JP7081512B2 - 電極製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、電極製造装置に関する。

電極の製造方法として、帯状の集電体（例えば金属箔）の表面に活物質層前駆体を形成し、ロールプレスにより活物質の密度を上げた後、集電板を電極の形状に切断する方法が知られている。また、特許文献１には、異なる電極製造装置が記載されている。この電極製造装置は、集電体に活物質層前駆体が設けられた電極シートを打抜き加工した後に、打ち抜かれた電極（電極前駆体）を押圧ローラによって加圧する。

また、特許文献２及び特許文献３には、電極をセパレータで包装する包装装置が記載されている。特許文献２の包装装置では、対面する一対のセパレータ部材の間に電極が供給されることで、電極がセパレータ部材に包装される。電極は一対のセパレータ間において、セパレータ同士が互いに溶着される溶着部分に向けて供給される。特許文献３の包装装置では、切断された一枚のセパレータ部材の長手方向の中央に電極が突き当たることで、半分に折り畳まれたセパレータ部材によって電極が包装される。

特開２００８－９１５８６号公報 特開２０１３－１７８９５１号公報 特開２００６－３３１７９６号公報

例えば、個片化された後にローラによって加圧された電極を包装装置によってセパレータで包装することを考える。表面に活物質層が設けられた電極がローラによって加圧されると、電極表面の活物質層はローラの荷重に応じて押し広げられる。そのため、押し広げられた活物質層が電極よりも外側に突出する場合がある。このような電極が包装装置に向けて供給されると、電極よりも外側に突出した活物質層の一部が電極から剥がれ落ち、異物となって蓄電装置の内部に混入する虞がある。

本発明は、電極からの活物質層の剥離を抑制できる電極製造装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る電極製造装置は、表面に活物質層が設けられた金属箔からなるシート体を個片の電極に切断し、該電極を送り出す切断装置と、切断装置から送り出された電極をプレスロールによってプレスして送り出すプレス装置と、プレス装置から送り出された電極をセパレータ部材によって包装する包装装置と、を含み、電極は、外部に電力を取り出すための外部接続部を周縁の一部に含み、プレス装置は、外部接続部が電極の搬送方向に交差する方向に向いた状態で、電極を搬送しながらプレスし、電極は、プレスロールによってプレスされたときの搬送方向下流側に向いた前端部を搬送方向下流側に向けて包装装置に送り込まれる。

この電極製造装置では、切断装置によって個片化された電極が、プレス装置によってプレスされた後に、包装装置によってセパレータ部材で包装される。包装装置では、外部接続部がセパレータ部材の外側に露出するように、外部接続部を搬送方向に交差する方向に向けた状態で、電極が包装装置に送り込まれる。この場合、電極の搬送方向の前端部（下流側）において、金属箔よりも外側に活物質層が突出していると、活物質層が剥離しやすいと考えられる。電極製造装置では、プレス装置は、外部接続部が電極の搬送方向に交差する方向に向いた状態で、電極を搬送しながらプレスする。活物質層はプレス装置の搬送方向に沿って伸ばされやすいので、電極の前端部では活物質層が金属箔の外側に突出し難い。この前端部を下流側に向けた状態で電極が包装装置に送り込まれるので、前端部に対して衝撃等が加わったとしても、電極から活物質層が剥離し難い。

また、包装装置では、セパレータ部材に電極の前端部が当接することによって、セパレータ部材に対する電極の位置決めがなされてもよい。特に、セパレータ部材は、電極の一方の面を覆う第１セパレータ部材と、電極の他方の面を覆う第２セパレータ部材とを含み、包装装置では、第１セパレータ部材と第２セパレータ部材とが互いに溶着された溶着部に電極の前端部が当接することによって、セパレータ部材に対する電極の位置決めがなされてもよい。この構成では、電極からの活物質層の剥離を抑制しつつ、セパレータ部材に対する電極の位置決めを的確に行うことができる。

また、電極は、外部接続部が形成されている第１の辺と、第１の辺に対向する第２の辺と、第１の辺と第２の辺とを結ぶ互いに対向した第３の辺及び第４の辺とを含み、活物質層は、電極の表面において第２の辺、第３の辺及び第４の辺のそれぞれの端縁を含む領域に設けられていてもよい。電極の端縁を含む領域まで活物質層が設けられているため、電極によって発生する電力を高めることができる。

また、切断装置から包装装置までの電極の搬送経路は、直線に沿って配置されていてもよい。搬送経路を直線状に形成することにより、電極製造装置のレイアウトをコンパクトに仕上げることができる。

本発明によれば、電極からの活物質層の剥離を抑制できる電極製造装置を提供することができる。

一実施形態に係る電極製造装置を適用して製造される蓄電装置の内部を示す断面図である。 図１のＩＩ－ＩＩ線断面図である。 セパレータ付き正極を模式的に示す図である。 電極製造装置の構成を示す概略平面図である。 電極製造装置の構成を示す概略側面図である。 包装装置の概略側面図である。 搬送過程のセパレータ付き正極を示す平面図である。 プレス装置によってプレスされた電極を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る電極製造装置を適用して製造される電極を用いた蓄電装置の内部を示す断面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。図１及び図２において、蓄電装置１は、積層型の電極組立体を有するリチウムイオン二次電池である。

