JPH1040925A - 電池の捲回機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 他方のセンタピン３を引き抜く際に、このセ
ンタピン３の先端のカッタ部３ｃが発電要素９の中心部
の孔１０にあるセパレータ６，６の巻端６ａを切断する
ことにより、この孔１０に溶接棒１３を円滑に挿入する
ことができる電池の捲回機を提供する。 【解決手段】 一方のセンタピン２のスリット面２ｂ
に、軸方向に沿って溝２ｃが形成されると共に、他方の
センタピン３の先端のスリット面３ｂに、一方のセンタ
ピン２の溝２ｃ内に嵌入する突起であり基部側に刃３ｄ
が設けられたカッタ部３ｃが形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウム二次電池
等の捲回型の電池において、セパレータと正負極を捲回
して発電要素を作製するための電池の捲回機に関する。

【０００２】

【従来の技術】リチウム二次電池は、図７に示すよう
に、円筒形の電池缶１２の内部に発電要素９を収納する
と共に電解液を充填し、この電池缶１２の上端開口部に
絶縁体を介して電池蓋１５を取り付けた構造が一般的で
ある。発電要素９は、セパレータと正極と負極を互い違
いに重ねて捲回させたものである。また、セパレータ
は、シート状の絶縁体であり、正極と負極は、それぞれ
正極活物質と負極活物質を塗布したシート状の電極材で
ある。そして、負極から導出される負極リード部１１を
電池缶１２の内側の底面に接続すると共に、正極から導
出される正極リード部１４を電池蓋１５の裏面に接続す
ることにより、電池を構成する。

【０００３】上記セパレータと正極と負極を捲回して発
電要素９を作製するための従来の捲回機１を図８に示
す。この捲回機１は、同軸上の左右にそれぞれ図示しな
いモータにより同期して回転駆動されるスピンドル４，
５を配置したものであり、図示右側のスピンドル４には
一方のセンタピン２が先端側を左方向に突出させて装着
され、図示左側のスピンドル５には他方のセンタピン３
が先端側を右方向に突出させて装着される。また、これ
らのスピンドル４，５は、装着したセンタピン２，３を
先端側が突出するように押し出したり、奥に引き込ませ
たりすることができるようになっている。

【０００４】一方のセンタピン２は、図示右側の基部
に、スピンドル４に挿入して装着される大径の装着部２
ａが設けられ、他方のセンタピン３は、図示左側の基部
に、スピンドル５に挿入して装着される大径の装着部３
ａが設けられている。また、これらのセンタピン２，３
の装着部２ａ，３ａの先側は、図９に示すように、それ
ぞれ小径の丸棒を軸方向に２分割し切断面をスリット面
２ｂ，３ｂとした断面半円形の長尺な棒状をなしてい
る。そして、これらのセンタピン２，３がスピンドル
４，５に装着されて押し出されると、互いのスリット面
２ｂ，３ｂ同士がわずかな隙間を開けて対向し、これら
が重なり合って１本の軸状となる。

【０００５】上記捲回機１は、図１０に示すように、ま
ず双方のセンタピン２，３を引き込んだ状態で、これら
の間にシート状の２枚のセパレータ６，６を重ねて配置
する。次に、双方のセンタピン２，３をそれぞれ押し出
すことにより、図１１に示すように、スリット面２ｂ，
３ｂ同士を対向して重ね合わせると共に、これらスリッ
ト面２ｂ，３ｂの隙間にセパレータ６，６を挟み込む。
そして、この状態でセンタピン２，３を回転させると、
図１２に示すように、セパレータ６，６がスリット面２
ｂ，３ｂのエッジで係止されて順次捲き込まれることに
より捲回される。また、セパレータ６，６が数ターン捲
回されると、これらのセパレータ６，６の間にシート状
の正極７と負極８を挿入してセパレータ６，６と共に捲
回する。このようにして、図１３に示すように、正極７
と負極８の捲回が完了すると、セパレータ６，６を切断
すると共に、双方のセンタピン２，３を引き戻すことに
より発電要素９を取り出す。

