JP6879283B2

JP6879283B2 - シート状電極の積層体製造装置

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Publication number: JP6879283B2
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Inventors: 信平阿部
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Description

本発明は、シート状電極の積層体製造装置に関する。

正極、負極、電解質等の電池の構成要素をラミネートフィルムにより包んで薄肉長方形状のラミネート電池を形成し、ラミネート電池の周縁端部を把持するための冶具にラミネート電池を装着し、冶具に装着されたラミネート電池を冶具に装着された状態で積層すると共に積層したラミネート電池を積層方向に拘束し、拘束後、全ての冶具をラミネート電池から取り外し、それによりラミネート電池の積層体である電池モジュールを製造するようにしたる電池モジュール製造装置が公知である（例えば特許文献１を参照）。

特開２０１６−１５７５８６号公報

しかしながら、この電池モジュール製造装置では、各ラミネート電池が製造される前に、正極、負極、電解質等の電池の構成要素について異常があるか否かを判断していないため、電池モジュールの完成後、正極、負極、電解質等の電池の構成要素に異常があることが判明した場合に、電池モジュールが無駄になってしまうという問題がある。

このような問題が生じるのを回避するために、本発明によれば、シート状電極の積層体を製造するための積層体製造装置において、シート状電極を積層部署まで搬送するために、搬送経路に沿って延びるレールと、レール上を走行する複数個のリニアモータの可動子と、各可動子上に取り付けられた搬送プレートとを有するシート状電極搬送装置を具備しており、各搬送プレート上にシート状電極が載置されており、更に、各可動子の走行制御を行う運転制御装置と、搬送経路中に配置されて順次搬送されてくる搬送プレート上のシート状電極に金属箔片を貼付するための金属箔貼付装置とを具備しており、次に金属箔貼付装置に搬送される搬送プレート上のシート状電極に貼付すべき金属箔片に異常があることが検出されたときには、運転制御装置により可動子を制御して上述の次に金属箔貼付装置に搬送される搬送プレートを金属箔貼付装置の手前で一時的に停止させ、金属箔貼付装置の手前で一時的に停止されている搬送プレート上のシート状電極に貼付すべき金属箔片に異常がないことが検出されたときには、運転制御装置により可動子を制御して一時的に停止されていた搬送プレートを金属箔貼付装置に移動させるシート状電極の積層体製造装置が提供される。

次に金属箔貼付装置に搬送される搬送プレート上のシート状電極に貼付すべき金属箔片に異常があることが検出されたときには、異常な金属箔片がシート状電極上に貼付されるのを阻止し、それにより異常なシート状電極が作成されるのが阻止される。

図１は、シート状電極搬送装置および冶具搬送装置の全体図である。図２Ａ、２Ｂ、２Ｃおよび２Ｄは、単位電池およびシート状電極を説明するための図である。図３は、図１に示されるシート状電極搬送装置の一部の拡大側面図である。図４は、可動子の断面図である。図５は、搬送プレートの斜視図である。図６Ａおよび６Ｂは、搬送プレートのクランプの作動を説明するための図である。図７は、シート状電極の積層工程を示す図である。図８は、金属箔を示す図である。図９は、冶具搬送装置を図解的に示す平面図である。図１０は、搬送プレートの走行の様子を説明するための図である。図１１は、搬送プレートの走行の様子を説明するための図である。図１２は、搬送プレートの走行の様子を説明するための図である。図１３は、シート状電極搬送装置の運転を制御するためのフローチャートである。

本発明は、シート状電極の積層体製造装置に関し、このシート状電極の積層体から、例えば、車両に搭載される電池が形成される。そこで、まず初めに、この積層体を形成しているシート状電極について説明する。図２Ａおよび図２Ｂは夫々、このシート状電極を用いて製造される電池の構成要素、即ち、単位電池の平面図と、図２ＡのＸ−Ｘ線に沿って見た単位電池の断面図とを図解的に示している。なお、単位電池の厚みは１ｍｍ以下であり、従って、図２Ｂでは、各層の厚みがかなり誇張して示されている。

図２Ｂを参照すると、２は正極集電体層、３は正極活物質層、４は固体電解質層、５は負極活物質層、６は負極集電体層を夫々示す。正極集電体層２は導電性材料から形成されており、本発明による実施例では、この正極集電体層２は集電用金属箔、例えば、アルミニウム箔から形成されている。また、正極活物質層３は、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カルシウムイオン等の金属イオンを、放電の際に吸蔵させ、充電の際に放出させることのできる正極活物質から形成されている。また、固体電解質層４は、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カルシウムイオン等の金属イオンに対して伝導性を有し、全固体電池の材料として利用可能な材料から形成されている。

一方、負極活物質層５は、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カルシウムイオン等の金属イオンを、放電の際に放出させ、充電の際に吸蔵させることのできる負極活物質から形成されている。また、負極集電体層６は導電性材料から形成されており、本発明による実施例では、この負極集電体層２は集電用金属箔、例えば、銅箔から形成されている。また、上述の説明からわかるように、本発明による実施例において製造される電池は全固体電池であり、この場合、この電池は、全固体リチウムイオン二次電池であることが好ましい。