蓄電装置１は、例えば略直方体形状のケース２と、このケース２内に収容された電極組立体３とを備えている。ケース２は、例えばアルミニウム等の金属により形成されている。ケース２の内部には、図示はしないが、例えば非水系（有機溶媒系）の電解液が注液されている。ケース２上には、正極端子４及び負極端子５が互いに離間して配置されている。正極端子４は、絶縁リング６を介してケース２に固定され、負極端子５は、絶縁リング７を介してケース２に固定されている。また、電極組立体３とケース２の内側の側面及び底面との間には絶縁フィルムが配置されており、絶縁フィルムによってケース２と電極組立体３との間が絶縁されている。図１では便宜上、電極組立体３の下端とケース２の底面との間には僅かな隙間が設けられているが、実際には電極組立体３の下端が絶縁フィルムを介してケース２の内側の底面に接触している。また、電極組立体３の積層方向において、電極組立体３のガタツキを低減するために、電極組立体３とケース２との間の隙間に、数枚のスペーサが配置されている。スペーサの枚数は、電極組立体３の厚みに応じて適宜調整される。

電極組立体３は、複数の正極８と複数の負極９とが袋状のセパレータ１０を介して交互に積層された構造を有している。正極８は、袋状のセパレータ１０に包まれている。袋状のセパレータ１０に包まれた状態の正極８は、セパレータ付き正極１１として構成されている。従って、電極組立体３は、複数のセパレータ付き正極１１と複数の負極９とが交互に積層された構造を有している。なお、電極組立体３の両端に位置する電極は、負極９である。

負極９は、例えば銅箔からなる負極集電体である金属箔１６と、この金属箔１６の両面に形成された負極活物質層１７とを有している。金属箔１６は、平面視矩形状の箔本体部１６ａと、この箔本体部１６ａと一体化されたタブ１６ｂとを有している。タブ１６ｂは、箔本体部１６ａの長手方向の一端部近傍の縁から突出している。タブ１６ｂは、導電部材１３を介して負極端子５に接続されている。なお、図２では、便宜上タブ１６ｂを省略している。

負極活物質層１７は、箔本体部１６ａの表裏両面に形成されている。負極活物質層１７は、負極活物質とバインダとを含んで形成された多孔質の層である。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）等の金属酸化物またはホウ素添加炭素等が挙げられる。

図３は、セパレータ付き正極１１を模式的に示す図である。正極８は、例えばアルミニウム箔からなる正極集電体である金属箔１４と、この金属箔１４の両面に形成された正極活物質層１５とを有している。金属箔１４は、平面視矩形状の箔本体部１４ａと、この箔本体部１４ａと一体化されたタブ１４ｂとを有している。箔本体部１４ａは、タブ１４ｂが形成されている上端部（第１の辺）１４ｙ、上端部１４ｙに対向する下端部（第２の辺）１４ｘ、及び、下端部１４ｘと上端部１４ｙとを互いに接続する一対の側端部（第３の辺、第４の辺）１４ｒ，１４ｐを含む。側端部１４ｒ，１４ｐは、下端部１４ｘ及び上端部１４ｙに交差する。タブ１４ｂは、正極端子４の位置に対応するように箔本体部１４ａの上端部１４ｙから突出して、セパレータ１０を突き抜けている。すなわち、正極８は、セパレータ１０に覆われる薄板状の箔本体部１４ａと箔本体部１４ａから突出してセパレータ１０から露出したタブ１４ｂとを含む。タブ１４ｂは、導電部材１２を介して正極端子４に接続される外部接続部である。なお、図２では、便宜上タブ１４ｂを省略している。

正極活物質層１５は、箔本体部１４ａの表裏両面に形成されている。正極活物質層１５は、金属箔１４の表面において下端部１４ｘ及び側端部１４ｒ，１４ｐのそれぞれの端縁を含む領域に一様に塗工されている。図示例では、正極活物質層１５は、金属箔１４における箔本体部１４ａの両面の全面に一様に形成されている。タブ１４ｂは、正極活物質層１５が塗工されない未塗工部となっている。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た多孔質の層である。正極活物質としては、例えば複合酸化物、金属リチウムまたは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。

セパレータ１０は、平面視矩形状を呈している。セパレータ１０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、或いはポリプロピレン、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または不織布等が例示される。

以上のように構成された蓄電装置１を製造する場合は、まずセパレータ付き正極１１及び負極９を製作した後、セパレータ付き正極１１と負極９とを交互に積層し、積層体を形成する。この積層体を加圧することでセパレータ付き正極１１及び負極９を密着させた後、セパレータ付き正極１１及び負極９をテープ等で固定することで電極組立体３を得る。そして、セパレータ付き正極１１のタブ１４ｂを導電部材１２を介して正極端子４に接続すると共に、負極９のタブ１６ｂを導電部材１３を介して負極端子５に接続した後、電極組立体３をケース２内に収容する。

次に、図４～図７を参照して、セパレータ付き正極１１を製造するための電極製造装置１００について説明する。図４は、本実施形態に係る電極製造装置１００の全体構成を示す図である。図５及び図６は、電極製造装置１００の概略側面図である。図７は、セパレータ部材１０ｂを除いた時の溶着領域の様子を示す図であり、図７の（ａ）は後述する前段側のヒータローラ１５５で溶着を行った時の様子を示し、図７の（ｂ）は後段側のヒータローラ１５６で溶着を行った後の様子を示す。

