KR101440008B1 - 적층 장치 및 적층 방법 - Google Patents

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positive electrode
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lamination
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다카히로 모리
도모요 사와다
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니기소 가부시키가이샤
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Abstract

적층 장치(30)는, 적층 스테이지(32)에 적층된, 정극 시트(12), 부극 시트(14) 및 세퍼레이터 시트(16)의 전지 적층체(10)의 최상면에 대하여 하전 입자를 조사하는 제 1 대전기(40)를 구비한다. 하전 입자의 조사에 의해, 전지 적층체(10)와, 당해 적층체(10)에 적층되는 정극 시트(12), 부극 시트(14) 및 세퍼레이터 시트(16) 중 어느 것이 정전 흡착한다.

Description

적층 장치 및 적층 방법{LAMINATION DEVICE AND LAMINATION METHOD}
본 발명은, 전지 적층체의 적층 장치 및 적층 방법에 관한 것이다.
리튬 이온 이차 전지 등의 전극 구조로서, 종래부터, 권회형과 적층(라미네이트)형의 2종이 생산되고 있다. 이 중 후자는, 부극, 세퍼레이터, 정극, 세퍼레이터…와 같이, 부극과 정극의 사이에, 절연체로 이루어지는 세퍼레이터를 삽입하도록 하여, 이들을 적층함으로써 제조된다.
정극, 부극, 세퍼레이터의 적층시에, 이들의 부재 사이에서 위치 어긋남이 생기면, 정극과 부극의 단락으로 이어질 우려가 있다. 그래서, 정극, 부극, 세퍼레이터의 적층시의 위치 어긋남을 막기 위해, 종래부터, 가고정(temporary fastener) 수단이 설치되어 있다. 예를 들면 특허문헌 1에서는, 적층 스테이지에, 연직 방향으로 연장되는 가이드 부재를 복수 설치하여, 정극, 부극, 세퍼레이터로 구성되는, 전지 적층체의 위치 어긋남을 방지하고 있다.
또한, 특허문헌 2에서는, 세라믹 그린 시트의 적층 프로세스에 있어서, 정전 흡착을 이용하여 그린 시트의 적층체의 가고정을 행하고 있다. 구체적으로는, 그린 시트의 반송시에, 피적층측의 세라믹 그린 시트가 노출된 면에 대하여, 이오나이저(ionizer)로부터 음의 이온을 조사하고, 그린 시트의 표면을 마이너스 대전시킨다. 그리고, 적층측의 세라믹 그린 시트의 표면을, 양의 이온 조사에 의해 플러스 대전시킨다. 또한, 대전면끼리가 접하도록 하여, 적층체의 각 그린 시트가 가고정된다.
일본국 공개특허 특개2008-204706호 공보 일본국 공개특허 특개2012-69765호 공보
그런데, 가이드 부재 등의 기계적인 구속 수단을 이용한 가고정에서는, 전지 적층체의 사이즈 변경에 대응하는 것이 곤란해진다. 또한, 정전 흡착을 이용하여 전지의 정극, 부극 및 세퍼레이터를 적층시키는 경우, 세라믹 그린 시트와는 달리, 정극 및 부극이 도전체이기 때문에, 일단 대전시켜도 도전성이 있는 반송 홀더 등에 접촉함으로써 방전되어버려, 전지 적층체가 충분한 정전 흡착력을 유지하는 것은 곤란해진다. 그래서, 본 발명에서는, 전지 적층체의 사이즈 변경에 대응 가능함과 함께, 가고정에 있어서 전지 적층체의 정전 흡착력을 충분히 유지하는 것이 가능한, 적층 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 리튬 이온 이차 전지 등의 도전성이 있는 정극 시트, 부극 시트 및 양자 간에 삽입되는, 절연성의 세퍼레이터 시트를 적층하는, 적층 장치에 관한 것이다. 당해 장치는, 정극 시트, 부극 시트 및 세퍼레이터 시트가 적층되는, 적층 스테이지와, 상기 적층 스테이지에 적층된, 정극 시트, 부극 시트 및 세퍼레이터 시트의 적층체의 최상면에 대하여 하전 입자를 조사하는 제 1 대전기를 구비하고, 상기 적층체와, 당해 적층체에 적층되는 정극 시트, 부극 시트 및 세퍼레이터 시트 중 어느 것을 정전 흡착시킨다.