【０００６】上記のようにして作製した発電要素９は、
図１４に示すように、まず負極リード部１１を折り曲
げ、この負極リード部１１を下にして電池缶１２に収納
する。次に、発電要素９の中心部に開口されるセンタピ
ン２，３を引き抜いた後の孔１０に溶接棒１３を挿入す
ることにより、この負極リード部１１を電池缶１２の底
面にスポット溶接する。そして、超音波によって正極リ
ード部１４を電池蓋１５の裏面に接続した後に、この電
池蓋１５を絶縁体を介して電池缶１２の上端開口部に取
り付けることにより、図７に示した電池が完成する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
捲回機１で作成した発電要素９は、図１５に示すよう
に、センタピン２，３を引き抜いた後の孔１０内にセパ
レータ６，６の捲き始めの捲端６ａが直径方向に残る。
このため、図１４に示したように、発電要素９の孔１０
に溶接棒１３を挿入すると、この溶接棒１３の先端が捲
端６ａに引っ掛かった場合に、セパレータ６，６が内側
にめくれて、負極リード部１１の溶接が不良になったり
正負極７，８が短絡する等の不都合が発生するという問
題があった。

【０００８】また、上記問題を解消するために、発電要
素９の孔１０に溶接棒１３を挿入する前に、先端が偏心
するテーパ状となった成形棒を挿入し、セパレータ６，
６の捲端６ａをこの孔１０の内周面に寄せておくように
する工夫も従来から提案されていた。しかし、成形棒
は、偏心した先端を捲端６ａの両脇のいずれかに挿入し
なければ、この捲端６ａがうまく孔１０の内周面に寄ら
ないので、挿入の前に位置合わせの工程が必要となる。
従って、この成形棒を挿入する工夫は、電池の製造工程
に面倒な作業工程を追加することになり、生産性が低下
するという新たな問題が生じる。

【０００９】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、センタピンの先端に溝とカッタ部を形成する
ことにより、これらのセンタピンを引き抜く際に発電要
素の孔に残ったセパレータの捲端を切断することができ
る電池の捲回機を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、上記課
題を解決するために、センタピンにおける互いに近接
して対向する軸方向に沿ったスリット面の間に複数枚重
ねたセパレータの捲端を係止させて回転させ、この回転
によって捲回されるセパレータの間に正極と負極を供給
することにより捲回型の発電要素を作成する電池の捲回
機において、センタピンの一方のスリット面に、軸方向
に沿って溝が形成されると共に、センタピンの他方のス
リット面の先端に、一方のスリット面の溝内に嵌入する
突起であり基部側に刃が設けられたカッタ部が形成され
たことを特徴とする。

【００１１】の手段によれば、セパレータと正負極を
捲回した発電要素の中心部の孔からセンタピンを引き抜
くと、他方のスリット面の先端のカッタ部が一方のスリ
ット面の溝内に嵌入したままで引き戻されるので、この
カッタ部の刃でセパレータの捲端を切断することができ
る。従って、発電要素の孔に溶接棒を挿入した場合に、
この溶接棒の先端が切断されたセパレータの捲端を押し
分けて孔内に円滑に侵入することができる。

【００１２】なお、対向する双方のスリット面は、１本
のセンタピンに軸方向に形成されたすり割り部の両内面
に形成されたものでもよいし、２本のセンタピンにそれ
ぞれ形成されたものであってもよい。スリット面が２本
のセンタピンに分離して形成される場合には、少なくと
もスリット面にカッタ部が形成されたセンタピンを先に
引き抜く必要があり、これと同時にスリット面に溝を形
成したセンタピンも同じ方向又は反対方向に引き抜くこ
とができる。センタピンが１本の場合や２本のセンタピ
ンが同時に同じ方向に引き抜かれる場合以外では、溝を
スリット面の先端まで設ける必要がある。

【００１３】また、軸方向に沿ったスリット面同士が
近接して対向する２本のセンタピンのうちの一方を一端
側の基部で支持し、他方を他端側の基部で支持するセン
タピン支持機構と、センタピン支持機構に支持された２
本のセンタピンを回転させるセンタピン回転機構と、セ
ンタピン支持機構に支持された２本のセンタピンを同時
に又は異なるタイミングで軸方向に沿って離反方向に引
き戻させるセンタピン伸縮機構とが設けられた電池の捲
回機において、一方のセンタピンのスリット面に、軸方
向に沿って先端まで達する溝が形成されると共に、他方
のセンタピンの先端のスリット面に、一方のセンタピン
の溝内に嵌入する突起であり基部側に刃が設けられたカ
ッタ部が形成されたことを特徴とする。

