KR101436719B1 - 비쌍극형 전지의 제조 방법 및 비쌍극형 전지의 제조 장치 - Google Patents

비쌍극형 전지의 제조 방법 및 비쌍극형 전지의 제조 장치 Download PDF

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Abstract

비쌍극형 전지를 제조할 때의 생산성을 향상시킬 수 있는 기술을 제공한다. 비쌍극형 전지(10)의 어셈블리 유닛(50)은, 긴 형상을 갖는 제1 세퍼레이터 기재(211)에 부극(20)(제1 전극)을 배열하여 보유 지지한 제1 연속체(212)와, 긴 형상을 갖는 제2 세퍼레이터 기재(231)에 정극(40)(제2 전극)을 배열하여 보유 지지한 제2 연속체(232)를 겹치면서, 적층 지그(201)에 감음으로써, 지지면(202a 내지 202d) 각각에 서브 어셈블리 유닛(51)을 복수 적층하여 형성된다. 인접하는 지지면에 적층된 인접하는 서브 어셈블리 유닛끼리를 접속하는 제1 세퍼레이터 기재 및 제2 세퍼레이터 기재를 절단함으로써, 어셈블리 유닛을 지지면마다 분리한다.

Description

비쌍극형 전지의 제조 방법 및 비쌍극형 전지의 제조 장치{NON-BIPOLAR BATTERY MANUFACTURING METHOD AND NON-BIPOLAR BATTERY MANUFACTURING APPARATUS}
본 발명은, 비쌍극형 전지의 제조 방법 및 비쌍극형 전지의 제조 장치에 관한 것이다.
최근, 지구 온난화에 대처하기 위해, 이산화탄소 배출량의 저감이 간절히 요망되고 있다. 자동차 업계에서는, 전기 자동차나 하이브리드 전기 자동차의 도입에 의한 이산화탄소 배출량의 저감에 기대가 모아지고 있으며, 이들 실용화의 열쇠를 쥐는 모터 구동용 전지 등의 전기 화학 디바이스의 개발이 활발히 행해지고 있다. 모터 구동용 전지로서는, 비교적 높은 이론 에너지를 갖는 리튬 이온 전지가 주목을 모으고 있어, 현재 급속하게 개발이 진행되고 있다.
리튬 이온 전지는, 사용하는 전극 구조에 의해 분류하면, 비쌍극형의 전극을 사용하는 비쌍극형 전지와, 쌍극형의 전극을 사용하는 쌍극형 전지로 크게 구별된다. 비쌍극형 전지에서는, 부극 활물질층을 부극 집전체의 양면에 각각 형성한 부극과, 정극 활물질층을 정극 집전체의 양면에 각각 형성한 정극을 사용한다. 이들 부극 및 정극은, 전해질이 함침된 세퍼레이터를 개재하여 적층된다. 쌍극형 전지에 있어서는, 집전체의 한쪽의 면에 부극 활물질층을 형성하고, 다른 쪽의 면에 정극 활물질층을 형성한 쌍극형 전극을 사용한다. 쌍극형 전극은, 전해질이 함침된 세퍼레이터를 개재하여 적층된다. 전지 내의 전기적인 접속 형태는, 비쌍극형 전지는 내부 병렬 접속 타입으로 되고, 쌍극형 전지는 내부 직렬 접속 타입으로 된다.
비쌍극형 전지 및 쌍극형 전지의 어떤 경우든, 전극과 세퍼레이터의 적층수가 많아, 생산성을 향상시키기 위해서는, 세퍼레이터의 반송 작업, 전극과 세퍼레이터의 적층 작업을 효율적으로 행할 필요가 있다.
따라서, 본건 발명자는, 쌍극형 전지를 제조할 때의 생산성을 향상시키는 기술을 제안하고 있다(특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2009-295553호
쌍극형 전지의 전극은 1종류의 쌍극형 전극뿐이며, 쌍극형 전극을 세퍼레이터를 개재하여 반복 적층해 가면 된다. 한편, 비쌍극형 전지의 전극에는 정극과 부극의 2종류가 있고, 이들 정극과 부극 사이에 세퍼레이터를 개재시킬 필요가 있다.
특허문헌 1에 기재된 기술을 적용하고자 하면, 적층 지그에 있어서의 지지면의 수가 짝수 개수인 경우에는, 긴 세퍼레이터 기재에 동일한 극의 전극을 연속하여 배치할 필요가 발생한다. 지지면의 수가, 예를 들어 4면이라고 하면, 세퍼레이터 기재에는, 정극, 부극, 정극, 부극, 부극, 정극, 부극, 정극, 정극, 부극···과 같이 배치할 필요가 있다. 전극의 배치순이 복잡해지는 것에 수반하여, 전극을 배치하는 장치의 구성이나 제어가 복잡해져, 비쌍극형 전지를 제조할 때의 생산성의 향상이 저해되어 버린다.
또한, 긴 세퍼레이터 기재에 정극을 배치하는 장치와, 부극을 배치하는 장치를 1세트 설치하는 경우에는, 적층 지그에 있어서의 지지면의 수를 홀수 개수로 해야 한다는 제약을 받는다. 이러한 제약에 의해서도, 비쌍극형 전지를 제조할 때의 생산성의 향상이 저해되어 버린다.
따라서, 본 발명의 목적은, 비쌍극형 전지를 제조할 때의 생산성을 향상시킬 수 있는 기술을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하는 본 발명은, 비쌍극형 전지에 있어서의 부극 및 정극 중 한쪽의 제1 전극, 제1 세퍼레이터, 상기 부극 및 상기 정극 중 다른 쪽의 제2 전극 및 제2 세퍼레이터가 겹쳐진 서브 어셈블리 유닛을 복수 적층하여 어셈블리 유닛을 형성하는, 비쌍극형 전지의 제조 방법이다. 이러한 제조 방법에서는, 상기 제1 전극을, 긴 형상을 갖는 제1 세퍼레이터 기재에, 상기 제1 세퍼레이터 기재가 신장되는 방향을 따라 배열하여 보유 지지한 제1 연속체를 형성하는 공정과, 상기 제2 전극을, 긴 형상을 갖는 제2 세퍼레이터 기재에, 상기 제2 세퍼레이터 기재가 신장되는 방향을 따라 배열하여 보유 지지한 제2 연속체를 형성하는 공정을 갖는다. 또한, 복수의 지지면이 형성된 회전 가능한 적층 지그에, 상기 제1 연속체와 상기 제2 연속체를 겹치면서 감음으로써, 상기 지지면 각각에 상기 서브 어셈블리 유닛을 복수 적층하는 공정을 갖는다. 그리고, 인접하는 상기 지지면에 적층된 인접하는 상기 서브 어셈블리 유닛끼리를 접속하는 상기 제1 세퍼레이터 기재 및 상기 제2 세퍼레이터 기재를 절단하여, 상기 어셈블리 유닛을 상기 지지면마다 분리하는 공정을 갖는다.
또한, 상기 목적을 달성하는 본 발명은, 비쌍극형 전지에 있어서의 부극 및 정극 중 한쪽의 제1 전극, 제1 세퍼레이터, 상기 부극 및 상기 정극 중 다른 쪽의 제2 전극 및 제2 세퍼레이터가 겹쳐진 서브 어셈블리 유닛을 복수 적층하여 어셈블리 유닛을 형성하는, 비쌍극형 전지의 제조 장치이다. 이러한 제조 장치는, 상기 제1 전극을, 긴 형상을 갖는 제1 세퍼레이터 기재에, 상기 제1 세퍼레이터 기재가 신장되는 방향을 따라 배열하여 보유 지지한 제1 연속체를 형성하는 제1 형성부와, 상기 제2 전극을, 긴 형상을 갖는 제2 세퍼레이터 기재에, 상기 제2 세퍼레이터 기재가 신장되는 방향을 따라 배열하여 보유 지지한 제2 연속체를 형성하는 제2 형성부를 갖는다. 제조 장치는 복수의 지지면이 형성되고, 상기 제1 연속체와 상기 제2 연속체가 겹쳐져 감기는 회전 가능한 적층 지그와, 상기 적층 지그를 회전 구동하여, 상기 지지면 각각에 상기 서브 어셈블리 유닛을 복수 적층시키는 구동부와, 인접하는 상기 지지면에 적층된 인접하는 상기 서브 어셈블리 유닛끼리를 접속하는 상기 제1 세퍼레이터 기재 및 상기 제2 세퍼레이터 기재를 절단하여, 상기 어셈블리 유닛을 상기 지지면마다 분리하는 분리부를 더 갖는다. 그리고, 상기 제1 형성부, 상기 제2 형성부, 상기 구동부 및 상기 분리부의 각각의 작동을 제어부에 의해 제어한다.