電極製造装置１００は、セパレータ付き正極１１の材料となる部材を搬送方向の下流へ搬送しながら、セパレータ付き正極１１を製造する。図４に示すように、電極製造装置１００は、搬送方向における上流側から順に、電極切断装置（切断装置）１１０と、プレス装置１３０と、包装装置１５０とを備える。また、電極製造装置１００は、電極切断装置１１０からプレス装置１３０に正極８を搬送する搬送経路１２０と、プレス装置１３０から包装装置１５０に正極８を搬送する搬送経路１４０とを備える。なお、以下の説明では、各搬送経路における搬送方向上流側を単に上流側と称し、各搬送経路の搬送方向下流側を単に下流側と称する場合がある。

電極切断装置１１０は、電極母材（シート体）１８の切断により正極（電極）８を製造する。電極切断装置１１０は、電極母材１８の一部を正極８の形状に切断することによって、複数の正極８を製造する。電極母材１８は、帯状の金属箔１８ａと、金属箔１８ａの両面に設けられた正極活物質層１８ｂと、を備えた長尺シート状の部材である。金属箔１８ａ及び正極活物質層１８ｂは、電極切断装置１１０に切り抜かれることによって、金属箔１４及び正極活物質層１５になる部分である。正極活物質層１８ｂは、電極母材１８の幅方向（Ｙ方向）における中央部（電極母材１８の縁部を除く部分）に設けられている。なお、正極活物質層１５は、プレス装置１３０によってプレスされることで、密度が大きくなる。そのため、厳密には、プレス装置１３０を通過する前の段階では、正極活物質層１５は正極活物質層の前駆体である。

電極切断装置１１０は、一例として、ロータリーダイカット方式の切断装置である。図５に示すように、電極切断装置１１０は、ニップユニット１１１と、ダイカットユニット１１２と、クリーニングヘッド１１３と、巻き取りローラ１１４と、を備えている。ニップユニット１１１は、一対のニップローラ１１１ａ，１１１ｂを有する。ニップユニット１１１は、一対のニップローラ１１１ａ，１１１ｂによって電極母材を巻き出してダイカットユニット１１２に供給する。

ダイカットユニット１１２は、一対のローラ１１２ａ，１１２ｂを有する。一対のローラ１１２ａ，１１２ｂのそれぞれは、搬送経路に交差する方向に沿った回転軸を有する円柱形状をなしている。一対のローラ１１２ａ，１１２ｂのうちの一方である上側のローラ１１２ａには、ローラ１１２ａの周方向に沿って延びる刃及びスポンジが設けられている。ダイカットユニット１１２は、ニップユニット１１１によって供給された電極母材１８に対して、ローラ１１２ａの刃を回転しながら押し当てることで、電極母材１８を正極８の形状に切断する。クリーニングヘッド１１３は、ダイカットユニット１１２の上側のローラ１１２ａに設けられている。巻き取りローラ１１４は、電極母材１８を切断した後の端材を巻き取る。電極切断装置１１０は、電極母材１８を切断することにより製造した複数の正極８のそれぞれを一定のタイミングで搬送経路１２０に供給する。

電極切断装置１１０から送出された正極８は、タブ１４ｂが正極８の搬送方向Ｄ１に交差する方向（図示例ではＹ方向）に向いた状態となっている（図３参照）。図示例では、電極切断装置１１０は、搬送方向Ｄ１に沿って二列に配列された複数の正極８を形成するように構成されている。具体的には、Ｙ方向に隣り合う各正極８は、各正極８の下端部１４ｘ同士が互いに対向するように配列される。ただし、電極切断装置１１０によって形成される複数の正極８は、一列に配列されてもよいし、三列以上に配列されてもよい。

搬送経路１２０は、第１の吸着コンベア１２１と、第１のクリーナ１２２と、第１の検査部１２３と、第２の吸着コンベア１２５と、第２のクリーナ１２６と、第２の検査部１２７と、を備える。

第１の吸着コンベア１２１は、正極８を上側から吸着し、当該正極８を搬送する。第１の吸着コンベア１２１は、電極切断装置１１０のダイカットユニット１１２の位置から搬送方向Ｄ１に沿って延びている。第１の吸着コンベア１２１は、外周を循環するベルトを備えている。ベルトは多数の細孔を備える。第１の吸着コンベア１２１は、ダイカットユニット１１２から送出された正極８を下面１２１ａにて、ベルト表面に吸着する。第１の吸着コンベア１２１は、下面１２１ａの裏側から吸引装置で吸引することにより、細孔を介して負圧が正極８に作用し、下面１２１ａにおいてベルトに接触した正極８を吸着することができる。第１の吸着コンベア１２１は、正極８を下面１２１ａに吸着させた状態で搬送方向Ｄ１に沿って搬送する。

なお、ダイカットユニット１１２と第１の吸着コンベア１２１との間には、支持部１２９が配置されている。支持部１２９は、ダイカットユニット１１２の下流側において、正極８を支持する。正極８が支持部１２９に支持されることによって、正極８は下方に垂れ下がることなく、第１の吸着コンベア１２１に吸着される。

第１のクリーナ１２２は、第１の吸着コンベア１２１に設けられ、当該第１の吸着コンベア１２１で搬送される正極８の表面から異物を除去する。第１のクリーナ１２２は、第１の吸着コンベア１２１の下面１２１ａに対して下側で対向する位置に配置されている。これにより、第１のクリーナ１２２は、下面１２１ａに吸着された正極８の下側の表面を吸引し、正極８の表面に付着した異物を除去する。第１のクリーナ１２２は、非接触で正極８の表面から異物を除去できる。