또한, 상기 발명에 있어서, 상기 적층 스테이지를 이동시키는 이동 기구를 구비하고, 상기 적층 스테이지는, 유전체로부터 형성되며, 상기 제 1 대전기는, 정극 시트, 부극 시트 및 세퍼레이터 시트의 적층 전에, 상기 적층 스테이지에 하전 입자를 조사함으로써, 상기 적층 스테이지에 상기 적층체를 정전 흡착시켜, 상기 적층 스테이지의 이동시의, 상기 적층 스테이지에 대한 상기 적층체의 위치 어긋남을 억제하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발명에 있어서, 정극 시트의 위치 결정을 행하는 정극 포지션 테이블과, 세퍼레이터 시트의 위치 결정을 행하는 정극측 세퍼레이터 포지션 테이블이 설치된 정극 라인과, 부극 시트의 위치 결정을 행하는 부극 포지션 테이블과, 세퍼레이터 시트의 위치 결정을 행하는 부극측 세퍼레이터 포지션 테이블이 설치된 부극 라인을 구비하고, 상기 이동 기구는, 상기 적층 스테이지를 상기 정극 라인 및 부극 라인으로 이동시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발명에 있어서, 상기 정극측 또는 부극측 세퍼레이터 포지션 테이블로부터 세퍼레이터 시트를 상기 적층 스테이지로 반송하는 반송 홀더를 구비하고, 상기 반송 홀더는, 상기 적층체의 최상면에 면하는 하면을 노출시킨 상태에서 세퍼레이터 시트를 반송하고, 반송 중의 세퍼레이터 시트의 상기 하면에 대하여 하전 입자를 조사하는 제 2 대전기를 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발명에 있어서, 상기 적층체의 최외주에 가고정 테이프를 부착시키는 가고정 테이프 스테이지를 구비하고, 상기 이동 기구는, 상기 적층 스테이지를 상기 정극 라인 또는 부극 라인으로부터, 상기 가고정 테이프 스테이지로 이동시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발명에 있어서, 가고정 테이프가 부착된 상기 적층체의 복수의 정극 단자와 복수의 부극 단자의 각각에 대하여, 전극 탭을 용접하는 용접 스테이지를 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 리튬 이온 이차 전지 등의 도전성이 있는 정극 시트, 부극 시트 및 양자 간에 삽입되는, 절연성의 세퍼레이터 시트를 적층하는 적층 방법에 관한 것이다. 당해 방법은, 적층 스테이지에, 정극 시트, 부극 시트 및 세퍼레이터 시트를 적층하고, 상기 적층 스테이지에 적층된, 정극 시트, 부극 시트 및 세퍼레이터 시트의 적층체의 최상면에 대하여, 하전 입자를 조사하고, 상기 적층체와, 당해 적층체에 적층되는 정극 시트, 부극 시트 및 세퍼레이터 시트 중 어느 것을 정전 흡착시킨다.
또한, 상기 발명에 있어서, 상기 적층 스테이지는, 이동 가능함과 함께, 유전체로부터 형성되며, 정극 시트, 부극 시트 및 세퍼레이터 시트의 적층 전에, 상기 적층 스테이지에 하전 입자를 조사함으로써, 상기 적층 스테이지에 상기 적층체를 정전 흡착시켜, 상기 적층 스테이지의 이동시의, 상기 적층 스테이지에 대한 상기 적층체의 위치 어긋남을 억제하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발명에 있어서, 상기 적층 스테이지를 정극 시트의 위치 결정을 행하는 정극 포지션 테이블과 세퍼레이터 시트의 위치 결정을 행하는 정극측 세퍼레이터 포지션 테이블이 설치된 정극 라인과, 부극 시트의 위치 결정을 행하는 부극 포지션 테이블과 세퍼레이터 시트의 위치 결정을 행하는 부극측 세퍼레이터 포지션 테이블이 설치된 부극 라인으로 이동시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발명에 있어서, 상기 정극측 또는 부극측 세퍼레이터 포지션 테이블로부터, 세퍼레이터 시트를 상기 적층 스테이지로 반송할 때에, 상기 적층체의 최상면에 면하는 하면을 노출시킨 상태에서, 세퍼레이터 시트를 반송하고, 반송 중의 세퍼레이터 시트의 상기 하면에 대하여, 하전 입자를 조사하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 적층체의 사이즈 변경에 대응 가능함과 함께, 가고정에 있어서, 전지 적층체의 정전 흡착력을 충분히 유지하는 것이 가능해진다.
도 1은, 전지 적층체의 형성 프로세스를 설명하는 도면이다.
도 2는, 본 실시형태에 관련된 전지 적층체의 적층 장치를 예시하는 도면이다.
도 3은, 본 실시형태에 관련된 적층 장치를 이용한, 전지 적층체의 적층 공정을 설명하는 도면이다.
도 4는, 본 실시형태에 관련된 적층 장치를 이용한, 전지 적층체의 적층 공정을 설명하는 도면이다.
도 5는, 본 실시형태에 관련된 적층 장치를 이용한, 전지 적층체의 적층 공정을 설명하는 도면이다.
도 6은, 본 실시형태에 관련된 적층 장치를 이용한, 전지 적층체의 적층 공정을 설명하는 도면이다.
도 7은, 본 실시형태에 관련된 적층 장치를 이용한, 전지 적층체의 적층 공정을 설명하는 도면이다.
도 8은, 본 실시형태에 관련된 적층 장치를 이용한, 전지 적층체의 적층 공정을 설명하는 도면이다.
도 9는, 본 실시형태에 관련된 적층 장치를 이용한, 전지 적층체의 적층 공정을 설명하는 도면이다.
도 10은, 본 실시형태에 관련된 적층 장치를 이용한, 전지 적층체의 적층 공정을 설명하는 도면이다.
도 11은, 본 실시형태에 관련된 적층 장치를 이용한, 전지 적층체의 적층 공정을 설명하는 도면이다.
도 1에, 본 실시형태에 관련된 적층 장치에 의해 형성되는, 전지 적층체(10)를 예시한다. 전지 적층체(10)는, 정극 시트(12), 부극 시트(14) 및 세퍼레이터 시트(16)를 구비한다.
정극 시트(12)는, 도전성의 집전체 시트에, 정극 활물질층(18)을 도포함으로써 형성된다. 집전체 시트는, 예를 들면 알루미늄 박으로 구성된다. 정극 활물질층(18)은, LiCoO2 등의 리튬 복합 산화물과, 이들의 리튬 복합 산화물을 집전체 시트에 정착시키기 위한 바인더를 구비하고 있다. 또한, 집전체 시트의 일부는, 정극 활물질층(18)이 형성되지 않고 노출되어 있으며, 이 부분이 정극 단자(20)가 된다.
