JP6635204B2 - 電極積層体の製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、第１のセパレータおよび第２のセパレータの間に電極を挟んだ構造を有する電極積層体の製造装置に関する。

セパレータを間に介在させて、正極と負極を交互に複数積層した構造を有する電極体を備えた電池が知られている。そのような構造の電極体は、例えば、第１のセパレータおよび第２のセパレータの間に、正極および負極のうちの一方の電極を挟んだ構造を有する電極積層体と、正極および負極のうちの他方の電極とを交互に複数積層することによって形成することができる。

そのような電極体の製造方法として、特許文献１には、長尺状のセパレータの上に、その長手方向に沿って正極と負極とを交互に繰り返して載置し、さらにその上から、別の長尺状のセパレータを積層した後、正極と負極がセパレータを介して交互に重なり合うように折り畳むことにより、セパレータを介して正極と負極とが交互に積層された電極体を製造する方法が記載されている。

また、特許文献２には、長尺状の正極シート、長尺状のセパレータおよび長尺状の負極シートを積層する際に、エッジセンサによって、事前に積層されているセパレータおよび負極シートに対する正極シートの位置ずれを検出し、位置ずれを補正する技術が記載されている。

特許文献１および２より、電極積層体を製造するための装置として、図９に示すような構成の製造装置が考えられる。

図９に示す製造装置において、第１のセパレータ材供給部９１は、ロール状に巻かれた長尺状の第１のセパレータ材１１Ａを、搬送ベルト９０上の所定の位置に供給する。

第１のカメラ９２は、第１の位置Ｔ１において、搬送ベルト９０上に供給された第１のセパレータ材１１Ａを撮像することによって、第１の基準位置に対する第１のセパレータ材１１Ａの、搬送ベルト９０の進行方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）である横方向の位置ずれ量を、第１の位置ずれ量として検出する。

電極供給部９３は、第１の位置Ｔ１に対して搬送ベルト９０の進行方向に進んだ位置である第２の位置Ｔ２において、電極目標位置に基づいて、電極１２を第１のセパレータ材１１Ａの上に供給する。特に、電極供給部９３は、第１のセパレータ材１１Ａの上の所定の位置に電極１２を供給するために、第１の基準位置に対する第１のセパレータ材１１Ａの第１の位置ずれ量が０であり、かつ、電極１２が電極目標位置に基づいて供給された場合の第１のセパレータ材１１Ａと電極１２との間の横方向の位置ずれ量である第１のオフセット量と、第１のずれ量とに基づいて電極目標位置を修正した位置に基づいて、電極１２を供給する。

第２のカメラ９４は、第２の位置Ｔ２に対して搬送ベルト９０の進行方向に進んだ位置である第３の位置Ｔ３において、第１のセパレータ材１１Ａの上に供給された電極１２を撮像することにより、第２の基準位置に対する電極１２の横方向の位置ずれ量を、第２の位置ずれ量として検出する。

第２のセパレータ材供給部９５は、ロール状に巻かれている長尺状の第２のセパレータ材１３Ａを、第１のセパレータ材１１Ａとの間で電極１２を挟み込むように、搬送ベルト９０上、より具体的には、第１のセパレータ材１１Ａと重なる位置に供給する。

接合ヘッド９６は、接合目標位置に基づいて下降して、第１のセパレータ材１１Ａと第２のセパレータ材１３Ａの、電極１２の周囲を、例えば加熱して圧着する熱圧着の方法により接合する。特に、接合ヘッド９６は、電極１２の周囲を確実に接合するために、第２の基準位置に対する電極１２の第２の位置ずれ量が０であり、かつ、接合目標位置で接合するように接合ヘッド９６を動作させた場合の、電極１２に対する接合ヘッド９６の横方向の位置ずれ量である第２のオフセット量と、第２の位置ずれ量とに基づいて、接合目標位置を修正し、修正した接合目標位置で下降して、接合を行う。

この後、切断部９７の切断刃９７ａにより、所定の形状となるように、積層された第１のセパレータ材１１Ａおよび第２のセパレータ材１３Ａを切断することによって、第１のセパレータ、電極および第２のセパレータを含む電極積層体を形成する。

このような構成により、第１のセパレータ材１１Ａの横方向における位置ずれに応じて、電極１２を供給する位置を修正することができ、第１のセパレータ材１１Ａと電極１２との間の位置ずれを抑制することができる。また、電極１２の横方向における位置ずれに応じて、接合ヘッド９６により接合を行う位置を修正することができ、電極１２の周囲の部分を精度良く接合することができる。

特開２０１２−７４４０２号公報 特開平９−２２１２５２号公報

しかしながら、上述した図９に示す製造装置では、駆動時に搬送ベルト９０が蛇行して、第１のセパレータ材１１Ａの第１の位置ずれ量を検出した部分が第１の位置Ｔ１から第２の位置Ｔ２に進む間に、横方向に位置ずれが生じる場合がある。この場合、第１の位置Ｔ１で検出された第１のセパレータ材１１Ａの第１の位置ずれ量に基づいて電極目標位置を修正し、修正後の電極目標位置に基づいて、第２の位置Ｔ２で電極１２を供給しても、第１のセパレータ材１１Ａと電極１２との間に位置ずれが生じる。