さて、本発明による実施例において用いられるシート状電極は、図２Ａと同様な矩形状の平面形状を有しており、図２Ｃ又は図２Ｄに示される断面構造を有している。なお、これら図２Ｃおよび図２Ｄは、図２ＡのＸ−Ｘ線と同様な位置における断面図を示している。なお、これら図２Ｃおよび図２Ｄにおいても、図２Ｂと同様に、２は正極集電体層、３は正極活物質層、４は固体電解質層、５は負極活物質層、６は負極集電体層を示している。図２Ｃに示されるシート状電極は、中心部に負極集電体層６が位置しており、この負極集電体層６から上方向に向けて、負極活物質層５、固体電解質層４、正極活物質層３、正極集電体層２が順次形成されており、負極集電体層６から下方向に向けて、負極活物質層５、固体電解質層４、正極活物質層３が順次形成されている。この場合、本発明による実施例では、負極集電体層６は銅箔から形成されており、正極集電体層２はアルミニウム箔から形成されている。

一方、図２Ｄに示されるシート状電極は、中心部に負極集電体層６が位置しており、この負極集電体層６から上下方向に向けて夫々、負極活物質層５、固体電解質層４、正極活物質層３が順次形成されている。即ち、図２Ｄに示されるシート状電極は正極集電体層２を有していない。図２Ｄに示される場合でも、負極集電体層６は銅箔から形成されている。本発明による実施例では、図２Ｄに示される断面形状のシート状電極が予め形成されており、後述するように積層工程の途中で図２Ｄに示される断面形状のシート状電極上にアルミニウム箔（正極集電体）２が貼付され、その結果、図２Ｃに示される断面形状のシート状電極、即ち、アルミニウム箔２の貼付されたシート状電極が形成される。

本発明による実施例では、このアルミニウム箔２の貼付されたシート状電極を、シート状電極１と称している。なお、本発明による実施例の説明において、特に混乱しないと考えられる場合には、アルミニウム箔２の貼付されていない図２Ｄに示される断面形状のシート状電極もシート状電極１と称する。これに対し、アルミニウム箔２の貼付されたシート状電極１とアルミニウム箔２の貼付されていないシート状電極１とを区別して表現したほうが好ましい場合には、アルミニウム箔２の貼付されたシート状電極を正極付きシート状電極１と称し、アルミニウム箔２の貼付されていないシート状電極を、正極なしシート状電極１と称する。

なお、図２Ｃおよび図２Ｄに示されるシート状電極１は一例を示すものであって、種々の構造のシート状電極１の使用が考えられる。例えば、銅箔６の一方の側面上に、負極活物質層５、固体電解質層４、正極活物質層３および正極集電体層２を形成するか、又は負極活物質層５、固体電解質層４および正極活物質層３を形成するか、又は負極活物質層５および固体電解質層４を形成するか、又は負極活物質層５のみを形成し、銅箔６の他方の側面上に、負極活物質層５および固体電解質層４を形成するか、又は負極活物質層５のみを形成するか、又は何も形成しない構造とすることができる。また、銅箔６に代えて、正極集電体層２を形成するアルミニウム箔を用い、このアルミニウム箔２の一方の側面上に、正極活物質層３、固体電解質層４、負極活物質層５および負極集電体層６形成するか、又は正極活物質層３、固体電解質層４および負極活物質層５を形成するか、又は正極活物質層３および固体電解質層４を形成するか、又は正極活物質層３のみを形成し、他方の側面上に、正極活物質層３、固体電解質層４および負極活物質層５を形成するか、又は正極活物質層３および固体電解質層４を形成するか、又は正極活物質層３のみを形成するか、又は何も形成しない構造とすることができる。

従って、包括的に表現すると、本発明において、シート状電極１は、集電用金属箔２又は６と、集電用金属箔２又は６上に形成された正極活物質層３および負極活物質層５の少なくとも一方とを含んでいることになる。なお、以下、シート状電極１が、図２Ｃおよび図２Ｄのいずれかに示される構造を有する場合を例にとって、本発明による実施例について説明する。

図１を参照すると、図１には、シート状電極搬送装置Ａおよび冶具搬送装置Ｂが示されている。シート状電極搬送装置Ａには、図１において矢印で示される搭載位置において、図２Ｄに示される断面形状の正極なしシート状電極１が供給され、このシート状電極１は、シート状電極１を含む積層体を形成するためにシート状電極搬送装置Ａにより矢印で示される搬送方向に搬送される。

次に、このシート状電極搬送装置Ａについて説明する。図３は、図１に示されるシート状電極搬送装置Ａの一部の拡大側面図を示している。図１および図３を参照すると、シート状電極搬送装置Ａは、垂直面内において上下方向に間隔を隔てた水平直線部分１０ａおよび一対の半円形部分１０ｂからなる長円形のレール１０と、このレール１０上を走行可能な複数個の可動子１２を具備している。図４には、図３のＹ−Ｙ線に沿って見た可動子１２の断面図が示されている。図４に示されるように、この可動子１２は、可動子１２に軸線１３ａ回りで回転可能に取り付けられてレール１０上を転動する一対のガイドローラ１３（進行方向に対し前と後ろに配置されている）と、可動子１２に軸線１４ａ回りで回転可能に取り付けられてレール１０上を転動する一対のガイドローラ１４（進行方向に対し前と後ろに配置されている）と、可動子１２に軸線１５ａ回りで回転可能に取り付けられてレール１０上を転動するガイドローラ１５と、可動子１２に軸線１６ａ回りで回転可能に取り付けられてレール１０上を転動するガイドローラ１６とを備えている。

一方、この可動子１２は、一対の永久磁石１７，１８を備えており、これら永久磁石１７，１８に挟まれた搬送装置Ａ内には、コイルの巻設された固定子１１が配置されている。この固定子１１と永久磁石１７，１８によって、即ち、固定子１１と可動子１２によってリニアモータが形成されている。従ってシート状電極搬送装置Ａでは、リニアモータの可動子１２がレール１０上を走行せしめられていることになる。この可動子１２の走行速度等は、図１に示される運転制御装置Ｃによって制御される。シート状電極搬送装置Ａの各可動子１２には、例えば、番号が付されており、各可動子１２は、可動子１２毎に運転制御装置Ｃによって夫々独立に制御される。

