JP6690486B2 - 電極製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、電極製造装置に関する。

特許文献１には、電極板製造装置が記載されている。この電極板製造装置は、原板の型抜きにより、リチウムイオン二次電池の電極板を製造する。原板は、集電体の両面に電極活物質が設けられた形成領域と、電極活物質が設けられていない非形成領域と、を含む。集電体は、アルミニウムや銅からなるシート状のものである。この電極板製造装置は、原板の形成領域に第１の抜き刃を押し付けることにより第１の切断部を形成し、原板の非形成領域を含む領域に第２の抜き刃を押し付けることにより第２の切断部を形成する。第１の切断部と第２の切断部とに囲まれる部分が、電極板として原板から型抜きされる。

特許第５３８３５７１号

上記の電極板製造装置においては、電極活物質が設けられた形成領域の切断と、電極活物質が設けられていない非形成領域の切断と、の２段階で切断を行うが、どちらも、抜き刃の押し付けによる機械的な切断が用いられている。ところで、抜き刃を用いる切断は、切断を続けるうちに、抜き刃に集電体を構成する金属の凝着が生じる。したがって、頻繁な抜き刃のメンテナンスや交換作業が必要となり、電極板の製造コストの低減が困難である。

本発明は、電極の製造コストを低減可能な電極製造装置を提供することを目的とする。

本発明に係る電極製造装置は、金属箔と金属箔上に形成された活物質層とを含む長尺状の電極母材を切断することによって電極を製造する電極製造装置であって、電極母材の長手方向に沿った搬送経路により電極母材を搬送する搬送部と、搬送部により搬送されている状態の電極母材を切断する切断部と、を備え、電極母材は、金属箔が露出した第１領域と、金属箔上に活物質層が形成された第２領域と、を有し、切断部は、高エネルギービームの照射により第１領域を切断する第１切断部と、機械的に第２領域を切断する第２切断部と、を有する。

この電極製造装置は、電極母材を搬送部により搬送しながら切断部により切断することによって、電極を製造する。切断部は、電極母材における金属箔が露出した第１領域を切断する第１切断部と、電極母材における金属箔上に活物質層が形成された第２領域を切断する第２切断部と、を有する。特に、第１切断部は、レーザ光などの高エネルギービームの照射により第１領域を切断し、第２切断部は、機械的に第２領域を切断する。金属の凝着が生じやすい第１領域を高エネルギービームの照射により切断することで、金属の凝着が抑制される。よって、切断部の頻繁なメンテナンスや交換作業が抑制され、電極の製造コストが低減される。なお、機械的な切断とは、刃同士の噛み合わせや、平面及び円筒面への刃の押し付けといった、刃状の部材を用いた任意の切断を意味する。

本発明に係る電極製造装置においては、第２切断部は、第１切断部よりも搬送経路の下流側に設けられていてもよい。この場合、複数の電極を一括して切断しやすい機械的な切断の第２切断部が、第１切断部の下流側に配置されている。このため、複数の電極が製造されるタイミングを揃えることが可能となる。したがって、このような観点からは、上記の通り、上流側において高エネルギービームの照射によって未塗工の第１領域の切断を行うと共に、下流側において機械的に第２領域の切断を行うことが有利である。

本発明に係る電極製造装置においては、搬送経路は、前後に一対のアキューム機構が配置され、電極母材を間欠的に搬送可能な第１区間と、第１区間よりも下流側において電極母材を搬送する第２区間と、を有し、第１切断部は、第１区間において第１領域を切断し、第２切断部は、第２区間において第２領域を切断してもよい。この場合、第２切断部の切断手段に関わらず、第１区間において、切断時に電極母材を減速又は停止させることができるので、高エネルギービームの照射の制御が複雑になることを抑え、精度の高い切断が可能である。

本発明に係る電極製造装置においては、第１区間に配置され、一時的に停止した状態の電極母材の第１領域の厚さ方向の動きを規制する規制部をさらに備えてもよい。この場合、第１区間において、電極母材の第１領域の厚さ方向の位置の変動が抑制される。よって、レーザ光の集光位置のずれを抑制し、確実に切断を行うことが可能となる。

本発明に係る電極製造装置においては、規制部は、第１領域を吸着することにより第１領域の動きを規制してもよい。この場合、第１領域の動きを容易且つ確実に規制可能である。また、この場合には、第１領域の切断により生じる端材を吸着したまま規制部を移動させることにより、当該端材を容易に除去できる。

本発明に係る電極製造装置においては、第２区間においては、電極母材が連続的に搬送され、第２切断部は、ロータリーダイカッターを含んでもよい。この場合には、電極母材を連続的に搬送しながら切断することが容易となる。

本発明に係る電極製造装置においては、第１切断部における切断により生じた電極母材の端材を、第１切断部と第２切断部との間において搬送経路から下方に分岐した経路により巻き取る端材巻取り部をさらに備えてもよい。この場合、簡単な構成で、端材が第２切断部に至る前に端材の除去が可能である。

本発明に係る電極製造装置においては、第１切断部は、第２切断部よりも搬送経路の下流側に設けられていてもよい。この場合、切断の態様を詳細に制御可能な第１切断部を第２切断部よりも下流側に設けることにより、第１切断部によって第２切断部での切断を補完することが可能となる。

本発明に係る電極製造装置においては、搬送経路は、搬送経路の上流側から下流側に向けて順に配列された第１区間及び第２区間を有し、第１切断部は、第２区間において第１領域を切断し、第２切断部は、第１区間において第２領域を切断し、搬送部は、第２区間において第２領域を吸着しながら電極母材を搬送する第１吸着搬送部を有してもよい。この場合、第２区間において、高エネルギービームの照射範囲を含む第１領域を支持することなく電極母材を搬送することが可能となる。