부극 시트(14)는, 도전성의 집전체 시트에, 부극 활물질층(22)을 도포함으로써 형성된다. 집전체 시트는, 예를 들면 구리박으로 구성된다. 부극 활물질층(22)은, 카본 등의 탄소질 재료와, 탄소질 재료를 집전체에 정착시키기 위한 바인더를 구비하고 있다. 또한, 집전체 시트의 일부는, 부극 활물질층(22)이 형성되지 않고 노출되어 있으며, 이 부분이 부극 단자(24)가 된다. 부극 시트(14)의 사이즈는, 정극 시트(12)와 대략 동일해지도록 형성되어도 된다.
세퍼레이터 시트(16)는, 정극 시트(12)와 부극 시트(14)의 사이에 삽입되어, 양자를 절연한다. 세퍼레이터 시트(16)는, 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌 등의, 절연성의 다공질막으로 구성된다. 세퍼레이터 시트(16)의 사이즈는, 정극 시트(12) 및 부극 시트(14)의 활물질층을 덮을 수 있는 사이즈면 되고, 예를 들면 이들의 활물질층과 대략 동일한 형상이어도 된다.
전지 적층체(10)는, 부극 시트(14)와 정극 시트(12)의 사이에 세퍼레이터 시트(16)를 삽입하도록 하여, 이들 3자를 복수층에 걸쳐 적층한다. 예를 들면, 부극 시트(14), 세퍼레이터 시트(16), 정극 시트(12) 및 세퍼레이터 시트(16)의 순으로 적층된 층을 1세트로 하면, 10세트에서 50세트 정도를 적층함으로써, 전지 적층체(10)가 형성된다. 또한, 적층에 있어서, 정극 시트(12)의 정극 단자(20)와 부극 시트(14)의 부극 단자(24)가 겹치지 않도록 적층한다. 예를 들면, 정극 단자(20)가 배치된 일단과는 대향하는 타단에, 부극 단자(24)를 배치한다.
전지 적층체(10)의 적층이 종료하면, 전지 적층체(10)의 최외주에는 가고정 테이프(26)가 부착된다. 가고정 테이프(26)가 부착된 전지 적층체(10)는, 복수의 정극 단자(20) 및 복수의 부극 단자(24)의 각각에 대하여, 전극 탭(28)이 용접된다. 전극 탭(28)은, 복수의 정극 단자(20)끼리 및 복수의 부극 단자(24)끼리를 용접에 의해 고착시키는 것으로, 이것에 의해, 전지 적층체(10)의 각 층이 고정된다. 정극 단자(20) 측의 전극 탭(28A)은, 예를 들면 알루미늄으로 구성되며, 부극 단자(24) 측의 전극 탭(28B)은, 예를 들면 니켈로 구성된다.
도 2에, 본 실시형태에 관련된 전지 적층체(10)의 적층 장치(30)를 예시한다. 적층 장치(30)는, 적층 스테이지(32), 정극 라인(34), 부극 라인(36), 반송 홀더(38), 제 1 대전기(40), 제 2 대전기(42), 가고정 테이프 스테이지(44) 및 용접 스테이지(46)를 구비한다.
정극 라인(34)은, 정극 시트(12) 및 세퍼레이터 시트(16)의 적층을 행하기 위한 프로세스 라인이다. 정극 라인(34)은, 정극 카세트(48), 정극 포지션 테이블(50), 정극측 세퍼레이터 포지션 테이블(52) 및 세퍼레이터 시트 공급부(54)를 구비한다. 정극 라인(34)은, 예를 들면, 정극 카세트(48), 정극 포지션 테이블(50), 정극측 세퍼레이터 포지션 테이블(52) 및 세퍼레이터 시트 공급부(54)가 일렬로 배열되어 있다. 또한, 정극 포지션 테이블(50)과 정극측 세퍼레이터 포지션 테이블(52)의 사이에는, 적층 스테이지(32) 및 제 2 대전기(42)가 배치될 수 있도록, 간격이 띄어져 있다.
정극 카세트(48)는, 복수의 정극 시트(12)를 수납하는 수납 수단이다. 정극 포지션 테이블(50)은, 정극 시트(12)의 위치 맞춤을 행하는 위치 맞춤 수단이다. 정극 포지션 테이블(50)은, 직교하는 2축 방향 및 이 2축에 직교하는 회전축 둘레의 회전 방향으로, 이동 및 회전 가능하게 되어 있다. 또한, 정극 포지션 테이블(50)은, 재치된 정극 시트(12)를 유지하는 유지 수단을 구비한다. 이 유지 수단은, 예를 들면, 진공 흡착에 의한 진공 척이어도 된다.
정극 포지션 테이블(50)은, 정극 포지션 테이블(50) 상의 정극 시트(12)의 위치를 검출하는 검출 수단(56)을 구비하고 있다. 검출 수단(56)은, 예를 들면 카메라 등의 촬상 장치여도 된다. 검출 수단(56)은, 정극 시트(12)의 모서리부 등, 소정의 표시를 기준으로 하여, 정극 시트(12)의 위치 및 자세와, 미리 정해진 위치, 자세의 차이를 검출한다. 정극 포지션 테이블(50)은, 이 차이를 보정하도록, 이동, 회전한다.
또한, 이하에서는, 정극 시트(12), 부극 시트(14) 및 세퍼레이터 시트(16)의 위치 및 자세 맞춤을, 간단히 「위치 맞춤」으로 부른다.