図３および図４に示されるように、可動子１２上には矩形状をなす搬送プレート２０が取り付けられており、この搬送プレート２０上にシート状電極１が載置される。図５は、可動子１２に取り付けられた搬送プレート２０の斜視図を示している。図５を参照すると、本発明による実施例では、搬送プレート２０には、搬送プレート２０上に載置されたシート状電極１を搬送プレート２０上に押え付けて、搬送中、シート状電極１を搬送プレートト２０の載置位置に保持する複数のクランプ２１，２２，２３，２４が取り付けられている。図５に示される実施例では、進行方向に対し前方に位置する搬送プレート２０の前端部に間隔を隔てて一対のクランプ２１，２２が取り付けられており、進行方向に対し後方に位置する搬送プレート２０の後端部に間隔を隔てて一対のクランプ２３，２４が取り付けられている。

これらクランプ２１，２２，２３，２４は同じ構造を有しており、従って、クランプ２４を例にとってクランプの構造を説明する。図６Ａは、クランプ２４によって、シート状電極１が搬送プレート２０上に押え付けられているときを示しており、図６Ｂは、クランプ２４がシート状電極１を解放したときを示している。図６Ａおよび図６Ｂを参照すると、クランプ２４は、概略的にいうとＬ字型をなすクランプアーム２５を具備しており、このクランプアーム２５の中央部が、支持ピン２６によって、搬送プレート２０に固定された支持板２７に回動可能に取り付けられている。クランプアーム２５の一端には搬送プレート２０の表面上まで延びる押え付け部２５ａが形成されており、クランプアーム２５の他端にはローラ２８が取り付けられている。クランプアーム２５は、クランプアーム２５と支持板２７間に取り付けられた引張りばね２９によって常時時計回りに付勢されている。

可動子１２の走行経路には、クランプアーム２５のローラ２８と係合可能な固定カム（図示せず）が設けられている。クランプアーム２５のローラ２８は、通常、この固定カムと係合しておらず、このときには、図６Ａに示されるように、シート状電極１は、引張りばね２９のばね力により、クランプアーム２５の押え付け部２５ａによって搬送プレート２０上に押え付けられている。一方、クランプアーム２５のローラ２８が固定カムと係合すると、図６Ｂに示されるように、ローラ２８が上昇し、シート状電極１が、クランプアーム２５の押え付け部２５ａから解放される。

次に、図７を参照しつつ、シート状電極の積層工程について説明する。図７は、このシート状電極の積層工程を図解的に示しており、この図７には、搬送プレート２０上に載置されたシート状電極１と、搬送プレート２０に取り付けられたクランプ２１，２２，２３，２４が図解的に示されている。ただし、図７では、搬送プレート２０は省略されている。なお、この図７には、シート状電極１がシート状電極搬送装置Ａにより搬送されているときに行われる種々の処理が示されている。

本発明による実施例では、細長い銅箔の両側面上に、銅箔の長手方向に間隔をおいて、負極活物質層、固体電解質層および正極活物質層が順次、重なるように塗布され、次いで、この銅箔を、所定の長さ毎に切断することによって、図２Ｄに示される断面形状の正極なしシート状電極１が作成される。この正極なしシート状電極１は保管台に積み重ねられて保管される。図７のＺは、この保管台に積み重ねられている正極なしシート状電極１を示している。この保管台に積み重ねられているシート状電極１は、図示しない移送装置により、図１の矢印で示される搭載位置において、図７において矢印で示すように、一枚ずつ順次、シート状電極搬送装置Ａの上方の水平直線レール部分１０ａにおいて搬送プレート２０上に載置される。この正極なしシート状電極１が搭載されるところを搭載部署と称する。

上方の水平直線レール部分１０ａにおいて搬送プレート２０上に載置されたシート状電極１は、シート状電極搬送装置Ａの水平直線部分１０ａに沿って移動する間、まず初めに、接続用電極タブを形成するための銅箔６の端部のタブ裁断処理が行われる。このタブ裁断処理が行われるところをタブ裁断処理部署と称する。次いで、アルミニウム（正極）箔との短絡を阻止するために銅箔６の一部に絶縁材を塗布するための端部絶縁処理が行われる。この端部絶縁処理が行われるところを端部絶縁処理部署と称する。次いで、正極なしシート状電極１の電極検査が行われる。この電極検査が行われるところを電極検査部署と称する。この電極検査部署では、例えば、接続用電極タブが正確に形成されているか否か、および絶縁材が正確に塗布されているか否かが検出される。なお、この場合、接続用電極タブが正確に形成されているか否かの検出は、タブ裁断処理部署において行うこともでき、また絶縁材が正確に塗布されているか否かの検出は、端部絶縁処理部署において行うこともできる。

次いで、アルミニウム（正極）箔２をシート状電極１上に接着剤を用いて貼付する正極箔貼付処理が行われる。この正極箔貼付処理が行われるところを正極箔貼付処理部署と称する。この正極箔貼付処理は、金属箔貼付装置５０によって行われ、従って、次に金属箔貼付装置５０について説明する。この金属箔貼付装置５０は、アルミニウム（正極）箔からなる金属箔５１の供給ローラ５２と、アルミニウム（正極）箔からなる金属箔５１の巻取ローラ５３と、これら供給ローラ５２と巻取ローラ５３との間で垂直方向に整列配置された貼付ローラ５４と、中間ローラ５５と、切り取りローラ５６とを具備する。更に、金属箔貼付装置５０は、回収ローラ５８を備えた回収装置５７を具備する。