本発明に係る電極製造装置においては、搬送経路は、第２区間よりも搬送経路の下流側の第３区間をさらに有し、搬送部は、第３区間において第１領域を吸着しながら電極母材を搬送する第２吸着搬送部を有してもよい。この場合、第２区間において、高エネルギービームの照射範囲を含む第１領域を支持することなく、且つ、第１領域の浮き上がり（焦点ずれ）を抑制しながら、電極母材を搬送することができる。

本発明に係る電極製造装置においては、電極母材は、電極母材の短手方向に配列された複数の電極を含み、第２切断部は、複数の電極のための第２領域を短手方向に沿って一括して切断してもよい。この場合、タイミングを揃えながら一括して複数の電極を製造可能である。

本発明によれば、電極の製造コストを低減可能な電極製造装置を提供することができる。

本実施形態に係る電極製造装置により製造される電極の一例を示す図である。 図１に示された電極の元となる電極母材を示す図である。 本実施形態に係る電極製造装置の模式的な側面図である。 図３に示された電極製造装置の模式的な上面図である。 図３，４に示された第１切断部の説明のための図である。 図３，４に示された第２切断部を示す図である。 変形例に係る電極製造装置の模式的な図である。 本実施形態に係る電極製造装置の模式的な側面図である。 図８に示された第２切断部における切断を説明するための図である。 図８に示された第１切断部における切断を説明するための図である。 図８に示された第１吸着コンベアを示す平面図である。 図８に示された第２吸着コンベアを示す平面図である。

以下、図面を参照して電極製造装置の一実施形態について説明する。以下の図面には、直交座標系Ｓが示される場合がある。本実施形態に係る電極製造装置は、金属箔と前記金属箔上に形成された活物質層とを含む長尺状の電極母材を切断することによって電極を製造する。
［第１実施形態］

図１は、本実施形態に係る電極製造装置により製造される電極の一例を示す図である。図１に示されるように、電極５０は、金属箔５１と、金属箔５１上に形成された活物質層５２と、を有する。電極５０は、例えば、リチウムイオン二次電池に用いられる正極又は負極である。電極５０が正極である場合には、金属箔５１は例えばアルミニウム箔であり、活物質層５２は正極活物質層である。正極活物質層は、例えば、金属箔５１に正極用の電極ペーストが塗工されて形成される。この電極ペーストは、正極活物質、バインダ、溶剤等を含んでいる。活物質層５２の主たる構造は、活物質の多数の粒子が、バインダにより粒子同士及び金属箔５１に固定された多孔質層である。

正極活物質は、例えば、複合酸化物、硫黄系材料からなる。複合酸化物は、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つとリチウムとを含む。バインダは、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂である。溶剤は、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剤、水である。また、電極ペーストは、カーボンブラック、黒鉛、アセチレンブラック、ケッチェンブラック（登録商標）等の導電助剤を含んでいてもよい。また、電極ペーストは、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等の増粘剤を含んでいてもよい。

電極５０が負極である場合には、金属箔５１は例えば銅箔であり、活物質層５２は負極活物質層である。負極活物質層は、例えば、金属箔５１に負極用の電極ペーストが塗工されて形成される。この電極ペーストは、負極活物質、バインダ、溶剤等を含んでいる。負極活物質は、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、Ｓｉ、ＳｉＯｘのようなシリコン系材料、Ｓｎ、ＳｎＯｘのようなスズ系材料、ホウ素添加炭素等が挙げられる。バインダ、溶剤は、例えば、上述した正極と同様のものが用いられる。負極活物質層にも、上述した正極と同様に導電助剤、増粘剤が含まれていてもよい。

電極５０は、金属箔５１が露出した未塗工領域５３と、金属箔５１上に活物質層５２が形成された塗工領域５４と、を含む。塗工領域５４においては、例えば、金属箔５１の両面に活物質層５２が形成され、金属箔５１が活物質層５２に覆われている。未塗工領域５３には、電極５０の電気的な接続に用いられるタブ５５が突設されている。

図２は、図１に示された電極の元となる電極母材を示す図である。図２に示されるように、電極母材１０は、長尺帯状である。電極母材１０は、金属箔１１と、金属箔１１上に形成された活物質層１２と、を有する。金属箔１１は、金属箔５１と同様の材料からなり、活物質層１２は、活物質層５２と同様の材料からなる。電極母材１０は、一例として、複数（ここでは３つ）の第１領域１３と、複数（ここでは２つ）の第２領域１４と、を含む。

第１領域１３は、金属箔１１が露出した領域である。第２領域１４は、金属箔１１上に活物質層１２が形成され、金属箔１１が活物質層１２に覆われた領域である。第１領域１３及び第２領域１４は、電極母材１０の長手方向に沿って延びる長尺状である。第１領域１３は、電極母材１０の短手方向に沿って互いに離間するように配列されている。第２領域１４は、電極母材１０の短手方向に沿って互いに離間するように配列されている。第２領域１４は、第１領域１３の間に配置されている。

第１領域１３は、電極５０の未塗工領域５３が切り出される領域である。第２領域１４は、電極５０の塗工領域５４が切り出される領域である。ここでは、電極母材１０の短手方向における両端側の第１領域１３（第１領域１３ａ）が、それぞれ、１つの電極５０の未塗工領域５３を含む。また、一対の第２領域１４の間の第１領域１３（第１領域１３ｂ）が、２つの電極５０の未塗工領域５３を含む。そして、第２領域１４のそれぞれが、電極母材１０の短手方向に沿って配列された２つの電極５０の塗工領域５４を含む。

