JPH09180735A - 電池巻回機の電極シート位置決め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電極シートの塗布部と未塗布部の境界部位を容
易かつ正確に検出することができ、前記電極シートの位
置決め停止作業を安定して行うことを可能にする。 【解決手段】電極シート位置決め装置１０は、第１色識
別センサ５６を備え、こ第１色識別センサ５６が、負極
シート１６に設けられた塗布部３８と未塗布部４０との
境界部位を色成分の相違に基づいて検出する。このた
め、負極シート１６を構成する銅箔シート３６が加熱脱
水処理されてその表面状態にムラが発生していても、こ
れに影響されることがなく、安定した巻回動作が可能に
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、帯状の電極シート
の電極材塗布部と未塗布部との境界部位を検出して前記
電極シートを位置決めするための電池巻回機の電極シー
ト位置決め装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、リチウム電池等の種々の電池
は、一般的に、金属集電体に一定の間隔で電極材として
正極活物質と負極活物質が塗布された正極集電体および
負極集電体を備え、この正極集電体とこの負極集電体と
がセパレータ（絶縁材料）を介して巻回された巻回群を
ケース内に収容して構成されている。

【０００３】前記電池を構成する巻回群を得るための巻
回機は、帯状の金属シートに一定の間隔毎に正極活物質
が所定長さで塗布された正極シート（電極シート）、帯
状の金属シートに一定の間隔毎に負極活物質が所定長さ
で塗布された負極シート（電極シート）、および帯状の
セパレータがそれぞれロール状に巻かれており、前記正
極シート、負極シートおよびセパレータが巻き取り位置
に間欠的に送り出され、所定の長さ毎に切断されてロー
タによって巻き取られる。

【０００４】この場合、正極シートおよび負極シート
を、それぞれ所定の未塗布部で切断して所定長さの正極
集電体および負極集電体を得るために、前記正極シート
および負極シートを巻き取り位置で位置決め停止させる
必要がある。そこで、特開平７−１７２６４４号公報に
開示されているように、予め巻回長を設定しておき、実
際に巻回長さを検出してその検出された巻回長さが前記
予め設定された巻回長に達した際に、巻回動作を停止す
る方法が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の従来
技術では、巻回長が正極シートおよび負極シートの各塗
布ピッチに基づいて予め設定されているが、設定値と実
際の塗布ピッチとを厳密に一致させることは不可能であ
る。このため、巻回長を一旦設定しても、巻回作業が継
続されるのに伴って設定値と実際値の差が累積されてし
まい、停止位置や設定値の変更等の処理が必要になると
いう問題が指摘されている。

【０００６】そこで、電極材である塗布部と金属シート
の表面である未塗布部との材質の異なる面の境界部位を
実際に検出する方法が考えられる。その際、光の反射量
の相違を検出する光電センサや厚さの相違を検出するレ
ーザ距離計（レーザ変位計）を、境界部位検出手段とし
て使用することが考えられる。

【０００７】しかしながら、リチウム二次イオン電池で
は、正極側金属シートとしてアルミニウムシートを用い
るとともに、負極側金属シートとして銅シートを用いて
おり、塗布部と未塗布部の光の反射量を検出することが
困難になってしまう。特に、負極側である銅シートに
は、塗布後に加熱脱水処理工程が施されているため、そ
の表面に変色ムラが発生し、光の反射量により塗布部と
未塗布部の境界部位を検出することが不可能になってし
まうという問題がある。

【０００８】また、厚さの相違を検出するレーザ距離計
では、正極シートや負極シートが巻回走行中に走行変動
する場合、厚さを安定して検出することができない。こ
れにより、高精度な位置決め停止作業を遂行することが
困難になるという問題が惹起し易い。

【０００９】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、電極シートの塗布部と未塗布部の境界部位を容易
かつ正確に検出することができ、前記電極シートの位置
決め停止作業を安定して行うことが可能な電池巻回機の
電極シート位置決め装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明は、電極シートの走行途上に配設された色
識別センサにより、電極材が塗布された塗布部と未塗布
部との境界部位が検出されると、前記電極シートの巻回
動作が停止される。このため、電極シートの境界部位が
実際に検出され、前記電極シートを精度よくかつ安定し
て位置決め停止させることができる。

【００１１】また、金属シートが銅製シート材であり、
さらに前記金属シートが、予め加熱脱水処理を施されて
いると、表面状態のムラ、特に反射率のムラや塗布厚さ
のムラが発生する。しかしながら、色識別センサで電極
シートの塗布部と未塗布部の色成分を検出することによ
り、上記種々のムラに影響されることがなく、前記塗布
部と前記未塗布部との境界部位を確実に検出することが
可能になる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態に係る
電極シート位置決め装置１０を組み込む電池巻回機１２
の概略構成図である。

