KR20120136375A - 전극판 제조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 전극판 형빼기 장치는, 전극판의 원판을 지지면 (35) 으로 지지 가능한 원판 지지부 (3) 와, 원판 지지부 (3) 에 칼끝을 향하여 배치된 트리밍 커터를 진퇴 가능하게 구동하는 구동부와, 구동부에 의해 트리밍 커터가 원판 지지부 (3) 를 향하여 진출하고 있을 때에, 지지면 (35) 상의 원판을 흡인하는 압력 조정부 (7) 를 가지고 있다. 압력 조정부 (7) 는, 예를 들어 배관 (71) 과, 제 1 분기관 (72) 과, 제 1 밸브 (75) 와, 감압부 (74) 를 가지고 있다. 지지면 (35) 의 근방이 흡인됨으로써, 시트재 (90) 에 형성된 관통공 (94) 을 통하여 전극판이 지지면 (35) 측에 흡착하여 고정된다.

Description

전극판 제조 장치 {ELECTRODE PLATE MANUFACTURING APPARATUS}

본 발명은, 전극판 제조 장치에 관한 것이다.

본원은, 2010 년 3 월 26 일에, 일본에 출원된 일본 특허출원 2010－073168 호에 의거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

종래부터, 각종 전기 장치의 전력원으로서 전지 셀이 사용되고 있다. 반복 충방전하는 것이 가능한 전지 셀인 2 차 전지는, 전력원 외에 발전 장치 등의 전력 버퍼로서 사용되는 경우도 있다. 전지 셀의 구성예로서, 정극판과 부극판이 세퍼레이터를 통하여 적층된 적층체를 갖는 구성을 들 수 있다. 전극판 (정극판 또는 부극판) 은, 집전재의 표면에 전극 활물질이 형성된 것이다. 전극판의 제조 방법의 일례로서, 특허문헌 1 에 개시되어 있는 방법을 들 수 있다.

특허문헌 1 에서는, 집전재의 모재의 표면에 전극 활물질을 도포하여 전극판의 원판을 형성한 후에, 트리밍 다이 (톰슨형 ： Thomson die) 를 이용하여 원판을 형빼기함으로써 전극판을 제조하고 있다. 이 트리밍 다이는, 트리밍 커터 (톰슨칼 ： Thomson cutter) 와, 트리밍 커터에 둘러싸인 부분에 형성된 누름판과, 지지대를 향하는 방향으로 누름판을 탄성 지지하는 스프링을 구비하고 있다. 누름판은, 누름면이 트리밍 커터보다 지지대측에 돌출되어 있다.

지지대에 지지되어 있는 원판에 트리밍 다이를 가압하면, 먼저 누름판이 원판에 맞닿아 원판을 지지대에 가압한다. 또한 트리밍 다이를 가압하면, 트리밍 커터가 누름판보다 지지대측에 돌출하여 원판을 절단한다. 원판을 가압한 상태로 절단하므로, 절단부의 단면이 트리밍 커터의 측면에 추종하는 것에 의한 절단부의 변위가 경감되고, 절단부의 변위에 의한 버의 발생이나 전극 활물질의 탈리가 저감된다.

: 일본 공개특허공보 2003－317709호

특허문헌 1 의 기술에 있어서는, 다음에 설명하는 바와 같이, 원판이 절단부의 근방에서 집중적으로 압축되고, 전극판의 주연부 (周緣部) 에서 전극 활물질이 집전재로부터 박리하여 탈리되는 경우가 있다.

트리밍 커터는 유한한 판두께를 가지고 있고, 칼끝에서 멀어짐에 따라 판두께가 두꺼워져 있다. 트리밍 커터가 원판에 침입함에 따라, 절단부는 트리밍 커터의 판두께 방향 즉 원판의 주면을 따르는 방향으로 확대되고, 절단부의 주연부의 원판은 주면을 따르는 방향으로 압축된다.

절단부의 근방이 누름 부재에 의해 가압되고 있으므로, 절단부의 주연부에서 변위 가능한 범위가 절단부의 근방에 한정되고, 절단부의 근방에서 원판이 집중적으로 압축된다. 원판이 집중적으로 압축되면, 전극 활물질과 집전재에서 재질의 차이에 의해, 전극 활물질의 변형이 집전재의 변형에 추종할 수 없게 된다. 그러면, 전극 활물질과 집전재의 밀착력이 저하되어, 형빼기의 과정이나 형빼기 후에 전극 활물질이 집전재로부터 박리되어 탈리되게 된다.