정극측 세퍼레이터 포지션 테이블(52)은, 세퍼레이터 시트(16)의 위치 맞춤을 행하는 위치 맞춤 수단이다. 정극측 세퍼레이터 포지션 테이블(52)은, 정극 포지션 테이블(50)과 마찬가지로, 직교하는 2축 방향 및 이 2축에 직교하는 회전축 둘레의 회전 방향으로, 이동 및 회전 가능하게 되어 있다. 또한, 정극측 세퍼레이터 포지션 테이블(52)은, 재치된 세퍼레이터 시트(16)를 유지하는, 진공 척 등의 유지 수단을 구비한다. 또한, 정극측 세퍼레이터 포지션 테이블(52)은, 정극측 세퍼레이터 포지션 테이블(52) 상의 세퍼레이터 시트(16)의 위치를 검출하는 검출 수단(56)을 구비하고 있다. 세퍼레이터 시트(16)가 미리 정해진 위치, 자세가 되도록, 검출 수단(56)의 검출 결과에 따라, 정극측 세퍼레이터 포지션 테이블(52)이 이동, 회전한다.
세퍼레이터 시트 공급부(54)는, 세퍼레이터 시트 절단부(60) 및 시트 롤(64)을 구비한다. 세퍼레이터 시트 절단부(60)는, 길이가 긴 세퍼레이터 시트가 감긴 시트 롤(64)을 미리 정해진 길이로 절단한다. 절단된 세퍼레이터 시트(16)는, 도시하지 않은 반송 수단에 의해 정극측 세퍼레이터 포지션 테이블(52)로 반송된다.
부극 라인(36)은, 부극 시트(14) 및 세퍼레이터 시트(16)의 적층을 행하기 위한 프로세스 라인이다. 부극 라인(36)은, 부극 카세트(66), 부극 포지션 테이블(68), 부극측 세퍼레이터 포지션 테이블(70) 및 세퍼레이터 시트 공급부(54)를 구비한다. 부극 라인(36)은, 정극 라인(34)과 마찬가지로, 부극 카세트(66), 부극 포지션 테이블(68), 부극측 세퍼레이터 포지션 테이블(70) 및 세퍼레이터 시트 공급부(54)가 일렬로 배열되어 있다. 또한, 부극 포지션 테이블(68)과 부극측 세퍼레이터 포지션 테이블(70)의 사이에는, 적층 스테이지(32) 및 제 2 대전기(42)가 배치될 수 있도록, 간격이 띄어져 있다. 또한, 부극 라인(36)은, 정극 라인(34)과 병렬하도록 설치되어 있다.
부극 카세트(66)는, 복수의 부극 시트(14)를 수납하는 수납 수단이다. 부극 포지션 테이블(68)은, 부극 시트(14)의 위치 맞춤을 행하는 위치 맞춤 수단이다. 부극 포지션 테이블(68)은, 정극 포지션 테이블(50)과 마찬가지로, 재치된 부극 시트(14)를 유지하는, 진공 척 등의 유지 수단을 구비한다. 또한, 부극 포지션 테이블(68)은, 직교하는 2축 방향 및 이 2축에 직교하는 회전축 둘레의 회전 방향으로, 이동 및 회전 가능하게 되어 있다. 또한, 부극 포지션 테이블(68)은, 부극 포지션 테이블(68) 상의 부극 시트(14)의 위치를 검출하는 검출 수단(56)을 구비하고 있다. 부극 시트(14)가 미리 정해진 위치, 자세가 되도록, 검출 수단(56)의 검출 결과에 따라, 부극 포지션 테이블(68)이 이동, 회전한다.
부극측 세퍼레이터 포지션 테이블(70)은, 세퍼레이터 시트(16)의 위치 맞춤을 행하는 위치 맞춤 수단이다. 부극측 세퍼레이터 포지션 테이블(70)은, 정극측 세퍼레이터 포지션 테이블(52)과 마찬가지로, 재치된 세퍼레이터 시트(16)를 유지하는, 진공 척 등의 유지 수단을 구비한다. 또한, 부극측 세퍼레이터 포지션 테이블(70)은, 직교하는 2축 방향 및 이 2축에 직교하는 회전축 둘레의 회전 방향으로, 이동 및 회전 가능하게 되어 있다. 또한, 부극측 세퍼레이터 포지션 테이블(70)은, 부극측 세퍼레이터 포지션 테이블(70) 상의 세퍼레이터 시트(16)의 위치를 검출하는 검출 수단(56)을 구비하고 있다. 세퍼레이터 시트(16)가 미리 정해진 위치, 자세가 되도록, 검출 수단(56)의 검출 결과에 따라, 부극측 세퍼레이터 포지션 테이블(70)이 이동, 회전한다.
가고정 테이프 스테이지(44)에서는, 적층이 종료한 전지 적층체(10)의 최외주에, 가고정 테이프(26)가 부착된다. 또한, 용접 스테이지(46)에서는, 가고정 테이프(26)가 부착된 전지 적층체(10)의, 복수의 정극 단자(20)와 복수의 부극 단자(24)의 각각에 대하여, 전극 탭(28A, 28B)이, 초음파 용접이나 저항 용접 등의 용접 수단을 이용하여 용접된다. 전극 탭(28A, 28B)의 용접에 의해, 전지 적층체(10)의 각 층이 고정된다.
이와 같이, 적층 장치(30) 내에 용접 스테이지(46)를 조립함으로써, 각각을 다른 장치로 하는 것에 비해, 적층으로부터 전지 적층체(10)의 각 층의 고정까지 걸리는 시간을 단축할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 전지 적층체(10)의 가고정은 정전 흡착에서 행해지며, 시간의 경과와 함께 방전에 의해 서서히 흡착력이 저하되어 간다. 본 실시형태와 같이, 전지 적층체(10)의 각 시트의 대전시부터 고정까지의 기간을 단축함으로써, 흡착력이 저하되어 가고정이 불안정해지기 전에, 전지 적층체(10)의 각 층의 고정을 행하는 것이 가능해진다.
