KR20090100207A - 권취 장치, 권회 소자 및 권회 소자의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

권심(卷芯) 코어의 소재에 자유도를 가지게 할 수 있고, 기구의 복잡화, 코스트의 증대를 초래하는 일 없이, 권회(卷回) 정밀도의 향상을 도모할 수 있는 권취(卷取) 장치 및 권회 소자의 제조 방법을 제공한다.

권심 코어(2)의 표면의 적어도 일부에 대해서, 폴리프로필렌제의 접착 테이프(51)가 접합(貼付; 부착)된다. 그리고, 열용착(熱溶着) 수단(43)에 의해, 접착 테이프(51)에 대해서 폴리프로필렌제의 세퍼레이터(3, 4)가 2장(枚) 겹쳐진 상태에서, 동시에 열용착된다. 고착(固着) 후, 세퍼레이터(3, 4)를 절단하고, 전극박 등의 권취를 행한다. 세퍼레이터(3, 4)를 2장 동시에 고착할 수 있기 때문에, 끝가장자리(端緣) 부분을 어긋나게 해서 고착할 필요가 없고, 또 간접적으로 고착되기 때문에 권심 코어(2)의 소재는 전혀 한정되지 않는다.

전지 소자, 권심 코어, 세퍼레이터, 플러스 전극박, 마이너스 전극박, 띠모양체, 권취 장치, 플러스 전극박 공급 수단.

Description

권취 장치, 권회 소자 및 권회 소자의 제조 방법{TAKE-UP DEVICE, SPIRALLY-WINDING ELEMENT, AND METHOD OF MANUFACTURING SPIRALLY-WINDING ELEMENT}

본 발명은, 예를 들면 2차 전지 등에 내장되는 권회(卷回) 소자를 얻기 위한 권취(卷取) 장치, 권회 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

예를 들면, 리튬 이온 전지 등의 2차 전지로서 이용되는 전지 소자는, 플러스 전극박(箔) 및 마이너스 전극박과, 2장(枚)의 세퍼레이터로 이루어지는 띠모양체(帶狀體)가 권회됨으로써 구성되어 있다.

종래, 띠모양체를 권취하기 위한 권취 장치로서, 회전가능한 권심(卷芯)(회전축)에 대해서 상기 전극박이나 세퍼레이터를 권취하고, 권취 후에 있어서 권취된 띠모양체(권회체)를 상기 회전축으로부터 떼어내는 방법이 알려져 있다. 그런데, 권회체의 감기(卷; 권회) 압력에 의해서, 회전축으로부터 권회체를 떼어내는 것이 비교적 곤란하게 되어 버리거나, 또 떼어낼 때, 세퍼레이터나 전극박의 파손 등을 초래해 버리거나 할 우려가 있다. 또, 감기 압력에 의해서 권회체의 중심 부분에 위치하는 전극박이나 세퍼레이터의 단부(端部; 끝부)에 위치 어긋남이 생겨 버릴 우려가 있다. 이와 같은 위치 어긋남이 생겨 버리면, 전극박 사이의 거리가 너무 벌어(開)져 버려, 결과로서 권회체의 중심 부분이 전지로서의 기능을 충분히 발휘할 수 없게 되어 버릴 우려가 있다.

그래서, 이와 같은 부적당함(不具合; 문제점)을 해소하기 위해, 회전축에 통모양(筒狀)의 권심 코어를 장착하고, 해당(當該) 권심 코어에 대해서 띠모양체를 권취하며, 띠모양체의 권취 후에 있어서는, 권심 코어마다 권회 소자를 떼어내는, 다시 말해 권심 코어와 띠모양체로 이루어지는 권회 소자를 전지 소자로서 이용하는 기술이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 등 참조).

그런데, 상기와 같은 기술에서는, 우선은 권심 코어의 표면에 세퍼레이터를 고착하고, 그 다음에 세퍼레이터 및 전극박을 권취할 필요가 있다. 권심 코어의 표면에 세퍼레이터를 고착하는 수법으로서는, 첫째로 접착 테이프를 이용해서 세퍼레이터의 끝가장자리(端緣) 부분을 고착하는 방법이 생각된다(예를 들면, 특허 문헌 2 등 참조). 둘째로, 상기 접착 테이프 대신에, 양면 접착 테이프를 미리 권심 코어에 접합(貼付; 부착)하고, 그리고 박리지(剝離紙)를 벗긴 후, 세퍼레이터의 끝가장자리 부분을 양면 접착 테이프로 접합하는 등의 방법도 생각된다.

또, 제3 방법으로서, 수지 재료로 이루어지는 세퍼레이터의 끝가장자리 부분을, 수지 재료로 이루어지는 권심 코어에 열용착(熱溶着)하는 방법도 생각된다(예를 들면, 특허 문헌 3 등 참조).

[특허 문헌 1] 일본공개특허공보 특개평(特開平)10-144339호

[특허 문헌 2] 일본공개특허공보 특개평8-288287호

[특허 문헌 3] 일본공개특허공보 특개2001-185220호

그렇지만, 실제로는, 2장의 세퍼레이터를 권심 코어에 고착할 필요가 있는 것이지만, 상기 제1(첫째) 방법, 다시 말해 접착 테이프를 이용해서 세퍼레이터의 끝가장자리 부분을 고착하는 방법에서는, 2장의 세퍼레이터의 끝가장자리를 가지런하게 한(일치시킨) 상태에서 한꺼번에(一遍) 고착시킬 수가 없다. 내층측의 세퍼레이터가 잘 접착되지 않기 때문이다. 그 때문에, 제1 방법을 채용하는데 있어서, 2장의 세퍼레이터를 보다 확실히 고착시키기 위해서는, 각 세퍼레이터의 끝가장자리 위치를 서로 어긋나게 한 상태에서 고착시킬 필요가 있다. 따라서, 이 경우에는 2장의 세퍼레이터의 끝가장자리를 매회 정확히 어긋나게 한 상태에서 접합하거나, 길이 조절을 행하는 등 복잡한 기구가 필요하게 된다. 또, 이 경우에는, 정확한 위치맞춤에 지장을 초래하거나 할 우려가 있을 뿐만 아니라, 세퍼레이터의 사행(蛇行; 꾸불꾸불함, S자형화)을 초래해 버리는 것도 염려되기 때문에, 이러한 염려를 불식시키기 위한 한층더 복잡한 기구가 필요하게 되어 버린다.

또, 제2(둘째) 방법, 다시 말해 양면 접착 테이프를 미리 권심 코어에 접합하고, 그곳에 세퍼레이터의 끝가장자리 부분을 접합하는 경우에서도, 상기와 마찬가지로, 각 세퍼레이터의 끝가장자리 위치를 서로 어긋나게 한 상태에서 고착시킬 필요가 있다. 게다가, 제2 방법에서는, 양면 접착 테이프를 이용할 필요성이 있기 때문에, 코스트의 증대를 초래하고, 또 박리지를 제거하는 기구도 별도로 필요하게 된다.

한편, 제3(셋째) 방법, 다시 말해 수지 재료로 이루어지는 세퍼레이터의 끝가장자리 부분을, 수지 재료로 이루어지는 권심 코어에 열용착하는 방법에서는, 2장의 세퍼레이터의 끝가장자리를 가지런하게 해서 고착하는 것은 불가능하지는 않다. 예를 들면, 상기 특허 문헌 3에 기재된 기술에서는, 세퍼레이터의 끝가장자리를 가지런하게 해서 서로 열용착해 두고, 해당 열용착 부분을 권심 코어에 열용착한다는 취지(내용)가 기재되어 있다. 그런데, 제3 방법에서는, 권심 코어로서 사용할 수 있는 소재가, 열용착할 수 있는 수지 소재에 한정되어 버리는 등의 결점이 있다. 즉, 제3 방법에서는, 권심 코어로서, 알루미늄 등의 금속 소재 등을 이용하거나 할 수가 없다. 또, 특허 문헌 3에 기재된 기술에서는, 세퍼레이터의 끝가장자리를 가지런하게 해서 열용착하는 작업과, 해당 열용착 부분을 권심 코어에 열용착하는 작업이 필요하게 되며, 이러한 의미에서 기구의 복잡화를 초래해 버린다.