また、上述した図９に示す製造装置において、駆動時に搬送ベルト９０が蛇行して、搬送ベルト９０上の電極１２が第３の位置Ｔ３から第４の位置Ｔ４に進む間に、横方向に位置ずれが生じる場合がある。この場合、第３の位置Ｔ３で検出された電極１２の第２の位置ずれ量に基づいて接合目標位置を修正し、修正後の接合目標位置に基づいて、第４の位置Ｔ４で接合ヘッド９６を下降させても、電極１２の周囲を精度良く接合することができなくなる。

本発明は、上記課題を解決するものであり、第１のセパレータ材および電極を搬送する搬送ベルトの蛇行の影響を抑制して、第１のセパレータと電極との間の位置ずれの発生を抑制し、かつ、電極の周囲を精度良く接合した電極積層体を製造することができる電極積層体の製造装置を提供することを目的とする。

本発明の電極積層体の製造装置は、
第１のセパレータおよび第２のセパレータの間に電極を挟んだ構造を有する電極積層体の製造装置であって、
長尺状の第１のセパレータ材および長尺状の第２のセパレータ材を保持した状態で、その長手方向に沿った方向に搬送する搬送ベルトと、
前記第１のセパレータ材を前記搬送ベルト上に供給する第１のセパレータ材供給部と、
第１の位置において、前記搬送ベルト上に供給された前記第１のセパレータ材を撮像することによって、第１の基準位置に対する前記第１のセパレータ材の、前記搬送ベルトの進行方向と直交する横方向の位置ずれ量を、第１の位置ずれ量として検出する第１の撮像部と、
前記第１の位置に対して前記搬送ベルトの進行方向に進んだ位置にある第２の位置において、電極目標位置に基づいて、前記電極を前記第１のセパレータ材の上に供給する電極供給部と、
前記第２の位置に対して前記搬送ベルトの進行方向に進んだ位置にある第３の位置において、前記第１のセパレータ材の上に供給された前記電極を撮像することによって、第２の基準位置に対する前記電極の前記横方向における位置ずれ量を、第２の位置ずれ量として検出する第２の撮像部と、
前記第１のセパレータ材との間で前記電極を挟み込むように、前記第２のセパレータ材を前記第１のセパレータ材の上に供給する第２のセパレータ材供給部と、
前記第３の位置に対して前記搬送ベルトの進行方向に進んだ位置にある第４の位置で、前記第１のセパレータ材と前記第２のセパレータ材の、前記電極の周囲の部分を、接合目標位置で互いに接合するための接合ヘッドと、
前記電極積層体を得るために、前記第１のセパレータ材および前記第２のセパレータ材を切断する切断部と、
前記搬送ベルトを駆動したときに、前記搬送ベルト上の、前記電極が供給される領域が前記第１の位置から前記第２の位置に移動する際に前記横方向に移動する量である第１の移動量に関する情報、および、前記第３の位置から前記第４の位置に移動する際に前記横方向に移動する量である第２の移動量に関する情報を記憶している記憶部と、
を備え、
前記電極供給部は、前記第１の位置ずれ量と、前記第１の位置ずれ量が０であり、かつ、前記電極が前記電極目標位置に基づいて供給された場合の前記第１のセパレータ材と前記電極との間の前記横方向の位置ずれ量である第１のオフセット量と、前記第１の移動量に関する情報から求められる前記第１の移動量と、に基づいて前記電極目標位置を修正し、修正した前記電極目標位置に基づいて、前記電極を前記第１のセパレータ材の上に供給し
前記接合ヘッドは、前記第２の位置ずれ量と、前記第２の位置ずれ量が０であり、かつ、前記接合目標位置で前記第１のセパレータ材と前記第２のセパレータ材とを接合するように前記接合ヘッドを動作させた場合の、前記電極の位置に対する前記接合ヘッドの前記横方向における位置ずれ量である第２のオフセット量と、前記第２の移動量に関する情報から求められる前記第２の移動量と、に基づいて前記接合目標位置を修正し、修正した前記接合目標位置で前記第１のセパレータ材と前記第２のセパレータ材とを接合する、
ことを特徴とする

前記電極供給部は、複数の電極を順次供給するように構成されており、
前記記憶部は、前記搬送ベルト上の、前記電極が供給される複数の領域のそれぞれについて、前記第１の移動量に関する情報および前記第２の移動量に関する情報を記憶している構成としてもよい。

また、前記記憶部は、前記第１の移動量に関する情報として、前記電極が供給される複数の領域それぞれの、前記第１の位置における前記横方向の位置ずれ量と、前記第２の位置における前記横方向の位置ずれ量とを記憶しており、前記第２の移動量に関する情報として、前記電極が供給される複数の領域それぞれの、前記第３の位置における前記横方向の位置ずれ量と、前記第４の位置における前記横方向の位置ずれ量とを記憶している構成としてもよい。

また、前記第１の位置における前記横方向の位置ずれ量は、前記第１の撮像部によって前記電極が供給される領域を撮像することによって求め、
前記第２の位置における前記横方向の位置ずれ量は、前記第２の位置に設置した第３の撮像部によって前記電極が供給される領域を撮像することによって求め、
前記第３の位置における前記横方向の位置ずれ量は、前記第２の撮像部によって前記電極が供給される領域を撮像することによって求め、
前記第４の位置における前記横方向の位置ずれ量は、前記第４の位置に設置した第４の撮像部によって前記電極が供給される領域を撮像することによって求めるようにしてもよい。