반송 홀더(38)는, 정극 시트(12), 부극 시트(14) 및 세퍼레이터 시트(16)를 반송한다. 반송 홀더(38)는, 이동 기구(72) 및 유지 수단(74)을 구비한다. 이동 기구(72)는, 예를 들면 정극 라인(34) 및 부극 라인(36)의 연신 방향을 따라 직선이동하는 리니어 이동 수단이어도 된다.
유지 수단(74)은, 예를 들면 진공 흡착을 이용한 진공 척이어도 된다. 또한, 유지 수단(74)으로부터 정극 시트(12), 부극 시트(14) 및 세퍼레이터 시트(16)를 박리시키기 위해, 유지 수단(74)은, 가압 기체를 분출시키는 기구나, 제전(除電)장치를 구비하고 있어도 된다.
또한, 유지 수단(74)은 복수 설치되어 있어도 된다. 예를 들면, 유지 수단(74)은, 정극 카세트(48)로부터 정극 포지션 테이블(50)에 정극 시트(12)를 반송하는 유지 수단(74A), 정극 포지션 테이블(50)로부터 적층 스테이지(32)에 정극 시트(12)를 반송하는 유지 수단(74B) 및 정극측 세퍼레이터 포지션 테이블(52)로부터 적층 스테이지(32)에 세퍼레이터 시트(16)를 반송하는 유지 수단(74C)을 구비하고 있다. 유지 수단(74A, 74B, 74C)은, 예를 들면, 반송 홀더(38)의 이동 방향을 따라, 직선상에 배치된다. 또한, 유지 수단(74A, 74B, 74C)의 배치 간격은, 정극 카세트(48), 정극 포지션 테이블(50) 및 적층 스테이지(32)의 배치 간격과 각각 동일해지도록 구성되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 유지 수단(74A, 74B, 74C)의 배치 간격은, 등간격인 것이 바람직하다.
또한, 유지 수단(74)은, 부극 카세트(66)로부터 부극 포지션 테이블(68)에 부극 시트(14)를 반송하는 유지 수단(74D), 부극 포지션 테이블(68)로부터 적층 스테이지(32)에 부극 시트(14)를 반송하는 유지 수단(74E) 및 부극측 세퍼레이터 포지션 테이블(70)로부터 적층 스테이지(32)에 세퍼레이터 시트(16)를 반송하는 유지 수단(74F)을 구비하고 있다. 유지 수단(74D, 74E, 74F)은, 예를 들면, 유지 수단(74A, 74B, 74C)과 병렬로, 반송 홀더(38)의 이동 방향을 따라, 직선상에 배치된다. 또한, 유지 수단(74D, 74E, 74F)의 배치 간격은, 부극 카세트(66), 부극 포지션 테이블(68) 및 적층 스테이지(32)의 배치 간격과 각각 동일해지도록 구성되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 유지 수단(74D, 74E, 74F)의 배치 간격은, 등간격인 것이 바람직하다.
각 유지 수단(74A∼F)에는, 각각, 연직 방향으로 이동 가능한 리프트 기구가 설치되어 있다. 각 유지 수단(74A∼F)이 연직 방향 하측으로 하강하여, 각 포지션 테이블 등에 재치된 정극 시트(12), 부극 시트(14) 및 세퍼레이터 시트(16)에 맞닿은 후에, 진공 흡착 등에 의해 이들의 시트를 유지한다. 시트 유지 후, 유지 수단(74)은 연직 방향 상측으로 되돌아가고, 그 후에 이동 기구(72)에 의해 반송 홀더(38)가 이동한다. 이 이동 중, 유지된 각 시트는, 전지 적층체(10)의 최상면에 면하는 하면이 노출된 상태가 된다. 이동 후, 유지 수단(74)이 연직 방향 하측으로 하강하고, 반송처의 각 포지션 테이블이나 적층 스테이지(32) 상의 전지 적층체(10)의 최상층에 맞닿으면, 진공을 해제하여, 또한 필요에 따라 정압 기체를 분출시켜, 시트를 박리시킨다.
적층 스테이지(32)에는, 정극 시트(12), 부극 시트(14) 및 세퍼레이터 시트(16)가 적층된다. 적층 스테이지(32)는, 도시하지 않은 이동 기구에 의해 이동 가능하게 되어 있다. 이동 기구에 의해, 적층 스테이지(32)는, 정극 라인(34), 부극 라인(36) 및 가고정 테이프 스테이지(44)로 이동시켜진다. 적층 스테이지(32)의 이동 방향은, 정극 라인(34) 및 부극 라인(36)의 연신 방향과는 대략 직교하는 방향이어도 된다.
또한, 적층 스테이지(32)는, 유전체로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 적층 스테이지(32)는, 실리콘 고무 등의 실리콘계 재료로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
정극 카세트(48), 정극 포지션 테이블(50), 적층 스테이지(32) 및 정극측 세퍼레이터 포지션 테이블(52)은, 등간격으로 배치되어 있는 것이 바람직하다. 마찬가지로 하여, 부극 카세트(66), 부극 포지션 테이블(68), 적층 스테이지(32) 및 부극측 세퍼레이터 포지션 테이블(70)은, 등간격으로 배치되어 있는 것이 바람직하다.