본 발명은 상기 사정을 감안해서 이루어진 것이며, 그 목적은, 권심 코어의 소재에 자유도를 가지게 할 수 있고, 기구의 복잡화, 코스트의 증대를 초래하는 일 없이, 권회 정밀도의 향상을 도모할 수 있는 권취 장치, 권회 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

이하, 상기 목적을 해결하는데 적합한 각 수단에 대해서, 항목별로 분류(項分)해서 설명한다. 또한, 필요에 따라서 대응하는 수단 특유의 작용 효과를 부기(付記)한다.

수단 1.

통모양을 이루는 권심 코어를 그의 축선을 중심으로 회전가능하게 하는 회전 수단과,

상기 권심 코어에 대해서, 2장의 띠모양의 열가소성 수지제의 세퍼레이터를 고착시키는 세퍼레이터 고착 수단과,

플러스 전극박 및 마이너스 전극박을 각각 상기 권심 코어 쪽을 향해서 공급하는 전극박 공급 수단을 구비하고,

상기 권심 코어에 대해서, 상기 2장의 세퍼레이터를 고착시킨 상태로 한 다음, 상기 회전 수단의 작동에 의거해서 상기 권심 코어를 회전시키면서, 상기 플러스 전극박 및 마이너스 전극박을, 각각 상기 각 세퍼레이터를 거쳐서(개재해서) 서로 절연 상태에서 권취하도록 구성해서 이루어지는 권취 장치로서,

상기 세퍼레이터 고착 수단은,

상기 권심 코어의 표면의 적어도 일부에 대해서, 열가소성 수지제의 피복층을 설치하는 피복층 부여 수단과,

상기 피복층에 대해서 상기 세퍼레이터를 2장 겹친 상태에서, 동시에 열용착하는 열용착 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 권취 장치.

상기 수단 1에 의하면, 세퍼레이터 고착 수단에 의해, 권심 코어에 대해서, 2장의 띠모양의 세퍼레이터가 고착된다. 그 다음에, 회전 수단의 작동에 의거해서 권심 코어가 회전되면서, 전극박 공급 수단에 의해 플러스 전극박 및 마이너스 전극박이 권심 코어 쪽을 향해서 공급되고, 각각, 각 세퍼레이터를 거쳐서 서로 절연 상태에서 권취된다. 그리고, 최종적으로는, 권심 코어마다 떼어내짐으로써, 권회 소자가 얻어진다.

그런데, 수단 1에서는, 피복층 부여 수단에 의해, 권심 코어의 표면의 적어도 일부에 대해서, 열가소성 수지제의 피복층이 설치된다. 그리고, 세퍼레이터 고착 수단의 열용착 수단에 의해, 상기 피복층에 대해서 세퍼레이터가 2장 겹쳐진 상태에서, 동시에 열용착된다. 따라서, 세퍼레이터를 2장 동시에 고착할 수 있기 때문에, 종래의 제1, 제2 방법과 같이 세퍼레이터의 끝가장자리 부분을 어긋나게 해서 고착할 필요가 없어, 기구의 번잡화를 억제할 수 있다. 또, 양면 접착 테이프를 이용하지 않아도 좋기 때문에, 코스트의 증대를 억제할 수가 있다. 또, 종래의 제3 방법과 같이 직접 권심 코어에 세퍼레이터를 열용착할 필요가 없고, 피복층을 거쳐서 열용착하면 좋기 때문에, 권심 코어의 소재는 전혀 한정되지 않는다. 그 때문에, 예를 들면 알루미늄 등의 금속 소재 등도 이용할 수 있어, 권심 코어의 소재에 자유도를 가지게 할 수가 있다.

또한, 피복층으로서는, 예를 들면 연화(軟化) 혹은 용융하거나, 또는 소정의 용매로 용해된 열가소성 수지 재료를 권심 코어의 표면에 부착, 고화(固化)시킴으로써 설치된 수지 코팅층이더라도 좋고, 다음에 기술하는 수단 2와 같이 접착 테이프를 이용하는 것으로 해도 좋다.

수단 2.

통모양을 이루는 권심 코어를 그의 축선을 중심으로 회전가능하게 하는 회전 수단과,

상기 권심 코어에 대해서, 2장의 띠모양의 열가소성 수지제의 세퍼레이터를 고착시키는 세퍼레이터 고착 수단과,

플러스 전극박 및 마이너스 전극박을 각각 상기 권심 코어 쪽을 향해서 공급하는 전극박 공급 수단을 구비하고,

상기 권심 코어에 대해서, 상기 2장의 세퍼레이터를 고착시킨 상태로 한 다음, 상기 회전 수단의 작동에 의거해서 상기 권심 코어를 회전시키면서, 상기 플러스 전극박 및 마이너스 전극박을, 각각 상기 각 세퍼레이터를 거쳐서 서로 절연 상태에서 권취하도록 구성해서 이루어지는 권취 장치로서,

상기 세퍼레이터 고착 수단은,

상기 권심 코어의 표면의 적어도 일부에 대해서, 열가소성 수지제의 접착 테이프를 접합하는 접착 테이프 접합 수단과,

상기 접착 테이프에 대해서 상기 세퍼레이터를 2장 겹친 상태에서, 동시에 열용착하는 열용착 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 권취 장치.

수단 2에 의하면, 기본적으로는 수단 1과 마찬가지 작용 효과가 얻어진다. 특히, 수단 2에서는, 접착 테이프 접합 수단에 의해서, 권심 코어의 표면의 적어도 일부에 대해서, 열가소성 수지제의 접착 테이프가 접합되고, 그 접착 테이프에 대해서 상기 세퍼레이터가 2장 겹쳐진 상태에서, 동시에 열용착된다. 이와 같이, 기 존의 접착 테이프를 이용함으로써 권심 코어에 접합(피복층을 설치)할 수 있고, 그 때에 있어서 접착 테이프 접합 수단이라고 하는 그다지 복잡하지 않은 기구를 배치하면 좋기 때문에, 설비면에서의 간소화를 도모할 수가 있다.

수단 3.

상기 접착 테이프 접합 수단은, 상기 권심 코어의 표면에 대해서, 정확히(丁度) 1주분(1周分) 길이의 접착 테이프를 접합가능한 것을 특징으로 하는 수단 2에 기재된 권취 장치.

수단 3과 같이, 권심 코어의 표면에 대해서, 정확히 1주분 길이의 접착 테이프를 접합함으로써, 둘레방향(周方向)으로 접착 테이프의 유무에 의한 단차(段差)가 형성되지 않는다. 그리고, 이와 같이 단차를 염려하는 일 없이 권취를 행하면 좋기 때문에, 사용하는 세퍼레이터를 최소한으로 억제할 수가 있다. 결과로서, 코스트의 증대 억제, 권회 소자의 컴팩트화를 도모할 수가 있다.

수단 4.

상기 접착 테이프 접합 수단은, 적어도 상기 권심 코어의 긴쪽(長手) 방향 양단(兩端; 양끝) 부분에 접착 테이프를 접합가능한 것을 특징으로 하는 수단 2 또는 3에 기재된 권취 장치.

수단 4와 같이, 접착 테이프는, 적어도 권심 코어의 긴쪽 방향 양단 부분에 접합되는 것으로 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 세퍼레이터의 안정된 고착이 도모된다. 또, 긴쪽 방향 양단 부분에 부분적으로 접합하는 구성으로 한 경우에는, 권심 코어의 표면 전역(全域)에 접합하는 경우와 비교해서, 접착 테이프의 사용량을 억제할 수 있어, 코스트의 증대 억제를 도모할 수가 있다.

수단 5.

상기 회전 수단은, 상기 권심 코어에 형성된 삽통구멍(揷通孔)에 끼워넣음(差入)가능하고, 또한 회전가능하게 지지된 회전축을 구비하고 있으며,

해당 회전축은, 상기 세퍼레이터 및 상기 양(兩)전극박을 권회하는 권취 포지션과, 상기 권심 코어를 착탈(着脫)하는 착탈 포지션에 대응해서 복수 설치되어 있음과 동시에, 양포지션 사이를 이동가능하게 구성되어 있으며,

상기 세퍼레이터 고착 수단은, 상기 권취 포지션에 대응해서 설치되어 있음과 동시에, 상기 세퍼레이터를 절단가능한 절단 수단을 구비하고,

상기 열용착 수단은, 상기 착탈 포지션으로부터 연장(延)하는 2장의 세퍼레이터를, 소정의 장력을 부여한 상태에서 열용착가능하며,

상기 절단 수단은, 해당 열용착 후, 상기 세퍼레이터를 2장 한 번에 절단하는 것을 특징으로 하는 수단 1 내지 4중 어느것인가에 기재된 권취 장치.