金属箔貼付装置５０が作動せしめられると、貼付ローラ５４は、貼付ローラ５４の外周面が搬送プレート２０上のシート状電極１の上面上を摺動することなく転動するように搬送プレート２０の移動速度に同期して反時計回りに回転せしめられ、中間ローラ５５は、中間ローラ５５の外周面が貼付ローラ５４の外周面上を摺動することなく転動するように貼付ローラ５４の回転速度に同期して時計回りに回転せしめられる。また、切り取りローラ５６は、中間ローラ５５の回転速度に同期して反時計回りに回転せしめられる。一方、回収装置５７の回収ローラ５８は、回収ローラ５８の外周面が中間ローラ５５の外周面上を摺動することなく転動するように中間ローラ５５よりも高速で反時計回りに回転せしめられる。

貼付ローラ５４の内部には斜線で囲まれた領域に負圧制御室５４Ａが形成されおり、中間ローラ５５の内部には斜線で囲まれた領域に負圧制御室５５Ａおよび負圧制御室５５Ｂが形成されおり、回収ローラ５８の内部には斜線で囲まれた領域に負圧制御室５８Ａが形成されている。これら負圧制御室５４Ａ、５５Ａ，５５Ｂおよび５８Ａは、貼付ローラ５４、中間ローラ５５および回収ローラ５８の回転動作と無関係に斜線で囲まれた領域に位置するように形成されており、金属箔貼付装置５０の作動および負圧制御室５４Ａ、５５Ａ，５５Ｂおよび５８Ａ内の負圧は運転制御装置Ｃによって制御される。なお、金属箔貼付装置５０の作動時には、通常、負圧制御室５４Ａ、５５Ａおよび５５Ｂ内には負圧が導かれており、負圧制御室５８Ａには負圧が導かれていない。

図７に示されるように、金属箔５１は、供給ローラ５２から中間ローラ５５と切り取りローラ５６間を通って巻取ローラ５３に巻き取られ、このとき切り取りローラ５６によって矩形状の金属箔片２、即ち、アルミニウム（正極）箔片２が金属箔５１から切り取られる。図８に、金属箔５１から切り取られる金属箔片２が示されている。なお、図８において斜線で示されるように、金属箔５１の表面上には両端を除いてカーボンからなる導電性薄膜層５１Ａが形成されている。金属箔５１から切り取られた金属箔片２は、通常、中間ローラ５５の外周面上に形成された無数の吸引孔に作用する各負圧制御室５５Ａ，５５Ｂ内の負圧によって中間ローラ５５の外周面上に吸着され、次いで、貼付ローラ５４の外周面上に形成された無数の吸引孔に作用する負圧制御室５４Ａ内の負圧によって貼付ローラ５４の外周面上に吸着される。次いで、貼付ローラ５４の外周面上に吸着された金属箔片２、即ち、アルミニウム（正極）箔片２が、搬送プレート２０上に載置されているシート状電極１上に貼付される。

ところで金属箔５１上の導電性薄膜層５１Ａに異常がある場合には、金属箔５１の製作段階において図８において５９で示されるようなマークが予め金属箔５１の端部上に表示されており、このようなマーク５９の付された金属箔５１か供給ローラ５２に巻かれている。一方、金属箔貼付装置５０は、このマーク５９を検出可能な検出センサ６０を具備しており、この検出センサ６０によってマーク５９が検出されたときには、このマーク５９に隣接する金属箔片２が異常であると判別される。金属箔貼付装置５０では、異常であると判別された金属箔片２が、中間ローラ５５の外周面上に形成された無数の吸引孔に作用する負圧制御室５５Ａ内の負圧によって中間ローラ５５の外周面上に吸着されたときには、中間ローラ５５の負圧制御室５５Ｂが大気に開放され、回収装置５７の回収ローラ５８の負圧制御室５８Ａ内に負圧が導かれる。

その結果、異常である判別された金属箔片２は負圧制御室５５Ｂの周囲に到達すると、中間ローラ５５の外周面から離れ、回収ローラ５８の外周面上に形成された無数の吸引孔に作用する負圧制御室５８Ａ内の負圧によって回収ローラ５８の外周面上に吸着される。次いで、この異常であると判別された金属箔片２は回収装置５７の回収容器６１内に回収される。従って、このときには中間ローラ５５の外周面上に金属箔片２が供給されず、従って、このときには、搬送プレート２０上に載置されているシート状電極１上にも金属箔片２が供給されない。

一方、金属箔貼付装置５０において、正常な金属箔片２が、搬送プレート２０上に載置されたシート状電極１に貼付されたときには、シート状電極１は図２Ｃに示される断面形状の正極付きシート状電極となる。次いで、金属箔片２、即ち、アルミニウム（正極）箔２がシート状電極１上に適切に貼付されているか否かを検査する箔貼付検査が行われる。この箔貼付検査が行われるところを箔貼付検査部署と称する。次いで、正極付きシート状電極１を積層したときに、積層したシート状電極１間でズレを生じないようにアルミニウム（正極）箔２上に接着剤を塗布するズレ止め塗布処理が行われる。このズレ止め塗布処理が行われるところをズレ止め塗布処理部署と称する。