본 발명의 비쌍극형 전지의 제조 방법 및 비쌍극형 전지의 제조 장치에 의하면, 정극과 부극 사이에 세퍼레이터를 개재시킬 필요가 있는 비쌍극형 전지를 제조함에 있어서, 전극의 배치순이 복잡해지거나, 적층 지그에 있어서의 지지면의 수의 제약을 받거나 하는 일이 없어, 비쌍극형 전지를 제조할 때의 생산성의 향상을 도모하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 비쌍극형 전지의 기본 구성을 모식적으로 도시하는 단면도.
도 2는 비쌍극형 전지의 외관을 모식적으로 도시하는 사시도.
도 3은 도 3의 (A), (B)는, 서브 어셈블리 유닛 및 어셈블리 유닛을 설명하기 위한 단면도.
도 4는 비쌍극형 전지의 제조 장치의 전체 구성을 개략적으로 도시하는 평면도.
도 5는 비쌍극형 전지의 제조 장치의 주요부를 도시하는 개략 구성도.
도 6의 (A), (B)는, 제1 연속체와 제2 연속체를 겹치면서 적층 지그에 감는 모습을 설명하는 설명도.
도 7의 (A)는, 제1 전극 기재로부터 잘라냈을 때의 제1 전극의 방향을 도시하는 사시도, 도 7의 (B)는, 90도 회전한 후의 제1 전극의 방향을 도시하는 사시도, 도 7의 (C)는, 제1 전극과 제1 세퍼레이터 기재를 가고정하는 접착제를 제1 전극에 도포하는 위치를 설명하는 사시도.
도 8의 (A)는, 긴 형상을 갖는 제1 전극 기재로부터 제1 전극을 잘라내는 제1 잘라내기부의 주요부를 도시하는 개략 구성도, 도 8의 (B)는, 제1 잘라내기부에 있어서의 제1 반송 벨트를 도시하는 평면도, 도 8의 (C)는, 제1 전극 기재로부터 제1 전극이 잘라내어지는 모습을 도시하는 평면도.
도 9는 적층 지그를 설치한 대차를 도시하는 개략 구성도.
도 10은 도 10의 (A), (B)는, 대차의 작동 상태를 설명하는 설명도.
도 11은 도 11의 (A), (B), (C)는, 적층 지그 위의 어셈블리 유닛을 팔레트에 옮기는 모습을 설명하는 설명도.
도 12는 긴 형상을 갖는 부극의 전극 기재로부터 팔레트 위에 미리 적재할 부극을 잘라내는 제3 잘라내기부의 주요부를 도시하는 개략 구성도.
도 13은 도 13의 (A), (B)는, 제조 장치의 레이아웃의 개변예의 주요부를 도시하는 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 또한, 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다. 도면의 치수 비율은, 설명의 사정상 과장되어 있으며, 실제의 비율과는 상이하다.
도 1은, 비쌍극형 전지(10)의 기본 구성을 모식적으로 도시하는 단면도, 도 2는, 비쌍극형 전지(10)의 외관을 모식적으로 도시하는 사시도이다. 도시하는 전지는, 비쌍극형의 리튬 이온 이차 전지이며, 전극 및 세퍼레이터를 적층한 편평 형상을 갖고 있다. 전지의 형태나 구성으로부터, 적층형 전지 혹은 편평형 전지라고도 칭해진다.
도 1을 참조하면, 비쌍극형 전지(10)는, 충방전 반응이 진행되는 대략 직사각형의 발전 요소(11)를, 외장체인 라미네이트 시트(12)의 내부에 밀봉하고 있다. 발전 요소(11)는, 부극(20)과, 세퍼레이터(30)와, 정극(40)을 적층한 구성을 갖고 있다. 부극(20)은, 부극 활물질층(22)을 부극 집전체(21)의 양면에 각각 형성하고 있다. 세퍼레이터(30)는, 다공성 형상을 갖고, 통기성을 갖는다. 세퍼레이터(30)는, 전해질이 함침됨으로써 전해질층을 구성한다. 정극(40)은, 정극 활물질층(42)을 정극 집전체(41)의 양면에 각각 형성하고 있다. 1개의 부극 활물질층(22)과 이것에 인접하는 정극 활물질층(42)이, 전해질층을 개재하여 대향하도록 하고, 부극(20), 전해질층 및 정극(40)이 이 순서대로 적층되어 있다.
인접하는 부극(20), 전해질층 및 정극(40)은, 1개의 단전지층(13)을 구성한다. 비쌍극형 전지(10)는, 단전지층(13)이 복수 적층됨으로써, 전기적으로 병렬 접속되어 이루어지는 구성을 갖는다. 또한, 도 1과는 정극(40) 및 부극(20)의 배치를 반대로 하고, 발전 요소(11)의 양쪽 최외층에 정극(40)이 위치하도록 해도 좋다.
부극 집전체(21) 및 정극 집전체(41)에는, 부극 집전판(23) 및 정극 집전판(43)이 각각 설치되어 있다. 부극 집전판(23) 및 정극 집전판(43)은, 라미네이트 시트(12)의 단부에 끼워지도록 하여 라미네이트 시트(12)의 외부에 도출된다. 부극 집전판(23) 및 정극 집전판(43)은, 부극 리드 및 정극 리드(도시하지 않음)를 통하여, 각 전극의 부극 집전체(21) 및 정극 집전체(41)에 초음파 용접이나 저항 용접 등에 의해 설치되어 있어도 좋다.
도 2를 참조하면, 비쌍극형 전지(10)는, 직사각 형상의 편평한 형상을 갖고, 양측부로부터 전력을 취출하기 위한 부극 집전판(23), 정극 집전판(43)이 인출되어 있다. 발전 요소(11)는, 전지(10)의 외장체(12)에 의해 싸여져 있다. 외장체(12)의 주위를 열융착함으로써, 부극 집전판(23) 및 정극 집전판(43)을 인출한 상태에서, 발전 요소(11)를 밀봉하고 있다. 또한, 집전판(23, 43)의 취출 위치에 대해서는 도시한 위치에 제한되지 않는다. 부극 집전판(23)과 정극 집전판(43)을 동일한 변으로부터 인출하도록 해도 좋고, 부극 집전판(23) 및 정극 집전판(43)을 각각 복수개로 나누어, 각 변으로부터 인출하도록 해도 좋다.
도 3의 (A), (B)는, 서브 어셈블리 유닛(51) 및 어셈블리 유닛(50)을 설명하기 위한 단면도이다.
어셈블리 유닛(50)은, 서브 어셈블리 유닛(51)을 복수 적층하여 형성하고 있다. 서브 어셈블리 유닛(51)은, 비쌍극형 전지(10)에 있어서의 부극(20) 및 정극(40) 중 한쪽의 제1 전극, 제1 세퍼레이터(31), 부극(20) 및 정극(40) 중 다른 쪽의 제2 전극 및 제2 세퍼레이터(32)를 겹친 것이다. 이하에서는, 제1 전극을 부극(20)으로 하고, 제2 전극을 정극(40)으로 한다.
비쌍극형 전지(10)의 구성은, 일반적인 리튬 이온 이차 전지에 사용되고 있는 공지의 재료를 사용하면 되고, 특별히 한정되는 것은 아니다. 비쌍극형 전지(10)에 사용할 수 있는 부극 집전체(21), 정극 집전체(41), 부극 활물질층(22), 정극 활물질층(42), 세퍼레이터(30)[제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)] 등에 대하여 참고로 설명한다.
부극 집전체(21) 및 정극 집전체(41)는, 예를 들어 스테인리스 스틸박이다. 그러나, 이것에 특별히 한정되지 않고 알루미늄박, 니켈과 알루미늄의 클래드재, 구리와 알루미늄의 클래드재, 혹은 이들 금속의 조합의 도금재를, 이용하는 것도 가능하다.
부극(20)의 부극 활물질(22)은, 예를 들어 하드 카본(난흑연화 탄소 재료)이다. 그러나, 이것에 특별히 한정되지 않고 흑연계 탄소 재료나, 리튬-전이 금속 복합 산화물을 이용하는 것도 가능하다. 특히, 카본 및 리튬-전이 금속 복합 산화물로 이루어지는 부극 활물질은, 용량 및 출력 특성의 관점에서 바람직하다.
정극(40)의 정극 활물질(42)은, 예를 들어 LiMn2O4이다. 그러나, 이것에 특별히 한정되지 않는다. 또한, 용량 및 출력 특성의 관점에서, 리튬-전이 금속 복합 산화물을 적용하는 것이 바람직하다.
부극(20) 및 정극(40)의 두께는, 특별히 한정되지 않고 전지의 사용 목적(예를 들어, 출력 중시, 에너지 중시)이나, 이온 전도성을 고려하여 설정한다.
전해질층(120)의 일부인 세퍼레이터(30)의 소재는, 예를 들어 전해질을 침투할 수 있는 통기성을 갖는 다공성 형상의 PE(폴리에틸렌)이다. 그러나, 이것에 특별히 한정되지 않고 PP(폴리프로필렌) 등의 다른 폴리올레핀, PP/PE/PP의 3층 구조를 한 적층체, 폴리아미드, 폴리이미드, 아라미드, 부직포를, 이용하는 것도 가능하다. 부직포는, 예를 들어 면, 레이온, 아세테이트, 나일론, 폴리에스테르이다.