수단 5에 의하면, 권취 포지션에 위치하는 회전축에서는, 세퍼레이터 및 양전극박이 권취된다. 한편, 착탈 포지션에 위치하는 회전축에서는, 권심 코어가 착탈된다. 즉, 권회가 완료된 권회 소자가 떼어내지고, 새롭게 권심 코어가 장착된다. 각 회전축은, 양포지션 사이를 이동할 수 있다. 또, 세퍼레이터 고착 수단은, 권취 포지션에 대응해서 설치되어 있다. 그리고, 그 열용착 수단에서는, 상기 착탈 포지션(의 권회 소자)로부터 연장하는 2장의 세퍼레이터가, 소정의 장력이 부여된 상태에서 열용착된다. 또, 해당 열용착 후, 절단 수단에 의해, 세퍼레이터 가 2장 한 번에 절단된다.

이와 같이, 수단 5에서는, 착탈 포지션으로 이동한 전회(前回)의 권회 소자로부터 연장하는 2장의 세퍼레이터가 아직 절단되는 일 없이 연결된 채인 상태에서, 권회 포지션에 위치하는 권심 코어에 대해서, 피복층 혹은 접착 테이프를 거쳐서 열용착되고, 그 후 세퍼레이터 2장이 한 번에 절단된다. 그 때문에, 차례로 하나하나(逐一) 세퍼레이터의 선단(先端) 가장자리끼리를 위치맞춤하는 일 없이 선단이 가지런하게 된 상태에서 권심 코어에 고착되게 된다. 그 때문에, 구성면에서의 비약적인 간소화를 도모할 수가 있다. 또, 소정의 장력이 부여된 상태에서 열용착되기 때문에, 세퍼레이터의 사행 등을 염려할 필요도 없어진다.

수단 6.

권심 코어에 대해서, 플러스 전극박 및 마이너스 전극박을, 띠모양을 이루는 열가소성 수지제의 2장의 세퍼레이터를 거쳐서 서로 절연 상태에서 권회한 권회 소자로서,

상기 권심 코어의 표면의 적어도 일부에는, 열가소성 수지로 이루어지는 피복층이 설치되고,

상기 피복층에 대해서, 상기 세퍼레이터가 2장 겹쳐진 상태에서 열용착되어 있는 것을 특징으로 하는 권회 소자.

수단 6에 의하면, 기본적으로는, 수단 1과 마찬가지로, 세퍼레이터를 2장 동시에 고착할 수 있기 때문에, 종래의 제1, 제2 방법과 같이 세퍼레이터의 끝가장자리 부분을 어긋나게 해서 고착할 필요가 없어, 기구의 번잡화를 억제할 수 있다. 또, 양면 접착 테이프를 이용하지 않아도 좋기 때문에, 코스트의 증대를 억제할 수가 있다. 또, 종래의 제3 방법과 같이 직접 권심 코어에 세퍼레이터를 열용착할 필요가 없고, 피복층을 거쳐서 열용착하면 좋기 때문에, 권심 코어의 소재는 전혀 한정되지 않는다. 그 때문에, 예를 들면 알루미늄 등의 금속 소재 등도 이용할 수 있어, 권심 코어의 소재에 자유도를 가지게 할 수가 있다.

수단 7.

권심 코어에 대해서, 플러스 전극박 및 마이너스 전극박을, 띠모양을 이루는 열가소성 수지제의 2장의 세퍼레이터를 거쳐서 서로 절연 상태에서 권회한 권회 소자로서,

상기 권심 코어의 표면의 적어도 일부에는, 열가소성 수지제의 접착 테이프가 접합되어 있으며,

상기 접착 테이프에 대해서, 상기 세퍼레이터가 2장 겹쳐진 상태에서 열용착되어 있는 것을 특징으로 하는 권회 소자.

수단 7에 의하면, 수단 2와 마찬가지 작용 효과가 얻어진다. 즉, 기존의 접착 테이프를 이용함으로써, 설비면에서의 간소화, 코스트의 증대 억제를 도모할 수가 있다.

수단 8.

상기 권심 코어는, 열가소성 수지 이외의 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수단 6 또는 7에 기재된 권회 소자.

수단 8과 같이, 권심 코어가, 열가소성 수지 이외의 소재, 예를 들면 알루미 늄 등의 금속 소재, 열경화성 수지 등의 열용착 불능인 다른 수지 소재 등이더라도, 확실히 세퍼레이터를 권심 코어에 고착할 수 있고, 상술한 작용 효과를 보다 확실히 얻을 수 있게 할 수가 있다.

수단 9.

최내주(最內周)측에서의 2장의 세퍼레이터의 선단 가장자리끼리가 가지런하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 수단 6 내지 8중 어느것인가에 기재된 권회 소자.

상술한 수단 6, 7 등의 구성을 채용함으로써, 최내주측에서의 2장의 세퍼레이터의 선단 가장자리끼리를 가지런하게 하는 것을 용이하게 실현할 수가 있다. 그리고, 이와 같이 선단 가장자리끼리를 가지런하게 하고 있음으로써, 세퍼레이터의 길이 조절이 곤란하게 되어 버리는 일이 일어나기 어렵다.

수단 10.

상기 접착 테이프의 용융 온도가 상기 세퍼레이터의 용융 온도와 거의 똑같은 것을 특징으로 하는 수단 6 내지 9중 어느것인가에 기재된 권회 소자.

수단 10에 의하면, 한쪽이 용융하지 않는 것에 의한 불완전한 용착을 방지할 수 있어, 세퍼레이터의 보다 확실한 고착을 도모할 수 있다. 예를 들면, 세퍼레이터가 PP로 구성되어 있는 경우에는, 접착 테이프로서도 PP제 테이프를 이용하는 것이 바람직하다.

수단 11.

회전가능하게 설치된 권심 코어에 대해서, 플러스 전극박 및 마이너스 전극 박을, 띠모양을 이루는 열가소성 수지제의 2장의 세퍼레이터를 거쳐서 서로 절연 상태에서 권회하는 것에 의해, 상기 권심 코어, 상기 양전극박 및 상기 세퍼레이터로 이루어지는 권회 소자를 제조하기 위한 권회 소자의 제조 방법으로서,

상기 권심 코어의 표면의 적어도 일부에 대해서, 열가소성 수지제의 피복층을 설치하는 피복층 부여 공정과,

상기 피복층에 대해서 상기 세퍼레이터를 2장 겹친 상태에서, 동시에 열용착하는 열용착 공정을 구비하고,

상기 세퍼레이터가 상기 열용착으로 상기 권심 코어에 고정된 후에, 상기 플러스 전극박 및 마이너스 전극박의 권회를 개시하는 것을 특징으로 하는 권회 소자의 제조 방법.

수단 11에 의하면, 피복층 부여 공정에 있어서, 권심 코어의 표면의 적어도 일부에 대해서, 열가소성 수지제의 피복층이 설치된다. 또, 열용착 공정에서는, 피복층에 대해서 세퍼레이터가 2장 겹쳐진 상태에서, 동시에 열용착된다. 그리고, 세퍼레이터가 상기 열용착으로 권심 코어에 고정된 후에, 플러스 전극박 및 마이너스 전극박의 권회가 개시된다. 따라서, 기본적으로는 수단 1과 마찬가지 작용 효과가 얻어진다.

수단 12.

상기 피복층으로서, 그의 용융 온도가 상기 세퍼레이터의 용융 온도와 거의 똑같은 것을 이용하는 것을 특징으로 하는 수단 11에 기재된 권회 소자의 제조 방법.