本発明によれば、電極を供給する際の目標位置である電極目標位置を、第１のセパレータ材の、搬送ベルトの進行方向と直交する横方向の位置ずれ量である第１の位置ずれ量と、第１の位置ずれ量が０であり、かつ、電極が電極目標位置に基づいて供給された場合の第１のセパレータ材と電極との間の横方向の位置ずれ量である第１のオフセット量と、電極が供給される領域が第１の位置から第２の位置に移動する際に横方向に移動する量である第１の移動量とに基づいて修正するので、搬送ベルトの蛇行の影響を抑制した位置に電極を供給することができ、第１のセパレータと電極との間の位置ずれの発生を抑制することができる。

また、接合ヘッドで第１のセパレータ材と第２のセパレータ材とを接合する際の目標位置である接合目標位置を、電極の位置ずれ量である第２の位置ずれ量と、第２の位置ずれ量が０であり、かつ、接合ヘッドを接合目標位置で接合するように動作させた場合の、電極の位置に対する接合ヘッドの横方向の位置ずれ量である第２のオフセット量と、電極が供給される領域が第３の位置から第４の位置に移動する際に横方向に移動する量である第２の移動量とに基づいて修正するので、搬送ベルトの蛇行の影響を排除した位置で第１のセパレータ材と第２のセパレータ材とを接合することができ、電極の周囲を精度良く接合することができる。

電極積層体の構造を示す断面図である。 一実施の形態における電極積層体の製造装置の概略構成を示す側面図である。 搬送ベルト上の領域を２１個の領域に区分けした場合の各領域を示す平面図である。 記憶部が記憶しているマッピングデータの一例を示す図である。 第１の位置、第２の位置、第３の位置および第４の位置における搬送ベルトのエッジの位置ずれ量を示す図である。 マッピングデータの作成方法を説明するための図である。 第１のオフセット量を説明するための図である。 電極積層体を用いて形成される電極体の構造を示す断面図である。 特許文献１および２より考えられる、電極積層体を製造するための装置の概略構成を示す側面図である。

以下に本発明の実施形態を示して、本発明の特徴とするところをさらに具体的に説明する。

まず始めに、電極積層体の構造について簡単に説明し、続いて、電極積層体の製造方法について説明する。

電極積層体１０は、図１に示すように、第１のセパレータ１１、電極１２および第２のセパレータ１３が順に積層された構造を有する。

電極１２は、正極および負極のうちの一方の電極である。電極１２が正極である場合、電極１２は、例えばアルミニウムなどの金属箔からなる正極集電体と、正極集電体の両面に形成された正極活物質とを備える。また、電極１２が負極である場合、電極１２は、例えば銅などの金属箔からなる負極集電体と、負極集電体の両面に形成された負極活物質とを備える。電極１２の平面形状は、矩形であってもよいし、非矩形であってもよい。

第１のセパレータ１１および第２のセパレータ１３としては、同じ素材のものを用いることができ、例えば、絶縁性に優れたポリプロピレン製の微多孔性薄膜によって構成することができる。

図２は、一実施の形態における電極積層体１０の製造装置の概略構成を示す側面図である。

第１のセパレータ材供給部２１は、ロール状に巻かれている長尺状の第１のセパレータ材１１Ａを、搬送ベルト３０上の所定の位置に供給する。このとき、搬送ベルト３０の進む速度に応じて、第１のセパレータ材１１Ａが適切に搬送ベルト３０上に供給されるように、第１のセパレータ材１１Ａの供給速度を制御する。

搬送ベルト３０は、例えば金属製であり、長尺状の第１のセパレータ材１１Ａおよび長尺状の第２のセパレータ材１３Ａを保持した状態で、その長手方向に沿った方向に搬送する。搬送ベルト３０は、駆動ローラ３１によって駆動される。

搬送ベルト３０は、図示しない吸引孔を有する。搬送ベルト３０上に供給された第１のセパレータ材１１Ａは、吸引孔を介して下方に吸引されることによって、搬送ベルト３０上に保持される。また、第２のセパレータ材１３Ａは、第１のセパレータ材１１Ａの上に供給され、第１のセパレータ材１１Ａを介して下方に吸引されることによって、第１のセパレータ材１１Ａの上に保持される。

図２において、第１の位置Ｔ１〜第５の位置Ｔ５は、Ｘ軸方向における位置、すなわち、搬送ベルト３０の進行方向における位置を表している。第２の位置Ｔ２は、第１の位置Ｔ１に対して搬送ベルト３０の進行方向に進んだ位置であり、第３の位置Ｔ３は、第２の位置Ｔ２に対して搬送ベルト３０の進行方向に進んだ位置である。また、第４の位置Ｔ４は、第３の位置Ｔ３に対して搬送ベルト３０の進行方向に進んだ位置であり、第５の位置Ｔ５は、第４の位置Ｔ４に対して搬送ベルト３０の進行方向に進んだ位置である。

