JP6638562B2 - Marking device - Google Patents

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Description

この発明は、車両用二次電池の製造時などに用いられるマーキング装置に関するものである。   The present invention relates to a marking device used at the time of manufacturing a secondary battery for a vehicle and the like.

近年、環境保護、省エネルギーの観点から、エンジンとモータを動力源として併用したハイブリッド自動車やモータを動力源とした電気自動車が開発、製品化されている。このハイブリッド自動車や電気自動車のエネルギー源として、電気を繰り返し充電放電可能な二次電池は必須の技術である。
一般的にこの二次電池としては、リチウム二次電池、ニッケル二次電池などの二次電池が用いられるが、なかでも、リチウム二次電池は、その動作電圧が高く、高い出力を得やすいので有力な電池であり、ハイブリッド自動車や電気自動車の電源としてますます重要性が増してきている電池である。 In recent years, from the viewpoint of environmental protection and energy saving, hybrid vehicles using an engine and a motor as power sources and electric vehicles using a motor as a power source have been developed and commercialized. As an energy source of the hybrid vehicle and the electric vehicle, a secondary battery capable of repeatedly charging and discharging electricity is an essential technology.
Generally, a secondary battery such as a lithium secondary battery or a nickel secondary battery is used as the secondary battery. Among them, the lithium secondary battery has a high operating voltage and is easy to obtain a high output. It is a prominent battery, and is becoming increasingly important as a power source for hybrid vehicles and electric vehicles.

ところで、特許文献１には、シート状物湾曲測定装置が開示されているが、この特許文献１にも開示されているように、一般的にシート状物の搬送には円筒状のローラが用いられていた。   By the way, Patent Document 1 discloses a sheet-shaped object curvature measuring device. However, as disclosed in Patent Document 1, generally, a cylindrical roller is used for conveying a sheet-shaped object. Had been.

特開２０１５−３４７５３号公報JP 2015-34553 A

しかし、図５に示すように、この特許文献１に記載されているような円筒状のローラ１用いてシート状物２を支持し、その支持されたシート状物２にレーザー装置４から発射されるレーザー光５を用いて印を記録する場合、特にリチウム二次電池のための活物質層３が形成されていない端縁部分２ａに印を記録する場合には、端縁部分２ａが活物質層３の厚みによってローラ１の表面から浮いるためにバタつき、バタつくとレーザー光５の焦点からずれるため、端縁部分２ａに記録される印の形状が大きく変化する恐れがあった。また、特にリチウム二次電池の場合、シート状物２には、薄いアルミなどの金属箔が用いられる場合が多いのでバタつき易く、そのために端縁部分２ａに記録される印の形状がより大きく変化、つまり印の形状がばらつく恐れがあった。
この端縁部分２ａに記録された印は、後の製造工程で利用されるので、シート状物２を用いた最終製品、例えば、リチウム二次電池の特性を低下させる恐れがあった。 However, as shown in FIG. 5, a sheet-like material 2 is supported by using a cylindrical roller 1 as described in Patent Document 1, and the laser is emitted from the laser device 4 to the supported sheet-like material 2. When the mark is recorded by using the laser beam 5, particularly when the mark is recorded on the edge 2 a where the active material layer 3 for the lithium secondary battery is not formed, the edge 2 a The thickness of the layer 3 causes the laser beam 5 to float from the surface of the roller 1 and, if fluttered, deviates from the focal point of the laser beam 5, so that the shape of the mark recorded on the edge portion 2a may be greatly changed. In particular, in the case of a lithium secondary battery in particular, thin metal foil such as aluminum is often used for the sheet material 2 so that the sheet 2 is easily fluttered, so that the shape of the mark recorded on the edge portion 2a is larger. There was a risk of changes, that is, variations in the shape of the mark.
Since the mark recorded on the edge portion 2a is used in a later manufacturing process, there is a possibility that the characteristics of a final product using the sheet material 2, for example, a lithium secondary battery may be deteriorated.