본 발명은, 상기 서술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 전극 활물질의 박리나 탈리가 생기기 어려운 전극판의 형빼기 (타발) 를 실시하는 전극판 제조 장치를 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 양태에 관련된 전극판 제조 장치는 이하의 수단을 채용하고 있다.

전극판 제조 장치가, 전극판의 원판을 지지면으로 지지 가능한 원판 지지부와, 상기 원판 지지부에 칼끝을 향하여 배치된 트리밍 커터를 진퇴 가능하게 구동하는 구동부와, 상기 구동부에 의해 상기 트리밍 커터가 상기 원판 지지부를 향하여 진출하고 있을 때에, 상기 지지면 상의 상기 원판을 흡인하는 압력 조정부를 구비한다.

이와 같은 전극판 제조 장치에 있어서, 원판 지지부에 원판이 배치되어 있는 상태로 트리밍 커터가 원판 지지부를 향하여 진출하면, 원판에 칼끝이 접촉하여 원판으로부터 전극판이 형빼기된다. 트리밍 커터가 원판 지지부를 향하여 진출하고 있을 때에, 지지면의 근방이 흡인되어 원판이 원판 지지부측에 고정된다. 원판이 원판 지지부에 고정되므로, 트리밍 커터에 대한 원판의 위치 어긋남이 방지되고, 또 트리밍 커터가 원판으로부터 퇴거할 때에, 형빼기된 전극판이 트리밍 커터에 동반하여 이동하는 것이 방지된다.

트리밍 커터에 겹쳐지지 않는 영역의 지지면의 근방을 흡인하므로, 원판에 칼끝이 접촉하는 위치로부터 이간된 부분의 원판이 고정된다. 원판에 있어서, 고정된 부분과 칼끝에 접촉하는 부분의 사이인 중간부는, 변형이 허용되므로 절단력에 의해 원판 지지부를 향하여 굽힘 변형된다. 변형된 부분, 즉 절단부의 단부에서는, 트리밍 커터와 접촉하는 면 (절단면) 에 대해, 집전재와 전극 활물질의 계면의 법선 방향이 교차한다. 따라서, 트리밍 커터가 절단부를 확대하는 힘은, 상기 계면의 법선 방향으로 분력을 가지게 되고, 이 분력이 집전재와 전극 활물질을 밀착시키는 방향으로 작용한다. 따라서, 집전재로부터 전극 활물질이 박리되는 것이 저감되어, 집전재로부터 전극 활물질이 탈리되는 것이 저감된다.

원판이 원판 지지부측에 흡인되어 고정되므로, 원판을 고정시키기 위해 원판을 원판 지지부측에 가압할 필요성이 낮아진다. 누름 부재를 간략화 혹은 생략함으로써, 누름 부재의 메인터넌스 빈도를 낮게 하는 것 등이 가능하고, 또 누름 부재의 일부가 탈리되어 전극판에 부착되는 것에 의한 이물질의 발생을 회피할 수도 있다.

본 발명의 전극판 제조 장치에 의하면, 전극 활물질의 박리나 탈리가 생기기 어려운 전극판의 형빼기 (타발) 를 실시할 수 있다.

도 1 은, 전지 셀의 구성예를 모식적으로 나타낸 사시도이다.
도 2(a) 는, 전극판을 나타낸 평면도, (b) 는 (a) 의 A－A' 선 단면도이다.
도 3 은, 전지 셀의 제조 방법을 개략하여 나타낸 플로우차트이다.
도 4 는, 제 1 실시형태의 전극판 형빼기 장치의 개략 구성을 나타낸 사시도이다.
도 5 는, 트리밍 다이 및 구동부를 하방에서 본 사시 분해도이다.
도 6 은, 원판 지지부 및 시트재를 상방에서 본 사시 분해도이다.
도 7 은, 지지면을 평면에서 본 각종 구성 요소의 위치 관계를 나타낸 평면도이다.
도 8 은, 도 7 의 B－B' 선 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 9 는, 제 1 실시형태의 전극판 형빼기 장치의 동작예의 타이밍 차트이다.
도 10 은, 절단부의 근방에 작용하는 힘을 나타낸 설명도이다.
도 11 은, 제 2 실시형태의 전극판 형빼기 장치의 개략 구성을 나타낸 사시도이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태를 설명한다. 설명에 이용하는 도면에 있어서, 특징적인 부분을 이해하기 쉽게 나타내기 위해, 도면 중의 구조의 치수나 축척을 실제의 구조에 대해 다르게 하고 있는 경우가 있다. 본 실시형태에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 부여하여 도시하고, 그 상세한 설명을 생략하는 경우가 있다. 발명의 기술 범위의 하기의 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다. 실시형태에서 설명하는 구성 요소의 모든 조합이 본 발명에 필수라고는 할 수 없다.