第１の検査部１２３は、第１の吸着コンベア１２１で搬送される正極８を下側から検査する。第１の検査部１２３は、第１のクリーナ１２２の下流側の位置にて、第１の吸着コンベア１２１の下面１２１ａに対して下側で対向する位置に配置されている。また、第１の検査部１２３は、第１の吸着コンベア１２１の下面１２１ａに載置された正極８を下方から撮像し、当該撮像により取得したデータを不図示の制御装置に伝送する構成となっている。不図示の制御装置では、撮像データを画像処理し、正極８の姿勢、形状、活物質の剥がれ、穴等の不良状態の有無を検査する。なお、図示例では、第１の吸着コンベア１２１の下面１２１ａの下方に、照明部１２４が設けられている。照明部１２４は、第１の検査部１２３による検査位置を照らす装置である。

第２の吸着コンベア１２５は、正極８を下側から吸着し、当該正極８を搬送する。第２の吸着コンベア１２５は、第１の吸着コンベア１２１の下流側の端部と対向する位置から搬送方向Ｄ１に沿って下流に延びている。第２の吸着コンベア１２５は、第１の吸着コンベア１２１で搬送された正極８を上面１２５ａの上に載置させる。また、第２の吸着コンベア１２５は、上面１２５ａの裏側から吸引装置で吸引することにより、上面１２５ａに接触した正極８を吸着することができる。第２の吸着コンベア１２５は、正極８を上面１２５ａに吸着させた状態で搬送方向Ｄ１へ向かって搬送する。

なお、第２の吸着コンベア１２５の上流側の端部付近の上面１２５ａと第１の吸着コンベア１２１の下流側の端部付近の下面１２１ａとは、上下方向に対向している。このような対向部分では、第１の吸着コンベア１２１の下面１２１ａと第２の吸着コンベア１２５の上面１２５ａとは、正極８が入り込める隙間をあけて互いに離間している。

当該対向部分では、第１の吸着コンベア１２１の下面１２１ａで、ベルト表面に吸着され、搬送されていた正極８は、第１の吸着コンベア１２１の吸引領域を外れ、第２の吸着コンベア１２５の吸引領域に進入する。これに伴い、正極８は、第１の吸着コンベア１２１から第２の吸着コンベア１２５へ受け渡される。

第２のクリーナ１２６は、第２の吸着コンベア１２５に設けられ、当該第２の吸着コンベア１２５で搬送される正極８の表面から異物を除去する。第２のクリーナ１２６は、第２の吸着コンベア１２５の上面１２５ａに対して上側で対向する位置に配置されている。これにより、第２のクリーナ１２６は、上面１２５ａに載置された正極８の上側の表面を吸引し、正極８の表面に付着した異物を除去することができる。第２のクリーナ１２６は、非接触で正極８の表面から異物を除去できる。

第２の検査部１２７は、第２の吸着コンベア１２５で搬送される正極８を上側から検査する。第２の検査部１２７は、第２のクリーナ１２６の下流側の位置にて、第２の吸着コンベア１２５の上面１２５ａに対して上側で対向する位置に配置されている。また、第２の検査部１２７は、第２の吸着コンベア１２５の上面１２５ａに載置された正極８を上方から撮像し、当該撮像により取得したデータを不図示の制御装置に伝送する構成となっている。不図示の制御装置では、撮像データを画像処理し、正極８の姿勢、形状、活物質の剥がれ、穴等の不良状態の有無を検査する。なお、図示例では、第２の吸着コンベア１２５の上面１２５ａの上方に、照明部１２８が設けられている。照明部１２８は、第２の検査部１２７による検査位置を照らす装置である。

プレス装置１３０は、電極切断装置１１０から送り出され、搬送経路１２０を搬送された正極８をプレスする。プレス装置１３０は、一対のプレスロール１３１ａ，１３１ｂを備える。一対のプレスロール１３１ａ，１３１ｂは、互いに平行な状態で上下方向に配置されている。また、一対のプレスロール１３１ａ，１３１ｂの回転軸は、Ｙ方向に平行に延びている。正極８は、一対のプレスロール１３１ａ，１３１ｂ間を通過することにより、プレスされる。この場合、一対のプレスロール１３１ａ，１３１ｂは、タブ１４ｂが正極８の搬送方向Ｄ１に交差する方向（Ｙ方向）に向いた状態で、正極８を下流に向けて搬送しながらプレスする。

プレス装置１３０から送出された正極８は、タブ１４ｂが正極８の搬送方向Ｄ１に交差する方向（図示例ではＹ方向）に向いた状態となっている（図３参照）。プレス装置１３０から送出された正極８は、搬送経路１４０によって搬送方向Ｄ２に沿って下流に搬送される。搬送経路１４０は、搬送経路１２０と同様の構成を備えている。すなわち、搬送経路１４０は、第１の吸着コンベア１２１と、第１のクリーナ１２２と、第１の検査部１２３と、第２の吸着コンベア１２５と、第２のクリーナ１２６と、第２の検査部１２７と、プレス装置１３０の下流において正極８を支持する支持部１２９と、を備える。搬送経路１４０を搬送された正極８は、包装装置１５０に供給される。一例では、搬送方向Ｄ１と搬送方向Ｄ２とは、同じ方向である。すなわち、電極切断装置１１０から包装装置１０５までの正極８の搬送経路１２０，１４０は、搬送方向Ｄ１及び搬送方向Ｄ２に沿った直線状に配置されている。