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、常に安定した形状のマークをマーキングすることが可能なマーキング装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a marking device capable of always marking a mark having a stable shape.

上記の問題点を解決するために、本発明のマーキング装置は、次の構成を有している。
（１）長手方向と直交する幅方向の両側縁部分を除いて活物質が塗工された長尺状の電極シートにマークをマーキングするためのマーキング装置であって、前記電極シートの一側面側を支持して前記電極シートを搬送するための搬送ローラと、前記搬送ローラと対向して配置されたマーキング手段と、を備え、前記搬送ローラは、前記電極シートの活物質が塗工された部分を支持する円筒状の主部と、前記主部よりも大径で、前記電極シートの側縁部分を支持する大径部とから構成され、前記大径部と前記主部との半径差が、前記電極シートに塗工された前記活物質の厚みと同等で、且つ、前記大径部の高さが前記主部上の前記活物質の高さと同等になるように設けられており、前記マーキング手段は、前記搬送ローラの大径部によって支持された前記電極シートの側縁部分に、レーザー光を用いてマークをマーキングするように構成されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the marking device of the present invention has the following configuration.
(1) A marking device for marking a mark on a long electrode sheet coated with an active material except for both side edges in a width direction orthogonal to a longitudinal direction, wherein one side of the electrode sheet is provided. A transport roller for transporting the electrode sheet while supporting the electrode sheet, and marking means disposed opposite to the transport roller, wherein the transport roller has a portion where the active material of the electrode sheet is coated. And a large-diameter portion having a larger diameter than the main portion and supporting a side edge portion of the electrode sheet, and a difference in radius between the large-diameter portion and the main portion. The same as the thickness of the active material applied to the electrode sheet, and is provided such that the height of the large diameter portion is equal to the height of the active material on the main portion, The marking means is supported by the large-diameter portion of the transport roller. The side edges of the electrode sheet, characterized in that it is configured to mark the marking using a laser beam.

上記構成を有する本発明のマーキング装置の作用・効果について説明する。
（１）マーキング手段は、搬送ローラの大径部によって支持された電極シートの側縁部分に、レーザー光を用いてマークをマーキングするため、マークの形状が安定し、結果的にこの電極シートを用いた最終製品の特性が向上するなど優れた作用効果を奏する。 The operation and effect of the marking device of the present invention having the above configuration will be described.
(1) The marking means uses a laser beam to mark a mark on a side edge portion of the electrode sheet supported by the large-diameter portion of the transport roller, so that the shape of the mark is stabilized. It has excellent functions and effects, such as improved characteristics of the final product used.

本発明のマーキング装置を含むプレス・スリット・マーキング工程を概略的に示す図である。It is a figure showing roughly the press slit marking process including the marking device of the present invention. 本発明のマーキング装置を概略的に示す図である。It is a figure showing roughly the marking device of the present invention. 本発明のマーキング装置の要部を概略的に示す図である。It is a figure showing roughly the important section of the marking device of the present invention. 搬送ローラの段差と孔の開口面積との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a step of a conveyance roller and an opening area of a hole. 従来の記録装置を概略的に示す図である。FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a conventional recording apparatus.

（実施形態１）
以下、本発明に係る本発明のマーキング装置を含むプレス・スリット・マーキング工程について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は、適宜簡略化或いは変形誇張されて描画されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも実施例と同一ではない。 (Embodiment 1)
Hereinafter, the press / slit / marking process including the marking device of the present invention according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that in the following examples, the drawings are drawn with simplification or deformation exaggeration as appropriate, and the dimensional ratios and shapes of the respective parts are not necessarily the same as those in the examples.