제 1 대전기(40)는, 적층 스테이지(32)를 향하여 하전 입자를 조사한다. 제 1 대전기(40)는, 예를 들면, 이오나이저여도 된다. 제 1 대전기(40)는, 음이온을 조사할 경우, 인가 전압은 -100kV 이상 -10kV 이하인 것이 바람직하다. 또한, -50kV로 하는 것이, 보다 바람직하다. 양이온을 조사할 경우, 인가 전압은 +10kV 이상 +50kV 이하인 것이 바람직하다. 또한, +30kV로 하는 것이, 보다 바람직하다.
제 1 대전기(40)는, 반송 홀더(38)에 설치되어도 된다. 반송 홀더(38)의 이동에 따라 적층 스테이지(32)를 가로지를 때에, 제 1 대전기(40)가 하전 입자를 조사함으로써, 적층 스테이지(32)를 면적으로 대전시키는 것이 가능해진다. 제 1 대전기(40)는, 정극 라인(34) 및 부극 라인(36)의 연신 방향에 대하여 직교하는 방향으로 연신하는 장척 모양의 형상이어도 되고, 유지 수단(74B, 74E)과, 유지 수단(74C, 74F)의 사이에 설치되어 있어도 된다. 또한, 하전 입자의 조사 방향은, 연직 방향 하측이어도 된다.
제 2 대전기(42)는, 정극측 및 부극측 세퍼레이터 포지션 테이블(52, 70)로부터, 적층 스테이지(32)로 반송되는 세퍼레이터 시트(16)의, 하면(전지 적층체(10)의 최상면에 면하는 면)에 대하여 하전 입자를 조사한다. 제 2 대전기(42)는, 정극 라인(34) 및 부극 라인(36)의 연신 방향에 대하여 직교하는 방향으로 연신하는 장척 모양의 형상이어도 되고, 정극측 및 부극측 세퍼레이터 포지션 테이블(52, 70)과, 적층 스테이지(32)의 사이에 설치되어 있어도 된다. 또한, 하전 입자의 조사 방향은, 연직 방향 상측이어도 된다.
제 2 대전기(42)는, 예를 들면, 이오나이저여도 된다. 제 1 대전기(40)와 마찬가지로, 제 2 대전기(42)는, 음이온을 조사할 경우, 인가 전압은 -100kV 이상 -10kV 이하인 것이 바람직하다. 또한, -50kV로 하는 것이, 보다 바람직하다. 양이온을 조사할 경우, 인가 전압은 +10kV 이상 +50kV 이하인 것이 바람직하다. 또한, +30kV로 하는 것이, 보다 바람직하다. 또한, 본 발명자들의 실험 결과, 양이온을 조사한 경우, 음이온을 조사하는 경우와 비교하여, 반송 홀더(38)로부터 세퍼레이터 시트(16)를 박리시키는 것이 곤란해진다는 것이 발견되었다. 이 지견에 의거하여, 제 2 대전기(42)는, 음이온을 조사하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.
다음으로, 본 실시형태에 관련된 적층 장치(30)를 이용한, 전지 적층체(10)의 적층 프로세스에 대하여 설명한다. 도 3에는, 적층 프로세스의 초기 상태가 기재되어 있다. 또한, 도 3에서 도 11에 대해서는, 부극 라인(36) 측의 적층 프로세스를 설명하는 사정상, 정극 라인(34) 및 유지 수단(74A∼74C)의 도시를 생략하고 있다.
적층 스테이지(32)는, 부극 라인(36) 측에서 정지하고 있다. 반송 홀더(38)는, 유지 수단(74D)이 부극 카세트(66) 상에 위치하도록 이동한다. 그 후, 유지 수단(74D)은 부극 카세트(66) 내의 부극 시트(14)를 진공 흡착 등에 의해 유지한다.
다음으로, 도 4에 나타낸 바와 같이, 반송 홀더(38)는, 유지 수단(74D)이 부극 포지션 테이블(68) 상에 위치하도록 이동한다. 그 후, 유지 수단(74D)은, 진공흡착을 해제하여 가압 기체를 분출시키는 등에 의해 부극 시트(14)를 박리하여, 당해 부극 시트(14)를, 부극 포지션 테이블(68) 상에 재치시킨다.
부극 포지션 테이블(68)에서는, 재치된 부극 시트(14)의 위치 맞춤을 행한다. 또한, 이것과 병행하여, 세퍼레이터 시트 공급부(54)에서는, 세퍼레이터 시트 절단부(60)에 의해 시트 롤(64)의 일부가 절단된다. 절단된 세퍼레이터 시트(16)는, 부극측 세퍼레이터 포지션 테이블(70)에 재치됨과 함께, 그 위치 맞춤이 행해진다.
다음으로, 도 5에 나타낸 바와 같이, 반송 홀더(38)는, 유지 수단(74E)이 부극 포지션 테이블(68) 상에 위치하도록 이동한다. 그 후, 유지 수단(74E)은, 부극 포지션 테이블(68)에 재치된, 위치 맞춤이 끝난 부극 시트(14)를 유지한다. 또한 이것과 동시에, 유지 수단(74D)은, 부극 카세트(66) 내의 부극 시트(14)를 유지한다.
다음으로, 도 6에 나타낸 바와 같이, 반송 홀더(38)는, 세퍼레이터 시트 공급부(54) 측으로 이동한다. 이 이동시에, 제 1 대전기(40)는, 그 적층면에 시트가 재치되어 있지 않은, 적층 스테이지(32)에, 하전 입자를 조사하여, 적층 스테이지(32)를 대전시킨다.
다음으로, 도 7에 나타낸 바와 같이, 반송 홀더(38)는, 유지 수단(74E)이 적층 스테이지(32) 상에 위치하도록 이동한다. 유지 수단(74E)은, 부극 시트(14)를 박리하여, 당해 부극 시트(14)를 적층 스테이지(32)에 재치시킨다.