전해질의 호스트 중합체는, 예를 들어 HFP(헥사플루오로프로필렌) 공중합체를 10％ 포함하는 PVDF-HFP(폴리불화비닐리덴과 헥사플루오로프로필렌의 공중합체)이다. 그러나, 이것에 특별히 한정되지 않고 기타 리튬 이온 전도성을 갖지 않는 고분자나, 이온 전도성을 갖는 고분자(고체 고분자 전해질)를 적용하는 것도 가능하다. 그 밖의 리튬 이온 전도성을 갖지 않는 고분자는, 예를 들어 PAN(폴리아크릴로니트릴), PMMA(폴리메틸메타크릴레이트)이다. 이온 전도성을 갖는 고분자는, 예를 들어 PEO(폴리에틸렌옥시드)나 PPO(폴리프로필렌옥시드)이다.
호스트 중합체에 보유 지지되는 전해액은, 예를 들어 PC(프로필렌카르보네이트) 및 EC(에틸렌카르보네이트)로 이루어지는 유기 용매, 지지염으로서의 리튬염(LiPF6)을 포함하고 있다. 유기 용매는, PC 및 EC에 특별히 한정되지 않고 기타 환상 카르보네이트류, 디메틸카르보네이트 등의 쇄상 카르보네이트류, 테트라히드로푸란 등의 에테르류를 적용하는 것이 가능하다. 리튬염은, LiPF6에 특별히 한정되지 않고 기타 무기산 음이온염, LiCF3SO3 등의 유기산 음이온염을, 적용하는 것이 가능하다.
이어서, 비쌍극형 전지(10)의 제조 장치(100)에 대하여 설명한다.
도 4는, 비쌍극형 전지(10)의 제조 장치(100)의 전체 구성을 개략적으로 도시하는 평면도, 도 5는, 비쌍극형 전지(10)의 제조 장치(100)의 주요부를 도시하는 개략 구성도이다. 도 6의 (A), (B)는, 제1 연속체(212)와 제2 연속체(232)를 겹치면서 적층 지그(201)에 감는 모습을 설명하는 설명도이다. 도 7의 (A)는, 긴 형상을 갖는 제1 전극 기재(221)로부터 제1 전극(20)을 잘라내는 제1 잘라내기부(220)의 주요부를 도시하는 개략 구성도, 도 7의 (B)는, 제1 잘라내기부(220)에 있어서의 제1 반송 벨트(224)를 도시하는 평면도, 도 7의 (C)는, 제1 전극 기재(221)로부터 제1 전극(20)이 잘라내어지는 모습을 도시하는 평면도이다. 도 8의 (A)는, 제1 전극 기재(221)로부터 잘라냈을 때의 제1 전극(20)의 방향을 도시하는 사시도, 도 8의 (B)는, 90도 회전한 후의 제1 전극(20)의 방향을 도시하는 사시도, 도 8의 (C)는, 제1 전극(20)과 제1 세퍼레이터 기재(211)를 가고정하는 접착제(285)를 제1 전극(20)에 도포하는 위치를 설명하는 사시도이다. 도 9는, 적층 지그(201)를 설치한 대차(200)를 도시하는 개략 구성도, 도 10의 (A), (B)는, 대차(200)의 작동 상태를 설명하는 설명도, 도 11의 (A), (B), (C)는, 적층 지그(201) 위의 어셈블리 유닛(50)을 팔레트(301)에 옮기는 모습을 설명하는 설명도이다. 도 12는, 긴 형상을 갖는 부극(20)의 전극 기재로부터 팔레트(301) 위에 미리 적재할 부극(20)을 잘라내는 제3 잘라내기부의 주요부를 도시하는 개략 구성도이다.
비쌍극형 전지(10)의 제조 장치(100)는, 부극(20)(제1 전극), 제1 세퍼레이터(31), 정극(40)(제2 전극) 및 제2 세퍼레이터(32)가 겹쳐진 서브 어셈블리 유닛(51)을 복수 적층하여 어셈블리 유닛(50)을 형성하는 것이다.
도 4를 참조하면, 제조 장치(100)는, 이동 가능한 대차(200)에 설치된 적층 지그(201)에 서브 어셈블리 유닛(51)을 적층하는 적층부(101)와, 비쌍극형 전지(10)에 있어서의 부극(20) 및 정극(40) 중 한쪽의 전극을 팔레트(301) 위에 준비하는 준비부(102)와, 적층 지그(201)로부터 취출한 어셈블리 유닛(50)을 팔레트(301) 위에 옮겨 반출하는 반출부(103)를 갖고 있다. 적층부(101)와 반출부(103) 사이에, 복수대의 대차(200)를 순환 가능하게 배치하고 있다. 대차(200)를 취출 위치 P1로 이동시키고 나서, 어셈블리 유닛(50)을 적층 지그(201)로부터 취출한다. 본 실시 형태에서는, 서브 어셈블리 유닛(51)에 있어서의 상위측의 전극을 부극(20)으로 하고, 어셈블리 유닛(50)에 있어서의 최상위의 전극은 부극(20)으로 한다. 발전 요소(11)의 양쪽 최외층에 부극(20)을 위치시키기 위해, 준비부(102)에 있어서 팔레트(301) 위에 부극(20)을 1매 적재하고 있다(도 3의 (A), (B)을 참조).
도 5를 참조하면, 적층부(101)는, 개략적으로 설명하면, 부극(20)을 제1 세퍼레이터 기재(211)에 보유 지지한 제1 연속체(212)를 형성하는 제1 형성부(210)와, 정극(40)을 제2 세퍼레이터 기재(231)에 보유 지지한 제2 연속체(232)를 형성하는 제2 형성부(230)를 갖는다. 적층부(101)는 복수의 지지면(202a 내지 202d)이 형성되고 제1 연속체(212)와 제2 연속체(232)가 겹쳐져 감기는 회전 가능한 적층 지그(201)와, 적층 지그(201)를 회전 구동하여 지지면(202a 내지 202d) 각각에 서브 어셈블리 유닛(51)을 복수 적층시키는 구동부(203)와, 인접하는 지지면(202a와 202b) 등에 적층된 인접하는 서브 어셈블리 유닛(51)끼리를 접속하는 제1 세퍼레이터 기재(211) 및 제2 세퍼레이터 기재(231)를 절단하여 어셈블리 유닛(50)을 지지면(202a 내지 202d)마다 분리하는 분리부(250)와, 제어부(260)를 더 갖는다. 제어부(260)는, 제1 형성부(210), 제2 형성부(230), 구동부(203) 및 분리부(250) 각각의 작동을 제어한다. 적층부(101)는 제1 연속체(212)를 적층 지그(201)에 감을 때에 제1 세퍼레이터 기재(211)에 텐션을 작용시키는 제1 텐션 부여부(213)와, 제2 연속체(232)를 적층 지그(201)에 감을 때에 제2 세퍼레이터 기재(231)에 텐션을 작용시키는 제2 텐션 부여부(233)를 더 갖는다. 이하, 상세히 설명한다.
제1 형성부(210)는, 부극(20)을, 긴 형상을 갖는 제1 세퍼레이터 기재(211)에, 제1 세퍼레이터 기재(211)가 신장되는 방향을 따라 배열하여 보유 지지한 제1 연속체(212)를 형성한다. 제1 세퍼레이터 기재(211)는, 제1 세퍼레이터 롤(214)에 권회되어 있다. 제1 세퍼레이터 롤(214)로부터 풀어낸 제1 세퍼레이터 기재(211)의 선단은, 적층 지그(201)에 고정되어 있다. 적층 지그(201)를 회전함으로써, 제1 세퍼레이터 기재(211)를, 제1 세퍼레이터 롤(214)로부터 순차 풀어내어 반송한다. 제1 세퍼레이터 기재(211)는, 제1 석션 롤러(215) 및 복수의 가이드 롤러(216)를 통하여 반송된다. 제1 텐션 부여부(213)는, 제1 세퍼레이터 롤(214)의 회전축에 접속되어 제1 세퍼레이터 롤(214)의 회전을 멈추게 하는 방향의 브레이크력을 작용시키는 제1 브레이크(213)로 구성된다. 반송되는 제1 세퍼레이터 기재(211)에 적절한 텐션을 부여하여, 이완이 발생하지 않도록 하기 위해서이다.