수단 12와 같이, 피복층으로서는, 그의 용융 온도가 세퍼레이터의 용융 온도와 거의 똑같은 것을 이용하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 한쪽이 용융하지 않는 것에 의한 불완전한 용착을 방지할 수 있어, 세퍼레이터의 보다 확실한 고착을 도모할 수가 있다. 예를 들면 세퍼레이터가 폴리프로필렌(PP)으로 구성되어 있는 경우에는, 피복층으로서도 PP를 이용하는 것이 바람직하다. 단, 반드시 양자가 동일 소재가 아니면 않된다고 하는 것은 아니다.

수단 13.

회전가능하게 설치된 권심 코어에 대해서, 플러스 전극박 및 마이너스 전극박을, 띠모양을 이루는 열가소성 수지제의 2장의 세퍼레이터를 거쳐서 서로 절연 상태에서 권회하는 것에 의해, 상기 권심 코어, 상기 양전극박 및 상기 세퍼레이터로 이루어지는 권회 소자를 제조하기 위한 권회 소자의 제조 방법으로서,

상기 권심 코어의 표면의 적어도 일부에 대해서, 열가소성 수지제의 접착 테이프를 접합하는 접착 테이프 접합 공정과,

상기 접착 테이프에 대해서 상기 세퍼레이터를 2장 겹친 상태에서, 동시에 열용착하는 열용착 공정을 구비하고,

상기 세퍼레이터가 상기 열용착으로 상기 권심 코어에 고정된 후에, 상기 플러스 전극박 및 마이너스 전극박의 권회를 개시하는 것을 특징으로 하는 권회 소자의 제조 방법.

수단 13에 의하면, 기본적으로는 수단 2와 마찬가지 작용 효과가 얻어진다.

수단 14.

상기 접착 테이프로서, 그의 용융 온도가 상기 세퍼레이터의 용융 온도와 거의 똑같은 것을 이용하는 것을 특징으로 하는 수단 13에 기재된 권회 소자의 제조 방법.

수단 14와 같이, 접착 테이프로서는, 그의 용융 온도가 세퍼레이터의 용융 온도와 거의 똑같은 것을 이용하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 한쪽이 용융하지 않는 것에 의한 불완전한 용착을 방지할 수 있어, 세퍼레이터의 보다 확실한 고착을 도모할 수가 있다. 세퍼레이터가 PP로 구성되어 있는 경우에는, 접착 테이프로서도 PP제 테이프를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 각 수단에서 말할 수 있는 것이지만, 접착 테이프(피복층) 및 세퍼레이터를 구성하는 소재로서는, 서로 상용성(相溶性)이 있는 소재인 것이 바람직하다. 예를 들면, 세퍼레이터로서 폴리올레핀계의 수지 소재가 채용되고 있는 경우에는, 접착 테이프(피복층)로서도 폴리올레핀계를 이용하는 것이 바람직하다.

수단 15.

상기 열용착 공정 시에는, 전회(前回) 권취된 권회 소자로부터 연장하는 2장의 세퍼레이터를, 소정의 장력을 부여한 상태에서 열용착하고, 그 후 상기 세퍼레이터를 2장 한 번에 절단하는 것을 특징으로 하는 수단 11 내지 14중 어느것인가에 기재된 권회 소자의 제조 방법.

수단 15에 의하면, 기본적으로는, 상기 수단 5와 마찬가지 작용 효과가 얻어진다.

본 발명에 따르면, 권심 코어의 소재에 자유도를 가지게 할 수 있고, 기구의 복잡화, 코스트의 증대를 초래하는 일 없이, 권회 정밀도의 향상을 도모할 수 있는 권취 장치, 권회 소자 및 그 제조 방법을 제공할 수가 있다.

이하에, 1실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

우선, 본 실시형태의 권취 장치에 의해서 얻어지는 권회 소자로서의 리튬 이온 전지 소자의 구성에 대해서 설명한다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 리튬 이온 전지 소자(이하, 「전지 소자」라고 칭한다)(1)는, 통모양의 권심 코어(2)에 대해서, 2장의 세퍼레이터(3, 4)와 플러스 전극박(5)과 마이너스 전극박(6)에 의해서 구성되는 띠모양체(7)가 권회됨으로써 구성되어 있다. 또한, 도 1에서는, 설명의 편의상, 세퍼레이터(3, 4), 플러스 전극박(5) 및, 마이너스 전극박(6)의 상호의 간격을 떼어(두고) 도시하고 있는 개소가 있다.

본 실시형태에서, 권심 코어(2)는, 충분한 강성(剛性)을 가지는 재료(예를 들면, 알루미늄 등)에 의해 형성되어 있다. 또, 해당 권심 코어(2)는, 단면(斷面)이 비원형(非圓形) 모양(본 실시형태에서는, 단면이 정방형(正方形) 모양인 삽통 구멍(8)을 가지고 있다(도 3 등 참조).

세퍼레이터(3, 4)는, 권심 코어(2)의 긴쪽 방향을 따른 길이와 동일한 폭을 가지는 것이며, 다른 전극박(5, 6)끼리가 서로 접촉해서 단락(短絡)을 일으켜 버리 는 것을 방지하기 위해 절연체, 특히 본 실시형태에서는 열가소성 수지 소재인 폴리프로필렌(PP)에 의해 구성되어 있다.

플러스 전극박(5) 및 마이너스 전극박(6)도 또한(역시), 세퍼레이터(3, 4)와 마찬가지로, 권심 코어(2)의 긴쪽 방향을 따른 길이와 거의 동일한 폭을 가지는 것이다. 또, 플러스 전극박(5) 및 마이너스 전극박(6)의 표리 양면에는 도시하지 않은 활물질이 도포되어 있으며, 해당 활물질을 거쳐서, 플러스 전극박(5) 및 마이너스 전극박(6) 사이에서의 이온 교환이 가능하도록 되어 있다. 보다 자세하게는, 충전시에는, 플러스 전극박(5)측으로부터 마이너스 전극박(6)측으로 이온이 이동하고, 반대로, 방전시에는, 마이너스 전극박(6)측으로부터 플러스 전극박(5)측으로 이온이 이동한다. 또, 플러스 전극박(5)의 폭방향 일단(一端) 가장자리로부터는 도시하지 않은 복수의 정극 리드가 연장돌출(延出)됨과 동시에, 마이너스 전극박(6)의 폭방향 타단(他端) 가장자리로부터는 도시하지 않은 복수의 부극 리드가 연장돌출되어 있다.

리튬 이온 전지를 얻을 때에는, 상기 전지 소자(1)가 금속제이며 통모양을 이루는 전지 용기(도시하지 않음)내에 배설(配設; 배치, 설치)됨과 동시에, 상기 정극 리드 및 부극 리드가 각각 하나로 모아진다(통합된다). 그리고, 하나로 모아진 정극 리드를 정극 단자 부품(도시하지 않음)에 접속함과 동시에, 마찬가지로 하나로 모아진 부극 리드를 부극 단자 부품(도시하지 않음)에 접속하고, 양단자 부품을 상기 전기 용기의 양단 개구에 설치함으로써, 리튬 이온 전지를 얻을 수가 있다.

다음에, 상기 전지 소자(1)를 제조하기 위한 권취 장치(11)에 대해서 설명한다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 권취 장치(11)는, 회전가능하게 설치된 터렛(turret)(12)을 구비하고 있다. 그 터렛(12)은, 2장의 원반모양(原盤狀)의 테이블(14, 15)이 서로 대향(相對向)하도록 해서 구성되어 있으며, 양 테이블(14, 15) 사이에 걸쳐서, 회전 수단(20)이, 테이블(14, 15)의 중심을 대칭 중심으로 해서 2개 설치되어 있다. 또한, 양테이블(14, 15)(터렛(12))은 시계 방향으로 회전가능하게 구성되어 있음과 동시에, 양테이블(14, 15)이 동기 회전하도록 설정되어 있다. 이것에 의해, 각 회전 수단(20)이 착탈 포지션 P1 및 권취 포지션 P2 사이를 이동할 수 있도록 되어 있다. 또한, 양테이블(14, 15)은, 180°씩 반전가능하게 되어 있어도 좋다.