본 발명에 관련된 전극판 형빼기 장치의 설명에 앞서, 먼저, 전지 셀의 구성예에 대해 설명한다.

도 1 은, 전지 셀의 구성예를 나타낸 분해 사시도, 도 2 의 (a) 는 전극판의 일례를 나타낸 평면도, 도 2 의 (b) 는 도 2 의 (a) 에 있어서의 A-A' 선 화살표 방향에서 본 단면도이다.

도 1 에 나타낸 바와 같이 전지 셀 (1) 은, 내부에 전해액을 저류하는 전지 용기 (10) 를 구비한다. 전지 셀 (1) 은, 예를 들어 리튬 이온 2 차 전지이다. 본 발명의 적용 범위는 전지 용기의 형상이나 재질에 한정되지 않는다. 본 예의 전지 용기 (10) 는, 알루미늄제의 중공 용기로, 외형이 대략 각기둥상 (대략 직방체상) 이다. 전지 용기 (10) 는, 개구를 갖는 용기 본체 (11) 와, 이 개구를 막아 용기 본체 (11) 에 접합된 덮개 (12) 를 가지고 있다.

덮개 (12) 에 전극 단자 (13, 14) 가 설치되어 있다. 예를 들어, 전극 단자 (13) 가 정극 단자이고, 전극 단자 (14) 가 부극 단자이다. 전지 용기 (10) 의 내부에, 복수의 전극판 (15, 16) 및 복수의 세퍼레이터 (17) 가 수용되어 있다. 예를 들어, 전극판 (15) 이 정극판이고, 전극판 (16) 이 부극판이다. 복수의 전극판 (15, 16) 은, 정극판과 부극판이 교대로 늘어서도록 반복하여 배치되어 있다.

세퍼레이터 (17) 는, 1 쌍의 전극판 (15, 16) 에 끼워져 배치되어 있고, 전극판 (15, 16) 이 서로 직접 접촉하지 않도록 되어 있다. 세퍼레이터 (17) 는, 다공질의 절연 재료 등으로 이루어지고, 리튬 이온 등의 전해 성분을 통과시키도록 되어 있다. 실제로는, 복수의 정극판, 복수의 부극판 및 복수의 세퍼레이터가 적층되어 적층체가 구성되어 있다. 전지 셀 (1) 은, 전지 용기 (10) 에 상기 적층체가 수용된 구조로 되어 있다. 전해액은, 전지 용기 (10) 의 내부에서 전극판 (15, 16) 과 접촉하도록 저류된다.

도 2 의 (a) 에 나타낸 바와 같이 전극판 (15) 은, 모부 (150) 및 전극 탭 (151) 을 가지고 있다. 모부 (150) 는, 전극판 (16) 에 대향하여 배치되어 주로 전기적인 용량에 기여하는 부분이다. 모부 (150) 의 평면 형상은, 예를 들어 직사각형의 모서리부를 둥글린 대략 직사각형 형상이다.

전극 탭 (151) 은, 모부 (150) 와 전극 단자 (13) 와 전기적으로 접속하는 부분이다. 전극 탭 (151) 은, 모부 (150) 의 한 변을 기단으로 하여 모부 (150) 의 외측에 돌출하도록 형성되어 있다. 전극 탭 (151) 이 돌출하는 방향은, 예를 들어, 상기 기단을 갖는 한 변에 대략 직교하고, 또한 모부 (150) 의 주면을 따르는 방향이다. 전극 탭 (151) 은, 기단을 갖는 한 변의 편방에 치우쳐 형성되어 있다. 복수의 전극판 (15) 의 전극 탭 (151) 이 일괄하여, 전극 단자 (13) 와 전기적으로 접속되어 있다.