図１は、本発明のマーキング装置を含むプレス・スリット・マーキング工程を概略的に示す図である。
すなわち、供給工程９では、前工程において製作された長尺シート状の電極シート１０は、ロール状に捲回保持されており、引き出されてプレス工程１１に供給される。前記電極シート１０は、図３に示すように、正極用の電極シートとしては、アルミニウム箔やステンレス箔などの金属箔集電体１２の両面に、リチウムコバルト複合酸化物やリチウムマンガン複合酸化物などを含む活物質１３が層状に塗工されたものである。また、負極用の電極シートとしては、銅箔やステンレス箔などの金属箔集電体１２の両面に、黒鉛やコークスなどを含む活物質１３が層状に塗工されたものである。
また、前記活物質１３は、金属箔集電体１２の、長手方向と直交する幅方向の両側縁部分１２ａ（図３においては一方の側縁部分のみを示す）を除く表面に塗工されている。 FIG. 1 is a view schematically showing a press / slit / marking process including the marking device of the present invention.
That is, in the supply step 9, the long sheet-shaped electrode sheet 10 produced in the previous step is wound and held in a roll shape, pulled out, and supplied to the press step 11. As shown in FIG. 3, the electrode sheet 10 includes a lithium-cobalt composite oxide, a lithium-manganese composite oxide, and the like on both surfaces of a metal foil current collector 12 such as an aluminum foil or a stainless steel foil. The active material 13 containing is coated in layers. The electrode sheet for the negative electrode is a sheet in which an active material 13 containing graphite, coke, or the like is coated on both surfaces of a metal foil current collector 12 such as a copper foil or a stainless steel foil.
The active material 13 is coated on the surface of the metal foil current collector 12 except for both side edge portions 12a in the width direction orthogonal to the longitudinal direction (only one side edge portion is shown in FIG. 3). I have.

次に前記プレス工程１１では、前記電極シート１０がプレス機１１ａの一対のプレスローラ１１ｂ間に送られて前記プレスローラ１１ｂよって前記活物質１３が厚さ方向にプレスされ、それによって前記活物質１３の密度が向上させられた後、前記電極シート１０は、次のスリット工程１４に送られる。   Next, in the pressing step 11, the electrode sheet 10 is fed between a pair of press rollers 11b of a press machine 11a, and the active material 13 is pressed in the thickness direction by the press rollers 11b. After the density is improved, the electrode sheet 10 is sent to the next slitting step 14.

次に前記スリット工程１４では、スリッター１４ａによって前記電極シート１０は、その長手方向と直交する幅方向の中央において切断され、２条の電極シート１０とされ、次の検査工程１５へと送られる。   Next, in the slitting step 14, the electrode sheet 10 is cut at the center in the width direction orthogonal to the longitudinal direction by the slitter 14a to form two electrode sheets 10, which are sent to the next inspection step 15.

次の前記検査工程１５では、検査装置１５ａによって前記金属箔集電体１２の表面に塗工された前記活物質１３の状態（ピンホールや塗工ムラなど）が検査され、２条の電極シート１０は、次のマーキング工程１６へと送られる。   In the next inspection step 15, the state (pinhole, coating unevenness, etc.) of the active material 13 applied to the surface of the metal foil current collector 12 is inspected by an inspection device 15a, and the two electrode sheets are inspected. 10 is sent to the next marking step 16.