도 3에 따라서 회전 수단(20)의 1예에 대해서 설명하면, 회전 수단(20)은, 축선 C 방향으로 연장하고, 축선 C 방향 일단측의 테이블(14)로부터 타단측의 테이블(15)을 향해서 돌출하는 회전축으로서의 권심(21)과, 상기 축선 C 방향으로 연장하고, 축선 C 방향 타단측의 테이블(15)로부터 일단측의 테이블(14)을 향해서 돌출하는 권심 받이(受)(31)로 구성되어 있다.

상기 권심(21)은, 전체로서 막대 모양(棒狀)을 이루고 있으며, 축선 C 방향 타단측으로 연장하는 베이스부(基部)(22)와, 해당 베이스부(22)로부터 축선 C 방향 타단측으로 연장하는 장착부(23)와, 상기 베이스부(22) 및 장착부(23) 사이에 형성된 테이퍼 단차부(24)로 구성되어 있다. 또, 베이스부(22), 장착부(23) 및, 테이퍼 단차부(24)의 중심축은 각각 상기 축선 C와 일치하고 있다.

상기 베이스부(22)는, 원기둥 모양(圓柱狀)을 이루며, 도시하지 않은 구동 수단에 의해서, 상기 테이블(14)에 대해 축선 C 방향을 따라서 상대 이동가능(출몰(出沒)가능)하게 구성되어 있다. 이것에 의해, 상기 권심 받이(31)에 대해서 권심(21)이 접리(接離; 접근 또는 격리)가능하게 되어 있다. 이에 부가해서, 베이스부(22)는, 도시하지 않은 회전 구동 수단(예를 들면, 모터)에 의해서, 축선 C를 회전축으로 해서 테이블(14)에 대해서 상대 회전가능하게 되어 있으며, 나아가서는 권심(21) 전체가 축선 C를 회전축으로 해서 상대 회전가능하게 되어 있다. 즉, 회전 구동 수단은 띠모양체(7)를 권취할 때의 권취 동력으로서 기능한다.

상기 장착부(23)는, 전지 소자(1)의 제조시에 있어서, 상기 권심 코어(2)가 그의 외주(外周) 부분에 장착되는 것이다. 해당 장착부(23)는, 막대 모양을 이룸과 동시에, 상기 권심 코어(2)의 삽통 구멍(8)의 단면 형상에 대응하도록 단면이 비원형 모양(본 실시형태에서는, 단면이 정방형 모양)으로 형성되어 있다. 또, 장착부(23)는, 상기 베이스부(22)보다도 가늘게(細化)되어 있으며, 또 장착부(23)의 선단(先端) 측면부에는, 축선 C 방향으로 연장하는 한쌍의 선단분할부(先割部)(25)가 형성되어 있다. 이에 부가해서, 해당 선단분할부(25)의 내주(內周) 부분에는, 후술하는 받이 핀(33)을 감합(嵌合; 끼워맞춤)가능한 도시하지 않은 감합 오목부(凹部)가 형성되어 있다.

한편, 상기 권심 받이(31)는, 원주모양을 이루는 지지부(32)와, 해당 지지부(32)에 일체 형성되고, 축선 C 방향 일단측을 향해서 돌출하는 받이 핀(33)과, 해당 받이 핀(33)의 외주측에 설치되고, 선단이 통모양인 받이부(34)를 구비하고 있다. 또한, 지지부(32), 받이 핀(33) 및, 받이부(34)의 각각의 중심축은, 상기 축선 C와 일치하고 있다.

상기 지지부(32)는, 상기 테이블(15)에 대해서 축선 C를 회전축으로 해서 상대 회전(본 실시형태에서는, 자유 회전)가능하게, 또한 축선 C 방향으로 상대 이동 불가능(不能)하게 지지되어 있다.

상기 받이 핀(33)은, 원주모양을 이룸과 동시에, 그의 외주면의 대부분이 축선 C와 대략 평행하게 되도록 구성되어 있다. 해당 받이 핀(33)은, 상기 받이부(34)의 내측에 배설되어 있으며, 또 그의 외경은, 상기 감합 오목부의 내경과 같은 지름(同徑) 혹은 약간 큰 지름(大徑)으로 되도록 구성되어 있다. 또한, 받이 핀(33)은, 상기 감합 오목부에의 감합을 보다 용이한 것으로 하기 위해, 그의 선단 부분이 끝이 가는(先細) 형상으로 되어 있다.

상기 받이부(34)는, 상기 권심 코어(2)의 외경과 대략 똑같은 외경을 가지고 있으며, 그의 선단면이 상기 권심 코어(2)의 일단면과 당접(當接; 맞닿아 접함; abut)가능한 피당접면(35)으로 되어 있다. 또, 받이부(34)와 받이 핀(33) 사이의 고리모양(環狀) 공간은, 장착부(23)의 선단부를 수용가능한 수용 오목부(36)로 되어 있으며, 상기 받이 핀(33)이, 상기 감합 오목부에 감합되었을 때에는, 장착부(23)의 선단부가 상기 수용 오목부(36)에 수용되도록 되어 있다.

상기와 같이 구성되어 있는 회전 수단(20)에 있어서는, 후기하는 착탈 장치(13)에 의해서, 장착부(23)에 권심 코어(2)가 취부(取付; attach)된다. 그리고, 베이스부(22)를 축선 C 방향을 따라서 타단측(테이블(15)측)으로 상대 이동시킴으 로써, 받이 핀(33)이 상기 감합 오목부에 감합됨과 동시에, 받이부(34)의 수용 오목부(36)에 대해서 장착부(23)의 선단부가 삽입된다. 이 때, 장착부(23)의 선단부가 받이 핀(33)에 의해서 외주측으로 확대되게(넓어지게) 되며, 나아가서는 권심 코어(2)의 타단부가 상기 장착부(23)에 의해서 내주측으로부터 보존유지(保持)되게 된다. 아울러, 권심 코어(2)의 일단부가, 상기 테이퍼 단차부(24)에 당접·보존유지되게 된다. 또, 권심 코어(2) 타단의 당접면이, 받이부(34)의 피당접면(35)에 당접한다. 이와 같이 해서 권심 코어(2)가, 회전 수단(20)에 장착된다.

설명을 도 2의 권취 장치(11)로 되돌린다. 상기 2개의 회전 수단(20)이, 상기 터렛(12)의 회동(回動)에 의해, 착탈 포지션 P1(도면의 우측 위치)과, 권취 포지션 P2(도면의 좌측 위치) 사이를 이동가능한 점에 대해서는 상술했지만, 본 실시형태에서는, 착탈 포지션 P1에 대응해서, 후술하는 권심 코어(2)의 취부 및 전지 소자(1)의 떼어냄(取外)을 행하기 위한 착탈 장치(13)가 설치되어 있다.

또, 권취 포지션 P2는, 상기 권심 코어(2)에 대해서 띠모양체(7)를 권회하는 포지션으로서, 해당 권취 포지션 P2에 대응해서, 띠모양체(7)를 공급하기 위한 띠모양체 공급 기구가 설치되어 있다. 또한, 도 2에서는, 설명의 편의상, 띠모양체 공급 기구중 플러스 전극박 공급 수단(16) 및 마이너스 전극박 공급 수단(17)이 도시되어 있다.

또, 본 실시형태에서는, 상기 권취 포지션 P2에 대응해서, 세퍼레이터 고착 수단(41)이 설치되어 있다. 세퍼레이터 고착 수단(41)은, 접착 테이프 접합 수단(42)과, 열용착 수단(43)과, 상기 세퍼레이터(3, 4)를 절단가능한 절단 수단(44) 을 구비하고 있다. 접착 테이프 접합 수단(42)은, 상기 세퍼레이터(3, 4)와 동일 소재(본 실시형태에서는 PP)로 이루어지는 접착 테이프(51)를 권심 코어(2)의 표면에 대해서 접합하기 위해, 테이프 공급 수단과, 접합용 롤러와, 테이프를 컷(cut)하는 테이프 커터를 구비하고 있다(모두 도시하지 않음). 본 실시형태에서는, 상기 접착 테이프 접합 수단(42)에 의해, 권심 코어(2)의 긴쪽 방향 양단 가장자리에, 정확히 1주분 길이의 접착 테이프(51)를 접합가능하게 구성되어 있다(도 6의 (a)에서의 흩어진 점 모양(散点模樣) 참조).