도 2 의 (b) 에 나타낸 바와 같이 전극판 (15) 은, 집전재 (152) 및 전극 활물질 (153) 을 가지고 있다. 집전재 (152) 는, 예를 들어 알루미늄이나 구리 등으로 이루어지고, 두께가 수십 ㎛ 정도 (예를 들어, 20 ㎛ 정도) 의 시트상인 것이다. 전극 활물질 (153) 은, 전해액의 종류에 따르는 형성 재료로 이루어지고, 집전재 (152) 의 양면에 설치되어 있다. 전극 활물질 (153) 의 두께는, 수십 ㎛ ? 수백 ㎛ 정도 (예를 들어, 100 ㎛ 정도) 이다.

본 예의 전극판 (15) 은, 전극 활물질 (153) 이 형성되어 있는 형성 영역 (154) 과 전극 활물질 (153) 이 형성되어 있지 않은 비형성 영역 (155) 을 가지고 있다. 형성 영역 (154) 은, 모부 (150) 의 대략 전체와, 전극 탭 (151) 에 있어서 모부 (150) 와 연속하는 측의 일부에 걸쳐져 있다. 전극 탭 (151) 의 선단측은 비형성 영역 (155) 으로 되어 있다. 전극판 (15) 은, 비형성 영역 (155) 에서 도전 부재와 접속되고, 이 도전 부재를 통하여 전극 단자 (13) 와 전기적으로 접속된다.

전극판 (16) 은, 전극 활물질의 형성 재료나, 모부 혹은 전극 탭의 치수 등이 전극판 (15) 과 상이하고, 구조나 형상에 대해서는 전극판 (15) 과 동일하다. 예를 들어, 부극판으로서 기능하는 전극판의 모부는, 정극판으로서 기능하는 전극판의 모부의 전체와 겹치도록 치수가 설정된다. 도 1 에 나타낸 바와 같이 전극판 (16) 의 전극 탭 (161) 은, 전극판 (15) 의 전극 탭 (151) 과 겹치지 않게 배치되어 있다. 복수의 전극판 (16) 의 전극 탭 (161) 이 일괄하여, 전극 단자 (14) 와 전기적으로 접속되어 있다.

도 3 은, 전지 셀의 제조 방법을 개략하여 나타낸 플로우 차트이다.

전지 셀 (1) 을 제조하려면, 스텝 S1 에서 집전재의 모재에 전극 활물질을 도공한다. 모재는, 예를 들어, 롤상으로 권취된 띠형상의 도전박이다. 이어서 스텝 S2 에서, 전극 활물질을 모재에 압착하고, 또 전극 활물질을 건조시킨다. 필요에 따라 후처리를 실시하는 것 등에 의해, 스텝 S3 에서 전극판의 원판을 완성시킨다. 원판은 모재의 양면에 전극 활물질이 형성된 것이다. 여기서는, 스텝 S1 ? S3 에서 원판을 제조하여 준비하고 있는데, 예를 들어 제조된 원판을 구입 등에 의해 입수하여 준비해도 된다.

이어서, 상세하게는 후술하는데, 스텝 S4 에서 원판으로부터 전극판을 형빼기하는 것 등에 의해, 원하는 형상의 전극판을 완성시킨다. 이어서, 스텝 S5 에서, 정극판과 부극판을 세퍼레이터를 통하여 적층함으로써, 적층체를 형성한다. 이어서, 스텝 S6 에서, 전지 용기의 내부에 적층체를 수용하여 봉지한다. 구체적으로는, 용기 본체에 적층체를 삽입한다. 그리고, 정극판을 정극 단자와 전기적으로 접속하고, 또 부극판을 부극 단자와 접속한다. 그리고, 용기 본체에 덮개를 용접 등에 의해 접합한다. 이어서, 스텝 S7 에서, 전지 용기의 내부에 전해액을 주입하여 봉지하는 것 등에 의해, 전지 셀이 얻어진다.

본 발명에 관련된 전극판의 제조 장치에서는, 이하와 같이 하여 스텝 S4 를 실시한다. 먼저, 스텝 S41 에서 원판을 원판 지지부에 배치한다. 이어서, 스텝 S42 에서 원판과 원판 지지부의 사이를 흡인하여, 원판을 원판 지지부에 흡착시킨다. 이어서, 스텝 S43 에서, 원판 지지부에 흡착되어 있는 원판에 트리밍 커터를 접촉시켜 원판을 형빼기한다. 스텝 S42 에서 흡인하는 영역은, 스텝 S43 에서 트리밍 커터를 접촉시킬 때에 원판을 평면에서 본 상태에서 트리밍 커터에 겹쳐지지 않는 영역으로 설정한다. 본 발명에 관련된 전극판의 제조 방법은, 예를 들어, 본 발명에 관련된 전극판 형빼기 장치를 이용하여 원판으로부터 전극판을 형빼기함으로써 실시 가능하다.