次に前記マーキング工程１６では、２条の電極シート１０に対応した２台のマーキング装置１７によって前記金属箔集電体１２の両側縁部分１２ａにマーク１２ｂがそれぞれマーキングされる。
前記マーク１２ｂは、前記検査工程１５において、前記金属箔集電体１２の表面に塗工された前記活物質１３の状態に異常（ピンホールや塗工ムラなど）が前記検査装置１５ａによって発見された際に、その異常部分に対応する前記金属箔集電体１２の側縁部分１２ａにマーク１２ｂが記録される。つまり、図１において前記活物質１３の長手方向と直交する幅方向の中央から右側部分に異常が発見された場合には、対応する右側の側縁部分１２ａに、また、左側部分に異常が発見された場合には、左側の側縁部分１２ａにそれぞれマーク１２ｂが記録される。つまり、異常がある前記活物質１３部分とは、長手方向と直交する幅方向において対応する側縁部分１２ａにマーク１２ｂが記録される。 Next, in the marking step 16, the marks 12 b are marked on both side edges 12 a of the metal foil current collector 12 by two marking devices 17 corresponding to the two electrode sheets 10.
In the inspection step 15, in the inspection step 15, an abnormality (such as a pinhole or coating unevenness) in the state of the active material 13 applied to the surface of the metal foil current collector 12 is found by the inspection device 15a. Then, a mark 12b is recorded on the side edge portion 12a of the metal foil current collector 12 corresponding to the abnormal portion. That is, when an abnormality is found in the right side portion from the center in the width direction orthogonal to the longitudinal direction of the active material 13 in FIG. 1, an abnormality is found in the corresponding right side edge portion 12a and in the left side portion. In this case, a mark 12b is recorded on the left side edge portion 12a. That is, the mark 12b is recorded on the corresponding side edge portion 12a in the width direction orthogonal to the longitudinal direction of the active material 13 portion having the abnormality.

すなわち、図２は、本発明のマーキング装置を概略的に示す図である。
図２において、前記スリッター１４ａによって切断された前記２条の電極シート１０の内、一方の電極シート１０は、第１ローラ１８、第２ローラ１９、搬送ローラ２０および第３ローラ２１によって図２において左側から右側へと搬送される。
前記搬送ローラ２０は、図３に示すように、円筒状の主部２０ａと、その主部２０ａより大径の大径部２０ｂとから構成されており、前記主部２０ａは、前記一方の電極シート１０の内、前記活物質１３が塗工されている部分を支持している。また、前記大径部２０ｂは、前記一方の電極シート１０の内、前記活物質１３が塗工されていない部分、すなわち、側縁部分１２ａを支持している。 That is, FIG. 2 is a diagram schematically showing the marking device of the present invention.
2, one of the two electrode sheets 10 cut by the slitter 14a is connected to a first roller 18, a second roller 19, a transport roller 20, and a third roller 21 in FIG. Conveyed from left to right.
As shown in FIG. 3, the transport roller 20 includes a cylindrical main portion 20a and a large-diameter portion 20b having a larger diameter than the main portion 20a, and the main portion 20a is connected to the one electrode. The sheet 10 supports a portion where the active material 13 is applied. The large diameter portion 20b supports a portion of the one electrode sheet 10 where the active material 13 is not applied, that is, a side edge portion 12a.

図２において、前記搬送ローラ２０の上側には、前記搬送ローラ２０と対向して本発明のマーキング手段としてのレーザー発光装置２２が配置されており、前記レーザー発光装置２２は、それから発光されたレーザー光２２ａが前記大径部２０ｂ上に支持された前記一方の電極シート１０の側縁部分１２ａ表面上に集光するように設定されている。したがって、本実施例では、レーザー光２２ａによって前記金属箔集電体１２の一部が溶融飛散されて、本発明のマークとしての穴１２ｂが側縁部分１２ａにあけられる。
なお、他方の電極シート１０に対応するもう１台のマーキング装置１７は、上述した一方の電極シート１０に対応するマーキング装置１７と同様の構成であるので、ここでは詳細な説明を省略する。 In FIG. 2, a laser light emitting device 22 as marking means of the present invention is disposed above the transport roller 20 so as to face the transport roller 20, and the laser light emitting device 22 emits laser light emitted from the laser light emitting device. The light 22a is set to be focused on the surface of the side edge portion 12a of the one electrode sheet 10 supported on the large diameter portion 20b. Therefore, in this embodiment, a part of the metal foil current collector 12 is melted and scattered by the laser beam 22a, and a hole 12b as a mark of the present invention is formed in the side edge portion 12a.
Since the other marking device 17 corresponding to the other electrode sheet 10 has the same configuration as the marking device 17 corresponding to the one electrode sheet 10 described above, detailed description thereof will be omitted.