【００１４】の手段によれば、センタピン支持機構に
よって支持された２本のセンタピンが対向するスリット
面の隙間にセパレータの巻端を係止させた状態で、セン
タピン回転機構により回転することにより、セパレータ
と正負極を捲回し発電要素を作製する。また、発電要素
が完成すると、これらの２本のセンタピンがセンタピン
伸縮機構により離反方向に引き戻されて、発電要素の中
心部の孔から引き抜かれる。そして、この際に、少なく
とも他方のセンタピンを先に引き戻せば、この他方のセ
ンタピンの先端のカッタ部が一方のセンタピンの溝内に
嵌入したままで引き戻されるので、このカッタ部の刃で
セパレータの捲端を切断することができる。従って、発
電要素の孔に溶接棒を挿入した場合に、この溶接棒の先
端が切断されたセパレータの捲端を押し分けて孔内に円
滑に侵入することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００１６】図１〜図６は本発明の一実施形態を示すも
のであって、図１はセンタピンの構成を示す要部拡大斜
視図、図２は捲回機による最初の工程を示す要部拡大斜
視図、図３は捲回機によるセパレータの挟み込み工程を
示す要部拡大縦断面図、図４は捲回機による捲回完了の
工程を示す要部拡大縦断面図、図５は捲回機によるセパ
レータの捲端の切断工程を示す要部拡大縦断面図、図６
は電池の負極リード部の溶接工程を示す縦断面図であ
る。なお、図７〜図１５に示した従来例と同様の機能を
有する構成部材には同じ番号を付記する。

【００１７】本実施形態の捲回機１は、図８に示した従
来例のものとは、センタピン２，３の構成のみが異なる
だけで、他の構成は共通する。従って、２本のセンタピ
ン２，３は、図示しないモータにより同期して回転駆動
するスピンドル４，５（センタピン回転機構）に向かい
合わせに装着される。また、これらのスピンドル４，５
は、図示しないセンタピン伸縮機構によって、装着した
センタピン２，３を先端側が突出するように押し出した
り（センタピン２，３同士が接近する方向への移動）、
奥に引き込ませたり（センタピン２，３同士が離反する
方向への移動）することができる。なお、この捲回機１
は、リチウム二次電池の発電要素９に限らず、捲回型の
電池一般の発電要素９を作成する際に用いることができ
る。

【００１８】本実施形態の捲回機１で使用するセンタピ
ン２，３も、基部にはスピンドル４，５に挿入して装着
するための大径の装着部２ａ，３ａが設けられている。
また、これらのセンタピン２，３の装着部２ａ，３ａの
先側は、図１に示すように、それぞれ小径の丸棒を軸方
向に２分割し切断面をスリット面２ｂ，３ｂとした断面
半円形の長尺な棒状をなしている。

【００１９】ただし、一方のセンタピン２のスリット面
２ｂには、軸方向に沿って先端に至るまで溝２ｃが形成
されている。また、他方のセンタピン３の先端のスリッ
ト面３ｂには、カッタ部３ｃが形成されている。カッタ
部３ｃは、スリット面３ｂから突設された突起であり、
基部側にはスリット面３ｂにほぼ垂直な刃３ｄが設けら
れると共に、先端側の背はスリット面３ｂからなだらか
に突出している。これらのセンタピン２，３は、スピン
ドル４，５に装着されて、先端同士が向かい合うように
同軸上に配置される。しかも、これらのセンタピン２，
３は、互いのスリット面２ｂ，３ｂが反対方向を向くよ
うな回転位置で装着される。従って、スピンドル４，５
のセンタピン伸縮機構によって、これらのセンタピン
２，３が互いに近づく方向に左右から押し出されると、
双方のスリット面２ｂ，３ｂ同士が対向してわずかな隙
間を開けて近接するので、これらが重なり合って１本の
軸状となる。また、他方のセンタピン３のカッタ部３ｃ
は、一方のセンタピン２とスリット面２ｂ，３ｂ同士を
重ねた際に、この一方のセンタピン２の溝２ｃ内に刃３
ｄの突端が嵌入する程度に突出させて形成される。