次いで、搬送プレート２０が、シート状電極搬送装置Ａの半円形レール部分１０ｂに到達し、半円形レール部分１０ｂに沿って進行し始めると、図７に示される如く、搬送プレート２０の上下が反転し始め、搬送プレート２０が、シート状電極搬送装置Ａの半円形レール部分１０ｂの下端部に到達すると、搬送プレート２０の上下が完全に反転する。次いで、シート状電極１の積層部署４０に到達すると、搬送プレート２０上に正常な正極付きシート状電極１が載置されている場合には、シート状電極１の積層作用が行われる。積層作用が行われると、正極付きシート状電極１は搬送プレート２０上から取り除かれる。これに対し、搬送プレート２０上に異常なシート状電極１が載置されている場合には、積層部署４０を通り過ぎて回収部署４１に搬送され、異常なシート状電極１は回収部署４１において回収容器４２に回収される。空の状態となった搬送プレート２０は、順次、図１に示される搭載位置に移動せしめられる。

次に、積層部署４０において行われる正極付きシート状電極１の積層作用について簡単に説明する。図９は、図１に示される冶具搬送装置Ｂを図解的に描いた平面図であり、この図９にはシート状電極搬送装置Ａが鎖線で示されている。図１および図９を参照すると、冶具搬送装置Ｂは、シート状電極搬送装置Ａの小型版であってシート状電極搬送装置Ａと同様な機能を有している。即ち、冶具搬送装置Ｂは、並列配置された一対の直線部分と一対の半円形部分からなる長円形のレール３０と、このレール３０上を走行するリニアモータの可動子３１とを具備しており、この可動子３１は図４に示される可動子１２と同様な構造を有する。この可動子３１には長円形のレール３０から水平方向外方に向けて延びる搬送台３２の端部が固定されており、この搬送台３２上に積層冶具４０が搭載される。

さて、図７を参照しつつ説明したように、本発明による実施例では、搬送プレート２０の上下が反転した状態で、正極付シート状電極１の積層作用が行われる。このとき図７に示されるように、搬送プレート２０上に載置されたシート状電極１に積層冶具４０の上面を対面させた状態で、搬送プレート２０のクランプ２１，２２，２３，２４を解除することにより、搬送プレート２０上に載置されたシート状電極１を積層冶具４０内に落下させることによって、シート状電極１が積層冶具４０に積層される。この場合、本発明による実施例では、搬送プレート２０を進行方向に移動させつつ積層作用を行うので、積層作用が行われている間、搬送プレート２０上に載置されたシート状電極１に積層冶具４０の上面が対面し続けるように積層冶具４０が搬送される。

ところで、図１および図９を参照しつつ既に説明したように、冶具搬送装置Ｂの可動子３１に搬送台３２の端部が固定されており、この搬送台３２上に積層冶具４０が搭載されている。従って、本発明による実施例では、積層作用が行われている間、搬送プレート２０上に載置されたシート状電極１に積層冶具４０の上面が対面し続けることができるように、即ち、積層作用が行われている間、搬送台３２に搭載された積層冶具４０がシート状電極搬送装置Ａの真下を移動し続けることができるように、冶具搬送装置Ｂが配置されている。更に、本発明による実施例では、積層作用が行われている間、搬送プレート２０上に載置されたシート状電極１に積層冶具４０の上面が対面し続けるように、搬送プレート２０と搬送台３２とが同期して移動せしめられる。

図９に示される例では、冶具搬送装置Ｂは、可動子３１により支持された三つの搬送台３２を有しており、各搬送台３２上に積層冶具４０が搭載されている。これら搬送台３２は可動子３１によって矢印方向に移動せしめられる。図９において、例えば、或る搬送プレート２０に載置されているシート状電極１の積層冶具４０への積層作業が、ＡＸで示される搬送台３２上の積層冶具４０に対して行われているときには、この搬送プレート２０に後続している搬送プレート２０からの積層冶具４０へのシート状電極１の積層作業は、ＢＸで示される搬送台３２上の積層冶具４０に対して行われる。一方、ＣＸで示される搬送台３２上の積層冶具４０は、積層冶具４０へのシート状電極１の積層作業が既に完了した積層冶具４０を示しており、搬送台３２は、積層冶具４０へのシート状電極１の積層作業が完了すると、高速度でもって、先行する搬送台３２、図９においてはＢＸで示される搬送台３２の後ろまで移動せしめられる。

このようにして、搬送プレート２０により次から次へと搬送されてくるシート状電極１は、順次搬送されてくる搬送台３２上の積層冶具４０内に次から次へと一枚ずつ積層される。このシート状電極１の積層冶具４０への積層作業は高速で行われ、従って、各積層冶具４０には短時間で、予め設定された枚数のシート状電極１の積層体が形成される。予め設定された枚数のシート状電極１の積層体が生成されると、積層冶具４０は、次の処理を行うために、シート状電極１の積層体を保持したまま冶具搬送装置Ｂの搬送台３２から取り除かれ、空の積層冶具４０が搬送台３２上に載置される。

冶具搬送装置Ｂの搬送台３２から取り除かれた積層冶具４０はプレス装置に運ばれ、シート状電極１の積層体の圧縮作業が行われる。次いで、シート状電極１の積層体が圧縮された状態でシート状電極１の積層体の側面部に樹脂が塗布され、それによって、シート状電極１の側面部が互いに樹脂により固着される。次いで、アルミニウム（正極）箔２をシート状電極１上に接着剤を用いて貼付する正極箔貼付処理が行われる。次いで、シート状電極１の接続用電極タブに電力取り出し用端子を接合するための端子接合処理が行われる。それによって、シート状電極１の電極積層体が生成される。このようにして形成された電極積層体は、例えば、ラミネートフィルムにより袋状に覆われ、ラミネートフィルムにより袋状に覆われた複数の電極積層体を直列或いは並列に電気的に接続することによって、例えば、車両に搭載される電池が形成される。