したがって、電極母材１０は、その短手方向に沿って配列された複数（ここでは４つ）の電極５０を含む。なお、少なくとも、電極母材１０の短手方向について２つの電極５０の未塗工領域５３を含む第１領域１３（第１領域１３ｂ）においては、一方の電極５０のタブ５５の位置と、他方の電極５０のタブ５５の位置とが、電極母材１０の長手方向について互いに異なる（すなわち、タブ５５の形成位置が互い違いになっている）。

電極５０は、以上の電極母材１０を、第１領域１３（未塗工領域）に設定された第１切断線Ｌ１と、第２領域１４（塗工領域）に設定された第２切断線Ｌ２と、において切断することにより製造される。なお、第１切断線Ｌ１及び第２切断線Ｌ２は、例えば仮想的な線である。

図３は、本実施形態に係る電極製造装置の模式的な側面図である。図４は、図３に示された電極製造装置の模式的な上面図である。図３，４に示されるように、電極製造装置１は、供給ロール２と、一対のニップロール３と、を備える。供給ロール２は、回転により電極母材１０を連続的に繰り出す。一対のニップロール３は、供給ロール２から繰り出された電極母材１０を挟み込んだ状態で回転することにより、電極母材１０を引き動かす。

これにより、供給ロール２とニップロール３とは、電極母材１０を電極母材１０の長手方向に搬送する。すなわち、供給ロール２及びニップロール３は、電極母材１０の長手方向に沿った搬送経路Ｐにより電極母材１０を搬送する搬送部４である。なお、ここでは、ニップロール３は、電極母材１０のうちの塗工領域である第２領域１４のみを挟んで接触する。

電極製造装置１は、一対のアキューム機構５，６を備えている。アキューム機構５，６は、供給ロール２とニップロール３との間にこの順で配置されている。ここでは、アキューム機構５は、３つのローラＲ１〜Ｒ３を含み、アキューム機構６は、３つのローラＲ４〜Ｒ６を含む。電極母材１０は、ローラＲ１〜Ｒ６に順に架け渡されている。アキューム機構５は、供給ロール２から連続的に電極母材１０が繰り出されている状態において、ローラＲ２を上下に移動させることにより、ローラＲ１からローラＲ３に至る電極母材１０の経路長を変更する。これにより、アキューム機構５は、電極母材１０をローラＲ３から間欠的に搬出する。

一方、アキューム機構６は、アキューム機構５のローラＲ３から電極母材１０が間欠的に搬出されている状態において、ローラＲ５を上下に移動させることにより、ローラＲ４からローラＲ６に至る電極母材１０の経路長を変更する。これにより、アキューム機構６は、電極母材１０をローラＲ６から連続的に搬出する。アキューム機構５のローラＲ２の移動と、アキューム機構６のローラＲ５の移動とは、互いに関連付けられている。

すなわち、アキューム機構５，６は、ローラＲ２を下降させてアキューム機構５の経路長を延長する共に、ローラＲ５を上昇させてアキューム機構６の経路長を短縮することによって、アキューム機構５とアキューム機構６との間で電極母材１０を一時的に停止させつつ、アキューム機構６以降では電極母材１０を連続的に搬送可能とする。

このように、搬送経路Ｐは、前後に一対のアキューム機構５，６が配置され、電極母材１０を間欠的に搬送可能な第１区間Ｐ１と、第１区間Ｐ１よりも下流側において電極母材１０を連続的に搬送する第２区間Ｐ２と、を有する。第１区間Ｐ１は、一対のアキューム機構５，６の間の区間であり、第２区間Ｐ２は、アキューム機構６よりも下流の区間である。

電極製造装置１は、搬送部４により搬送されている状態の電極母材１０を切断する切断部７を備える。切断部７は、例えば、レーザ光Ｌの照射により第１領域１３を切断する第１切断部８と、第１切断部８よりも搬送経路Ｐの下流側において機械的に第２領域１４を切断する第２切断部９と、を有する。なお、本実施形態では、第１切断部８における切断手段は、レーザ光Ｌに限らず、電子ビームや収束イオンビームなどの他の高エネルギービームを用いた切断手段とすることもできる。引き続いて、切断部７の詳細について説明する。

図５は、図３，４に示された第１切断部の説明のための図である。なお、図５においては、後述する出力部８ａの位置を模式的に示している。図３〜５に示されるように、第１切断部８は、第１区間Ｐ１上に配置されている。第１切断部８は、第１区間Ｐ１において一時的に停止した状態の電極母材１０の第１領域１３を切断する。そのために、第１切断部８は、出力部８ａと、移動部８ｂと、を含む。

出力部８ａは、移動部８ｂに取り付けられ、電極母材１０に対向するように配置されている。出力部８ａは、レーザ光Ｌを電極母材１０に向けて出力する。出力部８ａは、例えば、第１軸（例えばｘ軸）に沿った方向にレーザ光Ｌを走査可能なように構成されている。出力部８ａは、例えば、レーザスキャナであり、ミラー等の光学素子を用いてレーザ光を走査させる。

移動部８ｂは、例えば、第１軸に交差する第２軸（例えばｙ軸）に沿った方向に出力部８ａを移動可能に構成されている。移動部８ｂは、例えば電動スライダを含む。これにより、第１切断部８は、レーザ光Ｌを第１軸及び第２軸を含む平面内において任意に走査することができる。そして、第１切断部８は、停止状態の電極母材１０に対して、第１切断線Ｌ１に沿ってレーザ光Ｌを走査し、第１領域１３を切断する。ここでは、第１切断部８は、複数（ここでは８つ）の電極５０のための第１領域１３の切断を連続的に行う。