包装装置１５０は、プレス装置１３０から送り出された正極８を下流に向けて搬送しながら正極８にセパレータ１０を設けて、セパレータ付き正極１１を製造する。包装装置１５０は、セパレータ１０の母材となる長尺シート状（帯状）のセパレータ部材１０ａ及びセパレータ部材１０ｂを互いに溶着する。包装装置１５０は、セパレータ部材１０ａ，１０ｂの溶着により、正極８が収容される袋状のセパレータ１０を形成する。

包装装置１５０は、供給リール１５１と、供給リール１５２と、搬送ローラ１５３と、ガイドローラ１５４Ａ～１５４Ｄと、ヒータローラ１５５と、ヒータローラ１５６と、搬送ローラ１５７と、スリットカッター１５９と、個片化装置１６１と、受取部１６２と、を備えている。セパレータ部材１０ａは、供給リール１５１が回転されることにより原反ロールから繰り出される。供給リール１５１は、正極８の下面８ａ側から、正極８の搬送経路に向けてセパレータ部材１０ａを供給する。セパレータ部材１０ｂは、供給リール１５２が回転されることにより原反ロールから繰り出される。供給リール１５２は、正極８の上面８ｂ側から、正極８の搬送経路に向けてセパレータ部材１０ｂを供給する。

搬送ローラ１５３は、搬送経路１４０の第２の吸着コンベア１２５の下流に配置されている。搬送ローラ１５３は、搬送経路１４０を搬送された正極８を受け取り、搬送方向Ｄ３の下流に向けて搬送する。例えば、搬送ローラ１５３が正極８を下流に搬送する速度は、下流に搬送されるセパレータ部材１０ａ，１０ｂの速度よりも大きい。搬送ローラ１５３は、一対のニップローラ１５３ａ，１５３ｂを有している。ニップローラ１５３ａ，１５３ｂは、搬送方向Ｄ３に交差する方向（ここでは、Ｚ方向）に沿って、正極８を挟んで互いに対向して配置されている。ニップローラ１５３ａ，１５３ｂは、それぞれ、円柱状であり、搬送経路に交差する方向（ここでは、Ｙ方向）を回転軸として回転する。なお、一例では、搬送方向Ｄ１及び搬送方向Ｄ２と搬送方向Ｄ３とは同じ方向（図示例ではＸ方向）であってよい。

ガイドローラ１５４Ａは、供給リール１５１によって供給されたセパレータ部材１０ａを搬送方向Ｄ３に沿うようにガイドする。ガイドローラ１５４Ａは、正極８の下面８ａ側に配置されている。ガイドローラ１５４Ａは、円柱状であり、搬送方向Ｄ３に交差する方向（ここでは、Ｙ方向）を回転軸として回転する。ガイドローラ１５４Ａにガイドされたセパレータ部材１０ａは、正極８の下面８ａ側において、搬送方向Ｄ３に沿って搬送される。

ガイドローラ１５４Ｂは、供給リール１５２によって供給されたセパレータ部材１０ｂが搬送経路に向かうようにガイドする。ガイドローラ１５４Ｂは、正極８の上面８ｂ側に配置されている。ガイドローラ１５４Ｂは、円柱状であり、搬送方向Ｄ３に交差する方向（ここでは、Ｙ方向）を回転軸として回転する。

ガイドローラ１５４Ｃは、搬送方向Ｄ３においてガイドローラ１５４Ｂよりも下流側に配置されている。ガイドローラ１５４Ｃは、ガイドローラ１５４Ｂを経由したセパレータ部材１０ｂを搬送経路に沿うようにガイドする。ガイドローラ１５４Ｃは、正極８の上面８ｂ側に配置されている。ガイドローラ１５４Ｃは、円柱状であり、搬送経路に交差する方向（ここでは、Ｙ方向）を回転軸として回転する。ガイドローラ１５４Ｃにガイドされたセパレータ部材１０ｂは、正極８の上面８ｂ側において、搬送方向に沿って搬送される。

セパレータ部材１０ｂは、ガイドローラ１５４Ｃよりも下流側において、セパレータ部材１０ａに対して、上下方向に対向するとともに略平行な状態で搬送される。ガイドローラ１５４Ｃよりも下流側において、正極８は、セパレータ部材１０ａとセパレータ部材１０ｂとに挟まれた状態とされる。

ヒータローラ１５５は、搬送方向Ｄ３に交差する方向（ここでは、Ｚ方向）に沿って、セパレータ部材１０ａ，１０ｂを挟んでガイドローラ１５４Ｃに対向して配置されている。ヒータローラ１５５は、正極８の下面８ａ側（下側）であってセパレータ部材１０ａの下側に配置されている。ヒータローラ１５５は、円柱状であり、搬送方向Ｄ３に交差する方向（ここでは、Ｙ方向）を回転軸として回転する。

ヒータローラ１５５は、搬送されているセパレータ部材１０ａ，１０ｂを、その幅方向に沿って互いに溶着する。ヒータローラ１５５は、一例として、その回転軸に沿った方向に延びる一対の凸部２５ｓを有している。凸部２５ｓは、凸状であってもよく、また、多数の突起の集合体であってもよい。一対の凸部２５ｓは、ここでは、ヒータローラ１５５の径方向に沿って互いに１８０°反対側に形成されている。また、ヒータローラ１５５は、その内部にヒータを有し、その全体が加熱されている。ヒータローラ１５５は、ヒータにより熱せられた凸部２５ｓの頂面がセパレータ部材１０ａに接触することにより、セパレータ部材１０ａ，１０ｂを加熱してセパレータ部材１０ａ，１０ｂを互いに溶着する。これにより、ヒータローラ１５５は、正極８同士の間に溶着領域Ｗ６を形成する（図７参照）。