또, 열용착 수단(43)은, 히터 블록(43a)(도 4 참조)을 구비하고 있다. 그리고, 상기 착탈 포지션 P1에 위치하는 전회 권취된 전지 소자(1)로부터 연장하는 2장의 세퍼레이터(3, 4)에 소정의 장력을 부여한 상태에서, 히터 블록(43a)은 해당 세퍼레이터(3, 4)를 권심 코어(2)에 강압(押付; 꽉 누름)가능하게 구성되어 있다. 또, 절단 수단(44)은, 상기 열용착 후, 상기 세퍼레이터(3, 4)를 2장 한 번에 절단 할 수 있도록 구성되어 있다.

다음에, 상술한 권취 장치(11)를 이용해서, 전지 소자(1)를 제조하기 위한 방법에 대해서 설명한다.

우선, 터렛(12)을 시계 방향으로 반회전(半回轉)시킴으로써, 한쪽 회전 수단(20)을 착탈 포지션 P1로 이동시킨다. 이 때, 다른쪽 회전 수단(20)은 권취 포지션 P2에 위치하게 된다. 예를 들면, 도 4에 도시하는 예에서는, 그때까지 권취 포지션 P2에 위치해 있으며 띠모양체(7)의 권회가 거의 완료한 회전 수단(20)이, 착탈 포지션 P1로 이동시켜지게 된다. 한편, 그때까지 착탈 포지션 P1에 위치해 있으며 새로운 권심 코어(2)가 장착된 회전 수단(20)이 권취 포지션 P2로 이동시켜진다.

이러한 권취 포지션 P2에 위치하는 회전 수단(20)에서는, 권심 코어(2)가 장착되어 있는 것이지만, 당초, 해당 권심 코어(2)에는 아무것도 휘감겨(卷付) 있지 않다. 이 상태에서, 우선 접착 테이프 접합 수단(42)에 의해, 도 5의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이, PP제의 접착 테이프(51)가 권심 코어(2)의 표면에 대해서 접합된다. 상기한 바와 같이, 본 실시형태에서는 권심 코어(2)의 긴쪽 방향 양단 가장자리에, 정확히 1주분 길이의 접착 테이프(51)가 접합된다.

다음에, 열용착 수단(43)이 작동시켜진다. 이 때, 현시점에서 착탈 포지션 P1에 위치하는 전회 권회된 전지 소자(1)로부터 연장하는 2장의 세퍼레이터(3, 4)에는 소정의 장력이 부여되어 있으며, 이 상태에서, 도 5의 (c)에 도시하는 바와 같이, 히터 블록(43a)이 이동시켜지게 됨으로써 세퍼레이터(3, 4)가 권심 코어(2)에 대해서 강압된다(꽉 눌려진다). 이 때, 권심 코어(2)의 표면에는 접착 테이프(51)가 접합되어 있으며, 접착 테이프(51), 세퍼레이터(3, 4)는 상호(서로) 동일 소재에 의해 구성되어 있기 때문에, 상호 용합(溶合; 녹아서 하나로 섞임)되고, 동시에 열용착이 시행(施)되게 된다. 이 예에서는, 접착 테이프(51)와 하층의 세퍼레이터(3)가 용착함과 동시에, 상층의 세퍼레이터(4)와 하층의 세퍼레이터(3)가 용착한다. 이것에 의해, 2장의 세퍼레이터(3, 4)가 권심 코어(2)에 대해서 동시에 고착되게 된다.

그 후, 도 5의 (d)에 도시하는 바와 같이, 절단 수단(커터)(44)이 작동시켜 짐으로써, 세퍼레이터(3, 4)가 2장 한 번에 절단되게 된다. 또한, 해당 절단시에는, 동일 도면에 도시하는 바와 같이, 회전 수단(20)(권심(21))이 소정 각도로 회동시켜진다. 이것에 의해, 세퍼레이터(3, 4)가 예각모양(銳角狀)으로 굴곡되게 되며, 해당 예각모양의 부분을 절단함으로써 정확히 열용착 부분이 선단에 위치하는 바와 같은 절단을 실현할 수 있다. 다시 말해, 세퍼레이터(3, 4)의 선단이 말끔하게 가지런한 상태에서, 세퍼레이터(3, 4)를 권심 코어(2)에 고착시킬 수가 있다.

그 이후 권취 포지션 P2에서는, 회전 수단(20)(권심(21))의 회전이 행해진다. 그리고, 소정 타이밍이 도래했으면, 플러스 전극박 공급 수단(16) 및 마이너스 전극박 공급 수단(17)이 작동시켜지고, 각 전극박(5, 6)이 권심 코어(2) 쪽을 향해서 공급된다. 이것에 의해, 플러스 전극박(5) 및 마이너스 전극박(6)이 각각, 각 세퍼레이터(3, 4)를 거쳐서 서로 절연 상태에서 권취되게 된다. 띠모양체(7)의 권회가 거의 완료했으면, 터렛(12)을 시계 방향으로 반회전시킴으로써, 조금 전(先程)의 회전 수단(20)이 착탈 포지션 P1로 이동시켜진다. 그리고, 전술한 절단 수단(44)에 의해 절단된 나머지 세퍼레이터(3, 4)가 완전히 권취되고, 테이프 멈춤(止)이 시행됨으로써 권취가 완료된다. 그 후, 권심(21)을 권심 받이(31)로부터 이간(離間)하는 방향으로 상대 이동시키고, 상기 받이 핀(33)을 감합 오목부로부터 뽑아냄(拔外)으로써, 장착부(23)에 의한 권심 코어(2)의 보존유지력이 해제되게 된다. 그 다음에, 띠모양체(7)가 권회된 권심 코어(2)를, 권심 코어(2)마다 장착부(23)로부터 떼어냄으로써 전지 소자(1)가 얻어진다.

또한, 상기 예에서는, 이미 착탈 포지션 P1에 전회 권회된 전지 소자(1)가 존재하는 경우에 있어서, 그곳으로부터 연장하는 2장의 세퍼레이터(3, 4)에 소정의 장력을 부여시킨 상태에서, 열용착이 시행되는 경우에 대해서 구체적인 설명을 행하기로 했다. 이것에 대해서, 착탈 포지션 P1에 전회 권회된 전지 소자(1)가 존재하지 않는 경우에 있어서도, 도시하지 않은 세퍼레이터 공급 수단에 의해 공급된 세퍼레이터(3, 4)에 소정의 장력을 부여하고, 열용착 및 잉여 세퍼레이터(3, 4)의 절단을 행함으로써, 상기와 마찬가지 고착을 실현할 수가 있다.

이상 상세하게 기술한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 권심 코어(2)의 표면의 적어도 일부에 대해서, PP제의 접착 테이프(51)가 접합된다. 그리고, 열용착 수단(43)에 의해, 접착 테이프(51)에 대해서 세퍼레이터(3, 4)가 2장 겹쳐진 상태에서, 동시에 열용착된다. 따라서, 세퍼레이터(3, 4)를 2장 동시에 고착할 수 있기 때문에, 종래 기술과 같이 세퍼레이터의 끝가장자리 부분을 어긋나게 해서 고착할 필요가 없어, 기구의 번잡화를 억제할 수 있다. 또, 양면 접착 테이프를 이용하지 않아도 좋기 때문에, 코스트의 증대를 억제할 수가 있다.

또, 본 실시형태에서는, 접착 테이프(51)를 거쳐서 세퍼레이터(3, 4)를 고착하는 것으로 하고 있으므로, 직접 권심 코어에 세퍼레이터를 열용착할 필요가 없다. 그 때문에, 권심 코어(2)의 소재는 전혀 한정되는 일 없이, 예를 들면 본 실시형태와 같은 알루미늄 등의 금속 소재 등도 이용할 수가 있다. 이러한 의미에서, 권심 코어(2)의 소재에 자유도를 가지게 할 수가 있다.

또, 본 실시형태에서는, 권심 코어(2)의 표면에 대해서, 정확히 1주분 길이의 접착 테이프(51)를 접합하는 것으로 하고 있기 때문에, 둘레방향으로 접착 테이 프(51)의 유무에 의한 단차가 형성되지 않는다. 그리고, 이와 같이 단차를 염려하는 일 없이 띠모양체(7)의 권취를 행하면 좋기 때문에, 사용하는 세퍼레이터(3, 4) 등의 양을 최소한으로 억제할 수가 있다. 결과로서, 코스트의 증대 억제, 전지 소자(1)의 컴팩트화를 도모할 수가 있다.