次に、シート状電極搬送装置Ａにおける搬送プレート２０の走行制御について説明する。図１０から図１２は、シート状電極１を載置した搬送プレート２０の走行の様子を説明するために、図７に示される搭載部署、タブ裁断処理部署、端部絶縁処理部署、電極検査部署、正極箔貼付処理部署、箔貼付検査部署、ズレ止め塗布処理部署、積層部署および回収部署を一直線上に並べて図解的に表した図である。また、これら図１０から図１２には、一例として、搭載部署、タブ裁断処理部署、端部絶縁処理部署、電極検査部署、正極箔貼付処理部署、箔貼付検査部署およびズレ止め塗布処理部署が等間隔で配置された場合が示されている。なお、図１０から図１２には、等時間間隔毎の各時刻ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３・・・における各搬送プレート２０の位置が示されている。

図１０は、搭載部署において時刻ｔ_１およびｔ_３にシート状電極１の搭載作用が行われ、全ての部署において何ら異常が発生しておらず、積層部署において順調にシート状電極１の積層作用が行われている場合を示している。この場合には、搭載部署において搬送プレート２０上に載置されたシート状電極１は、順次各部署に搬送され、最終的に積層部署において積層作用が行われることがわかる。また、このときには、各搬送プレート２０が等間隔でもって移動するように各可動子１２の走行が制御されている。

ところで、金属箔貼付装置５０において異常である金属箔片２がシート状電極１上に貼付されると、この異常である金属箔片２を貼付したシート状電極１は廃棄せざるを得ず、従って、シート状電極１が無駄になってしまう。従って、本発明による実施例では、金属箔貼付装置５０において、金属箔片２に異常であると検出されたときには、正常な金属箔片２をシート状電極１に供給し得るまで搬送プレート２０を正極箔貼付処理部署の手前で待機させ、正常な金属箔片２をシート状電極１に供給し得るようになったときに、搬送プレート２０を正極箔貼付処理部署に移動させるようにしている。図１１は、この場合の搬送プレート２０の移動の様子を示している。

図１１は、時刻ｔ_１において、次に金属箔貼付装置５０に搬送される搬送プレート２０上のシート状電極１に貼付すべき金属箔片２に異常があることが検出された場合を示している。この場合には、図１１の時刻ｔ_２からわかるように、上述の次に金属箔貼付装置５０に搬送される搬送プレート２０が金属箔貼付装置５０の手前で一時的に停止せしめられる。このとき、図１１に示される例では、上述の次に金属箔貼付装置５０に搬送される搬送プレート２０が、正極箔貼付処理部署の手前の電極検査部署において一時的に停止せしめられる。更にこのとき、上述の次に金属箔貼付装置５０に搬送される搬送プレート２０に後続する搬送プレート２０、即ち、搭載部署、タブ裁断処理部署および端部絶縁処理部署の搬送プレート２０もそれら部署内で一時的に停止され、これら部署における搭載処理、タブ裁断処理および端部絶縁処理が停止される。一方、このとき、上述の次に金属箔貼付装置５０に搬送される搬送プレート２０よりも進行方向前方に存在する全ての搬送プレート２０は、図１０に示される正常時と同様な進行速度で一時停止することなく進行し続ける。このとき、箔貼付検査部署およびズレ止め塗布処理部署では、夫々箔貼付検査およびズレ止め塗布処理が行われる。

一方、図１１は、時刻ｔ_３において、次に金属箔貼付装置５０に搬送される搬送プレート２０上のシート状電極１に貼付すべき金属箔片２に異常がないことが検出された場合、即ち、金属箔貼付装置５０の手前で一時的に停止されている搬送プレート２０上のシート状電極１に貼付すべき金属箔片２に異常がないことが検出された場合を示している。この場合には、図１１の時刻ｔ_３、ｔ_４、ｔ_５からわかるように、一時的に停止されていた搬送プレート２０が金属箔貼付装置５０に移動せしめられる。このとき、この一時的に停止されていた搬送プレート２０後続する搬送プレート２０も進行を開始し、この一時的に停止されていた搬送プレート２０よりも進行方向前方に存在する全ての搬送プレート２０は、図１０に示される正常時と同様な進行速度で進行し続ける。このように各搬送プレート２０の移動を個別に制御できるのは、シート状電極搬送装置Ａがリニアモータを用いており、運転制御装置Ｃによって可動子１２の移動を個別に制御可能であるからである。

このように、本発明による実施例では、シート状電極１の積層体を製造するための積層体製造装置が、シート状電極１を積層部署まで搬送するために、搬送経路に沿って延びるレール１０と、レール１０上を走行する複数個のリニアモータの可動子１２と、各可動子１２上に取り付けられた搬送プレート２０とを有するシート状電極搬送装置Ａを具備しており、各搬送プレート２０上にシート状電極１が載置される。更に、積層体製造装置が、各可動子１２の走行制御を行う運転制御装置Ｃと、搬送経路中に配置されて順次搬送されてくる搬送プレート２０上のシート状電極１に金属箔片２を貼付するための金属箔貼付装置５０とを具備している。次に金属箔貼付装置５０に搬送される搬送プレート２０上のシート状電極１に貼付すべき金属箔片２に異常があることが検出されたときには、運転制御装置Ｃにより可動子１２を制御して上述の次に金属箔貼付装置５０に搬送される搬送プレート２０が金属箔貼付装置５０の手前で一時的に停止される。金属箔貼付装置５０の手前で一時的に停止されている搬送プレート２０上のシート状電極１に貼付すべき金属箔片２に異常がないことが検出されたときには、運転制御装置Ｃにより可動子１２を制御して一時的に停止されていた搬送プレート２０が金属箔貼付装置５０に移動せしめられる。