なお、電極製造装置１は、吸着テーブル２１を備えている。吸着テーブル２１は、電極母材１０を介して第１切断部８に対向するように電極母材１０の下方に配置されている。吸着テーブル２１は、本体部２１ａを有する。本体部２１ａには、複数の吸着孔２１ｈが設けられている。また、本体部２１ａには、複数の切欠き部２１ｃが設けられている。切欠き部２１ｃは、電極５０の未塗工領域５３の外形（すなわち、第１切断線Ｌ１）に沿うように形成されている。

吸着テーブル２１は、第１切断部８がレーザ光Ｌを電極母材１０に照射する際に、所定の待機位置から上昇して電極母材１０における第１切断部８と反対側の面に接触する。このとき、吸着テーブル２１においては、本体部２１ａが第１領域１３に接触する。そして、吸着テーブル２１は、本体部２１ａが第１領域１３に接触した状態において、吸着孔２１ｈを用いて第１領域１３を本体部２１ａ側に吸着する。これにより、電極母材１０の第１領域１３は、その厚さ方向の動きが規制される。

つまり、吸着テーブル２１は、第１領域１３を吸着することにより第１領域１３の動きを規制する規制部である。この結果、第１切断部８が電極母材１０の第１領域１３にレーザ光Ｌを照射するときには、第１領域１３の厚さ方向の位置の変動が抑制される。なお、レーザ光Ｌが照射される第１切断線Ｌ１の直下には、吸着テーブル２１の切欠き部２１ｃが位置している。

第１切断線Ｌ１に沿って第１領域１３が切断されると、第１領域１３（第１領域１３ａ）における第１切断線Ｌ１の外側の部分、及び、電極母材１０の短手方向について第１切断線Ｌ１が隣接する箇所（第１領域１３ｂ）については第１切断線Ｌ１同士の間の部分が端材となる。この端材は、吸着テーブル２１に吸着されたまま、吸着テーブル２１が所定の待機位置まで下降することにより、吸着テーブル２１と共に搬送経路Ｐから除外される。

アキューム機構５，６は、以上のように電極母材１０の複数の電極５０を含む一のエリアの第１領域１３の切断が終了すると、第１区間Ｐ１から当該一のエリアを搬出すると共に別のエリアを第１区間Ｐ１に搬入する。そして、第１切断部８は、その別のエリアについて、新たにレーザ光Ｌの照射による第１領域の切断を行う。

図６は、図３，４に示された第２切断部を示す図である。第２切断部９は、第２区間Ｐ２に配置されている。第２切断部９は、例えばロータリーダイカッターであり、一対のローラＲ７，Ｒ８を含む。ローラＲ７，Ｒ８は、電極母材１０を挟み込んだ状態で回転することにより、連続的に搬送される電極母材１０の第２領域１４の切断を行う。より具体的には、まず、上記のようにアキューム機構６から搬出された電極母材１０は、第２切断部９に至る際には、上記のように端材が除外されており、電極母材１０Ａ，１０Ｂとなっている。電極母材１０Ａ，１０Ｂのそれぞれは、その短手方向に配列された複数（ここでは２つ）の電極５０を含む。

第２切断部９は、電極母材１０Ａ，１０Ｂのそれぞれの第２領域１４を切断する。そのために、ここでは、ローラＲ７が、円筒状の本体部９ａと、本体部９ａの周方向に沿うように本体部９ａに設けられた回転刃９ｂと、本体部９ａの周方向に交差する方向に沿うように本体部９ａに設けられた回転刃９ｃと、を含む。回転刃９ｂは、ローラＲ７，Ｒ８の回転により、電極母材１０Ａ，１０Ｂのそれぞれの長手方向に延びる第２切断線Ｌ２に沿って第２領域１４を切断する。これにより、電極母材１０Ａ，１０Ｂの短手方向に配列された電極５０同士が分割される。前述する如く、活物質層５２（活物質層１２）を構成する活物質粒子は、バインダにより活物質同士及び金属箔５１（金属箔１１）に固定されている。従って、回転刃９ｂ，９ｃが活物質層５２に進入し、活物質層５２が左右に分かれるに従い、回転刃９ｂ，９ｃが金属箔５１に達する前に、金属箔５１に裂け目が生じる。従って、第２領域１４を回転刃９ｂ，９ｃで切断する場合は、第１領域１３の金属箔のみを切断する場合と比較し、凝着は少ない。

また、回転刃９ｃは、ローラＲ７，Ｒ８の回転により、電極母材１０Ａ，１０Ｂのそれぞれの短手方向に延びる第２切断線Ｌ２に沿って、第２領域１４を切断する。ここでは、回転刃９ｃは、電極母材１０Ａ，１０Ｂの短手方向に沿った複数（ここでは４つ）の電極５０にわたって設けられている。したがって、第２切断部９は、回転刃９ｃにより、複数（ここでは４つ）の電極５０のための第２領域１４を、電極母材１０Ａ，１０Ｂの短手方向に沿って一括して切断する（すなわち、電極５０が多条で抜かれる）。

なお、電極製造装置１は、第２切断部９の下流且つ下方に配置された吸引器２２をさらに備えている。図示を省略しているが、電極５０について面取りを行っており、第２切断部９の、回転刃９ｂと回転刃９ｃの交わる箇所で、端材が生じる。吸引器２２は、第２切断部９での切断により生じる端材を吸引する。また、電極製造装置１は、第２切断部９での第２領域１４の切断により製造された電極５０を搬送する搬送コンベア２３と、搬送コンベア２３との間で電極５０を抑える押さえローラ２４と、をさらに備えている。