제1 형성부(210)는, 긴 형상을 갖는 제1 전극 기재(221)로부터 부극(20)을 잘라내는 제1 잘라내기부(220)를 포함하고 있다. 부극(20)용의 제1 전극 기재(221)는, 제1 전극 롤(222)에 권회되어 있다. 제1 전극 기재(221)는, 제1 전극 롤(222)로부터 풀어내어져, 복수의 가이드 롤러(223)를 통하여, 제1 잘라내기부(220)에 공급된다. 제1 잘라내기부(220)는, 도 7의 (A), (B), (C)에도 도시한 바와 같이, 제1 전극 기재(221)를 흡착 반송하는 제1 반송 벨트(224)와, 제1 반송 벨트(224) 위에서 제1 전극 기재(221)를 절단하는 제1 절단 부재(225)와, 잘라낸 부극(20)을 제1 반송 벨트(224)로부터 제1 세퍼레이터 기재(211)에 전사시키는 제1 전사부(226)를 구비하고 있다. 제1 반송 벨트(224)는, 엔드리스 형상의 석션 벨트로 구성되고, 구동 롤러(224a)와 종동 롤러(224b) 사이에 걸쳐진다. 제1 절단 부재(225)는, 레이저 커터로 구성한다. 석션 벨트는 스테인리스제 벨트이며, 제1 전극 기재(221) 및 잘라낸 부극(20)을 흡착하는 흡착용 구멍(224c)과, 레이저를 투과시키는 슬릿(224d)이 형성되어 있다. 제1 반송 벨트(224)의 내측에는 흡인부(227)가 배치되고, 흡인부(227)는 진공 펌프(228)에 접속되어 있다. 제1 전극 기재(221)를 제1 반송 벨트(224)에 흡착시켜 반송하고, 레이저 커터에 의해 제1 전극 기재(221)를 절단한다. 절단부에서는, 레이저는 제1 반송 벨트(224)의 슬릿(224d)을 통과한다. 슬릿(224d)으로부터 공기도 흡인되어, 이 공기와 함께 스패터도 흡인부(227)에 흡인 포착된다. 슬릿(224d)으로부터 절단 시의 어시스트 가스도 흡인되므로, 절단부에 어시스트 가스가 집중된다. 이로 인해, 스패터가 감소하여, 버의 발생을 억제할 수 있다. 제1 전극 기재(221)로부터 부극(20)을 잘라낸 후의 단부재(221a)는, 회수 박스(229)에 회수한다.
제1 절단 부재(225)보다도 제1 반송 벨트(224)의 이동 방향 하류측에는, 제1 전극 기재(221)로부터 잘라낸 부극(20)을 90도 회전하는 제1 회전 테이블(281)이 배치되어 있다. 잘라낸 부극(20)은, 제1 반송 벨트(224)로부터 제1 회전 테이블(281)에 일단 흡착되고, 90도 회전한 후에 제1 반송 벨트(224)에 다시 흡착된다. 도 8의 (A)는 잘라냈을 때의 부극(20)의 방향을 나타내고, 도 8의 (B)는 90도 회전한 후의 부극(20)의 방향을 나타내고 있다. 제1 반송 벨트(224)와 제1 회전 테이블(281) 사이의 부극(20)의 이동은, 제1 회전 테이블(281)에 면하는 위치에서의 제1 반송 벨트(224)의 흡인력과, 제1 회전 테이블(281)의 흡인력의 강약을 제어함으로써 행한다. 제1 회전 테이블(281)보다도 제1 반송 벨트(224)의 이동 방향 하류측에는, 부극(20)과 제1 세퍼레이터 기재(211)를 가고정하는 접착제(285)를 부극(20)에 도포하는 도포부(282)가 배치되어 있다. 도 8의 (C)에 도시한 바와 같이, 접착제(285)는 부극(20)의 네 코너에 도포한다. 구동 롤러(224a)는, 제1 반송 벨트(224)를 제1 석션 롤러(215)에 접촉시키는 전사 위치와, 제1 반송 벨트(224)를 제1 석션 롤러(215)로부터 이격시키는 퇴피 위치 사이를 이동 구동된다. 이동 구동은, 도시하지 않은 액추에이터나 링크 기구 등을 통하여 행한다. 구동 롤러(224a)를 전사 위치로 이동함으로써, 제1 반송 벨트(224)가 제1 세퍼레이터 기재(211)를 개재하여 제1 석션 롤러(215)에 접촉하여, 제1 전사부(226)가 구성된다. 이 제1 전사부(226)에 있어서, 잘라낸 부극(20)을, 제1 반송 벨트(224)로부터 제1 세퍼레이터 기재(211)에 전사한다. 제1 전사부(226)에서는, 제1 세퍼레이터 기재(211)가 반송되는 방향과, 부극(20)이 반송되는 방향이 동일하므로, 제1 반송 벨트(224)로부터 제1 세퍼레이터 기재(211)로의 부극(20)의 전사를 원활하게 행할 수 있다.
또한, 접착제(285)의 도포 대신에, 흡착 방식에 의해, 부극(20)을 제1 세퍼레이터 기재(211)에 보유 지지하도록 해도 좋다.
제2 형성부(230)는, 정극(40)을, 긴 형상을 갖는 제2 세퍼레이터 기재(231)에, 제2 세퍼레이터 기재(231)가 신장되는 방향을 따라 배열하여 보유 지지한 제2 연속체(232)를 형성한다. 제2 세퍼레이터 기재(231)는, 제2 세퍼레이터 롤(234)에 권회되어 있다. 제2 세퍼레이터 롤(234)로부터 풀어낸 제2 세퍼레이터 기재(231)의 선단은, 적층 지그(201)에 고정되어 있다. 적층 지그(201)를 회전함으로써, 제2 세퍼레이터 기재(231)를, 제2 세퍼레이터 롤(234)로부터 순차 풀어내어 반송한다. 제2 세퍼레이터 기재(231)는, 제2 석션 롤러(235) 및 복수의 가이드 롤러(236)를 통하여 반송된다. 제2 텐션 부여부(233)는, 제2 세퍼레이터 롤(234)의 회전축에 접속되어 제2 세퍼레이터 롤(234)의 회전을 멈추게 하는 방향의 브레이크력을 작용시키는 제2 브레이크(233)로 구성된다. 반송되는 제2 세퍼레이터 기재(231)에 적절한 텐션을 부여하여, 이완이 발생하지 않도록 하기 위해서이다.
제2 형성부(230)는, 긴 형상을 갖는 제2 전극 기재(241)로부터 정극(40)을 잘라내는 제2 잘라내기부(240)를 포함하고 있다. 정극(40)용의 제2 전극 기재(241)는, 제2 전극 롤(242)에 권회되어 있다. 제2 전극 기재(241)는, 제2 전극 롤(242)로부터 풀어내어져, 복수의 가이드 롤러(243)를 통하여, 제2 잘라내기부(240)에 공급된다. 제2 잘라내기부(240)는, 제1 잘라내기부(220)와 마찬가지로 구성되고, 제2 전극 기재(241)를 흡착 반송하는 제2 반송 벨트(244)와, 제2 반송 벨트(244) 상에서 제2 전극 기재(241)를 절단하는 제2 절단 부재(245)와, 잘라낸 정극(40)을 제2 반송 벨트(244)로부터 제2 세퍼레이터 기재(231)에 전사시키는 제2 전사부(246)를 구비하고 있다. 제2 반송 벨트(244)는, 엔드리스 형상의 석션 벨트로 구성되고, 구동 롤러(244a)와 종동 롤러(244b) 사이에 걸쳐진다. 제2 절단 부재(245)는, 레이저 커터로 구성한다. 석션 벨트는 스테인리스제 벨트이며, 제2 전극 기재(241) 및 잘라낸 정극(40)을 흡착하는 흡착용 구멍과, 레이저를 투과시키는 슬릿이 형성되어 있다. 제2 반송 벨트(244)의 내측에는 흡인부(247)가 배치되고, 흡인부(247)는 진공 펌프(248)에 접속되어 있다. 제2 전극 기재(241)를 제2 반송 벨트(244)에 흡착시켜 반송하고, 레이저 커터에 의해 제2 전극 기재(241)를 절단한다. 절단부에서는, 레이저는 제2 반송 벨트(244)의 슬릿을 통과한다. 슬릿으로부터 공기도 흡인되어, 이 공기와 함께 스패터도 흡인부(247)에 흡인 포착된다. 슬릿으로부터 절단 시의 어시스트 가스도 흡인되므로, 절단부에 어시스트 가스가 집중된다. 이로 인해, 스패터가 감소하여, 버의 발생을 억제할 수 있다. 제2 전극 기재(241)로부터 정극(40)을 잘라낸 후의 단부재는, 회수 박스(249)에 회수한다.