なお、第１の位置Ｔ１と第２の位置Ｔ２との間、第２の位置Ｔ２と第３の位置Ｔ３との間は、後述する電極ピッチＬだけ離れている。また、第３の位置Ｔ３と第４の位置Ｔ４との間は、３電極ピッチだけ離れている。

第１のカメラ２２は、第１の位置Ｔ１において、搬送ベルト３０上に供給された第１のセパレータ材１１Ａを撮像することによって、第１の基準位置Ｙ１に対する第１のセパレータ材１１Ａの、搬送ベルト３０の進行方向（Ｘ軸方向）と直交する方向である横方向（Ｙ軸方向）の位置ずれ量を、第１の位置ずれ量として検出する。第１の基準位置Ｙ１は、上記横方向の基準位置であって、第１のカメラ２２の視野内に設定した任意の基準位置である。

なお、以下の説明でも、「横方向」とは、搬送ベルト３０の進行方向と直交する方向（Ｙ軸方向）である。

電極供給部２３は、第２の位置Ｔ２において、電極目標位置に基づいて、電極１２を第１のセパレータ材１１Ａの上に供給する。電極目標位置は、横方向における電極１２の供給位置を定めるための目標位置である。すなわち、電極１２を電極目標位置に供給することによって、第１のセパレータ材１１Ａの上の所望の位置に電極１２を載置することができる。この電極目標位置は、搬送ベルト３０の蛇行による横方向の位置ずれなどを考慮して、後述する方法によって修正する。

なお、電極供給部２３は、所定の時間毎に繰り返し電極１２を供給する。第１のセパレータ材１１Ａは、搬送ベルト３０上を搬送されているので、電極１２は、所定の間隔をおいて、第１のセパレータ材１１Ａの上に供給される。ここでは、第１のセパレータ材１１Ａの上に供給された、隣接する２つの電極１２間の、図２に符号Ｌで示される距離を電極ピッチと呼ぶ。電極ピッチＬは、例えば１０２ｍｍである。

第２のカメラ２４は、第３の位置Ｔ３において、第１のセパレータ材１１Ａの上に供給された電極１２を撮像することにより、第２の基準位置Ｙ２に対する電極１２の横方向における位置ずれ量を、第２の位置ずれ量として検出する。第２の基準位置Ｙ２は、横方向における基準位置であって、第２のカメラ２４の視野内に設定した任意の基準位置である。

第２のセパレータ材供給部２５は、ロール状に巻かれている長尺状の第２のセパレータ材１３Ａを、第１のセパレータ材１１Ａとの間で電極１２を挟み込むように、搬送ベルト３０上、より具体的には、第１のセパレータ材１１Ａと重なる所定の位置に供給する。このとき、搬送ベルト３０の進む速度に応じて、第２のセパレータ材１３Ａが適切に搬送ベルト３０上に供給されるように、第２のセパレータ材１３Ａの供給速度を制御する。

接合ヘッド２６は、例えばヒータを備えており、上昇および下降できるように構成されている。この接合ヘッド２６は、第４の位置Ｔ４において、接合目標位置に基づいて下降して、第１のセパレータ材１１Ａと第２のセパレータ材１３Ａの、電極１２の周囲の部分を加熱しながら加圧する熱圧着の方法で、電極１２の周囲を接合する。接合目標位置は、横方向における位置を定めたものであって、電極１２が置かれている位置を想定した位置である。接合目標位置は、搬送ベルト３０の蛇行による横方向の位置ずれなどを考慮して、後述する方法によって修正する。

切断部２７は、第５の位置Ｔ５において、電極積層体１０を形成するため、電極１２を含む所定の領域を切断するように、切断刃２７ａによって、第１のセパレータ材１１Ａおよび第２のセパレータ材１３Ａを切断する。これにより、第１のセパレータ１１、電極１２および第２のセパレータ１３を含む電極積層体１０が得られる。

記憶部２８は、搬送ベルト３０を駆動したときに、搬送ベルト３０上の、電極１２が供給される領域が第１の位置Ｔ１から第２の位置Ｔ２に移動する際に横方向に移動する量である第１の移動量に関する情報、および、第３の位置Ｔ３から第４の位置Ｔ４に移動する際に横方向に移動する量である第２の移動量に関する情報を記憶している。

本実施形態では、搬送ベルト３０上の領域を、電極１２の供給位置に応じた複数の領域に区分けし、記憶部２８は、区分けした複数の領域について、第１の移動量に関する情報および第２の移動量に関する情報を記憶している。

本実施形態では、搬送ベルト３０上の領域を複数の領域に区分けするために、搬送ベルト３０の１周の長さを、電極ピッチＬで除算した数の領域に区分けする。ここでは、搬送ベルト３０の１周の長さは２１４２ｍｍ、電極ピッチは１０２ｍｍであり、搬送ベルト３０上の領域を２１（＝２１４２／１０２）個の領域Ｓ１〜Ｓ２１に区分けした例について説明する。なお、図３は、搬送ベルト３０の上面の平面図である。

ここで、第１の移動量に関する情報は、第１の移動量そのものを示す情報であってもよいし、第１の移動量を求めるために必要な情報であってもよい。同様に、第２の移動量に関する情報は、第２の移動量そのものを示す情報であってもよいし、第２の移動量を求めるために必要な情報であってもよい。