次に、前記マーキング工程１６を経た２状の電極シート１０は、巻き取り工程２３において、それぞれ巻き取られ、前記２状の電極シート１０は、それぞれ次の工程へ送られる。
そして、最終的には、正極用の電極シート１０と負極用の電極シート１０とがセパレータ（図示せず）を介して捲回され、電解液が充填される電池ケース（図示せず）内に配設されてリチウム二次電池（図示せず）として組み立てられる。 Next, the two-shaped electrode sheet 10 that has undergone the marking step 16 is wound in a winding step 23, and the two-shaped electrode sheet 10 is sent to the next step.
Then, finally, the positive electrode sheet 10 and the negative electrode sheet 10 are wound via a separator (not shown), and placed in a battery case (not shown) filled with an electrolyte. It is arranged and assembled as a lithium secondary battery (not shown).

このように本実施例においては、レーザー発光装置２２によって電極シート１０の側縁部分１２ａにマーク１２ｂをマーキングする際に、側縁部分１２ａが前記搬送ローラ２０の前記大径部２０ｂ上に支持されているため、側縁部分１２ａの位置が安定し、それにより安定した（同じ）形状の穴１２ｂをあけることができる。
図４は、搬送ローラの段差と孔の開口面積との関係を示す図である。ここで、搬送ローラ２０の段差とは、搬送ローラ２０の主部２０ａの半径と、大径部２０ｂの半径との差である。
図４に示すように、段差がない従来の円筒状のローラ１（図５参照）を用いてシート電極１０を支持した状態でレーザー発光装置２２によってシート電極１０の側縁部分１２ａに穴１２ｂをあけた場合には、穴１２ｂの開口面積は、ｍ２からｍ４の間でばらついているのが判る。
それに対して、本実施例の搬送ローラ２０の主部２０ａの半径と、大径部２０ｂの半径との差（段差）がｎ２以上の値を採るときには、穴１２ｂの開口面積がｍ４前後でまとまっており、また、この穴１２ｂの開口面積ｍ４は、後の製造工程で使用されている光学検出の検出エラーを誘発する恐れがない開口面積ｍ２をも大きく上回るものである。したがって、後の製造工程において、穴１２ｂに基づいて活物質１３の異常状態部分を確実に検出できるものであり、その結果、活物質１３の異常状態部分を的確に排除することができ、最終製品であるところのリチウム二次電池の性能を向上させることができる。 Thus, in the present embodiment, when the mark 12b is marked on the side edge portion 12a of the electrode sheet 10 by the laser light emitting device 22, the side edge portion 12a is supported on the large-diameter portion 20b of the transport roller 20. As a result, the position of the side edge portion 12a is stabilized, so that a hole 12b having a stable (same) shape can be formed.
FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the step of the transport roller and the opening area of the hole. Here, the step of the transport roller 20 is the difference between the radius of the main portion 20a of the transport roller 20 and the radius of the large diameter portion 20b.
As shown in FIG. 4, a hole 12 b is formed in a side edge portion 12 a of the sheet electrode 10 by a laser light emitting device 22 in a state where the sheet electrode 10 is supported using a conventional cylindrical roller 1 having no step (see FIG. 5). When the hole is opened, it can be seen that the opening area of the hole 12b varies between m2 and m4.
On the other hand, when the difference (step) between the radius of the main portion 20a of the conveying roller 20 and the radius of the large-diameter portion 20b of the present embodiment takes a value of n2 or more, the opening area of the hole 12b is united around m4. Further, the opening area m4 of the hole 12b is much larger than the opening area m2 which is not likely to induce a detection error of optical detection used in a later manufacturing process. Therefore, in a later manufacturing process, the abnormal state portion of the active material 13 can be reliably detected based on the hole 12b. As a result, the abnormal state portion of the active material 13 can be accurately eliminated, and the final product The performance of the lithium secondary battery can be improved.