本実施形態において、正極８が搬送ローラ１５３によって下流に向けて搬送されると、正極８の側端部１４ｒは、セパレータ部材１０ａ，１０ｂ間において溶着領域Ｗ６に当接し得る。これにより、セパレータ部材１０ａ，１０ｂに対する正極８の位置決めがなされ得る。

ヒータローラ１５６及びガイドローラ１５４Ｄは、ガイドローラ１５４Ｃ及びヒータローラ１５５よりも下流側に配置されている。ヒータローラ１５６及びガイドローラ１５４Ｄは、搬送方向Ｄ３に交差する方向（ここでは、Ｚ方向）に沿って、セパレータ部材１０ａ，１０ｂを挟んで互いに対向して配置されている。ヒータローラ１５６は、正極８の下面８ａ側（下側）に配置されている。ヒータローラ１５６は、セパレータ部材１０ａの下側に配置されている。ガイドローラ１５４Ｄは、正極８の上面８ｂ側（上側）に配置されている。ガイドローラ１５４Ｄは、セパレータ部材１０ｂの上側に配置されている。ヒータローラ１５６及びガイドローラ１５４Ｄは、それぞれ、円柱状であり、搬送方向Ｄ３に交差する方向（ここでは、Ｙ方向）を回転軸として回転する。

ヒータローラ１５６は、搬送されているセパレータ部材１０ａ，１０ｂを、その長手方向に沿って互いに溶着する。一例として、ヒータローラ１５６は、搬送経路に沿って搬送されているセパレータ部材１０ａ，１０ｂを、その長手方向に延びる縁部に沿って互いに溶着する。ヒータローラ１５６は、その周方向に沿って延びる三つの凸部２６ｓを有している。また、ヒータローラ１５６は、その内部にヒータを有している。凸部２６ｓは、Ｙ方向における両端部に形成され、中央位置に一つ形成される。

三つの凸部２６ｓのうちの中央位置のものは、ヒータローラ１５６の周方向の全体に亘って延び、円環状となっている。すなわち、この凸部２６ｓの始端と終端とは一致している。三つの凸部２６ｓのうちの両端部のものは、ヒータローラ１５６の周方向の全体に亘っていない。すなわち、これらの凸部２６ｓの始端と終端とは一致しておらず、それらの間には欠落部分が設けられている。ヒータにより熱せられた凸部２６ｓのそれぞれの頂面がセパレータ部材１０ａに接触することにより、セパレータ部材１０ａ，１０ｂを加熱してセパレータ部材１０ａ，１０ｂを互いに溶着する。これにより、ヒータローラ１５６は、溶着領域Ｗ４及び溶着領域Ｗ７を形成する（図７参照）。凸部２６ｓの欠落部分においてはセパレータ部材１０ａ，１０ｂが互いに溶着されず、非溶着領域Ｗ５が形成される。非溶着領域Ｗ５からは、正極８のタブ１４ｂが突出する。中央位置の溶着領域Ｗ７は、切断されることによって溶着領域Ｗ２となる。

スリットカッター１５９は、ヒータローラ１５６よりも下流側に配置されている。スリットカッター１５９は、セパレータ部材１０ａ，１０ｂの幅方向の中央に対応するように配置されている。スリットカッター１５９は、Ｙ方向に隣り合う正極８間において、セパレータ部材１０ａ，１０ｂを長手方向に沿って切断する。スリットカッター１５９は、溶着領域Ｗ７を切断することによって、溶着領域Ｗ２を形成する。

搬送ローラ１５７は、搬送経路においてスリットカッター１５９よりも下流側に配置されている。搬送ローラ１５７は、搬送経路に沿うようにガイドされたセパレータ部材１０ａ，１０ｂを搬送経路に沿って搬送する。搬送ローラ１５７は、一対のニップローラ１５７ａ，１５７ｂを有している。ニップローラ１５７ａ，１５７ｂは、搬送経路（搬送面）に交差する方向（ここでは、Ｚ方向）に沿って、セパレータ部材１０ａ，１０ｂを挟んで互いに対向して配置されている。ニップローラ１５７ａ，１５７ｂは、それぞれ、円柱状であり、搬送経路に交差する方向（ここでは、Ｙ方向）を回転軸として回転する。ニップローラ１５７ａが駆動源（不図示）によって回転することにより、ニップローラ１５７ａ，１５７ｂは、セパレータ部材１０ａ，１０ｂを挟み込みながら搬送方向に搬送する。