一方、搬送プレート２０が金属箔貼付装置５０まで搬送される前に、シート状電極１に異常であることが検出された場合に、金属箔片２がシート状電極１上に貼付されると、この金属箔片２もシート状電極１と一緒に廃棄せざるを得ず、従って、金属箔片２が無駄になってしまう。従って、本発明による実施例では、搬送プレート２０が金属箔貼付装置５０まで搬送される前に、シート状電極１に異常であることが検出された場合には、金属箔貼付装置５０において、異常であるシート状電極１への金属箔片２の貼付作用が停止される。この場合、本発明による実施例では、金属箔貼付装置５０の運転を一時的に停止することによって異常であるシート状電極１への金属箔片２の貼付作用が停止される。この場合、異常であるシート状電極１を載置した搬送プレート２０は、金属箔貼付部署を単に通り抜けることになる。図１２は、この場合の搬送プレート２０の移動の様子を示している。

図１２は、電極検査部署において、時刻ｔ_１に、シート状電極１に異常があることが検出された場合を示している。なお、図１２では、異常であるシート状電極１を載置した搬送プレート２０を、斜線を付して示している。この場合には、図１２からわかるように、全ての搬送プレート２０が、図１０に示される正常時と同様な進行速度で停止することなく進行し続ける。だだし、異常であるシート状電極１を載置した搬送プレート２０が金属箔貼付装置５０内を移動するときには、金属箔貼付装置５０の運転が停止される。具体的に言うと、異常であるシート状電極１を載置した搬送プレート２０が、電極検査部署と正極箔貼付処理部署の中間点に達したときから、正極箔貼付処理部署と箔貼付検査部署の中間点に達するまでの間、金属箔貼付装置５０の運転が停止される。従ってこのときには、異常であるシート状電極１への金属箔片２の貼付作用が停止される。更にこのときには、箔貼付検査部署およびズレ止め塗布処理部署における箔貼付検査およびズレ止め塗布処理が停止される。

一方、このときには、異常であるシート状電極１を載置した搬送プレート２０が積層部署に到達しても積層作業が行われずに、搬送プレート２０は、異常であるシート状電極１を載置したまま積層部署を通り過ぎて、図１２の時刻ｔ_ｎ＋１からわかるように、回収部署に進み、回収部署において異常であるシート状電極１が回収される

一方、搬送プレート２０が金属箔貼付装置５０を通過した後、シート状電極１に異常であることが検出された場合、例えば、箔貼付検査部署においてシート状電極１に異常であることが検出された場合は、全ての搬送プレート２０が、図１０に示される正常時と同様な進行速度で停止することなく進行し続ける。この場合、搭載部署、タブ裁断処理部署、端部絶縁処理部署、電極検査部署および正極箔貼付処理部署における搭載処理、タブ裁断処理、端部絶縁処理、電極検査および正極箔貼付処理は続行され、ズレ止め塗布処理部署におけるズレ止め塗布処理が停止される。このときには、異常であるシート状電極１を載置した搬送プレート２０が積層部署に到達しても積層作業が行われずに、搬送プレート２０は、異常であるシート状電極１を載置したまま積層部署を通り過ぎて、回収部署に進み、回収部署において異常であるシート状電極１が回収される。

運転制御装置Ｃは、コンピュータを内蔵しており、図１３はこの運転制御装置Ｃにおいて実行されるシート状電極搬送装置Ａの運転制御ルーチンを示している。この運転制御ルーチンは繰り返し実行される。図１３を参照すると、まず初めに、ステップ８０において、可動子１２毎に走行指令が発せられる。この走行指令は、例えば、各可動子１２に対し、積層部署を通過するまで、一つ前を走行している可動子１２と予め定められた一定間隔を隔てて走行するようにとの指令である。この走行指令により各可動子１２は、停止命令が発せられない限り、一つ前を走行している可動子１２と予め定められた一定間隔を隔てて走行する。

次いで、ステップ８１では、電極検査部署において、シート状電極１が異常であるか否かが判別される。シート状電極１が正常であると判別されたときにはステップ８２に進み、検出センサ６０の検出結果に基づき、次に金属箔貼付装置５０に搬送される搬送プレート２０上のシート状電極１に貼付すべき金属箔片２に異常があるか否かが判別される。次に金属箔貼付装置５０に搬送される搬送プレート２０上のシート状電極１に貼付すべき金属箔片２に異常がないと判別されたときには、ステップ８３に進み、箔貼付検査部署において、金属箔片２がシート状電極１上に適切に貼付されているか否か、即ち、金属箔片２の貼付されたシート状電極１に異常があるか否かが判別される。箔貼付検査部署においてシート状電極１に異常がないと判別されたときには再びステップ８０に戻る。この場合には、各可動子１２は、積層部署を通過するまで、一つ前を走行している可動子１２と予め定められた一定間隔を隔てて走行し続け、積層部署において積層冶具４０へのシート状電極１の積層作用が行われる。

一方、ステップ８２において、次に金属箔貼付装置５０に搬送される搬送プレート２０上のシート状電極１に貼付すべき金属箔片２に異常があると判別されたときには、ステップ８４に進み、負圧制御室５４Ａ、５５Ａ，５５Ｂおよび５８Ａ内の負圧を制御することによって、異常であるとされる金属箔片２が回収装置５７の回収容器６１内に回収される。このときには貼付ローラ５４の外周面上に金属箔片２が供給されない。次いで、ステップ８５では、次に金属箔貼付装置５０に搬送される搬送プレート２０の可動子１２の番号No.Ｍが記憶される。なお、前述したように、各可動子１２には番号が付されている。