本実施形態では、第１の移動量に関する情報は、第１の移動量を求めるために必要な情報であり、第２の移動量に関する情報は、第２の移動量を求めるために必要な情報である。具体的には、記憶部２８は、第１の移動量に関する情報および第２の移動量に関する情報として、搬送ベルト３０の駆動時に、搬送ベルト３０上の各領域Ｓ１〜Ｓ２１が第１の位置Ｔ１、第２の位置Ｔ２、第３の位置Ｔ３および第４の位置Ｔ４に移動したときの、搬送ベルト３０のエッジの横方向における位置ずれ量を示すマッピングデータを記憶している。

図４は、記憶部が記憶しているマッピングデータの一例を示す図である。図４に示すように、マッピングデータには、区分けした２１の領域Ｓ１〜Ｓ２１のそれぞれについて、第１の位置Ｔ１、第２の位置Ｔ２、第３の位置Ｔ３および第４の位置Ｔ４における搬送ベルト３０のエッジの位置ずれ量が含まれている。なお、位置ずれ量の単位はμｍである。

ここでは、図５に示すように、位置ずれを検出するための基準位置Ｙ０と搬送ベルト３０のエッジＥとの間の横方向における距離を、搬送ベルト３０のエッジの位置ずれ量としている。この搬送ベルト３０上の各領域Ｓ１〜Ｓ２１の横方向における位置ずれは、搬送ベルト３０の両端のエッジが平行ではなく歪みが生じていることや、駆動時に搬送ベルト３０が蛇行することなどの原因により生じる。

上述した第１の移動量は、第１の位置Ｔ１におけるエッジの位置ずれ量と、第２の位置Ｔ２におけるエッジの位置ずれ量との差に基づいて求め、第２の移動量は、第３の位置Ｔ３におけるエッジの位置ずれ量と、第４の位置Ｔ４におけるエッジの位置ずれ量との差に基づいて求めることができる。第１の移動量および第２の移動量を求めることができればよいので、搬送ベルト３０のエッジの位置ずれ量を検出するための基準位置Ｙ０は、任意の位置に設定することができる。

図４に示す例では、例えば、領域Ｓ１の第１の位置Ｔ１における位置ずれ量は１０μｍ、第２の位置Ｔ２における位置ずれ量は５μｍ、第３の位置Ｔ３における位置ずれ量は−１０μｍ、第４の位置Ｔ４における位置ずれ量は−２５μｍである。この場合、搬送ベルト３０上の領域Ｓ１が第１の位置Ｔから第２の位置Ｔ２に移動する際の第１の移動量は、−５（＝５−１０）μｍとなる。また、搬送ベルト３０上の領域Ｓ１が第３の位置Ｔ３から第４の位置Ｔ４に移動する際の第２の移動量は、−１５（＝−２５−（−１０））μｍとなる。

上述したマッピングデータの作成方法について、図６を用いて説明する。本実施形態における電極積層体の製造装置では、上述したように、第１の位置Ｔ１に第１のカメラ２２が設けられ、第３の位置Ｔ３に第２のカメラ２４が設けられている。マッピングデータの作成時には、さらに、第２の位置Ｔ２に第３のカメラ６１を設け、第４の位置Ｔ４に第４のカメラ６２を設ける。

マッピングデータを作成するためには、搬送ベルト３０を駆動して、領域Ｓ１内の搬送ベルト３０のエッジの位置を、第１のカメラ２２、第３のカメラ６１、第２のカメラ２４および第４のカメラ６２で順に撮像し、得られた画像から、第１の位置Ｔ１、第２の位置Ｔ２、第３の位置Ｔ３および第４の位置Ｔ４における横方向の位置ずれ量を求める。同様の方法により、他の領域Ｓ２〜Ｓ２１内の搬送ベルト３０のエッジの位置ずれ量も求める。このような方法により、各領域Ｓ１〜Ｓ２１について、第１の位置Ｔ１、第２の位置Ｔ２、第３の位置Ｔ３および第４の位置Ｔ４における搬送ベルト３０のエッジの位置ずれ量を定めたマッピングデータを作成する。

上述したマッピングデータの作成方法によれば、電極積層体の製造装置が有する第１のカメラ２２および第２のカメラ２４を利用することができる。また、追加で、第２の位置Ｔ２に第３のカメラ６１を設け、第４の位置Ｔ４に第４のカメラ６２を設けて、駆動中の搬送ベルト３０を撮像することによって、容易にマッピングデータを作成することができる。

ただし、マッピングデータの作成方法が上述した方法に限定されることはなく、別の作成方法により作成してもよい。また、マッピングデータに含まれる位置ずれ量は、搬送ベルト３０のエッジの位置ずれ量ではなく、他の基準位置、例えば搬送ベルト３０の横方向における中心位置の位置ずれ量であってもよい。

ここで、電極１２を供給する際の目標位置である電極目標位置を修正する方法について説明する。電極目標位置は、第１のカメラ２２によって検出される第１のセパレータ材１１Ａの第１の位置ずれ量と、第１のオフセット量と、上述した第１の移動量と、に基づいて修正する。第１のオフセット量は、第１の位置ずれ量が０であり、かつ、電極１２が電極目標位置に供給された場合の第１のセパレータ材１１Ａと電極１２との間の横方向の位置ずれ量である。