제2 절단 부재(245)보다도 제2 반송 벨트(244)의 이동 방향 하류측에는, 제2 전극 기재(241)로부터 잘라낸 정극(40)을 90도 회전하는 제2 회전 테이블(283)이 배치되어 있다. 잘라낸 정극(40)은, 제2 반송 벨트(244)로부터 제2 회전 테이블(283)에 일단 흡착되고, 90도 회전한 후에 제2 반송 벨트(244)에 다시 흡착된다. 제2 반송 벨트(244)와 제2 회전 테이블(283) 사이의 정극(40)의 이동은, 제2 회전 테이블(283)에 면하는 위치에서의 제2 반송 벨트(244)의 흡인력과, 제2 회전 테이블(283)의 흡인력의 강약을 제어함으로써 행한다. 제2 회전 테이블(283)보다도 제2 반송 벨트(244)의 이동 방향 하류측에는, 정극(40)과 제2 세퍼레이터 기재(231)를 가고정하는 접착제(285)를 정극(40)에 도포하는 도포부(274)가 배치되어 있다. 접착제(285)는 정극(40)의 네 코너에 도포한다. 구동 롤러(244a)는, 제2 반송 벨트(244)를 제2 석션 롤러(235)에 접촉시키는 전사 위치와, 제2 반송 벨트(244)를 제2 석션 롤러(235)로부터 이격시키는 퇴피 위치 사이를 이동 구동한다. 이동 구동은, 도시하지 않은 액추에이터나 링크 기구 등을 통하여 행한다. 구동 롤러(244a)를 전사 위치로 이동함으로써, 제2 반송 벨트(244)가 제2 세퍼레이터 기재(231)를 개재하여 제2 석션 롤러(235)에 접촉하여, 제2 전사부(246)가 구성된다. 이 제2 전사부(246)에 있어서, 잘라낸 정극(40)을, 제2 반송 벨트(244)로부터 제2 세퍼레이터 기재(231)에 전사한다. 제2 전사부(246)에서는, 제2 세퍼레이터 기재(231)가 반송되는 방향과, 정극(40)이 반송되는 방향이 동일하므로, 제2 반송 벨트(244)로부터 제2 세퍼레이터 기재(231)에의 정극(40)의 전사를 원활하게 행할 수 있다.
또한, 접착제(285)의 도포 대신에, 흡착 방식에 의해, 정극(40)을 제2 세퍼레이터 기재(231)에 보유 지지하도록 해도 좋다.
적층 지그(201)는, 다각기둥 형상을 갖고, 복수의 지지면(202a 내지 202d)을 갖고 있다. 도시하는 적층 지그(201)는, 단면이 정사각형을 이루는 사각 기둥 형상을 갖고, 4개의 지지면(202a 내지 202d)을 갖고 있다. 적층 지그(201)는, 회전축(204)에 접속된 구동부(203)를 갖는다. 구동부(203)는, 모터 M이나 기어열 등으로 구성된다. 구동부(203)에 의해 적층 지그(201)를 단위 각도 회전함으로써, 제1 연속체(212)와 제2 연속체(232)가 겹쳐져 적층 지그(201)에 감겨, 지지면(202a 내지 202d) 각각에 서브 어셈블리 유닛(51)이 적층된다. 도시하는 적층 지그(201)는 4개의 지지면(202a 내지 202d)을 갖고 있으므로, 단위 각도는 90도이다.
제1 세퍼레이터 기재(211) 및 제2 세퍼레이터 기재(231)는 통기성을 갖고 있다. 적층 지그(201)는, 인접하는 지지면(202a 내지 202d)의 사이에 있어서 제1 세퍼레이터 기재(211) 및 제2 세퍼레이터 기재(231)를 흡인하는 흡인 부재(205)를 구비하고 있다. 인접하는 지지면(202a 내지 202d)의 사이에는, 제1 세퍼레이터 기재(211) 및 제2 세퍼레이터 기재(231)를 흡착하는 흡착용이 형성되어 있다. 적층 지그(201)의 내측에는 흡인부(206)가 배치되고, 흡인부(206)는 진공 펌프(207)에 접속되어 있다. 이들 흡착용 구멍, 흡인부(206) 및 진공 펌프(207) 등에 의해 흡인 부재(205)를 구성하고 있다. 부극(20) 사이의 제1 세퍼레이터 기재(211)가 노출된 부분 및 정극(40) 사이의 제2 세퍼레이터 기재(231)가 노출된 부분을 흡인하여 적층 지그(201)에 흡착함으로써, 제1 세퍼레이터 기재(211) 및 제2 세퍼레이터 기재(231)가 적층 지그(201)를 향하여 압박된다. 이에 의해, 적층 시의 부극(20) 및 정극(40)에 주름이 발생하는 것을 억제한다.
적층 지그(201)는, 지지면(202a 내지 202d) 각각에 서브 어셈블리 유닛(51)을, 예를 들어 6층 적층할 때까지, 제1 연속체(212)와 제2 연속체(232)를 겹쳐 감는다. 제1 연속체(212)와 제2 연속체(232)를 적층 지그(201)에 감음으로써, 적층 지그(201)의 코너부의 근방은 제1 세퍼레이터 기재(211) 및 제2 세퍼레이터 기재(231)만이 적층된 상태로 된다.
분리부(250)는, 인접하는 지지면(202a 내지 202d)에 적층된 인접하는 서브 어셈블리 유닛(51)끼리를 접속하는 제1 세퍼레이터 기재(211) 및 제2 세퍼레이터 기재(231)를 절단하는 예를 들어 세퍼레이터 절단날(251)을 갖는다. 제1 세퍼레이터 기재(211) 및 제2 세퍼레이터 기재(231)를 절단함으로써, 4개의 지지면(202a 내지 202d) 각각에 적층된 어셈블리 유닛(50)을 지지면(202a 내지 202d)마다 분리한다. 이에 의해, 서브 어셈블리 유닛(51)을 복수 적층하여 이루어지는 어셈블리 유닛(50)을, 4개, 동시에 얻을 수 있다.
제어부(260)는, CPU나 메모리를 주체로 하여 구성되고, 제1 형성부(210), 제2 형성부(230), 구동부(203) 및 분리부(250) 각각의 작동을 제어한다.
제어부(260)는, 제1 형성부(210)에 있어서, 부극(20)을 제1 세퍼레이터 기재(211)에 보유 지지하는 제1 타이밍을, 보유 지지한 부극(20)이, 적층 지그(201)의 회전에 의해 제1 세퍼레이터 기재(211)가 보내어져 다음 지지면(202a 내지 202d)(예를 들어, 참조 부호 202a) 위에 적층되는 타이밍으로 설정한다. 제어부(260)는, 제2 형성부(230)에 있어서, 정극(40)을 제2 세퍼레이터 기재(231)에 보유 지지하는 제2 타이밍을, 보유 지지한 정극(40)이, 적층 지그(201)의 회전에 의해 제2 세퍼레이터 기재(231)가 보내어져 다음 지지면(202a 내지 202d)(예를 들어, 참조 부호 202a) 위에 적층되는 타이밍으로 설정한다. 서브 어셈블리 유닛(51)의 적층수가 많아짐에 따라 제1 세퍼레이터 기재(211) 및 제2 세퍼레이터 기재(231)의 이송량이 커지지만, 제어부(260)는, 제1 타이밍 및 제2 타이밍 각각을 동일한 상태로 유지하고 있다.
도 9를 참조하면, 대차(200)는, 이동 가능한 베이스(271)와, 베이스(271) 위에 설치되고 적층 지그(201)에 삽입 관통된 회전축(204)을 회전 가능하게 지지하는 지지 포스트(272)와, 회전축(204)에 동축으로 설치되어 적층 지그(201) 위의 어셈블리 유닛(50)을 클램프하는 클램프부(273)와, 베이스(271) 위에 설치되어 회전축(204)에 접속되는 구동부(203)를 갖는다. 구동부(203)는, 모터 M이나 기어열 등으로 구성된다. 클램프부(273)는, 적층 지그(201)의 지지면(202a 내지 202d) 위에 슬라이드 이동 가능한 클램프편(274)과, 클램프편(274)을 지지면(202a 내지 202d)에 대향하는 위치와 적층 지그(201)에 간섭하지 않는 위치 사이에서 진퇴시키는 진퇴용 실린더(275)와, 클램프편(274)을 직경 방향을 따라 승강시키는 승강용 실린더(276)를 갖는다. 진퇴용 실린더(275)는, 예를 들어 로드리스 실린더로 구성하고, 승강용 실린더(276)는 가이드를 구비한 실린더로 구성한다. 적층 지그(201)의 하방 위치에는, 준비부(102)에 있어서 부극(20)을 1매 적재한 팔레트(301) 및 적층 지그(201) 위의 어셈블리 유닛(50)을 팔레트(301)로 옮기기 위하여 사용하는 핑거부(302)가 이동 가능하게 설치되어 있다. 도 11의 (A)에 도시한 바와 같이, 클램프편(274)에는, 핑거부(302)의 이동을 허용하는 통과부(274a)가 형성되어 있다. 도 11의 (C)에 도시한 바와 같이, 팔레트(301)에는, 핑거부(302)의 이동을 허용하는 통과부(301a)가 형성되어 있다.