個片化装置１６１は、スリットカッター１５９よりも下流側に配置されている。個片化装置１６１は、搬送方向に隣り合う正極８間において、セパレータ部材１０ａ，１０ｂを切断する。個片化装置１６１は、正極８同士の間である溶着領域Ｗ６を切断することによって、溶着領域Ｗ１，Ｗ３を形成する。個片化装置１６１は、ローラ１６１ａ及びロータリカッタ１６１ｂを有している。ローラ１６１ａ及びロータリカッタ１６１ｂは、搬送経路（搬送面）に交差する方向（ここでは、Ｚ方向）に沿って、セパレータ部材１０ａ，１０ｂを挟んで互いに対向して配置されている。ローラ１６１ａ及びロータリカッタ１６１ｂは、それぞれ、円柱状であり、搬送経路に交差する方向（ここでは、Ｙ方向）を回転軸として回転する。ロータリカッタ１６１ｂは、セパレータ部材１０ａ，１０ｂを切断するための刃部１６１ｃを有する。溶着領域Ｗ６を切断するための刃部１６１ｃは、Ｙ方向に沿って延び、ロータリカッタ１６１ｂの周方向に所定のピッチで設けられる。ローラ１６１ａは刃部を有しておらず、周面でセパレータ部材１０ａ，１０ｂを刃部１６１ｃの反対側から支持する。ローラ１６１ａ及びロータリカッタ１６１ｂは、セパレータ部材１０ａ，１０ｂを切断しながら、モータ（不図示）によって回転する。これにより、正極８を含む、切断されたセパレータ部材１０ａ，１０ｂ、すなわちセパレータ付き正極１１は、搬送経路の下流に送り出される。

受取部１６２は、個片化装置１６１よりも下流側に配置されている。受取部１６２は、個片化装置１６１で切断される前のセパレータ部材１０ａ，１０ｂを受け取り、張力を加えた状態での個片化装置１６１による切断を、可能とする。また、受取部１６２は、個片を下流側に送り出す。受取部１６２は、ニップローラ１６２ａ，１６２ｂを有している。ニップローラ１６２ａ，１６２ｂは、Ｚ方向に沿ってセパレータ１０を挟んで互いに対向して配置されている。ニップローラ１６２ａ，１６２ｂは、それぞれ、円柱状であり、搬送経路に交差する方向（ここでは、Ｙ方向）を回転軸として回転する。ニップローラ１６２ａ，１６２ｂは、セパレータ部材１０ａ，１０ｂを挟み込みながら、モータ（不図示）によって回転することにより、セパレータ部材１０ａ，１０ｂ（及びセパレータ１０）を引き込むように搬送方向に搬送する。

上述したニップローラ１５３ｂ、ガイドローラ１５４Ａ～１５４Ｄ、ニップローラ１５７ｂ及びニップローラ１６２ｂは、セパレータ部材１０ａ，１０ｂが搬送されるのに伴って回転する従動ローラである。ただし、ニップローラ１５３ｂ、ガイドローラ１５４Ａ～１５４Ｄ、ニップローラ１５７ｂ及びニップローラ１６２ｂは、独立したモータを有する駆動ローラであってもよい。

支持部１６３は、搬送経路において個片化装置１６１よりも下流側に配置され、受取部１６２よりも上流側に配置されている。支持部１６３は、個片化装置１６１の下流側において、セパレータ部材１０ａ，１０ｂを支持する。これにより、セパレータ部材１０ａ，１０ｂは下方に垂れ下がることなく、受取部１６２に搬送され得る。

以上説明した電極製造装置１００では、電極切断装置１１０によって個片化された正極８が、プレス装置１３０によってプレスされた後に、包装装置１５０によってセパレータ部材１０ａ，１０ｂで包装される。包装装置１５０では、タブ１４ｂがセパレータ部材１０ａ，１０ｂの外側に露出するように、タブ１４ｂを搬送方向Ｄ３に交差する方向に向けた状態で、正極８が包装装置１５０に送り込まれる。この場合、正極８の搬送方向Ｄ３の前端部（下流側）である側端部１４ｒにおいて、金属箔１４よりも外側に正極活物質層１５が突出していると、正極活物質層１５から活物質粒子、粒子塊等が剥離しやすい。

正極８上の正極活物質層１５は、例えば、帯状の金属箔１８ａの上に、活物質合剤を塗工することで形成される。ただし、活物質合剤を塗工・乾燥直後の正極活物質層前駆体では、活物質粒子又は粒子塊がバインダにより相互に固定されているものの、その間隔は広く、活物質の密度は低い。そこで、プレス装置１３０を通過させることで、活物質の密度を上げる。ロールプレスを利用する場合、帯状の電極母材をプレスする場合と比較し、個片化された正極８（この時点では、厳密には正極前駆体）をプレスすることで、圧力及び密度を上げやすいメリットがある。一方で、ロールプレスにより、正極活物質層前駆体の密度が上がるのみではなく、正極８は面に沿う方向に伸びる。この結果、樹脂であるバインダにより活物質粒子間が結合された正極活物質層前駆体は、金属箔上より外側に突出することがある。

図８は、プレス装置によってプレスされた電極を説明するための図である。図８の（ａ）は、プレス装置１３０によってプレスされた正極８を模式的に示す。図８の（ｂ）は、タブ１４ｂの突出した方向を搬送方向に交差する方向に向けてプレス装置１３０に投入された場合の正極の断面図を示す（本実施形態）。図８の（ｃ）は、タブ１４ｂの突出した方向を搬送方向の下流又は上流に向けてプレス装置１３０に投入された場合の正極の断面図を示す（比較例）。正極８がプレス装置１３０によってプレスされると、正極８に形成された正極活物質層１５は、金属箔１４上で押し伸ばされる。この場合、正極活物質層１５は、プレス装置１３０の搬送方向Ｄ１の上流側に向かって伸ばされやすい。また、正極活物質層１５は、プレス装置１３０の搬送方向Ｄ１に交差する方向にも、上流側ほどではないが伸びる。

