移動させる際）には、吸引具７１を孔部５７から取り外すといったことが可能となる。これにより、電極受け部５０を移動させる際に吸引器７０を併せて移動させる必要がなく、吸引器７０については積層位置付近に設けておけば足りるため、装置構成の複雑化を防止することができる。

図１２に示すように、電極積層装置１００は、電極受け部５０の上方から電極受け部５０に対して空気を吹き付ける送風器（送風部）８０を更に備えてもよい。図１２は、送風器の配置構成を模式的に示す図である。

送風器８０によって電極受け部５０の上方から電極受け部５０に空気を吹き付けることにより、吸引器７０による吸引方向に沿った空気の流れの形成が助長される。これにより、吸引器７０による異物の吸引効率の向上を図ることができる。具体的には、本実施形態のように凹部流路Ｆ１が設けられている場合には、送風器８０による送風によって、電極受け部５０の上方から凹部流路Ｆ１、溝部流路Ｆ２、孔部５７をこの順に通る空気の流れが形成される。このような空気の流れが形成されることにより、吸引器７０による異物の吸引効率の向上を図ることができる。

なお、送風器８０は、上述の空気の流れをより効果的に形成するために、ストッパ５３及び一対の側壁部５４のそれぞれの内面５３ａ，５４ａに対して空気が流れ込むように、空気を吹き付けてもよい。このために、送風器８０は、例えば、ストッパ５３及び一対の側壁部５４のそれぞれに対応する複数の送風器から構成されてもよい。すなわち、送風器８０は、ストッパ５３に対応して幅方向Ｄ２に延在するように設けられた送風器と、一対の側壁部５４に対応して傾斜方向Ｄ１に延在するように設けられた一対の送風器と、から構成されてもよい。

また、送風器８０は、積層電極Ｌの最上面に対して空気を吹き付けるように構成されてもよい。この場合、送風器８０による送風によって、上述の空気の流れの形成を助長するとともに、積層電極Ｌの最上層の電極Ｅの表面の異物（例えば、電極Ｅの端部とガイド部５２との接触により剥離して電極Ｅの上面に飛散した電極Ｅの一部）を当該電極Ｅの側方に追いやり、ガイド部５２の表面に設けられた凹部５８を介して溝部５５に落とすことが可能となる。これにより、電極Ｅ同士の間への異物の混入をより効果的に抑制することが期待できる。

以上述べたように、本実施形態に係る電極積層装置１００では、シート状の電極Ｅが、供給部（本実施形態では一例として搬送部２０）により速度を与えられて供給され、電極受け部５０の底壁部５１上に順次積み重ねられることにより、積層電極Ｌが形成される。この際、電極Ｅが底壁部５１（或いは積層電極Ｌ）上において最終的に静止する位置に到達するまでの間に、電極Ｅの端部がガイド部５２に接触することにより、ガイド部５２に接触した電極Ｅの一部（例えば金属箔に塗工された活物質等）が異物として剥離し得る。電極積層装置１００によれば、このようにして発生した異物（すなわち、剥離した電極Ｅの一部）をガイド部５２の少なくとも一部（本実施形態では一例として、ストッパ５３及び一対の側壁部５４）に沿った溝部５５に溜めることが可能となっているので、電極Ｅ同士の間への異物の混入を抑制することができる。また、上記電極積層装置１００によれば、電極Ｅから剥離した異物を吸引器７０によって効率的に吸引除去することができるので、電極Ｅ同士の間への異物の混入をより効果的に抑制することができる。

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定されるものではなく、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

例えば、電極積層装置は、図１３に示す如く、滑走部を備えず、搬送部を複数備えるものであってもよい。なお、図１３においては、積層部４０の構成の一部（把持部５４ｂ及びくり抜き部５６）の図示を省略している。図１３に示す変形例に係る電極積層装置２００は、積層部４０の上方において、電極受け部５０の幅方向（一対の側壁部５４が対向する方向）における両側に対向配置された２つの搬送部２０Ａ，２０Ｂを備える。この変形例では、搬送部２０Ａ，２０Ｂはベルトコンベアであり、一方の搬送部２０Ａはセパレータ付き正極１０を積層部４０に向けて搬送し、他方の搬送部２０Ｂは、積層部４０に対して搬送部２０Ａとは反対側から、搬送部２０Ａの搬送方向（図１３における右方向）とは逆方向（図１３における左方向）に、負極１２を積層部４０に向けて搬送する。２つの搬送部２０Ａ，２０Ｂは、セパレータ付き正極１０と負極１２とを、交互に積層部４０に供給する。搬送部２０Ａにより供給されるセパレータ付き正極１０は、電極受け部５０の一方の側壁部（図１３の図示上右側の側壁部５４）の内面５４ａに衝突し、減速した後、下方のストッパ５３に向かって滑り落ちる。一方、搬送部２０Ｂにより供給される負極１２は、電極受け部５０の他方の側壁部（図１３の図示上左側の側壁部５４）の内面５４ａに衝突し、減速した後、下方のストッパ５３に向かって滑り落ちる。

また、例えば、ガイド部５２の形状は上記実施形態に限られず、例えば高さ方向Ｄ３から見て互い位に直交する２つの板状部材によってＬ字状に構成されてもよい。この場合、電極受け部５０は、例えば、一方の板状部材が電極Ｅの下端を支え、他方の板状部材が電極Ｅの幅方向における一方の側部を支えるように、水平方向に対して傾斜して設けられる。