以上説明したように、電極製造装置１は、電極母材１０を搬送部４により搬送しながら切断部７により切断することによって、電極５０を製造する。切断部７は、電極母材１０における金属箔１１が露出した第１領域１３を切断する第１切断部８と、電極母材１０における金属箔１１上に活物質層１２が形成された第２領域１４を切断する第２切断部９と、を有する。特に、第１切断部８は、レーザ光Ｌの照射により第１領域１３を切断し、第２切断部９は、機械的に第２領域１４を切断する。このため、この電極製造装置１によれば、金属の凝着が生じやすい第１領域１３をレーザ光Ｌの照射により切断することで、金属の凝着が抑制される。よって、切断部７の頻繁なメンテナンスや交換作業が抑制され、メンテナンスのために製造ラインを停止する回数も減らすことができる。したがって、電極５０の製造コストが低減される。

また、電極製造装置１においては、複数の電極５０を一括して切断しやすい機械的な切断の第２切断部９が、第１切断部８の下流側に配置されている。このため、複数の電極５０が製造されるタイミングを揃えることが可能となる。したがって、このような観点からは、上記の通り、上流側においてレーザ光Ｌの照射によって未塗工の第１領域１３の切断を行うと共に、下流側において機械的に第２領域１４の切断を行うことが有利である。

また、電極製造装置１においては、搬送経路Ｐは、電極母材１０を間欠的に搬送する第１区間Ｐ１と、第１区間Ｐ１よりも下流側において電極母材１０を連続的に搬送する第２区間Ｐ２と、を有している。第１切断部８は、第１区間Ｐ１において一時的に停止した状態の電極母材１０の第１領域１３を切断する。第２切断部９は、第２区間Ｐ２において第２領域１４を切断する。このため、第１区間Ｐ１において、レーザ光Ｌの照射の制御が複雑になることを抑え、精度の高い切断が可能である。また、第１区間Ｐ１において一時的な停止を行うが、第２区間Ｐ２においては、電極母材１０が連続的に搬送されるので、高速な切断が可能なロータリーダイカッターを用いた切断との組み合わせが可能となる。

また、電極製造装置１においては、第１区間Ｐ１に配置され、一時的に停止した状態の電極母材１０の第１領域１３の厚さ方向の動きを規制する吸着テーブル２１（規制部）をさらに備えている。このため、第１区間Ｐ１において、第１領域１３の厚さ方向の位置の変動（例えば第１領域１３の浮き上がり）が抑制される。よって、レーザ光Ｌの集光位置のずれを抑制し、第１切断部８によって確実に第１領域１３の切断を行うことが可能となる。

また、電極製造装置１においては、吸着テーブル２１が、第１領域１３を吸着することにより第１領域１３の動きを規制する。このため、第１領域１３の動きを容易且つ確実に規制可能である。また、第１領域１３の切断により生じる端材を吸着したまま吸着テーブル２１を移動させることにより、当該端材を容易に除去できる。

さらに、電極製造装置１においては、第２切断部９は、ロータリーダイカッターを含む。このため、電極母材１０（１０Ａ，１０Ｂ）を連続的に搬送しながら切断することが容易である。

以上の実施形態は、本発明に係る電極製造装置の一実施形態を説明したものである。したがって、本発明に係る電極製造装置は、上記の電極製造装置１に限定されず、任意に変更可能である。引き続いて、変形例に係る電極製造装置について説明する。

図７は、変形例に係る電極製造装置の模式的な図である。図７に示されるように、電極製造装置１Ａは、アキューム機構５，６及び吸着テーブル２１を備えていない点、並びに、一対のニップロール２５、一対のニップロール２６、及び、巻取りロール（端材巻取り部）２７をさらに備える点において、上記の電極製造装置１と相違している。

ニップロール２５及びニップロール２６は、互いに離間しつつこの順で搬送経路Ｐに配置されている。第１切断部８は、ニップロール２５とニップロール２６との間に配置されている。ニップロール２５と供給ロール２との間には、ガイドロールＧ１が配置されている。ニップロール２５，２６は、供給ロール２から繰り出された電極母材１０を挟み込んだ状態で回転する。ニップロール２５，２６は、電極母材１０のうちの未塗工領域である第１領域１３のみを挟んで接触する。

ニップロール２５とニップロール２６との間においては、例えば回転速度差が設定されることにより、第１領域１３に張力が加えられている。このため、ニップロール２５とニップロール２６との間においては、第１領域１３の厚さ方向の動きが規制され、第１領域１３の厚さ方向の位置の変動（例えば第１領域１３の浮き上がり）が抑制される。よって、レーザ光Ｌの集光位置のずれを抑制し、第１切断部８によって確実に第１領域１３の切断を行うことが可能となる。なお、ここでは、ニップロール２５とニップロール２６との間においても、電極母材１０が連続的に搬送されている。したがって、第１切断部８は、ここでは、連続的に搬送されている電極母材１０の第１領域１３を切断する。

巻取りロール２７は、第１切断部８における切断により生じた電極母材１０の端材１０Ｃを、第１切断部８と第２切断部９との間において搬送経路Ｐから下方に分岐した経路により巻き取る。端材１０Ｃの経路の搬送経路Ｐからの分岐位置（変更位置）ＰＤは、第１切断部８と第２切断部９との間である。より具体的には、分岐位置ＰＤは、ニップロール２６とニップロール３との間であって、電極母材１０の下側に配置されたガイドロールＧ２により規定される。端材１０Ｃは、ガイドロールＧ２により案内されて巻取りロール２７に巻き取られる。

以上の電極製造装置１Ａによれば、電極製造装置１における搬送経路Ｐが第１区間Ｐ１と第２区間Ｐ２とを含むことに関係する効果以外の全ての効果が同様に奏される。さらに、電極製造装置１Ａによれば、巻取りロール２７等の簡単な構成で、端材１０Ｃが第２切断部９に至る前に端材１０Ｃを除去可能である。

なお、電極製造装置１，１Ａおいては、図示しない制御部によって、第２切断部９のローラＲ７の回転数に基づいて第１切断部８における第１領域１３の切断（タブ５５の打ち抜き）軌跡を算出し、その算出結果に基づいて第１切断部８におけるレーザ光Ｌの照射位置を調整してもよい。