図７は、第１のオフセット量を説明するための図である。本実施形態では、第１のセパレータ材１１Ａの第１の位置ずれ量が０であり、かつ、電極１２が電極目標位置に供給された場合に、第１のセパレータ材１１Ａの横方向における一端Ｅと、電極１２との間の距離が所定の距離Ｈ１となる状態を、第１のセパレータ材１１Ａと電極１２との間の横方向における位置ずれ量が０の状態とする。すなわち、第１のセパレータ材１１Ａの横方向における一端Ｅと、電極１２との間の距離がＨ１であれば、第１のオフセット量は０である。所定の距離Ｈ１は、例えば２．５ｍｍである。

したがって、第１の位置ずれ量が０であり、かつ、電極１２が電極目標位置に供給された場合の第１のセパレータ材１１Ａの一端Ｅと、電極１２との間の距離がＨ２であれば、Ｈ２−Ｈ１が第１のオフセット量となる。この第１のオフセット量は、電極積層体１０の製造前に予め求めておく。

なお、第１の位置ずれ量が０であり、かつ、電極１２が電極目標位置に供給された場合の第１のセパレータ材１１Ａの一端Ｅと、電極１２との間の距離がＨ１となるように調整しておいてもよい。この場合、第１のオフセット量は０となる。

修正後の電極目標位置は、修正前の電極目標位置を、第１のカメラ２２によって検出された、電極１２が供給される対象領域上の第１のセパレータ材１１Ａの第１の位置ずれ量と、予め求めておいた第１のオフセット量と、記憶部２８に記憶されている第１の移動量に関する情報から求められる第１の移動量とを加算して得られる距離だけＹ軸方向にずらした位置となる。上記の「電極１２が供給される対象領域上の第１のセパレータ材１１Ａの第１の位置ずれ量」とは、例えば、領域Ｓ１に電極１２を供給する場合には、領域Ｓ１上の第１のセパレータ材１１Ａの第１の位置ずれ量の意味である。

電極供給部２３は、上述した方法により電極目標位置を修正し、修正した電極目標位置に基づいて、電極１２を第１のセパレータ材１１Ａの上に供給する。

例えば、図４に示すマッピングデータを参照すると、領域Ｓ１の第１の位置Ｔ１と第２の位置Ｔ２との間の搬送ベルト３０の位置ずれ量は、−５（＝５−１０）μｍである。したがって、例えば第１のカメラ２２によって検出された、領域Ｓ１上の第１の位置ずれ量が２０μｍの場合、電極供給部２３は、電極目標位置をＹ軸方向に、第１のオフセット量と１５（＝−５＋２０）μｍとを加算して得られる距離だけずらした位置を修正後の電極目標位置とし、修正後の電極目標位置に、電極１２を供給する。これにより、搬送ベルト３０上の領域Ｓ１において、第１のセパレータ材１１Ａの上の所望の位置に、電極１２を供給することができる。

なお、電極目標位置の修正を、例えば図示しない制御部によって行い、電極供給部２３は、修正後の電極目標位置に基づいて、電極１２を供給するようにしてもよい。その場合、電極目標位置を修正する制御部と電極供給部２３とが、本発明の電極供給部に対応することになる。

上記のように、第１の位置ずれ量に基づいて電極目標位置を修正することにより、第１のセパレータ材１１Ａの位置ずれ量に基づいて、電極１２の供給位置を修正することができる。また、第１のオフセット量に基づいて電極目標位置を修正することにより、第１のセパレータ材１１Ａと電極１２との間の横方向の位置関係を、意図する位置関係とすることができる。

さらに、本実施形態では、搬送ベルト３０上の電極１２が供給される領域が、第１のセパレータ材１１Ａの位置ずれ量を検出する位置である第１の位置Ｔ１から、電極１２が供給される位置である第２の位置Ｔ２に移動する際に、横方向に移動する量である第１の移動量に基づいて電極目標位置を修正するので、搬送ベルト３０の蛇行などの影響を排除して、第１のセパレータ材１１Ａ上の意図する位置に、電極１２を供給することができる。

特に、記憶部２８は、搬送ベルト３０上の全ての領域Ｓ１〜Ｓ２１の横方向の位置ずれ量をマッピングデータとして記憶しているので、搬送ベルト３０上に次々に電極１２が供給される場合に、搬送ベルト３０の蛇行などの影響を抑制して、第１のセパレータ材１１Ａ上の意図する位置に、全ての電極１２を供給することができる。

また、第１の位置Ｔ１で第１のセパレータ材１１Ａの第１の位置ずれ量を検出し、第２の位置Ｔ２で、第１のセパレータ材１１Ａの上に電極１２を供給するので、複数の電極１２を次々に第１のセパレータ材１１Ａの上に供給することにより、第１の位置ずれ量の検出と、電極１２の供給とを同時に行うことができ、製造効率が向上する。

続いて、接合ヘッド２６によって接合を行う際の目標位置である接合目標位置を修正する方法について説明する。接合目標位置は、第２のカメラ２４によって検出される電極１２の第２の位置ずれ量と、第２のオフセット量と、上述した第２の移動量とに基づいて、修正する。