또, 본 실시형태에서는, 권심 코어(2)의 긴쪽 방향 양단 부분에 접착 테이프(51)를 접합하는 것으로 하고 있기 때문에, 세퍼레이터(3, 4)의 안정된 고착이 도모되는 한편으로, 권심 코어(2)의 표면 전역에 접합하는 경우와 비교해서, 접착 테이프(51)의 사용량을 억제할 수 있어, 코스트의 증대 억제를 한층더 도모할 수가 있다.

아울러, 본 실시형태에서는 착탈 포지션 P1에 위치하는 전회 권회된 전지 소자(1)로부터 연장하는 2장의 세퍼레이터(3, 4)에 소정의 장력을 부여한 상태에서, 히터 블록(43a)을 이동시켜서 세퍼레이터(3, 4)를 열용착하는 것으로 하고, 또 해당 열용착 후, 절단 수단(44)에 의해, 세퍼레이터(3, 4)를 2장 한 번에 절단하는 것으로 했다. 그 때문에, 차례로 하나하나 세퍼레이터(3, 4)의 선단 가장자리끼리를 위치맞춤하는 일 없이, 다시 말해 그다지 곤란을 수반하는 일 없이 선단이 가지런해진 상태에서, 세퍼레이터(3, 4)를 권심 코어(2)에 고착할 수가 있다. 그 때문에, 구성면에서의 비약적인 간소화를 도모할 수가 있다. 또, 소정의 장력이 부여된 상태에서 열용착되기 때문에, 세퍼레이터(3, 4)의 사행(꾸불꾸불함, S자화) 등을 염려할 필요도 없어진다.

이에 부가해서, 접착 테이프(51)로서, 그의 용융 온도가 세퍼레이터(3, 4)의 용융 온도와 똑같은 것을 이용하고 있으므로, 한쪽이 용융하지 않는 것에 의한 불완전한 용착을 방지할 수 있어, 세퍼레이터(3, 4)의 보다 확실한 고착을 도모할 수가 있다. 특히, 본 실시형태에서는, 양자 모두 동일 소재에 의해 구성되어 있으므로, 상호 상용성이 있어, 보다 강고한 고착을 실현할 수 있다.

또한, 상기 실시형태의 기재 내용에 한정되지 않고, 예를 들면 다음과 같이 실시해도 좋다. 물론, 이하에서 예시하지 않는 다른 응용예, 변경예도 당연히 가능하다.

(a) 상기 실시형태에서는, 권심 코어(2)의 긴쪽 방향 양단 부분에 접착 테이프(51)를 접합하는 구성을 채용하고 있지만, 반드시 이와 같은 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이, 권심 코어(2)의 긴쪽 방향 전역에 접착 테이프(51)를 접합하는 것으로 해도 좋다. 또, 도 6의 (c)에 도시하는 바와 같이, 권심 코어(2)의 긴쪽 방향 중앙 부분에도 접착 테이프(51)를 접합하는 것으로 해도 좋다.

(b) 상기 실시형태에서는, 권심 코어(2)의 표면에 대해서, 정확히 1주분 길이의 접착 테이프(51)를 접합하는 것으로 하고 있지만, 1주분 이상의 접착 테이프(51)를 접합하는 것으로 해도 좋고, 도 6의 (d)에 도시하는 바와 같이, 전주(全周; 전체 둘레)에 이르지 않는 범위에서 부분적으로 접착 테이프(51)를 접합하는 것으로 해도 좋다.

(c) 상기 실시형태에서는, 권심 코어(2)의 소재로서 알루미늄을 예시했지만, 다른 소재, 예를 들면 PP 등의 수지 소재에 의해 구성해도 좋다.

(d) 상기 실시형태에서는, 권심 코어(2)의 삽통 구멍(8)이 단면이 정방형 모양으로 됨과 동시에, 장착부(23)가 단면이 정방형 모양으로 되는 것에 의해서, 권심(21)(장착부(23))에 대한 권심 코어(2)의 상대 회전이 규제되고 있지만, 권심 코어(2)의 삽통 구멍(8) 및 장착부(23)의 단면 형상에 대해서는, 단면이 정방형 모양에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 단면이 육각형 모양 등의 다각형 모양이나 단면이 타원모양(小判狀; oval; 장원형) 등으로 해도 좋다.

(e) 상기 실시형태에서의 회전 수단(20)은 어디까지나 1예로서, 다른 구성을 채용해도 좋은 것은 말할 필요도 없다. 예를 들면, 상기 예에서는 받이 핀(33)은 지지부(32)와 일체화해서 형성되어 있지만, 받이 핀(33)을 지지부(32)와는 별체(別體)로 설치하고, 받이 핀(33)을 지지부(32)에 대해서 축선 C 방향을 따라서 이동(출몰)가능하게 구성하는 것으로 해도 좋다.

(f) 상기 실시형태에서는, 세퍼레이터(3, 4)의 소재 및 접착 테이프(51)의 소재로서 모두 PP를 예시했지만, 다른 열가소성 수지 소재이더라도 좋다. 예를 들면, 폴리에틸렌으로 대표되는 다른 폴리올레핀계 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드 수지 등이더라도 좋다. 또, 반드시 양자(兩者)가 동일 소재가 아니어도 좋다.

(g) 상기 실시형태에서는, 권심 코어(2)의 긴쪽 방향 길이와 세퍼레이터(3, 4) 및 양전극박(5, 6)의 폭(띠모양체(7)의 폭)이 동일한 길이로 되어 있다. 이것에 대해서, 권심 코어(2)의 긴쪽 방향 길이보다도 폭이 넓은 띠모양체(7)를 권심 코어(2)에 권회하는 것으로 해도 좋다.

(h) 상기 실시형태에서는, 권취 장치(11)에 의해서, 리튬 이온 전지의 전지 소자(1)가 제조되고 있지만, 권취 장치(11)에 의해서 제조되는 권회 소자는 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 전해 콘덴서의 권회 소자 등을 제조하는 것으로 해도 좋다.

(i) 상기 실시형태에서는, 접착 테이프(51)를 피복층의 1양태(態樣)로서 설명하고 있지만, 예를 들면 연화 혹은 용융한, 또는 소정의 용매로 용해된 열가소성 수지 재료를 권심 코어의 표면에 부착, 고화시킴으로써 설치된 수지 코팅층을 피복층으로서 구체화해도 좋다.

도 1은 1실시형태에서의 전지 소자의 구성을 도시하기 위한 단면 모식도,

도 2는 권취 장치를 도시하는 정면 모식도,

도 3은 회전 수단 등을 도시하는 사시도,

도 4는 터렛을 반회전시킨 상태에서의 권취 장치를 도시하는 정면 모식도,

도 5의 (a)∼(d)는 세퍼레이터의 고착 과정을 도시하는 단면 모식도,

도 6의 (a)는 본 실시형태에서의 권심 코어 및 접착 테이프를 도시하는 사시도이며, 도 6의 (b)∼(d)는 다른 실시형태에서의 권심 코어 및 접착 테이프를 도시하는 사시도.

[부호의 설명]

1: 권회 소자로서의 전지 소자, 2: 권심 코어, 3, 4: 세퍼레이터, 5: 플러스 전극박, 6: 마이너스 전극박, 7: 띠모양체, 11: 권취 장치, 16: 플러스 전극박 공급 수단, 17: 마이너스 전극박 공급 수단, 20: 회전 수단, 21: 권심, 41: 세퍼레이터 고착 수단, 42: 접착 테이프 접합 수단, 43: 열용착 수단, 44: 절단 수단, 51: 접착 테이프, P1: 착탈 포지션, P2: 권취 포지션.