また、電極製造装置１，１Ａにおいては、第２切断部９は、ロータリーダイカッター以外のものであってもよいし、機械的な切断方法を複数組み合わせてもよい。例えば、第２切断部９は、第２領域１４の機械的な切断を行う任意の装置とすることができる。

また、電極製造装置１，１Ａにおいては、第１切断部８におけるレーザ光Ｌの照射範囲（加工範囲）に応じて、第１切断部８が複数の出力部８ａを有していてもよい。また、第１切断部８におけるレーザ光Ｌの走査は、第１軸及び第２軸の両方において光学素子を用いてもよいし、移動部８ｂを用いてもよい。

また、電極母材１０における第１領域１３及び第２領域１４の数は、任意に変更することができる。例えば、電極母材１０においては、第１領域１３及び第２領域１４の数を１つとしてもよい。或いは、電極母材１０は、電極母材１０の短手方向に配列された一対の第１領域１３と、その一対の第１領域１３の間に配置された単一の第２領域１４と、を有していてもよい。

また、電極製造装置１は、３つ以上のアキューム機構を備えていてもよい。

さらに、電極製造装置１の構成要素と電極製造装置１Ａの構成要素とは、互いに変換し、又は流用することができる。すなわち、一例として、電極製造装置１が巻取りロール２７をさらに備えていてもよい。
［第２実施形態］

引き続いて、別の実施形態に係る電極製造装置について説明する。図８は、本実施形態に係る模式的な側面図である。図８に示される電極製造装置１Ｂは、第１実施形態と同様に電極母材１０を切断することにより電極５０を製造する。電極製造装置１Ｂは、供給ロール２と、一対のニップロール３と、第１吸着コンベア（第１吸着搬送部）３１と、第２吸着コンベア（第２吸着搬送部）３２と、を備えている。供給ロール２は、回転により電極母材１０を連続的に繰り出す。一対のニップロール３は、供給ロール２から繰り出された電極母材１０を挟み込んだ状態で回転することにより、電極母材１０を引き動かす。

第１吸着コンベア３１及び第２吸着コンベア３２は、後述するように、電極母材１０を吸着しながら搬送する。したがって、供給ロール２、ニップロール３、第１吸着コンベア３１、及び、第２吸着コンベア３２は、電極母材１０を電極母材１０の長手方向に搬送する。すなわち、供給ロール２、ニップロール３、第１吸着コンベア３１、及び、第２吸着コンベア３２は、電極母材１０の長手方向に沿った搬送経路Ｐにより電極母材１０を搬送する搬送部４である。なお、ここでは、ニップロール３は、電極母材１０のうちの塗工領域である第２領域１４のみを挟んで接触する。

上記のように搬送部４によって形成される搬送経路Ｐは、搬送経路Ｐの上流側から下流側に向けて順に配列された第１区間Ｐ１、第２区間Ｐ２、及び、第３区間Ｐ３を有する。電極製造装置１Ｂは、第１実施形態に係る電極製造装置１と同様に、第１切断部８及び第２切断部９を含む切断部７を備えている。ここでは、第２切断部９が第１区間Ｐ１に配置されており、第１切断部８が第２区間Ｐ２に配置されている。すなわち、ここでは、第１切断部８が、第２切断部９よりも搬送経路Ｐの下流側に設けられている。第１切断部８及び第２切断部９の構成は、第１実施形態と同様である。

図８及び図９に示されるように、第２切断部９は、ニップロール３を介して供給ロール２から供給された電極母材１０の第２領域１４を、第１区間Ｐ１において、機械的に切断する。より具体的には、第２切断部９の回転刃９ｂが、ローラＲ７，Ｒ８の回転により、電極母材１０の長手方向に延びる第２切断線Ｌ２に沿って第２領域１４を切断する。これにより、電極母材１０の短手方向に配列された電極５０同士が分割されように切り込みが形成される。また、第２切断部９の回転刃９ｃが、ローラＲ７，Ｒ８の回転により、電極母材１０の短手方向に延びる第２切断線Ｌ２に沿って、第２領域１４を切断する。これにより、電極母材１０の長手方向に配列された電極５０同士が分割されように切り込みが形成される。このとき、電極母材１０は、第１領域１３において連続している。

図８及び図１０に示されるように、第１切断部８は、ニップロール３及び第２切断部９を介して供給ロール２から供給された電極母材１０の第１領域１３を、第２区間Ｐ２において、レーザ光Ｌの照射によって切断する。より具体的には、第１切断部８は、レーザ光Ｌを第１軸及び第２軸を含む平面内において走査することによって、第１切断線Ｌ１に沿ってレーザ光Ｌを走査し、第１領域１３を切断する。ここでは、第１切断部８は、複数（ここでは８つ）の電極５０のための第１領域１３の切断を連続的に行う。これにより、電極母材１０から電極５０が切り出される（電極５０が製造される）。なお、第１切断部８における切断により生じた電極母材１０の端材１０Ｃは、巻取りロール２７により搬送経路Ｐから下方に分岐した経路により巻き取られる。

ここで、上述したように、電極製造装置１Ｂは、第１吸着コンベア３１と第２吸着コンベア３２とを備えている。図１１は、図８に示された第１吸着コンベアを示す平面図である。図８，１１に示されるように、第１吸着コンベア３１は、搬送経路Ｐの第２区間Ｐ２に配置されている。ここでは、搬送経路Ｐに交差する方向に一対の第１吸着コンベア３１が互いに略平行な状態で、且つ、互いに離間した状態で配置されている。第１吸着コンベア３１の離間の間隔は、電極母材１０の第１領域１３ｂの幅に対応している。