第２のオフセット量は、第２の位置ずれ量が０であり、かつ、接合目標位置で接合するように接合ヘッド２６を動作させた場合の、電極１２の位置に対する接合ヘッド２６の横方向の位置ずれ量である。すなわち、第２のオフセット量は、第２のカメラ２４によって検出される電極１２の第２の位置ずれ量０であり、かつ、接合ヘッド２６を接合目標位置に下降させた場合に生じる、電極１２と接合ヘッド２６との間の実際の位置ずれ量である。この第２のオフセット量は、電極積層体１０の製造前に予め求めておく。

なお、第２のオフセット量が０となるように、接合ヘッド２６の下降位置を事前に調整しておいてもよい。

修正後の接合目標位置は、修正前の接合目標位置を、第２のカメラ２４によって検出される、対象領域上の電極１２の第２の位置ずれ量と、予め求めておいた第２のオフセット量と、記憶部２８に記憶されている第２の移動量に関する情報から求められる第２の移動量とを加算して得られる距離だけＹ軸方向にずらした位置となる。上記の「対象領域上の電極１２の第２の位置ずれ量」とは、例えば、領域Ｓ１が対象領域であり、領域Ｓ１上の電極１２の周囲を接合する場合に、領域Ｓ１上の電極１２の第２の位置ずれ量の意味である。

接合ヘッド２６は、上述した方法により接合目標位置を修正し、修正した接合目標位置で、第１のセパレータ材１１Ａと第２のセパレータ材１３Ａの、電極１２の周囲部分を接合する。

例えば、図４に示すマッピングデータを参照すると、領域Ｓ１の第３の位置Ｔ３と第４の位置Ｔ４との間の搬送ベルト３０の位置ずれ量は、−１５（＝−２５−（−１０））μｍである。したがって、例えば第２のカメラ２４によって検出された、領域Ｓ１上の電極１２の第２の位置ずれ量が２０μｍの場合、接合ヘッド２６は、接合目標位置をＹ軸方向に、第２のオフセット量と５（＝−１５＋２０）μｍとを加算して得られる距離だけずらした位置に下降する。これにより、領域Ｓ１上の電極１２の周囲を精度良く接合することができる。

なお、接合目標位置の修正を、例えば図示しない制御部によって行い、接合ヘッド２６は、修正後の接合目標位置で、第１のセパレータ材１１Ａと第２のセパレータ材１３Ａとの接合を行うようにしてもよい。その場合、接合目標位置を修正する制御部と接合ヘッド２６とが、本発明の接合ヘッドに対応することになる。

このように、接合目標位置を第２の位置ずれ量に基づいて修正することにより、電極１２の位置ずれ量に基づいて、接合ヘッド２６による接合を行う位置を修正することができる。また、第２のオフセット量に基づいて接合目標位置を修正することにより、電極１２の周囲を精度良く接合することができる。

さらに、本実施形態では、搬送ベルト３０上の電極１２が供給される領域が、電極１２の位置ずれ量を検出する位置である第３の位置Ｔ３から、接合ヘッド２６により接合を行う位置である第４の位置Ｔ４に移動する際に、横方向に移動する量である第２の移動量にも基づいて接合目標位置を修正するので、搬送ベルト３０の蛇行などの影響を抑制して、接合ヘッド２６によって、第１のセパレータ材１１Ａと第２のセパレータ材１３Ａの、電極１２の周囲を精度良く接合することができる。

特に、記憶部２８は、搬送ベルト３０上の全ての領域Ｓ１〜Ｓ２１の横方向の位置ずれ量をマッピングデータとして記憶しているので、搬送ベルト３０上に次々に電極１２が供給される場合でも、搬送ベルト３０の蛇行などの影響を抑制して、接合ヘッド２６によって、全ての電極１２の周囲を精度良く接合することができる。

また、第３の位置Ｔ３で電極１２の第２の位置ずれ量を検出し、第４の位置Ｔ４で、電極１２の周囲を接合するので、複数の電極１２を次々に供給することにより、電極１２の第２の位置ずれ量の検出と、第１のセパレータ材１１Ａと第２のセパレータ材１３Ａとの接合とを同時に行うことができ、製造効率が向上する。

なお、作製された電極積層体１０は、電池の電極体の作成に用いられる。すなわち、作製された電極積層体１０と、電極１２とは極性の異なる第２の電極１４とを交互に積層することによって、図８に示すような電極体５０を作成する。この電極体５０は、例えばリチウムイオン電池などの電池の製造に用いられる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。

例えば、接合ヘッド２６が第１のセパレータ材１１Ａと第２のセパレータ材１３Ａの、電極１２の周囲の部分を接合する方法は、熱圧着の方法に限定されることはなく、例えば、高周波接着やレーザ接着の方法を用いることも可能である。また、電極１２の周囲の部分の接合には、電極１２の周囲を完全に接合する態様だけでなく、部分的に接合する態様も含まれる。