Claims (15)

1. 통모양(筒狀)을 이루는 권심(卷芯) 코어를 그의 축선을 중심으로 회전가능하게 하는 회전 수단과,

   상기 권심 코어에 대해서, 2장(枚)의 띠모양(帶狀)의 열가소성 수지제의 세퍼레이터를 고착(固着)시키는 세퍼레이터 고착 수단과,

   플러스 전극박 및 마이너스 전극박을 각각 상기 권심 코어 쪽을 향해서 공급하는 전극박 공급 수단을 구비하고,

   상기 권심 코어에 대해서, 상기 2장의 세퍼레이터를 고착시킨 상태로 한 다음에, 상기 회전 수단의 작동에 의거해서 상기 권심 코어를 회전시키면서, 상기 플러스 전극박 및 마이너스 전극박을 각각, 상기 각 세퍼레이터를 거쳐서 서로 절연 상태에서 권취(卷取)하도록 구성해서 이루어지는 권취 장치로서,

   상기 세퍼레이터 고착 수단은,

   상기 권심 코어의 표면의 적어도 일부에 대해서, 열가소성 수지제의 피복층을 설치하는 피복층 부여 수단과,

   상기 피복층에 대해서 상기 세퍼레이터를 2장 겹친 상태에서, 동시에 열용착(熱溶着)하는 열용착 수단

   을 구비하는 것을 특징으로 하는 권취 장치.
2. 통모양을 이루는 권심 코어를 그의 축선을 중심으로 회전가능하게 하는 회전 수단과,

   상기 권심 코어에 대해서, 2장의 띠모양의 열가소성 수지제의 세퍼레이터를 고착시키는 세퍼레이터 고착 수단과,

   플러스 전극박 및 마이너스 전극박을 각각 상기 권심 코어 쪽을 향해서 공급하는 전극박 공급 수단을 구비하고,

   상기 권심 코어에 대해서, 상기 2장의 세퍼레이터를 고착시킨 상태로 한 다음에, 상기 회전 수단의 작동에 의거해서 상기 권심 코어를 회전시키면서, 상기 플러스 전극박 및 마이너스 전극박을 각각, 상기 각 세퍼레이터를 거쳐서 서로 절연 상태에서 권취하도록 구성해서 이루어지는 권취 장치로서,

   상기 세퍼레이터 고착 수단은,

   상기 권심 코어의 표면의 적어도 일부에 대해서, 열가소성 수지제의 접착 테이프를 접합(貼付)하는 접착 테이프 접합 수단과,

   상기 접착 테이프에 대해서 상기 세퍼레이터를 2장 겹친 상태에서, 동시에 열용착하는 열용착 수단

   을 구비하는 것을 특징으로 하는 권취 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 접착 테이프 접합 수단은, 상기 권심 코어의 표면에 대해서, 정확히(丁度) 1주분(1周分) 길이의 접착 테이프를 접합가능한 것을 특징으로 하는 권취 장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기 접착 테이프 접합 수단은, 적어도 상기 권심 코어의 긴쪽(長手) 방향 양단(兩端) 부분에 접착 테이프를 접합가능한 것을 특징으로 하는 권취 장치.
5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 회전 수단은, 상기 권심 코어에 형성된 삽통 구멍(揷通孔)에 끼워넣음(差入)가능하며, 또한 회전가능하게 지지된 회전축을 구비하고 있으며,

   해당(當該) 회전축은, 상기 세퍼레이터 및 상기 양(兩)전극박을 권회(卷回)하는 권취 포지션과, 상기 권심 코어를 착탈(着脫)하는 착탈 포지션에 대응해서 복수 설치되어 있음과 동시에, 양포지션 사이를 이동가능하게 구성되어 있으며,

   상기 세퍼레이터 고착 수단은, 상기 권취 포지션에 대응해서 설치되어 있음과 동시에, 상기 세퍼레이터를 절단가능한 절단 수단을 구비하고,

   상기 열용착 수단은, 상기 착탈 포지션으로부터 연장(延)하는 2장의 세퍼레이터를, 소정의 장력을 부여한 상태에서 열용착가능하며,

   상기 절단 수단은, 해당 열용착 후, 상기 세퍼레이터를 2장 한 번에 절단하는 것을 특징으로 하는 권취 장치.
6. 권심 코어에 대해서, 플러스 전극박 및 마이너스 전극박을, 띠모양을 이루는 열가소성 수지제의 2장의 세퍼레이터를 거쳐서 서로 절연 상태에서 권회한 권회 소 자로서,

   상기 권심 코어의 표면의 적어도 일부에는, 열가소성 수지로 이루어지는 피복층이 설치되고,

   상기 피복층에 대해서, 상기 세퍼레이터가 2장 겹쳐진 상태에서 열용착되어 있는 것을 특징으로 하는 권회 소자.
7. 권심 코어에 대해서, 플러스 전극박 및 마이너스 전극박을, 띠모양을 이루는 열가소성 수지제의 2장의 세퍼레이터를 거쳐서 서로 절연 상태에서 권회한 권회 소자로서,

   상기 권심 코어의 표면의 적어도 일부에는, 열가소성 수지제의 접착 테이프가 접합되어 있으며,

   상기 접착 테이프에 대해서, 상기 세퍼레이터가 2장 겹쳐진 상태에서 열용착되어 있는 것을 특징으로 하는 권회 소자.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서,

   상기 권심 코어는, 열가소성 수지 이외의 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 권회 소자.
9. 제6항 또는 제7항에 있어서,

   최내주(最內周)측에서의 2장의 세퍼레이터의 선단 가장자리(先端緣)끼리가 가지런하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 권회 소자.
10. 제7항에 있어서,

    상기 접착 테이프의 용융 온도가 상기 세퍼레이터의 용융 온도와 거의 똑같은 것을 특징으로 하는 권회 소자.
11. 회전가능하게 설치된 권심 코어에 대해서, 플러스 전극박 및 마이너스 전극박을, 띠모양을 이루는 열가소성 수지제의 2장의 세퍼레이터를 거쳐서 서로 절연 상태에서 권회하는 것에 의해, 상기 권심 코어, 상기 양전극박 및 상기 세퍼레이터로 이루어지는 권회 소자를 제조하기 위한 권회 소자의 제조 방법으로서,

    상기 권심 코어의 표면의 적어도 일부에 대해서, 열가소성 수지제의 피복층을 설치하는 피복층 부여 공정과,

    상기 피복층에 대해서 상기 세퍼레이터를 2장 겹친 상태에서, 동시에 열용착하는 열용착 공정

    을 구비하고,

    상기 세퍼레이터가 상기 열용착으로 상기 권심 코어에 고정된 후에, 상기 플러스 전극박 및 마이너스 전극박의 권회를 개시하는 것을 특징으로 하는 권회 소자의 제조 방법.
12. 제11항에 있어서,

    상기 피복층으로서, 그의 용융 온도가 상기 세퍼레이터의 용융 온도와 거의 똑같은 것을 이용하는 것을 특징으로 하는 권회 소자의 제조 방법.
13. 회전가능하게 설치된 권심 코어에 대해서, 플러스 전극박 및 마이너스 전극박을, 띠모양을 이루는 열가소성 수지제의 2장의 세퍼레이터를 거쳐서 서로 절연 상태에서 권회하는 것에 의해, 상기 권심 코어, 상기 양전극박 및 상기 세퍼레이터로 이루어지는 권회 소자를 제조하기 위한 권회 소자의 제조 방법으로서,

    상기 권심 코어의 표면의 적어도 일부에 대해서, 열가소성 수지제의 접착 테이프를 접합하는 접착 테이프 접합 공정과,

    상기 접착 테이프에 대해서 상기 세퍼레이터를 2장 겹친 상태에서, 동시에 열용착하는 열용착 공정

    을 구비하고,

    상기 세퍼레이터가 상기 열용착으로 상기 권심 코어에 고정된 후에, 상기 플러스 전극박 및 마이너스 전극박의 권회를 개시하는 것을 특징으로 하는 권회 소자의 제조 방법.
14. 제13항에 있어서,

    상기 접착 테이프로서, 그의 용융 온도가 상기 세퍼레이터의 용융 온도와 거의 똑같은 것을 이용하는 것을 특징으로 하는 권회 소자의 제조 방법.
15. 제11항 내지 제14항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 열용착 공정시에는, 전회(前回) 권취된 권회 소자로부터 연장하는 2장의 세퍼레이터를, 소정의 장력을 부여한 상태에서 열용착하고, 그 후 상기 세퍼레이터를 2장 한 번에 절단하는 것을 특징으로 하는 권회 소자의 제조 방법.

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