【００１３】電池巻回機１２は、負極送り出し軸１４に
ロール状に巻かれてセットされている負極シート１６を
巻き込み部１８に供給するための負極移送手段２０と、
正極送り出し軸２２にロール状に巻かれてセットされて
いる正極シート２４を巻き込み部１８に供給するための
正極移送手段２６と、第１および第２セパレータ２８、
３０を前記巻き込み部１８に供給するための第１および
第２セパレータ移送手段３２、３４とを備える。

【００１４】負極シート１６は、図２に示すように、厚
さが２０μｍの銅箔シート（金属シート）３６の両面
に、一定の間隔でＬｉＣｏＶＯ₄ を主成分とする負極活
物質が設けられた塗布部３８と、この負極活物質が塗ら
れていない未塗布部４０とを有する。塗布部３８は、厚
さが２２０μｍで、塗布長さが６２０ｍｍであり、未塗
布部４０の長さが５０ｍｍである。銅箔シート３６は、
負極活物質が設けられた後、１５０℃で４時間の加熱脱
水処理が施されている。

【００１５】正極シート２４は、図２の括弧内に示すよ
うに、厚さが３０μｍのアルミニウム箔シート（金属シ
ート）４２の両面に、一定の間隔でＬｉＣｏＯ₂ を主成
分とする正極活物質が設けられた塗布部４４と、この正
極活物質が塗られていない未塗布部４６とを有する。塗
布部４４は、厚さが３７０μｍで、塗布長さが５５０ｍ
ｍであり、未塗布部４６の長さが３０ｍｍである。

【００１６】負極移送手段２０は、図１に示すように、
回転駆動される負極送り出し軸１４と、この負極送り出
し軸１４から巻き込み部１８に向かって負極シート１６
を所定の搬送路に沿って移送するために配設された複数
の搬送ローラ４８とを有する。この負極移送手段２０の
途上には、負極タブ溶着用の超音波溶着器５０が配設さ
れている。

【００１７】負極移送手段２０の先端側には、巻き込み
部１８に近接して負極吸着ブロック５２が配設され、こ
の負極吸着ブロック５２の負極シート１６側の面には、
図示しない真空源に連通する複数の吸着孔が形成され
る。負極吸着ブロック５２に対向して、カッター５４と
第１色識別センサ５６とが配設される。この第１色識別
センサ５６は、電極シート位置決め装置１０を構成して
おり、負極シート１６に設けられた塗布部３８と未塗布
部４０との境界部位を色成分の相違に基づいて検出する
ものである。

【００１８】図３に概略的に示すように、第１色識別セ
ンサ５６は、光源５８からの光を負極シート１６に照射
しかつ前記負極シート１６からの反射光を通すファイバ
６０と、このファイバ６０からの反射光が集光されるカ
ラーセンサ素子６２とを備える。カラーセンサ素子６２
は、反射光をＲ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）の三信
号に分解し、各信号がＣＰＵ６４で演算されて設定時の
基準色信号と比較される。この比較による判別結果は、
ＣＰＵ６４から制御手段６５に供給され、この制御手段
６５を介して巻き込み部１８の回転・停止が行われる。

【００１９】図１に示すように、正極移送手段２６は、
回転駆動される正極送り出し軸２２と、複数の搬送ロー
ラ６６とを備え、その搬送路上に正極タブ溶着用の超音
波溶着器６８が配設されるとともに、巻き込み部１８側
に近接して正極吸着ブロック７０、カッター７２および
第２色識別センサ７４が配置される。第２色識別センサ
７４は、上記の第１色識別センサ５６と同様に構成され
ており、その詳細な説明は省略する。

【００２０】第１および第２セパレータ移送手段３２、
３４は、複数の搬送ローラ７６、７８を備え、巻き込み
部１８側には、第１および第２セパレータ２８、３０を
切断するためのカッター８０が配設されている。

【００２１】このように構成される本実施形態に係る電
極シート位置決め装置１０の動作について、電池巻回機
１２との関連で以下に説明する。

【００２２】負極シート１６は、予め超音波溶着器５０
を介して所定の部位に負極タブが溶着されており、負極
移送手段２０を構成する負極送り出し軸１４の回転作用
下にこの負極送り出し軸１４から送り出され、所定の搬
送路を通って巻き込み部１８に搬送される。

【００２３】一方、正極シート２４は、予め超音波溶着
器６８を介して所定の部位に正極タブが溶着されてお
り、正極移送手段２６を構成する正極送り出し軸２２の
回転作用下に、巻き込み部１８側に移送される。第１お
よび第２セパレータ２８、３０は、同様に第１および第
２セパレータ移送手段３２、３４の作用下に該巻き込み
部１８に対応して搬送されている。従って、負極シート
１６と正極シート２４は、第１および第２セパレータ２
８、３０を介装して巻き込み部１８で巻回動作が開始さ
れる。

【００２４】ここで、巻き込み部１８により巻回される
正極シート２４の塗布部４４と未塗布部４６との境界部
位が第２色識別センサ７４により検出されると、この巻
き込み部１８による巻回動作が一旦停止され、正極吸着
ブロック７０により前記正極シート２４が吸着された状
態で、カッター７２により該正極シート２４が切断され
て正極集電体が得られる。