そのため、図８の（ｃ）に示すように、タブ１４ｂの突出した方向を搬送方向の下流又は上流に向けて、正極８がプレス装置１３０に投入された場合、搬送方向Ｄ１に沿った方向に形成されている側端部１４ｐ，１４ｒにおいて、金属箔１４よりも外側に正極活物質層１５が突出しやすい。この場合、上述のように、正極活物質層１５が剥離しやすい。

本実施形態における電極製造装置１００では、プレス装置１３０は、タブ１４ｂが正極８の搬送方向Ｄ１に交差する方向に向いた状態で、側端部１４ｒを下流に向けて正極８を搬送しながらプレスする。上述のように、正極活物質層１５はプレス装置１３０の搬送方向Ｄ１の上流側に向かって伸ばされやすいので、図８の（ｂ）に示すように、正極８の側端部１４ｒでは正極活物質層１５が金属箔１４よりも外側に突出し難い。本実施形態では、この側端部１４ｒを下流側に向けた状態で正極８を包装装置１５０に送り込むことによって、側端部１４ｒに対して衝撃等が加わったとしても、正極８から正極活物質層１５が剥離することを抑制することができる。

また、包装装置１５０では、セパレータ部材（第１セパレータ部材）１０ａとセパレータ部材（第２セパレータ部材）１０ｂとが互いに溶着された溶着領域（溶着部）Ｗ６に正極８の側端部１４ｒが当接することによって、セパレータ部材１０ａ，１０ｂに対する正極８の位置決めがなされ得る。この構成では、正極８からの正極活物質層１５の剥離を抑制しつつ、セパレータ部材１０ａ，１０ｂに対する正極８の位置決めを的確に行うことができる。

また、正極活物質層１５は、金属箔１４の表面において下端部１４ｘ及び側端部１４ｒ，１４ｐのそれぞれの端縁を含む領域に塗工されている。このように、正極８の端縁を含む領域まで正極活物質層１５が塗工されているため、正極８によって発生する電力を高めることができる。

また、電極切断装置１１０から包装装置１５０までの正極８の搬送経路（搬送方向Ｄ１、搬送方向Ｄ２）は、直線に沿って配置されていてもよい。このように、搬送経路を直線状に形成することにより、電極製造装置１００のレイアウトをコンパクトに仕上げることができる。

以上、本発明の実施形態及びその変形例について説明したが、本発明は上記実施形態又は上記変形例に限定されない。

例えば、包装装置に供給される電極が溶着領域（溶着部）に当接することによって、セパレータ部材に対する電極の位置決めがされる例を示したが、電極の位置決めの形態はこれに限定されない。切断された一枚のセパレータ部材の長手方向の中央に電極を突き当てることで、セパレータ部材に対する電極の位置決めを行い、半分に折り畳まれたセパレータ部材によって電極が包装されてもよい。

また、前述の実施例は、第１の検査部１２３および第２の検査部１２７を備えるが、本発明を実施する上では、第１の検査部１２３または第２の検査部１２７の一方のみが有ってもよく、また、両検査部が無くてもよい。

また、外部接続部として、電極の周縁から突出したタブを例示したが、例えば矩形をなす電極における一つの辺を活物質層が形成されない外部接続部として形成してもよい。

８…正極（電極）、１４ｂ…タブ（外部接続部）、１４ｒ…側端部（前端部）、１００…電極製造装置、１１０…電極切断装置（切断装置）、１３０…プレス装置、１５０…包装装置。

Claims (5)

1. 表面に活物質層が設けられた金属箔からなるシート体を個片の電極に切断し、該電極を送り出す切断装置と、
   前記切断装置から送り出された前記電極をプレスロールによってプレスして送り出すプレス装置と、
   前記プレス装置から送り出された前記電極をセパレータ部材によって包装する包装装置と、を含み、
   前記電極は、外部に電力を取り出すための外部接続部を周縁の一部に含み、
   前記プレス装置は、前記外部接続部が前記電極の搬送方向に交差する方向に向いた状態で、前記電極を搬送しながらプレスし、
   前記電極は、前記プレスロールによってプレスされたときの搬送方向下流側に向いた前端部を搬送方向下流側に向けて前記包装装置に送り込まれる、電極製造装置。
2. 前記包装装置では、前記セパレータ部材に前記電極の前記前端部が当接することによって、前記セパレータ部材に対する前記電極の位置決めがなされる、請求項１に記載の電極製造装置。
3. 前記セパレータ部材は、前記電極の一方の面を覆う第１セパレータ部材と、前記電極の他方の面を覆う第２セパレータ部材とを含み、
   前記包装装置では、前記第１セパレータ部材と前記第２セパレータ部材とが互いに溶着された溶着部に前記電極の前記前端部が当接することによって、前記セパレータ部材に対する前記電極の位置決めがなされる、請求項２に記載の電極製造装置。
4. 前記電極は、前記外部接続部が形成されている第１の辺と、前記第１の辺に対向する第２の辺と、前記第１の辺と前記第２の辺とを結ぶ互いに対向した第３の辺及び第４の辺とを含み、
   前記活物質層は、前記電極の表面において前記第２の辺、前記第３の辺及び前記第４の辺のそれぞれの端縁を含む領域に設けられている、請求項１～３のいずれか一項に記載の電極製造装置。
5. 前記切断装置から前記包装装置までの前記電極の搬送経路は、直線に沿って配置されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の電極製造装置。

Images