１０ 電極積層体
１１ 第１のセパレータ
１１Ａ 第１のセパレータ材
１２ 電極
１３ 第２のセパレータ
１３Ａ 第２のセパレータ材
１４ 第２の電極
２１ 第１のセパレータ材供給部
２２ 第１のカメラ
２３ 電極供給部
２４ 第２のカメラ
２５ 第２のセパレータ材供給部
２６ 接合ヘッド
２７ 切断部
２８ 記憶部
３０ 搬送ベルト
５０ 電極体
６１ 第３のカメラ
６２ 第４のカメラ
Ｔ１ 第１の位置
Ｔ２ 第２の位置
Ｔ３ 第３の位置
Ｔ４ 第４の位置
Ｔ５ 第５の位置

Claims (4)

1. 第１のセパレータおよび第２のセパレータの間に電極を挟んだ構造を有する電極積層体の製造装置であって、
   長尺状の第１のセパレータ材および長尺状の第２のセパレータ材を保持した状態で、その長手方向に沿った方向に搬送する搬送ベルトと、
   前記第１のセパレータ材を前記搬送ベルト上に供給する第１のセパレータ材供給部と、
   第１の位置において、前記搬送ベルト上に供給された前記第１のセパレータ材を撮像することによって、第１の基準位置に対する前記第１のセパレータ材の、前記搬送ベルトの進行方向と直交する横方向の位置ずれ量を、第１の位置ずれ量として検出する第１の撮像部と、
   前記第１の位置に対して前記搬送ベルトの進行方向に進んだ位置にある第２の位置において、電極目標位置に基づいて、前記電極を前記第１のセパレータ材の上に供給する電極供給部と、
   前記第２の位置に対して前記搬送ベルトの進行方向に進んだ位置にある第３の位置において、前記第１のセパレータ材の上に供給された前記電極を撮像することによって、第２の基準位置に対する前記電極の前記横方向における位置ずれ量を、第２の位置ずれ量として検出する第２の撮像部と、
   前記第１のセパレータ材との間で前記電極を挟み込むように、前記第２のセパレータ材を前記第１のセパレータ材の上に供給する第２のセパレータ材供給部と、
   前記第３の位置に対して前記搬送ベルトの進行方向に進んだ位置にある第４の位置で、前記第１のセパレータ材と前記第２のセパレータ材の、前記電極の周囲の部分を、接合目標位置で互いに接合するための接合ヘッドと、
   前記電極積層体を得るために、前記第１のセパレータ材および前記第２のセパレータ材を切断する切断部と、
   前記搬送ベルトを駆動したときに、前記搬送ベルト上の、前記電極が供給される領域が前記第１の位置から前記第２の位置に移動する際に前記横方向に移動する量である第１の移動量に関する情報、および、前記第３の位置から前記第４の位置に移動する際に前記横方向に移動する量である第２の移動量に関する情報を記憶している記憶部と、
   を備え、
   前記電極供給部は、前記第１の位置ずれ量と、前記第１の位置ずれ量が０であり、かつ、前記電極が前記電極目標位置に基づいて供給された場合の前記第１のセパレータ材と前記電極との間の前記横方向の位置ずれ量である第１のオフセット量と、前記第１の移動量に関する情報から求められる前記第１の移動量と、に基づいて前記電極目標位置を修正し、修正した前記電極目標位置に基づいて、前記電極を前記第１のセパレータ材の上に供給し
   前記接合ヘッドは、前記第２の位置ずれ量と、前記第２の位置ずれ量が０であり、かつ、前記接合目標位置で前記第１のセパレータ材と前記第２のセパレータ材とを接合するように前記接合ヘッドを動作させた場合の、前記電極の位置に対する前記接合ヘッドの前記横方向における位置ずれ量である第２のオフセット量と、前記第２の移動量に関する情報から求められる前記第２の移動量と、に基づいて前記接合目標位置を修正し、修正した前記接合目標位置で前記第１のセパレータ材と前記第２のセパレータ材とを接合する、
   ことを特徴とする電極積層体の製造装置。
2. 前記電極供給部は、複数の電極を順次供給するように構成されており、
   前記記憶部は、前記搬送ベルト上の、前記電極が供給される複数の領域のそれぞれについて、前記第１の移動量に関する情報および前記第２の移動量に関する情報を記憶していることを特徴とする請求項１に記載の電極積層体の製造装置。
3. 前記記憶部は、前記第１の移動量に関する情報として、前記電極が供給される複数の領域それぞれの、前記第１の位置における前記横方向の位置ずれ量と、前記第２の位置における前記横方向の位置ずれ量とを記憶しており、前記第２の移動量に関する情報として、前記電極が供給される複数の領域それぞれの、前記第３の位置における前記横方向の位置ずれ量と、前記第４の位置における前記横方向の位置ずれ量とを記憶していることを特徴とする請求項２に記載の電極積層体の製造装置。
4. 前記第１の位置における前記横方向の位置ずれ量は、前記第１の撮像部によって前記電極が供給される領域を撮像することによって求め、
   前記第２の位置における前記横方向の位置ずれ量は、前記第２の位置に設置した第３の撮像部によって前記電極が供給される領域を撮像することによって求め、
   前記第３の位置における前記横方向の位置ずれ量は、前記第２の撮像部によって前記電極が供給される領域を撮像することによって求め、
   前記第４の位置における前記横方向の位置ずれ量は、前記第４の位置に設置した第４の撮像部によって前記電極が供給される領域を撮像することによって求めることを特徴とする請求項３に記載の電極積層体の製造装置。

Images