이 때, 대전된 적층 스테이지(32)와 부극 시트(14)가 정전 흡착에 의해 가고정된다. 적층 스테이지(32)와 부극 시트(14), 즉 전지 적층체(10)가 가고정됨으로써, 적층 스테이지(32)의 이동시에, 전지 적층체(10)의, 적층 스테이지(32)에 대한 위치 어긋남이 억제된다.
한편, 유지 수단(74D)은 부극 시트(14)를 박리하여, 당해 부극 시트(14)를 부극 포지션 테이블(68) 상에 재치시킨다. 부극 포지션 테이블(68)에서는, 재치된 부극 시트(14)의 위치 맞춤을 행한다. 또한, 이것과 병행하여, 유지 수단(74F)은, 부극측 세퍼레이터 포지션 테이블(70)에서 위치 맞춤된 세퍼레이터 시트(16)를 유지한다.
다음으로, 도 8에 나타낸 바와 같이, 반송 홀더(38)는, 부극 카세트(66) 측으로 이동한다. 이 이동시에, 제 1 대전기(40)는, 적층 스테이지(32) 상에 재치된 부극 시트(14)의 상면에, 하전 입자를 조사하여, 부극 시트(14)를 대전시킨다. 즉, 제 1 대전기(40)는, 적층 스테이지(32) 상의 전지 적층체(10)의 최상면에 대하여 하전 입자를 조사하여, 당해 전지 적층체(10)의 최상층을 대전시킨다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 도전체로 이루어지는 부극 시트(14) 및 정극 시트(12)를, 적층 스테이지(32) 상에 재치 또는 적층시킨 후에, 대전시키고 있다. 반송 중의 대전과 비교하여, 반송 수단으로부터 전하가 빠져나가는 것을 피할 수 있으므로, 전지 적층체(10)의 정전 흡착력의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 이것과 병행하여, 제 2 대전기(42)는, 유지 수단(74F)에 유지되어 있는 세퍼레이터 시트(16)의 하면에 대하여 하전 입자를 조사한다. 상술한 바와 같이 세퍼레이터 시트(16)는 유전체로 구성되어 있으므로, 반송 홀더(38)로의 전하 누설은 얼마 안 되며, 대전 상태가 유지된다.
다음으로, 도 9에 나타낸 바와 같이, 반송 홀더(38)는, 유지 수단(74F)이 적층 스테이지(32) 상에 위치하도록 이동한다. 유지 수단(74F)은, 세퍼레이터 시트(16)를 박리하여, 당해 세퍼레이터 시트(16)를 적층 스테이지(32)의 부극 시트(14) 상에 적층시킨다. 이 때, 대전된 부극 시트(14)와, 동일하게 대전된 세퍼레이터 시트(16)가, 정전 흡착에 의해 가고정된다.
또한, 이것과 병행하여, 유지 수단(74E)은, 부극 포지션 테이블(68)에 재치된, 위치 맞춤이 끝난 부극 시트(14)를 유지한다. 또한 이것과 동시에, 유지 수단(74D)은, 부극 카세트(66) 내의 부극 시트(14)를 유지한다. 또한, 세퍼레이터 시트 공급부(54)에서는, 세퍼레이터 시트 절단부(60)에 의해 시트 롤(64)의 일부가 절단된다. 절단된 세퍼레이터 시트(16)는, 부극측 세퍼레이터 포지션 테이블(70)에 재치됨과 함께, 그 위치 맞춤이 행해진다.
다음으로, 도 10에 나타낸 바와 같이, 반송 홀더(38)는, 세퍼레이터 시트 공급부(54) 측으로 이동한다. 이 이동시에, 제 1 대전기(40)는, 적층 스테이지(32) 상의 전지 적층체(10)의 최상면(세퍼레이터 시트(16)의 상면)에 하전 입자를 조사하여, 상층의 세퍼레이터 시트(16)를 대전시킨다.
다음으로, 도 11에 나타낸 바와 같이, 반송 홀더(38)는, 유지 수단(74F)이 부극측 세퍼레이터 포지션 테이블(70) 상에 위치하도록 이동함과 함께, 부극측 세퍼레이터 포지션 테이블(70)에서 위치 맞춤된 세퍼레이터 시트(16)를 유지한다.
또한, 이 때, 적층 스테이지(32)는, 정극 라인(34) 측으로 이동한다. 정극 라인(34) 측에서는, 도 7에서 도 11과 마찬가지의 프로세스가 실행되며, 정극 시트(12) 및 세퍼레이터 시트(16)의 적층이 행해진다. 전지 적층체(10)가 소정의 층수까지 적층되면, 적층 스테이지(32)는, 가고정 테이프 스테이지(44)로 이동하여, 전지 적층체(10)를 가고정 테이프 스테이지(44)로 주고 받는다.