次いで、ステップ８６では、No.Ｍの可動子１２、即ち、次に金属箔貼付装置５０に搬送される搬送プレート２０の可動子１２およびNo.Ｍの可動子１２に後続する可動子１２が一時停止される。このとき、No.Ｍの可動子１２の進行方向前方の可動子１２は、積層部署を通過するまで、一つ前を走行している可動子１２と予め定められた一定間隔を隔てて走行し続け、積層部署において積層冶具４０へのシート状電極１の積層作用が行われる。次いで、ステップ８２において、次に金属箔貼付装置５０に搬送される搬送プレート２０上のシート状電極１に貼付すべき金属箔片２に異常がないと判別されたときには、ステップ８３を介してステップ８０に戻る。

このときには、図１１からわかるように、No.Ｍの可動子１２は、積層部署を通過するまで、一つ前を走行している可動子１２と大きな間隔を維持したまま走行し、積層部署において積層冶具４０へのシート状電極１の積層作用が行われる。一方、このとき、No.Ｍの可動子１２に後続する可動子１２は、積層部署を通過するまで、一つ前を走行している可動子１２と予め定められた一定間隔を隔てて走行し続け、積層部署において積層冶具４０へのシート状電極１の積層作用が行われる。

一方、ステップ８１において、電極検査部署でシート状電極１が異常であると判別されたときには、ステップ８７に進み、異常であるシート状電極１を載置している搬送プレート２０の可動子１２の番号No.Ｍが記憶される。次いで、ステップ８８では、異常であるシート状電極１上に金属箔片２が貼付されないように金属箔貼付装置５０の運転が停止される。次いで、ステップ８９では、No.Ｍの可動子１２の搬送プレート２０上に載置されているシート状電極１の積層冶具４への積層作用を禁止する指令が発せられ、次いで、ステップ９０では、No.Ｍの可動子１２の搬送プレート２０上に載置されているシート状電極１、即ち、異常であるシート状電極１を回収部署において回収する指令が発せられる。従ってこのとき、No.Ｍの可動子１２の搬送プレート２０上に載置されているシート状電極１は回収部署において回収される。

一方、ステップ８３において、箔貼付検査部署でシート状電極１に異常があることが検出されたと判別されたときには、ステップ９１に進み、異常であるシート状電極１を載置している搬送プレート２０の可動子１２の番号No.Ｍが記憶される。次いで、ステップ９２では、No.Ｍの可動子１２の搬送プレート２０上に載置されているシート状電極１の積層冶具４への積層作用を禁止する指令が発せられ、次いで、ステップ９３では、No.Ｍの可動子１２の搬送プレート２０上に載置されているシート状電極１、即ち、異常であるシート状電極１を回収部署において回収する指令が発せられる。従ってこのとき、No.Ｍの可動子１２の搬送プレート２０上に載置されているシート状電極１は回収部署において回収される。

１シート状電極
１２，３１可動子
２０搬送プレート
３２搬送台
４０積層冶具
Ａシート状電極搬送装置
Ｂ冶具搬送装置

Claims

シート状電極の積層体を製造するための積層体製造装置において、シート状電極を積層部署まで搬送するために、搬送経路に沿って延びるレールと、レール上を走行する複数個のリニアモータの可動子と、各可動子上に取り付けられた搬送プレートとを有するシート状電極搬送装置を具備しており、各搬送プレート上にシート状電極が載置されており、更に、各可動子の走行制御を行う運転制御装置と、搬送経路中に配置されて順次搬送されてくる搬送プレート上のシート状電極に金属箔片を貼付するための金属箔貼付装置とを具備しており、次に金属箔貼付装置に搬送される搬送プレート上のシート状電極に貼付すべき金属箔片に異常があることが検出されたときには、該運転制御装置により可動子を制御して該次に金属箔貼付装置に搬送される搬送プレートを金属箔貼付装置の手前で一時的に停止させ、金属箔貼付装置の手前で一時的に停止されている搬送プレート上のシート状電極に貼付すべき金属箔片に異常がないことが検出されたときには、該運転制御装置により可動子を制御して一時的に停止されていた搬送プレートを金属箔貼付装置に移動させるシート状電極の積層体製造装置。
搬送プレートが金属箔貼付装置まで搬送される前にシート状電極に異常があることが検出されたときには、金属箔貼付装置において、異常であるシート状電極への金属箔片の貼付作用が停止される請求項１に記載のシート状電極の積層体製造装置。
金属箔貼付装置において、異常であるシート状電極への金属箔片の貼付作用が停止されたときには、積層部署における積層作用は中止され、異常であるシート状電極の回収が行われる請求項２に記載のシート状電極の積層体製造装置。
搬送プレートが金属箔貼付装置を通過した後にシート状電極に異常があることが検出されたときには、積層部署における積層作用は中止され、異常があるシート状電極の回収が行われる請求項１に記載のシート状電極の積層体製造装置。
金属箔貼付装置が、順次搬送されてくるシート状電極に、順次金属箔片を貼付するための貼付ローラを具備している請求項１に記載のシート状電極の積層体製造装置。
金属箔貼付装置が異常である金属箔片を回収する回収装置を具備している請求項１に記載のシート状電極の積層体製造装置。
シート状電極が、集電用金属箔と、集電用金属箔上に形成された正極活物質層および負極活物質層の少なくとも一方とを含む請求項１に記載のシート状電極の積層体製造装置。