【００２０】上記捲回機１は、図２に示すように、まず
双方のセンタピン２，３を引き込んだ状態で、これらの
間にシート状の２枚のセパレータ６，６を重ねて配置す
る。次に、双方のセンタピン２，３をそれぞれ左右から
押し出すことにより、図１１に示したように、スリット
面２ｂ，３ｂ同士を対向させて重ね合わせると共に、こ
れらスリット面２ｂ，３ｂの隙間にセパレータ６，６を
挟み込む。この際、他方のセンタピン３のカッタ部３ｃ
は、突端が一方のセンタピン２の溝２ｃ内に嵌入した状
態で、この溝２ｃに沿って一方のセンタピン２の基部側
に移動することになる。しかし、図３に示すように、セ
パレータ６，６は、カッタ部３ｃのなだらかな背に押さ
れて溝２ｃ内に撓み込むので、このカッタ部３ｃによっ
て切断されるようなことはない。ところで、図２では帯
状のセパレータ６，６の端がセンタピン２，３の間に配
置される場合を示すが、前回使用したセパレータ６，６
の終端から連続する部分をそのまま配置するようにして
もよい。この場合、図１１に示したように、セパレータ
６，６をセンタピン２，３で挟み込んだ後に、このセパ
レータ６，６の前回の終端側を切断する。

【００２１】なお、捲回機１は、センタピン伸縮機構に
より双方のセンタピン２，３を押し出す動作に代えて、
予め押し出された２本のセンタピン２，３を上下から接
近させることによりセパレータ６，６を挟み込むように
することもできる。そして、この場合には、カッタ部３
ｃの背がセパレータ６，６を溝２ｃ内に押し込まなくて
よいので、この背をなだらかに形成する必要もなくな
る。

【００２２】図１１に示したように、センタピン２，３
がセパレータ６，６を挟み込むと、これらのセンタピン
２，３を回転させる。すると、図１２に示したように、
センタピン２，３にセパレータ６，６が捲回される。ま
た、セパレータ６，６が数ターン捲回されると、これら
のセパレータ６，６の間にシート状の正極７と負極８を
挿入してセパレータ６，６と共に捲回する。そして、図
１３に示したように、正極７と負極８の捲回が完了する
と、セパレータ６，６を切断することにより発電要素９
が完成する。ただし、図４に示すように、この発電要素
９の中心部には、センタピン２，３の間にセパレータ
６，６の捲端６ａが残っている。

【００２３】このようにして発電要素９の捲回が完了す
ると、図５に示すように、まず他方のセンタピン３を引
き戻す。すると、この他方のセンタピン３のカッタ部３
ｃの突端が一方のセンタピン２の溝２ｃ内に嵌入したま
ま基部側に引き戻されるので、刃３ｄがセパレータ６，
６の捲端６ａを切断する。そして、他方のセンタピン３
の引き戻しが完了し捲端６ａが完全に切断された後に、
一方のセンタピン２を引き戻して発電要素９を取り出
す。なお、他方のセンタピン３を引き戻す際に、一方の
センタピン２も同時に引き戻すようにしてもよいが、こ
の場合には、カッタ部３ｃが捲端６ａを半分程度切断す
ると、この捲端６ａが一方のセンタピン２のスリット面
２ｂによる支えを失うので、最後まで確実に切断できな
いおそれが生じる。ただし、カッタ部３ｃが捲端６ａを
確実に切断できない場合であっても、このカッタ部３ｃ
の突端が捲端６ａを発電要素９の中心部の孔１０の内周
面に押しやることはできる。

【００２４】上記のようにして作製した発電要素９は、
図６に示すように、まず負極リード部１１を折り曲げ、
この負極リード部１１を下にして電池缶１２に収納す
る。次に、発電要素９の中心部の孔１０に溶接棒１３を
挿入することにより、負極リード部１１を電池缶１２の
底面にスポット溶接する。この際、発電要素９の孔１０
内の捲端６ａは既に切断されているので、溶接棒１３の
先端は、切断された捲端６ａを押し分けて孔１０内に円
滑に侵入することができる。また、捲端６ａが完全に切
断されていない場合にも、この捲端６ａはカッタ部３ｃ
の突端によって孔１０の内周面に押しやられているの
で、溶接棒１３の先端は、この捲端６ａを内周面に寄せ
ながら円滑に侵入することができる。そして、この負極
リード部１１の溶接が完了すると、従来と同様に正極リ
ード部１４を電池蓋１５の裏面に接続し、この電池蓋１
５を絶縁体を介して電池缶１２の上端開口部に取り付け
ることにより、図７に示した電池が完成する。

【００２５】以上説明したように、本実施形態の捲回機
１によれば、捲回が完了してセンタピン２，３を引き抜
く際にセパレータ６，６の捲端６ａを切断するので、発
電要素９の中心部の孔１０に溶接棒１３を挿入する場合
に、この溶接棒１３の先端が捲端６ａに引っ掛かるよう
なことがなくなり、溶接の不良や正負極７，８の短絡等
の発生を防止することができるようになる。