10: 전지 적층체 12: 정극 시트
14: 부극 시트 16: 세퍼레이터 시트
18: 정극 활물질층 20: 정극 단자
22: 부극 활물질층 24: 부극 단자
26: 가고정 테이프 28A, 28B: 전극 탭
30: 적층 장치 32: 적층 스테이지
34: 정극 라인 36: 부극 라인
38: 반송 홀더 40: 제 1 대전기
42: 제 2 대전기 44: 가고정 테이프 스테이지
46: 용접 스테이지 48: 정극 카세트
50: 정극 포지션 테이블
52: 정극측 세퍼레이터 포지션 테이블 54: 세퍼레이터 시트 공급부
56: 검출 수단 60: 세퍼레이터 시트 절단부
64: 시트 롤 66: 부극 카세트
68: 부극 포지션 테이블
70: 부극측 세퍼레이터 포지션 테이블 72: 이동 기구
74A∼74F: 유지 수단

Claims (10)

  1. 도전성의 정극 시트, 부극 시트 및 양자 간에 삽입되는 절연성의 세퍼레이터 시트를 적층하는, 적층 장치에 있어서,
    정극 시트, 부극 시트 및 세퍼레이터 시트가 적층되는, 유전체로부터 형성된 적층 스테이지와,
    상기 적층 스테이지를 이동시키는 이동 기구와,
    상기 적층 스테이지에 적층된, 정극 시트, 부극 시트 및 세퍼레이터 시트의 적층체의 최상면에 대하여 하전 입자를 조사하는 제 1 대전기를 구비하고,
    상기 적층체와, 당해 적층체에 적층되는 정극 시트, 부극 시트 및 세퍼레이터 시트 중 어느 것을 정전 흡착시킴과 함께,
    정극 시트, 부극 시트 및 세퍼레이터 시트의 상기 적층 스테이지로의 적층 전에, 상기 제 1 대전기에 의해, 상기 적층 스테이지에 하전 입자를 조사함으로써, 상기 적층 스테이지에 상기 적층체를 정전 흡착시켜, 상기 적층 스테이지의 이동시의, 상기 적층 스테이지에 대한 상기 적층체의 위치 어긋남을 억제하는 것을 특징으로 하는 적층 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 기재된 적층 장치에 있어서,
    정극 시트의 위치 결정을 행하는 정극 포지션 테이블과, 세퍼레이터 시트의 위치 결정을 행하는 정극측 세퍼레이터 포지션 테이블이 설치된 정극 라인과,
    부극 시트의 위치 결정을 행하는 부극 포지션 테이블과, 세퍼레이터 시트의 위치 결정을 행하는 부극측 세퍼레이터 포지션 테이블이 설치된 부극 라인을 구비하고,
    상기 이동 기구는, 상기 적층 스테이지를, 상기 정극 라인 및 부극 라인으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 적층 장치.
  4. 제 3항에 기재된 적층 장치에 있어서,
    상기 정극측 또는 부극측 세퍼레이터 포지션 테이블로부터 세퍼레이터 시트를 상기 적층 스테이지로 반송하는 반송 홀더를 구비하고,
    상기 반송 홀더는, 상기 적층체의 최상면에 면하는 하면을 노출시킨 상태에서, 세퍼레이터 시트를 반송하고,
    반송 중의 세퍼레이터 시트의 상기 하면에 대하여 하전 입자를 조사하는, 제 2 대전기를 구비하는 것을 특징으로 하는 적층 장치.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 기재된 적층 장치에 있어서,
    상기 적층체의 최외주에 가고정 테이프를 부착시키는 가고정 테이프 스테이지를 구비하고,
    상기 이동 기구는, 상기 적층 스테이지를, 상기 정극 라인 또는 부극 라인으로부터, 상기 가고정 테이프 스테이지로 이동시키는 것을 특징으로 하는 적층 장치.
  6. 제 5항에 기재된 적층 장치에 있어서,
    가고정 테이프가 부착된 상기 적층체의, 복수의 정극 단자와 복수의 부극 단자의 각각에 대하여, 전극 탭을 용접하는 용접 스테이지를 구비하는 것을 특징으로 하는 적층 장치.
  7. 도전성의 정극 시트, 부극 시트 및 양자 간에 삽입되는 절연성의 세퍼레이터 시트를 적층하는, 적층 방법에 있어서,
    이동 가능함과 함께, 유전체로부터 형성된 적층 스테이지에, 정극 시트, 부극 시트 및 세퍼레이터 시트를 적층하고,
    상기 적층 스테이지에 적층된, 정극 시트, 부극 시트 및 세퍼레이터 시트의 적층체의 최상면에 대하여, 하전 입자를 조사하고, 상기 적층체와, 당해 적층체에 적층되는 정극 시트, 부극 시트 및 세퍼레이터 시트 중 어느 것을 정전 흡착시킴과 함께,
    정극 시트, 부극 시트 및 세퍼레이터 시트의 적층 전에, 상기 적층 스테이지에 하전 입자를 조사함으로써, 상기 적층 스테이지에 상기 적층체를 정전 흡착시켜, 상기 적층 스테이지의 이동시의, 상기 적층 스테이지에 대한 상기 적층체의 위치 어긋남을 억제하는 것을 특징으로 하는 적층 방법.
  8. 삭제
  9. 제 7항에 기재된 적층 방법에 있어서,
    상기 적층 스테이지를,
    정극 시트의 위치 결정을 행하는 정극 포지션 테이블과, 세퍼레이터 시트의 위치 결정을 행하는 정극측 세퍼레이터 포지션 테이블이 설치된 정극 라인과,
    부극 시트의 위치 결정을 행하는 부극 포지션 테이블과, 세퍼레이터 시트의 위치 결정을 행하는 부극측 세퍼레이터 포지션 테이블이 설치된 부극 라인으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 적층 방법.
  10. 제 9항에 기재된 적층 방법에 있어서,
    상기 정극측 또는 부극측 세퍼레이터 포지션 테이블로부터, 세퍼레이터 시트를 상기 적층 스테이지로 반송할 때에, 상기 적층체의 최상면에 면하는 하면을 노출시킨 상태에서, 세퍼레이터 시트를 반송하고,
    반송 중의 세퍼레이터 시트의 상기 하면에 대하여, 하전 입자를 조사하는 것을 특징으로 하는 적층 방법.
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