어셈블리 유닛(50)을 적층 지그(201)로부터 취출하는 수순에 대하여 설명한다. 어셈블리 유닛(50)의 취출은, 대차(200)를 취출 위치 P1(도 4를 참조)로 이동시켜 행한다. 회전축(204)의 위치를 산출해 내어, 적층 지그(201)의 하방 위치에, 팔레트(301) 및 핑거부(302)를 이동시킨다(도 9를 참조). 승강용 실린더(276)에 의해, 진퇴용 실린더(275) 및 클램프편(274)을 직경 방향 외측으로 상승시킨다. 진퇴용 실린더(275)에 의해, 클램프편(274)을 지지면(202a 내지 202d)에 대향하는 위치까지 전진시키고, 승강용 실린더(276)에 의해, 진퇴용 실린더(275) 및 클램프편(274)을 직경 방향 내측으로 하강시킨다(도 10의 (A)를 참조). 이에 의해, 적층 지그(201)에 있어서의 4개의 지지면(202a 내지 202d) 위의 각각의 어셈블리 유닛(50)을 클램프한다. 분리부(250)에 의해 제1 세퍼레이터 기재(211) 및 제2 세퍼레이터 기재(231)를 절단하여, 어셈블리 유닛(50)을 지지면(202a 내지 202d)마다 분리한다. 클램프편(274)에 의해 어셈블리 유닛(50)을 누른 상태에서, 핑거부(302)를 어셈블리 유닛(50)을 향하여 상승시킨다(도 11의 (A)를 참조). 어셈블리 유닛(50)을 핑거부(302)로 옮긴 후, 승강용 실린더(276)에 의해, 진퇴용 실린더(275) 및 클램프편(274)을 직경 방향 외측으로 상승시키고, 진퇴용 실린더(275)에 의해, 클램프편(274)을 적층 지그(201)에 간섭하지 않는 위치까지 후퇴시킨다(도 10의 (B), 도 11의 (B)를 참조). 그리고, 어셈블리 유닛(50)을 팔레트(301)로 옮긴 후, 핑거부(302)를 팔레트(301)에 간섭하지 않는 위치로 퇴피시킨다(도 11의 (C)를 참조). 1개의 어셈블리 유닛(50)의 취출이 종료되면, 회전축(204)을 90도 회전하고, 남아있는 어셈블리 유닛(50)을 하방에 위치시켜, 상술한 취출 동작을 반복한다.
도 12를 참조하면, 준비부(102)에는, 긴 형상을 갖는 부극(20)의 전극 기재로부터 부극(20)을 잘라내는 제3 잘라내기부(310)를 포함하고 있다. 부극(20)의 전극 기재(311)는, 제3 전극 롤(312)에 권회되어 있다. 부극(20)의 전극 기재(311)는, 제3 전극 롤(312)로부터 풀어내어져, 제3 잘라내기부(310)에 공급된다. 제3 잘라내기부(310)는, 부극(20)의 전극 기재(311)를 흡착 반송하는 제3 반송 벨트(314)와, 제3 반송 벨트(314) 상에서 부극(20)의 전극 기재(311)를 절단하는 제3 절단 부재(315)와, 잘라낸 부극(20)을 제3 반송 벨트(314)로부터 팔레트(301) 위에 흡착 반송하는 흡착 반송부(316)를 구비하고 있다. 제3 반송 벨트(314)는, 엔드리스 형상의 석션 벨트로 구성되고, 구동 롤러(314a)와 종동 롤러(314b) 사이에 걸쳐진다. 제3 절단 부재(315)는, 레이저 커터로 구성한다. 석션 벨트는 스테인리스제 벨트이며, 제3 전극 기재 및 잘라낸 부극(20)을 흡착하는 흡착용 구멍과, 레이저를 투과시키는 슬릿이 형성되어 있다. 제3 반송 벨트(314)의 내측에는 흡인부(317)가 배치되고, 흡인부(317)는 진공 펌프(318)에 접속되어 있다. 부극(20)의 전극 기재(311)를 제3 반송 벨트(314)에 흡착시켜 반송하고, 레이저 커터에 의해 부극(20)의 전극 기재(311)를 절단한다. 절단부에서는, 레이저는 제3 반송 벨트(314)의 슬릿을 통과한다. 슬릿으로부터 공기도 흡인되어, 이 공기와 함께 스패터도 흡인부(317)에 흡인 포착된다. 슬릿으로부터 절단 시의 어시스트 가스도 흡인되므로, 절단부에 어시스트 가스가 집중된다. 이로 인해, 스패터가 감소하여, 버의 발생을 억제할 수 있다. 부극(20)의 전극 기재(311)로부터 부극(20)을 잘라낸 후의 단부재(311a)는, 회수 박스(319)에 회수한다. 흡착 반송부(316)는, 제3 반송 벨트(314)와 팔레트(301) 사이를 이동 가능하게 설치된 흡착 패드(316a)를 갖는다. 흡착 패드(316a)에 의해, 잘라낸 부극(20)을 제3 반송 벨트(314)로부터 끌어올려, 팔레트(301) 위로 반송한다.
이어서, 비쌍극형 전지(10)의 제조 방법에 대하여 설명한다.
우선, 부극(20)을, 긴 형상을 갖는 제1 세퍼레이터 기재(211)에, 제1 세퍼레이터 기재(211)가 신장되는 방향을 따라 배열하여 보유 지지한 제1 연속체(212)를 형성한다.
제1 연속체(212)를 형성하는 공정에서는, 긴 형상을 갖는 제1 전극 기재(221)로부터 부극(20)을 잘라낸다. 이 공정에 있어서는, 제1 전극 기재(221)를 흡착 반송하는 제1 반송 벨트(224) 상에서 제1 전극 기재(221)를 절단하고, 잘라낸 부극(20)을, 제1 반송 벨트(224)로부터 제1 세퍼레이터 기재(211)에 전사시킨다.
제1 연속체(212)를 형성하는 공정에 있어서, 제어부(260)는, 부극(20)을 제1 세퍼레이터 기재(211)에 보유 지지하는 제1 타이밍을, 보유 지지한 부극(20)이, 적층 지그(201)의 회전에 의해 제1 세퍼레이터 기재(211)가 보내어져 다음 지지면(202a 내지 202d)(예를 들어, 참조 부호 202a) 위에 적층되는 타이밍으로 설정하고 있다.
정극(40)을, 긴 형상을 갖는 제2 세퍼레이터 기재(231)에, 제2 세퍼레이터 기재(231)가 신장되는 방향을 따라 배열하여 보유 지지한 제2 연속체(232)를 형성한다.
제2 연속체(232)를 형성하는 공정에서는, 긴 형상을 갖는 제2 전극 기재(241)로부터 정극(40)을 잘라낸다. 이 공정에 있어서는, 제2 전극 기재(241)를 흡착 반송하는 제2 반송 벨트(244) 상에서 제2 전극 기재(241)를 절단하고, 잘라낸 정극(40)을, 제2 반송 벨트(244)로부터 제2 세퍼레이터 기재(231)에 전사시킨다.
제2 연속체(232)를 형성하는 공정에 있어서, 제어부(260)는, 정극(40)을 제2 세퍼레이터 기재(231)에 보유 지지하는 제2 타이밍을, 보유 지지한 정극(40)이, 적층 지그(201)의 회전에 의해 제2 세퍼레이터 기재(231)가 보내어져 다음 지지면(202a 내지 202d)(예를 들어, 202a) 위에 적층되는 타이밍으로 설정하고 있다.
계속해서, 복수의 지지면(202a 내지 202d)이 형성된 회전 가능한 적층 지그(201)에, 제1 연속체(212)와 제2 연속체(232)를 겹치면서 감음으로써, 지지면(202a 내지 202d) 각각에 서브 어셈블리 유닛(51)을 복수 적층한다. 이 공정에 있어서는, 제1 세퍼레이터 기재(211) 및 제2 세퍼레이터 기재(231)에 텐션을 작용시키면서, 제1 연속체(212) 및 제2 연속체(232)를 적층 지그(201)에 감는다. 반송되는 제1 세퍼레이터 기재(211) 및 제2 세퍼레이터 기재(231)에 적절한 텐션을 부여함으로써, 이완이 발생하지 않도록 제1 세퍼레이터 기재(211) 및 제2 세퍼레이터 기재(231)를 반송하여 적층할 수 있다.
또한, 인접하는 지지면(202a 내지 202d) 사이에 있어서 제1 세퍼레이터 기재(211) 및 제2 세퍼레이터 기재(231)를 흡인하면서, 제1 연속체(212) 및 제2 연속체(232)를 적층 지그(201)에 감는다. 부극(20) 사이의 제1 세퍼레이터 기재(211)가 노출된 부분 및 정극(40) 사이의 제2 세퍼레이터 기재(231)가 노출된 부분을 흡인하여 적층 지그(201)에 흡착함으로써, 제1 세퍼레이터 기재(211) 및 제2 세퍼레이터 기재(231)가 적층 지그(201)를 향하여 압박된다. 이에 의해, 적층 시의 부극(20) 및 정극(40)에 주름이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
서브 어셈블리 유닛(51)의 적층수가 많아짐에 따라 제1 세퍼레이터 기재(211) 및 제2 세퍼레이터 기재(231)의 이송량이 커진다. 제어부(260)는, 적층 지그(201)의 회전에 의해 제1 세퍼레이터 기재(211) 및 제2 세퍼레이터 기재(231)가 보내어져, 부극(20) 및 정극(40)이 다음 지지면(202a 내지 202d) 위에 적층되는 타이밍(제1 타이밍 및 제2 타이밍)을 유지하고 있다. 이로 인해, 서브 어셈블리 유닛(51)의 적층수가 많아짐에 따라 제1 세퍼레이터 기재(211) 및 제2 세퍼레이터 기재(231)의 이송량이 커져도, 부극(20) 및 정극(40)의 적층 어긋남이 발생하는 일이 없다.