【００２６】なお、上記実施形態では、断面が半円形の
２本のセンタピン２，３を用いた場合を示したが、発電
要素９の中心部の孔１０が円形にならなくてもよけれ
ば、任意の断面形状の棒状とすることができる。また、
センタピン２，３を装着するスピンドル４，５等の構成
も、上記実施形態に限定されるものではない。

【００２７】さらに、上記実施形態では、２本のセンタ
ピン２，３を互いに離反する方向に引き抜いたが、セン
タピン２をセンタピン３と同じスピンドル５に装着して
同一方向に引き抜くこともできる。また、これら２本の
センタピン２，３を同時に同じ方向に引き抜く場合に
は、双方のセンタピン２，３を一体化し、１本のセンタ
ピンに設けられたすり割り部の内面を双方のスリット面
とすることもできる。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電池の捲回機によれば、セパレータと正負極を捲回し
た発電要素の中心部の孔からセンタピンを引き抜く際
に、このセンタピンの先端のカッタ部の刃がセパレータ
の捲端を切断するので、この発電要素の孔に溶接棒を挿
入しても、先端が捲端に引っ掛かってセパレータを内側
にめくったり乱れを生じさせるようなおそれがなくな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、セン
タピンの構成を示す要部拡大斜視図である。

【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、捲回
機による最初の工程を示す要部拡大斜視図である。

【図３】本発明の一実施形態を示すものであって、捲回
機によるセパレータの挟み込み工程を示す要部拡大縦断
面図である。

【図４】本発明の一実施形態を示すものであって、捲回
機による捲回完了の工程を示す要部拡大縦断面図であ
る。

【図５】本発明の一実施形態を示すものであって、捲回
機によるセパレータの捲端の切断工程を示す要部拡大縦
断面図である。

【図６】本発明の一実施形態を示すものであって、電池
の負極リード部の溶接工程を示す縦断面図である。

【図７】リチウム二次電池の構造を示す縦断面図であ
る。

【図８】捲回機の構成を示す縦断面図である。

【図９】従来例を示すものであって、センタピンの構成
を示す要部拡大斜視図である。

【図１０】従来例を示すものであって、捲回機による最
初の工程を示す要部拡大斜視図である。

【図１１】捲回機によるセパレータの挟み込み工程を示
す要部拡大斜視図である。

【図１２】捲回機による捲回の開始時の工程を示す要部
拡大斜視図である。

【図１３】捲回機による捲回の終了時の工程を示す要部
拡大斜視図である。

【図１４】従来例を示すものであって、電池の負極リー
ド部の溶接工程を示す縦断面図である。

【図１５】従来例を示すものであって、発電要素の中心
部の孔に生じるセパレータの捲端を示す要部拡大斜視図
である。

【符号の説明】

１ 捲回機 ２ センタピン ２ｂ スリット面 ２ｃ 溝 ３ センタピン ３ｂ スリット面 ３ｃ カッタ部 ３ｄ 刃 ６ａ 捲端 ９ 発電要素 １３ 溶接棒

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センタピンにおける互いに近接して対向
   する軸方向に沿ったスリット面の間に複数枚重ねたセパ
   レータの巻端を係止させて回転させ、この回転によって
   巻回されるセパレータの間に正極と負極を供給すること
   により巻回型の発電要素を作成する電池の捲回機におい
   て、 センタピンの一方のスリット面に、軸方向に沿って溝が
   形成されると共に、 センタピンの他方のスリット面の先端に、一方のスリッ
   ト面の溝内に嵌入する突起であり基部側に刃が設けられ
   たカッタ部が形成されたことを特徴とする電池の捲回
   機。
2. 【請求項２】 軸方向に沿ったスリット面同士が近接し
   て対向する２本のセンタピンのうちの一方を一端側の基
   部で支持し、他方を他端側の基部で支持するセンタピン
   支持機構と、センタピン支持機構に支持された２本のセ
   ンタピンを回転させるセンタピン回転機構と、センタピ
   ン支持機構に支持された２本のセンタピンを同時に又は
   異なるタイミングで軸方向に沿って離反方向に引き戻さ
   せるセンタピン伸縮機構とが設けられた電池の捲回機に
   おいて、 一方のセンタピンのスリット面に、軸方向に沿って先端
   まで達する溝が形成されると共に、 他方のセンタピンの先端のスリット面に、一方のセンタ
   ピンの溝内に嵌入する突起であり基部側に刃が設けられ
   たカッタ部が形成されたことを特徴とする電池の捲回
   機。