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で実施することができる。例えば、上述した実施例では、レーザー発光装置２２から発光されたレーザー光２２ａによって電極シート１０の側縁部分１２ａに穴１２ｂをあけるように構成したが、レーザー光２２ａによって電極シート１０の側縁部分１２ａを部分的に焦がして変色させ、それによって本発明のマークとするようにしてもよい。また、本発明のマーキング手段としては、上述した実施例のレーザー発光装置２２に換えてプリンターを設置し、電極シート１０の側縁部分１２ａに本発明のマークを印字するようにしてもよい。この場合においても電極シート１０の側縁部分１２ａが前記搬送ローラ２０の前記大径部２０ｂ上に支持されているため、安定してマークを印刷することができる。   It should be noted that the above description is merely an embodiment, and other examples are not specifically described. However, the present invention may be implemented in various modified and improved forms based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Can be. For example, in the above-described embodiment, the hole 12b is formed in the side edge portion 12a of the electrode sheet 10 by the laser light 22a emitted from the laser light emitting device 22, but the side edge portion of the electrode sheet 10 is formed by the laser light 22a. 12a may be partially burned and discolored, thereby forming the mark of the present invention. As the marking means of the present invention, a printer may be installed in place of the laser light emitting device 22 of the above-described embodiment, and the mark of the present invention may be printed on the side edge portion 12a of the electrode sheet 10. Also in this case, since the side edge portion 12a of the electrode sheet 10 is supported on the large diameter portion 20b of the transport roller 20, a mark can be printed stably.

１０・・・電極シート
１２・・・金属箔集電体
１２ａ・・側縁部分
１２ｂ・・マーク（穴）
２０・・・搬送ローラ
２０ａ・・主部
２０ｂ・・大径部
２２・・・レーザー発光装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electrode sheet 12 ... Metal foil collector 12a ... Side edge part 12b ... Mark (hole)
Reference numeral 20: conveying roller 20a: main part 20b: large-diameter part 22: laser emitting device

Claims (1)

長手方向と直交する幅方向の両側縁部分を除いて活物質が塗工された長尺状の電極シートにマークをマーキングするためのマーキング装置であって、
前記電極シートの一側面側を支持して前記電極シートを搬送するための搬送ローラと、
前記搬送ローラと対向して配置されたマーキング手段と、を備え、
前記搬送ローラは、
前記電極シートの活物質が塗工された部分を支持する円筒状の主部と、前記主部よりも大径で、前記電極シートの側縁部分を支持する大径部とから構成され、
前記大径部と前記主部との半径差が、前記電極シートに塗工された前記活物質の厚みと同等で、且つ、前記大径部の高さが前記主部上の前記活物質の高さと同等になるように設けられており、
前記マーキング手段は、前記搬送ローラの大径部によって支持された前記電極シートの側縁部分に、レーザー光を用いてマークをマーキングするように構成されていることを特徴とするマーキング装置。 A marking device for marking a mark on a long electrode sheet coated with an active material except for both side edges in a width direction orthogonal to the longitudinal direction,
A transport roller for transporting the electrode sheet while supporting one side of the electrode sheet,
Marking means arranged to face the transport roller,
The transport roller,
A cylindrical main portion that supports a portion where the active material of the electrode sheet is coated, and has a larger diameter than the main portion and includes a large-diameter portion that supports a side edge portion of the electrode sheet,
The radius difference between the large diameter portion and the main portion is equal to the thickness of the active material applied to the electrode sheet, and the height of the large diameter portion is the height of the active material on the main portion. It is provided to be equivalent to the height,
The marking device, wherein the marking unit is configured to mark a mark using a laser beam on a side edge portion of the electrode sheet supported by a large diameter portion of the transport roller.
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