また、ガイド部５２は、壁面状の部材以外を用いて構成されてもよい。例えば、ガイド部５２は、側壁部５４の代わりに、傾斜方向Ｄ１に沿って所定間隔で配置され、それぞれ高さ方向Ｄ３に立設する複数の柱状部材を有してもよい。この場合、電極Ｅの幅方向における端部から剥離した異物は、複数の柱状部材の間から外に落とすことが可能となる。一方、電極Ｅがストッパ５３に接触することにより生じた異物については、ストッパ５３に沿って設けられた溝部５５ａに溜め、吸引器７０によって吸引除去することができる。

また、本実施形態では、電極受け部５０に孔部５７が２つ設けられる例について説明したが、電極受け部５０に孔部５７を設ける位置及び個数、並びに孔部５７に対応して用意される吸引具７１の個数は、上記に限定されない。吸引器７０によって溝部５５等に溜まった異物を吸引除去するためには、収容空間Ｓとは反対側の空間と溝部５５とを連通する孔部５７は、少なくとも１つ設けられていればよい。また、孔部５７は、くり抜き部５６に囲まれた位置に設けられなくてもよいし、くり抜き部５６は、設けられなくてもよい。

また、本実施形態では、溝部５５ａ及び一対の溝部５５ｂが互いに連続する１つのコ字状の溝部５５が形成される例について説明したが、溝部５５は、複数に分割して設けられてもよい。例えば、ストッパ５３に沿った溝部５５ａと側壁部５４に沿った溝部５５ｂとが連続しないように互いに独立して形成されてもよい。この場合、個々の溝部５５に対して少なくとも１つの孔部５７を形成し、当該孔部５７に吸引具７１を取り付けることにより、各溝部５５に溜まった異物を個別に吸引除去することができる。ただし、本実施形態のように、１つの連続する溝部５５を形成した場合には、孔部５７及び吸引具７１がそれぞれ少なくとも１つあれば足りるので、装置構成の単純化及びコスト削減を図ることが可能となる。

また、本実施形態では、電極積層装置１００として、セパレータ付き正極１０及び負極１２を交互に積層した積層電極Ｌを積層するための装置について説明したが、電極積層装置１００は、積層電極Ｌを積層する工程以外に用いられる装置として構成されてもよい。例えば、電極積層装置１００は、正極１１、負極１２、及びセパレータ付き正極１０のいずれか１種類の電極Ｅを一時的に蓄えるための装置として構成されてもよい。この場合、搬送部２０は、正極１１、負極１２、及びセパレータ付き正極１０のいずれか１種類の電極Ｅのみを搬送し、電極受け部５０には、正極１１、負極１２、及びセパレータ付き正極１０のいずれか１種類の電極Ｅのみが複数積層されることになる。

また、本実施形態では、電極受け部５０の底壁部５１及びガイド部５２が、ステンレス鋼等の金属によって構成されるものとして説明したが、底壁部５１及びガイド部５２の素材は上記に限定されない。例えば、底壁部５１における少なくとも溝部５５が設けられた部分が、樹脂やセラミック等によって連続気孔体として形成されてもよい。ここで、連続気孔体とは、複数の気孔が互いに繋がっており、複数の気孔を介して微小な物や空気が通り抜け可能となっている構造である。この場合、底壁部５１の外面５１ｂから、溝部５５に対応する領域全体を吸引することにより、上記連続気孔体を介して溝部５５に溜まった異物を吸引除去することができる。

２０，２０Ａ，２０Ｂ…搬送部（供給部）、３０…滑走部、４０…積層部、５０…電極受け部、５１…底壁部、５２…ガイド部、５３…ストッパ、５４…側壁部、５５…溝部、５７…孔部、５８…凹部、７０…吸引器（吸引部）、８０…送風器（送風部）、１００，２００…電極積層装置、Ｄ１…傾斜方向（面内方向）、Ｄ２…幅方向（面内方向）、Ｄ３…高さ方向（面外方向）、Ｌ…積層電極。

Claims (6)

1. シート状の電極を供給する供給部と、
   前記供給部から供給される前記電極を積層する電極受け部と、を備え、
   前記電極受け部は、
   前記電極が載置される底壁部と、
   前記底壁部に立設され、前記底壁部の面内方向における前記電極の移動を規制するガイド部と、を有し、
   前記底壁部における、前記ガイド部によって規定される前記電極を収容するための収容空間に面し且つ前記ガイド部に沿った部分の少なくとも一部には、溝部が設けられており、
   前記ガイド部は、
   前記底壁部の面内方向のうちの第１方向に延在し、前記面内方向のうち前記第１方向に直交する第２方向における前記電極の移動を規制するストッパと、
   前記第２方向に延在し、前記第１方向における前記電極の移動を規制する側壁部と、を有し、
   前記溝部は、少なくとも前記ストッパ及び前記側壁部に沿って設けられている、
   電極積層装置。
2. 前記底壁部は、水平方向に対して傾斜しており、
   前記底壁部の傾斜方向は、前記第２方向である、
   請求項１に記載の電極積層装置。
3. 前記収容空間に面する前記ガイド部の表面には、前記底壁部の面外方向に沿って延在し、前記溝部に連通する凹部が設けられている、
   請求項１又は２に記載の電極積層装置。
4. 前記底壁部には、前記収容空間とは前記底壁部を挟んで反対側の空間と前記溝部とを連通する孔部が設けられており、
   前記孔部を介して前記溝部内を吸引する吸引部を更に備える、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の電極積層装置。
5. 前記吸引部は、前記孔部に対して着脱自在に設けられている、
   請求項４に記載の電極積層装置。
6. 前記電極受け部の上方から前記電極受け部に対して空気を吹き付ける送風部を更に備える、
   請求項４又は５に記載の電極積層装置。

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