したがって、それぞれの第１吸着コンベア３１は、電極母材１０の第２領域１４のそれぞれに接触し、第２領域１４のそれぞれを支持している。第１吸着コンベア３１には、複数の吸着孔３１ｈが設けられている。第１吸着コンベア３１は、第２領域１４に接触した状態において、吸着孔３１ｈを用いて第２領域１４を吸着する。これにより、第１吸着コンベア３１は、第２区間Ｐ２において第２領域１４を吸着しながら電極母材１０を搬送する。

一方、第１吸着コンベア３１は、電極母材１０の第１領域１３の下部には設けられていない。すなわち、第１吸着コンベア３１は、電極母材１０の厚さ方向からみて、第１領域１３に重複していない。第１領域１３は、第２区間Ｐ２においてレーザ光Ｌの照射範囲を含む。したがって、第１吸着コンベア３１は、レーザ光Ｌの照射による第１領域１３の切断に影響を及ぼすことがない。

図１２は、図８に示された第２吸着コンベアを示す平面図である。図８，図１２に示されるように、第２吸着コンベア３２は、搬送経路Ｐの第３区間Ｐ３に配置されている。第２吸着コンベア３２は、複数の吸着部３２ａと複数の支持部３２ｂとを含む。吸着部３２ａ及び支持部３２ｂは、搬送経路Ｐに交差する方向に沿って交互に配列されている。ここでは、一対の支持部３２ｂが、互いに略平行な状態で、且つ、互いに離間した状態で配置されている。そして、３つの吸着部３２ａが、一対の支持部３２ｂの間、及び、支持部３２ｂの両側のそれぞれに配置されている。支持部３２ｂの離間の間隔は、第１領域１３ｂの幅に対応している。また、支持部３２ｂの幅は、第２領域１４の幅に対応している。

したがって、吸着部３２ａのそれぞれは、電極母材１０の第１領域１３のそれぞれに接触し、第１領域１３のそれぞれを支持している。また、支持部３２ｂは、電極母材１０の第２領域１４のそれぞれに接触し、第２領域１４のそれぞれを支持している。ただし、第３区間においては、電極母材１０の切断が完了している。したがって、第１領域１３は、電極５０の未塗工領域５３と端材１０Ｃとに切り分けられており、第２領域１４は、電極５０の塗工領域５４に切り分けられている。

吸着部３２ａには、複数の吸着孔３２ｈが設けられている。吸着部３２ａは、第１領域１３（未塗工領域５３及び端材１０Ｃ）に接触した状態において、吸着孔３２ｈを用いて第１領域１３を吸着する。これにより、第２吸着コンベア３２は、第３区間Ｐ３において第１領域１３を吸着しながら電極母材１０（電極５０）を搬送する。これにより、第２吸着コンベア３２は、第３区間Ｐ３よりも上流側の第２区間Ｐ２において、第１領域１３の厚さ方向の移動を規制する。すなわち、第２吸着コンベア３２は、第２区間Ｐ２において、第１領域１３を支持することなく、第１領域１３の浮き上がり（厚さ方向の位置の変動）を抑制する。

以上説明した電極製造装置１Ｂによれば、電極製造装置１と同様に、電極母材１０を搬送部４により搬送しながら切断部７により切断することによって、電極５０を製造する。切断部７は、電極母材１０における金属箔１１が露出した第１領域１３を切断する第１切断部８と、電極母材１０における金属箔１１上に活物質層１２が形成された第２領域１４を切断する第２切断部９と、を有する。特に、第１切断部８は、レーザ光Ｌの照射により第１領域１３を切断し、第２切断部９は、機械的に第２領域１４を切断する。金属の凝着が生じやすい第１領域１３をレーザ光Ｌの照射により切断することで、金属の凝着が抑制される。よって、切断部７の頻繁なメンテナンスや交換作業が抑制され、電極５０の製造コストが低減される。

また、電極製造装置１Ｂにおいては、第１切断部８が、第２切断部９よりも搬送経路Ｐの下流側に設けられている。このため、切断の態様を詳細に制御可能な第１切断部８を第２切断部９よりも下流側に設けることにより、第１切断部８によって第２切断部９での切断を補完することが可能となる。一例として、第２切断部９の切断によりバリが生じる場合、第１切断部８のレーザ光の照射を制御することにより、当該バリを除去するようにすることが可能である。

また、電極製造装置１Ｂにおいては、搬送経路Ｐが、上流側から下流側に向けて順に配列された第１区間Ｐ１及び第２区間Ｐ２を有する。また、第１切断部８は、第２区間Ｐ２において第１領域１３を切断し、第２切断部９は、第１区間Ｐ１において電極母材１０の第２領域１４を切断する。そして、搬送部４は、第２区間Ｐ２において第２領域１４を吸着しながら電極母材１０を搬送する第１吸着コンベア３１を有する。このため、第２区間Ｐ２において、レーザ光Ｌの照射範囲を含む第１領域１３を支持することなく電極母材１０を搬送することができる。

さらに、電極製造装置１Ｂにおいては、搬送経路Ｐが、第２区間Ｐ２よりも搬送経路Ｐの下流側の第３区間Ｐ３をさらに有する。そして、搬送部４は、第３区間Ｐ３において第１領域１３を吸着しながら電極母材１０を搬送する第２吸着コンベア３２を有している。このため、第２区間Ｐ２において、レーザ光Ｌの照射範囲を含む第１領域１３を支持することなく、且つ、第１領域１３の浮き上がり（集光位置ずれ）を抑制しながら、電極母材１０を搬送することができる。

以上の実施形態は、本発明に係る電極製造装置の一実施形態を説明したものである。したがって、本発明に係る電極製造装置は、上記の電極製造装置１Ｂに限定されず、任意に変更可能である。