소정수의 서브 어셈블리 유닛(51)의 적층이 종료되면, 제1 세퍼레이터 기재(211) 및 제2 세퍼레이터 기재(231)를 절단하여, 어셈블리 유닛(50)의 취출을 행하는 취출 위치 P1(도 4를 참조)까지 대차(200)를 이동시킨다. 대차(200)에 설치한 클램프부(273)에 의해, 적층 지그(201)에 있어서의 4개의 지지면(202a 내지 202d) 상의 각각의 어셈블리 유닛(50)을 클램프한다(도 10의 (A)를 참조).
계속해서, 분리부(250)에 의해, 인접하는 지지면(202a 내지 202d)에 적층된 인접하는 서브 어셈블리 유닛(51)끼리를 접속하는 제1 세퍼레이터 기재(211) 및 제2 세퍼레이터 기재(231)를 절단하여, 어셈블리 유닛(50)을 지지면(202a 내지 202d)마다 분리한다. 이에 의해, 서브 어셈블리 유닛(51)을 복수 적층하여 이루어지는 어셈블리 유닛(50)을, 지지면(202a 내지 202d)의 개수(도시예에서는 4개)만큼 동시에 얻을 수 있다.
준비부(102)에 있어서는, 부극(20)을 잘라내어, 팔레트(301) 위에 적재하고 있다. 어셈블리 유닛(50)을 1개씩 적층 지그(201)로부터 취출하고, 반출부(103)에 있어서, 어셈블리 유닛(50)을 팔레트(301) 위로 옮겨 반출한다. 이에 의해, 양쪽 최외층에 부극(20)을 위치시킨 발전 요소(11)의 형성이 종료된다.
이 후, 발전 요소(11)에 탭을 접합하는 공정, 라미네이트 시트(12)에 의해 발전 요소(11)를 밀봉하는 등, 공지의 공정을 거쳐, 비쌍극형 전지(10)의 제조가 완료된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 제조 방법은, 제1 연속체(212)를 형성하는 공정과, 제2 연속체(232)를 형성하는 공정과, 제1 연속체(212)와 제2 연속체(232)를 겹치면서 감음으로써 적층 지그(201)의 지지면(202a 내지 202d) 각각에 서브 어셈블리 유닛(51)을 복수 적층하는 공정과, 어셈블리 유닛(50)을 지지면(202a 내지 202d)마다 분리하는 공정을 갖고, 또한, 본 실시 형태에 관한 제조 장치(100)는 상기의 제조 방법을 구현화한 것이다.
이러한 본 실시 형태에 따르면, 정극(40)과 부극(20) 사이에 세퍼레이터(30)를 개재시킬 필요가 있는 비쌍극형 전지(10)를 제조함에 있어서, 전극의 배치순이 복잡해지거나, 적층 지그(201)에 있어서의 지지면(202a 내지 202d)의 수의 제약을 받거나 하는 일이 없어, 비쌍극형 전지(10)를 제조할 때의 생산성의 향상을 도모하는 것이 가능하게 된다.
또한, 적층 지그(201)의 회전에 의해 제1 세퍼레이터 기재(211) 및 제2 세퍼레이터 기재(231)가 보내어져, 부극(20) 및 정극(40)이 다음 지지면(202a 내지 202d) 위에 적층되는 타이밍(제1 타이밍 및 제2 타이밍)을 유지하고 있다. 이로 인해, 서브 어셈블리 유닛(51)의 적층수가 많아짐에 따라 제1 세퍼레이터 기재(211) 및 제2 세퍼레이터 기재(231)의 이송량이 커져도, 부극(20) 및 정극(40)의 적층 어긋남이 발생하는 일이 없다. 제1 세퍼레이터 기재(211) 및 제2 세퍼레이터 기재(231)의 이송량의 증대에 합치하도록 부극(20) 및 정극(40)을 배치하는 피치를 변경하는 기구를 설치할 필요가 없어, 제조 장치(100)의 구조의 간소화 및 설비비의 저감을 도모할 수 있다.
또한, 제1 세퍼레이터 기재(211) 및 제2 세퍼레이터 기재(231)에 텐션을 작용시키면서, 제1 연속체(212) 및 제2 연속체(232)를 적층 지그(201)에 감으므로, 이완이 발생하지 않도록 제1 세퍼레이터 기재(211) 및 제2 세퍼레이터 기재(231)를 반송하여 적층할 수 있다.
또한, 인접하는 지지면(202a 내지 202d)의 사이에 있어서 제1 세퍼레이터 기재(211) 및 제2 세퍼레이터 기재(231)를 흡인하면서, 제1 연속체(212) 및 제2 연속체(232)를 적층 지그(201)에 감고 있다. 부극(20) 사이의 제1 세퍼레이터 기재(211)가 노출된 부분 및 정극(40) 사이의 제2 세퍼레이터 기재(231)가 노출된 부분을 흡인하여 적층 지그(201)에 흡착함으로써, 제1 세퍼레이터 기재(211) 및 제2 세퍼레이터 기재(231)가 적층 지그(201)를 향하여 압박된다. 이에 의해, 적층 시의 부극(20) 및 정극(40)에 주름이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제1 연속체(212)를 형성함에 있어서, 부극(20)의 전극 기재(221)를 흡착 반송하는 제1 반송 벨트(224) 상에서 부극(20)의 전극 기재(221)를 절단하고, 잘라낸 부극(20)을, 제1 반송 벨트(224)로부터 제1 세퍼레이터 기재(211)에 전사시키고 있다. 또한, 제2 연속체(232)를 형성함에 있어서, 정극(40)의 전극 기재(241)를 흡착 반송하는 제2 반송 벨트(244) 상에서 정극(40)의 전극 기재(241)를 절단하고, 잘라낸 정극(40)을, 제2 반송 벨트(244)로부터 제2 세퍼레이터 기재(231)에 전사시키고 있다. 전사 방식에 의한 점에서, 흡인 방식에 의해 전극을 배열하여 배치하는 경우에 비하여, 고속의 전극의 수수를 행할 수 있어, 비쌍극형 전지(10)를 제조할 때의 생산성을 더 높일 수 있다.
도 13의 (A), (B)는, 제조 장치(100)의 레이아웃의 개변예의 주요부를 도시하는 도면이다.
도 13의 (A)에 도시한 바와 같이, 적층부(101) 등을 2열 설치하고, 2계통 각각에서 어셈블리 유닛(50)을 제조해도 좋다. 또한, 도 13의 (B)에 도시한 바와 같이, 적층부(101) 등을 2열 설치하고, 취출한 어셈블리 유닛(50)을 겹치도록 하여, 1계통을 분할 생산하는 형태이어도 좋다.