【００２５】次いで、巻き込み部１８による巻回が再開
され、第１色識別センサ５６により負極シート１６の塗
布部３８と未塗布部４０との境界部位が検出されると、
巻き込み部１８による巻回走行が停止され、負極吸着ブ
ロック５２によって前記負極シート１６が吸着された状
態で、カッター５４を介して該負極シート１６が切断さ
れて負極集電体が得られる。

【００２６】さらに、巻き込み部１８による巻回走行が
再開され、第１および第２セパレータ２８、３０の巻き
長さが所定長に至ると、前記巻き込み部１８の巻回走行
が停止され、前記第１および第２セパレータ２８、３０
がカッター８０により切断される。その後、図示しない
端止めテープによる端止めを行う。これにより、負極集
電体と正極集電体とが第１および第２セパレータ２８、
３０を介して巻回された巻回群が完成し、この巻回群が
電池巻回機１２から排出される。

【００２７】この場合、本実施形態では、負極シート１
６および正極シート２４の塗布部３８、４４と未塗布部
４０、４６との境界部位が、第１および第２色識別セン
サ５６、７４により直接検出される。従って、負極シー
ト１６および正極シート２４は、巻き込み部１８で精度
よく位置決め停止され、安定した巻回群を容易に得るこ
とができる。

【００２８】しかも、特に銅箔シート３６を有する負極
シート１６であっても、第１色識別センサ５６を用いる
ことにより、塗布部３８と未塗布部４０との境界部位を
確実に検出することが可能になる。すなわち、銅箔シー
ト３６は、塗布部３８が設けられた後、加熱脱水処理が
施されるため、未塗布部４０の銅箔部分が濃淡に変色し
てしまう。図４は、塗布部３８を設けずに加熱脱水処理
が施された銅箔シート３６の一部拡大説明図である。こ
の銅箔シート３６は、濃淡に変色しており、濃色部９０
と淡色部９２とが、境界部位で互いに混色して設けられ
ている。

【００２９】このため、銅箔シート３６の光の反射量は
濃色部９０から淡色部９２に渡って種々変化することに
なり、光の反射量を検出する通常の光電センサでは、塗
布部３８と未塗布部４０との境界部位を検出することが
できない。

【００３０】一方、濃色部９０と淡色部９２とは、色の
濃さに変化があるものの、色の成分には何ら変化がな
い。これにより、濃色部９０と淡色部９２とが存在して
いても、未塗布部４０から反射された光のＲ、Ｇおよび
Ｂの出力信号は同一であり、塗布部３８と未塗布部４０
での前記Ｒ、ＧおよびＢの出力信号が大幅に異なる。従
って、第１色識別センサ５６を用いることにより、負極
シート１６に表面状態のムラ、特に反射率のムラや塗布
厚さのムラが発生しても、これらに影響されることがな
く、塗布部３８と未塗布部４０との境界部位を確実に検
出することが可能になるという効果が得られる。

【００３１】

【発明の効果】本発明に係る電池巻回機の電極シート位
置決め装置では、電極材が塗布された塗布部と未塗布部
との境界部位が色識別センサにより検出されるため、電
極シートの境界部位が実際に検出され、前記電極シート
を精度よくかつ安定して位置決め停止させることができ
る。特に、電極シートの表面状態にムラが発生していて
も、これに影響されることなく安定した巻回動作が可能
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る電極シート位置決め装
置を組み込む電池巻回機の概略構成説明図である。

【図２】前記電極シート位置決め装置を構成する色識別
センサの斜視説明図である。

【図３】前記色識別センサの概略構成説明図である。

【図４】加熱脱水処理が施された負極シートの一部拡大
説明図である。

【符号の説明】

１０…電極シート位置決め装置 １２…電池巻
回機 １６…負極シート １８…巻き込
み部 ２０…負極移送手段 ２４…正極シ
ート ２６…正極移送手段 ２８、３０…
セパレータ ３２、３４…セパレータ移送手段 ３６…銅箔シ
ート ３８、４４…塗布部 ４０、４６…
未塗布部 ４２…アルミニウム箔シート ５６、７４…
色識別センサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】帯状の金属シートに一定の間隔毎に電極材
   が塗布された電極シートをセパレータを介して巻回する
   電池巻回機において、 前記電極シートの走行途上に配設され、前記電極材が塗
   布された塗布部と未塗布部との境界部位を検出するため
   の色識別センサを備えることを特徴とする電池巻回機の
   電極シート位置決め装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の電極シート位置決め装置に
   おいて、前記金属シートは、銅製シート材であることを
   特徴とする電池巻回機の電極シート位置決め装置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の電極シート位置決
   め装置において、前記金属シートは、予め加熱脱水処理
   が施されていることを特徴とする電池巻回機の電極シー
   ト位置決め装置。