例えば、電極製造装置１Ｂにおいても、図示しない制御部によって、第２切断部９のローラＲ７の回転数に基づいて第１切断部８における第１領域１３の切断（タブ５５の打ち抜き）軌跡を算出し、その算出結果に基づいて第１切断部８におけるレーザ光Ｌの照射位置を調整してもよい。

また、電極製造装置１Ｂにおいても、第２切断部９は、ロータリーダイカッター以外のものであってもよい。第２切断部９は、第２領域１４の機械的な切断を行う任意の装置とすることができる。任意の装置を単独、又は複数の切断装置の組み合わせであってもよい。例えば、第２切断部９は、電極母材１０の搬送方向に移動しながら上下動し、プレスカットする打ち抜き型であってもよい。

また、電極製造装置１Ｂにおいても、第１切断部８におけるレーザ光Ｌの照射範囲（加工範囲）に応じて、第１切断部８が複数の出力部８ａを有していてもよい。また、第１切断部８におけるレーザ光Ｌの走査は、第１軸及び第２軸の両方において光学素子を用いてもよいし、移動部８ｂを用いてもよい。

また、電極母材１０における第１領域１３及び第２領域１４の数は、任意に変更することができる。例えば、電極母材１０においては、第１領域１３及び第２領域１４の数を１つとしてもよい。或いは、電極母材１０は、電極母材１０の短手方向に配列された一対の第１領域１３と、その一対の第１領域１３の間に配置された単一の第２領域１４と、を有していてもよい。

また、電極製造装置１Ｂにおいても、第１切断部８は、レーザ光Ｌに限らず、電子ビームや収束イオンビームなどの他の高エネルギービームを用いた切断手段とすることもできる。

さらに、電極製造装置１Ｂの構成要素と、第１実施形態に係る電極製造装置１，１Ａの構成要素とは、互いに変換し、又は流用することができる。

１，１Ａ…電極製造装置、４…搬送部、７…切断部、８…第１切断部、９…第２切断部（ロータリーダイカッター）、１０，１０Ａ，１０Ｂ…電極母材、１０Ｃ…端材、１１…金属箔、１２…活物質層、１３，１３ａ，１３ｂ…第１領域、１４…第２領域、２１…吸着テーブル（規制部）、２７…巻取りロール（端材巻取り部）、３１…第１吸着コンベア（第１吸着搬送部）、３２…第２吸着コンベア（第２吸着搬送部）、５０…電極、Ｌ…レーザ光、Ｐ…搬送経路、Ｐ１…第１区間、Ｐ２…第２区間。

Claims (11)

1. 金属箔と前記金属箔上に形成された活物質層とを含む長尺状の電極母材を切断することによって電極を製造する電極製造装置であって、
   前記電極母材の長手方向に沿った搬送経路により前記電極母材を搬送する搬送部と、
   前記搬送部により搬送されている状態の前記電極母材を切断する切断部と、を備え、
   前記電極母材は、前記金属箔が露出した第１領域と、前記金属箔上に前記活物質層が形成された第２領域と、を有し、
   前記切断部は、高エネルギービームの照射により前記第１領域を切断する第１切断部と、機械的に前記第２領域を切断する第２切断部と、を有する、
   電極製造装置。
2. 前記第２切断部は、前記第１切断部よりも前記搬送経路の下流側に設けられている、
   請求項１に記載の電極製造装置。
3. 前記搬送経路は、前後に一対のアキューム機構が配置され、前記電極母材を間欠的に搬送可能な第１区間と、前記第１区間よりも下流側において前記電極母材を搬送する第２区間と、を有し、
   前記第１切断部は、前記第１区間において前記第１領域を切断し、
   前記第２切断部は、前記第２区間において前記第２領域を切断する、
   請求項２に記載の電極製造装置。
4. 前記第１区間に配置され、一時的に停止した状態の前記電極母材の前記第１領域の厚さ方向の動きを規制する規制部をさらに備える、
   請求項３に記載の電極製造装置。
5. 前記規制部は、前記第１領域を吸着することにより前記第１領域の動きを規制する、
   請求項４に記載の電極製造装置。
6. 前記第２区間においては、前記電極母材が連続的に搬送され、
   前記第２切断部は、ロータリーダイカッターを含む、
   請求項３〜５のいずれか一項に記載の電極製造装置。
7. 前記第１切断部における切断により生じた前記電極母材の端材を、前記第１切断部と前記第２切断部との間において前記搬送経路から下方に分岐した経路により巻き取る端材巻取り部をさらに備える、
   請求項２〜６のいずれか一項に記載の電極製造装置。
8. 前記第１切断部は、前記第２切断部よりも前記搬送経路の下流側に設けられている、
   請求項１に記載の電極製造装置。
9. 前記搬送経路は、前記搬送経路の上流側から下流側に向けて順に配列された第１区間及び第２区間を有し、
   前記第１切断部は、前記第２区間において前記第１領域を切断し、
   前記第２切断部は、前記第１区間において前記第２領域を切断し、
   前記搬送部は、前記第２区間において前記第２領域を吸着しながら前記電極母材を搬送する第１吸着搬送部を有する、
   請求項８に記載の電極製造装置。
10. 前記搬送経路は、前記第２区間よりも前記搬送経路の下流側の第３区間をさらに有し、
    前記搬送部は、前記第３区間において前記第１領域を吸着しながら前記電極母材を搬送する第２吸着搬送部を有する、
    請求項９に記載の電極製造装置。
11. 前記電極母材は、前記電極母材の短手方向に配列された複数の前記電極を含み、
    前記第２切断部は、複数の前記電極のための第２領域を前記短手方向に沿って一括して切断する、
    請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電極製造装置。

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