10: 비쌍극형 전지
11: 발전 요소
20: 부극(제1 전극)
30: 세퍼레이터
31: 제1 세퍼레이터
32: 제2 세퍼레이터
40: 정극(제2 전극)
50: 어셈블리 유닛
51: 서브 어셈블리 유닛
100: 비쌍극형 전지의 제조 장치
101: 적층부
102: 준비부
103: 반출부
200: 대차
201: 적층 지그
202a 내지 202d: 지지면
203: 구동부
205: 흡인 부재
210: 제1 형성부
211: 제1 세퍼레이터 기재
212: 제1 연속체
213: 제1 브레이크(제1 텐션 부여부)
215: 제1 석션 롤러
220: 제1 잘라내기부
221: 제1 전극 기재
224: 제1 반송 벨트
224c: 흡착용 구멍
224d: 슬릿
225: 제1 절단 부재
226: 제1 전사부
230: 제2 형성부
231: 제2 세퍼레이터 기재
232: 제2 연속체
233: 제2 브레이크(제2 텐션 부여부)
235: 제2 석션 롤러
240: 제2 잘라내기부
241: 제2 전극 기재
244: 제2 반송 벨트
245: 제2 절단 부재
246: 제2 전사부
250: 분리부
251: 세퍼레이터 절단날
260: 제어부
273: 클램프부
274: 클램프편
275: 진퇴용 실린더
276: 승강용 실린더
285: 접착제
301: 팔레트
302: 핑거부

Claims (10)

  1. 비쌍극형 전지에 있어서의 부극 및 정극 중 한쪽의 제1 전극, 제1 세퍼레이터, 상기 부극 및 상기 정극 중 다른 쪽의 제2 전극 및 제2 세퍼레이터가 겹쳐진 서브 어셈블리 유닛을 복수 적층하여 어셈블리 유닛을 형성하는, 비쌍극형 전지의 제조 방법이며,
    상기 제1 전극을, 긴 형상을 갖는 제1 세퍼레이터 기재에, 상기 제1 세퍼레이터 기재가 신장되는 방향을 따라 배열하여 보유 지지한 제1 연속체를 형성하는 공정과,
    상기 제2 전극을, 긴 형상을 갖는 제2 세퍼레이터 기재에, 상기 제2 세퍼레이터 기재가 신장되는 방향을 따라 배열하여 보유 지지한 제2 연속체를 형성하는 공정과,
    복수의 지지면이 형성된 회전 가능한 적층 지그에, 상기 제1 연속체와 상기 제2 연속체를 겹치면서 감음으로써, 상기 지지면 각각에 상기 서브 어셈블리 유닛을 복수 적층하는 공정과,
    인접하는 상기 지지면에 적층된 인접하는 상기 서브 어셈블리 유닛끼리를 접속하는 상기 제1 세퍼레이터 기재 및 상기 제2 세퍼레이터 기재를 절단하여, 상기 어셈블리 유닛을 상기 지지면마다 분리하는 공정을 갖는, 비쌍극형 전지의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 연속체를 형성하는 공정에 있어서, 상기 제1 전극을 상기 제1 세퍼레이터 기재에 보유 지지하는 제1 타이밍은, 보유 지지한 상기 제1 전극이, 상기 적층 지그의 회전에 의해 상기 제1 세퍼레이터 기재가 보내어져 다음 지지면 위에 적층되는 타이밍으로 하고,
    상기 제2 연속체를 형성하는 공정에 있어서, 상기 제2 전극을 상기 제2 세퍼레이터 기재에 보유 지지하는 제2 타이밍은, 보유 지지한 상기 제2 전극이, 상기 적층 지그의 회전에 의해 상기 제2 세퍼레이터 기재가 보내어져 상기 다음 지지면 위에 적층되는 타이밍으로 하여 이루어지고,
    상기 서브 어셈블리 유닛의 적층수가 많아짐에 따라 상기 제1 세퍼레이터 기재 및 상기 제2 세퍼레이터 기재의 이송량이 커져도, 상기 제1 타이밍 및 상기 제2 타이밍 각각은 동일한 상태인, 비쌍극형 전지의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 세퍼레이터 기재 및 상기 제2 세퍼레이터 기재에 텐션을 작용시키면서, 상기 제1 연속체 및 상기 제2 연속체를 상기 적층 지그에 감는, 비쌍극형 전지의 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 세퍼레이터 기재 및 상기 제2 세퍼레이터 기재는 통기성을 갖고,
    인접하는 상기 지지면의 사이에 있어서 상기 제1 세퍼레이터 기재 및 상기 제2 세퍼레이터 기재를 흡인하면서, 상기 제1 연속체 및 상기 제2 연속체를 상기 적층 지그에 감는, 비쌍극형 전지의 제조 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 연속체를 형성하는 공정은, 긴 형상을 갖는 제1 전극 기재로부터 상기 제1 전극을 잘라내는 공정을 포함하고,
    상기 제2 연속체를 형성하는 공정은, 긴 형상을 갖는 제2 전극 기재로부터 상기 제2 전극을 잘라내는 공정을 포함하고,
    상기 제1 전극을 잘라내는 공정에 있어서는, 상기 제1 전극 기재를 흡착 반송하는 제1 반송 벨트 상에서 상기 제1 전극 기재를 절단하고, 잘라낸 상기 제1 전극을, 상기 제1 반송 벨트로부터 상기 제1 세퍼레이터 기재에 전사시키고,
    상기 제2 전극을 잘라내는 공정에 있어서는, 상기 제2 전극 기재를 흡착 반송하는 제2 반송 벨트 상에서 상기 제2 전극 기재를 절단하고, 잘라낸 상기 제2 전극을, 상기 제2 반송 벨트로부터 상기 제2 세퍼레이터 기재에 전사시키는, 비쌍극형 전지의 제조 방법.
  6. 비쌍극형 전지에 있어서의 부극 및 정극 중 한쪽의 제1 전극, 제1 세퍼레이터, 상기 부극 및 상기 정극 중 다른 쪽의 제2 전극 및 제2 세퍼레이터가 겹쳐진 서브 어셈블리 유닛을 복수 적층하여 어셈블리 유닛을 형성하는, 비쌍극형 전지의 제조 장치이며,
    상기 제1 전극을, 긴 형상을 갖는 제1 세퍼레이터 기재에, 상기 제1 세퍼레이터 기재가 신장되는 방향을 따라 배열하여 보유 지지한 제1 연속체를 형성하는 제1 형성부와,
    상기 제2 전극을, 긴 형상을 갖는 제2 세퍼레이터 기재에, 상기 제2 세퍼레이터 기재가 신장되는 방향을 따라 배열하여 보유 지지한 제2 연속체를 형성하는 제2 형성부와,
    복수의 지지면이 형성되고, 상기 제1 연속체와 상기 제2 연속체가 겹쳐져 감기는 회전 가능한 적층 지그와,
    상기 적층 지그를 회전 구동하여, 상기 지지면 각각에 상기 서브 어셈블리 유닛을 복수 적층시키는 구동부와,
    인접하는 상기 지지면에 적층된 인접하는 상기 서브 어셈블리 유닛끼리를 접속하는 상기 제1 세퍼레이터 기재 및 상기 제2 세퍼레이터 기재를 절단하여, 상기 어셈블리 유닛을 상기 지지면마다 분리하는 분리부와,
    상기 제1 형성부, 상기 제2 형성부, 상기 구동부 및 상기 분리부의 각각의 작동을 제어하는 제어부를 갖는, 비쌍극형 전지의 제조 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 형성부에 있어서, 상기 제1 전극을 상기 제1 세퍼레이터 기재에 보유 지지하는 제1 타이밍을, 보유 지지한 상기 제1 전극이, 상기 적층 지그의 회전에 의해 상기 제1 세퍼레이터 기재가 보내어져 다음 지지면 위에 적층되는 타이밍으로 설정하고,
    상기 제2 형성부에 있어서, 상기 제2 전극을 상기 제2 세퍼레이터 기재에 보유 지지하는 제2 타이밍을, 보유 지지한 상기 제2 전극이, 상기 적층 지그의 회전에 의해 상기 제2 세퍼레이터 기재가 보내어져 상기 다음 지지면 위에 적층되는 타이밍으로 설정하고,
    상기 서브 어셈블리 유닛의 적층수가 많아짐에 따라 상기 제1 세퍼레이터 기재 및 상기 제2 세퍼레이터 기재의 이송량이 커져도, 상기 제1 타이밍 및 상기 제2 타이밍 각각을 동일한 상태로 유지하는, 비쌍극형 전지의 제조 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 제1 연속체를 상기 적층 지그에 감을 때에 상기 제1 세퍼레이터 기재에 텐션을 작용시키는 제1 텐션 부여부와,
    상기 제2 연속체를 상기 적층 지그에 감을 때에 상기 제2 세퍼레이터 기재에 텐션을 작용시키는 제2 텐션 부여부를 갖는, 비쌍극형 전지의 제조 장치.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 제1 세퍼레이터 기재 및 상기 제2 세퍼레이터 기재는 통기성을 갖고,
    상기 적층 지그는, 인접하는 상기 지지면의 사이에 있어서 상기 제1 세퍼레이터 기재 및 상기 제2 세퍼레이터 기재를 흡인하는 흡인 부재를 구비하는, 비쌍극형 전지의 제조 장치.
  10. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 제1 형성부는, 긴 형상을 갖는 제1 전극 기재로부터 상기 제1 전극을 잘라내는 제1 잘라내기부를 포함하고,
    상기 제2 형성부는, 긴 형상을 갖는 제2 전극 기재로부터 상기 제2 전극을 잘라내는 제2 잘라내기부를 포함하고,
    상기 제1 잘라내기부는, 상기 제1 전극 기재를 흡착 반송하는 제1 반송 벨트와, 상기 제1 반송 벨트 상에서 상기 제1 전극 기재를 절단하는 제1 절단 부재와, 잘라낸 상기 제1 전극을 상기 제1 반송 벨트로부터 상기 제1 세퍼레이터 기재에 전사시키는 제1 전사부를 구비하고,
    상기 제2 잘라내기부는, 상기 제2 전극 기재를 흡착 반송하는 제2 반송 벨트와, 상기 제2 반송 벨트 상에서 상기 제2 전극 기재를 절단하는 제2 절단 부재와, 잘라낸 상기 제2 전극을 상기 제2 반송 벨트로부터 상기 제2 세퍼레이터 기재에 전사시키는 제2 전사부를 구비하는, 비쌍극형 전지의 제조 장치.
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