［제 1 실시형태］

다음으로, 제 1 실시형태의 전극판 형빼기 장치에 대해 설명한다. 또, 본 발명에 관련된 전극판의 제조 방법의 일 실시형태에 대해서도 아울러 설명한다. 본 발명에 관련된 전극판 형빼기 장치는 정극판, 부극판 중 어느 제조에 사용하는 것도 가능하지만, 여기서는 전극판 (15) 에 적용한 예를 설명한다.

도 4 는, 제 1 실시형태의 전극판 형빼기 장치의 개략 구성을 나타낸 사시도, 도 5 는 구동부 및 트리밍 다이를 하방에서 본 사시 분해도, 도 6 은 시트재, 원판 지지부 및 압력 조정부를 상방에서 본 사시 분해도, 도 7 은 지지면을 평면에서 본 각종 구성 요소의 평면 배치도, 도 8 은 도 7 의 B－B' 선을 따르는 단면의 일부를 나타낸 도면이다.

도 4 에 나타낸 바와 같이, 제 1 실시형태의 전극판 형빼기 장치 (2) 는, 제어부 (20), 원판 지지부 (3), 구동부 (4), 트리밍 다이 (5), 반송부 (6), 및 압력 조정부 (7) 를 구비한다. 전극판 형빼기 장치 (2) 는, 전극판의 원판 (91) 으로부터 전극판을 형빼기하는 장치이다. 원판 (91) 은, 상기 서술한 바와 같이, 집전재의 모재의 양면에 전극 활물질이 형성된 것이다. 원판 (91) 은, 시트재 (90) 와 겹쳐져 형빼기된다. 시트재 (90) 의 상세한 것에 대해서는 후술하는데, 시트재 (90) 는 트리밍 커터나 원판 지지부 (3) 를 보호하는 기능 등을 가지고 있다.

전극판 형빼기 장치 (2) 는, 개략하면 이하와 같이 동작한다.

반송부 (6) 는, 제어부 (20) 에 제어되어 시트재 (90) 및 원판 (91) 을 소정의 이송 폭으로 반송한다. 시트재 (90) 및 원판 (91) 은, 시트재 (90) 를 원판 지지부 (3) 측으로 하여 겹쳐지고, 원판 지지부 (3) 의 상면을 경유하여 반송된다. 압력 조정부 (7) 는, 흡인 수단 및 흡인 해제 수단을 포함하고 있다. 압력 조정부 (7) 의 흡인 수단은, 제어부 (20) 에 제어되어 원판 지지부 (3) 의 상면을 흡인 상태로 한다. 이로써, 시트재 (90) 및 원판 (91) 은, 원판 지지부 (3) 에 흡착하여 고정 상태가 된다.

구동부 (4) 는, 제어부 (20) 에 제어되어 트리밍 커터가 설치된 트리밍 다이 (5) 를 원판 (91) 을 향하여 진출시킨다. 트리밍 다이 (5) 의 진출에 의해 트리밍 커터가 원판 (91) 에 접촉하고, 원판 (91) 이 절단되어 전극판이 형빼기된다. 전극판이 형빼기된 후에, 구동부 (4) 는 트리밍 다이 (5) 를 원판 (91) 으로부터 퇴거시킨다. 또, 압력 조정부 (7) 의 흡인 해제 수단은, 원판 지지부 (3) 의 상면의 흡인 상태를 해제하고, 시트재 (90) 및 원판 (91) 이 고정 상태로부터 해제된다. 반송부 (6) 는, 시트재 (90) 및 원판 (91) 을 소정의 이송 폭으로 다시 반송한다. 전극판 형빼기 장치 (2) 는, 이하 동일하게 하여 전극판을 반복하여 형빼기한다.

다음으로, 전극판 형빼기 장치 (2) 의 구성 요소에 대해 상세하게 설명한다.

도 4 에 나타낸 바와 같이 반송부 (6) 는 반송 롤러 (61 ? 64) 를 가지고 있다. 반송 롤러 (61, 62) 는, 원판 지지부 (3) 의 상면을 따르는 일방향 (Y 방향) 으로 원판 지지부 (3) 를 사이에 끼고 설치되어 있다. 반송 롤러 (63, 64) 는, 원판 지지부 (3) 의 상면을 따르는 일방향 (Y 방향) 으로 반송 롤러 (61, 62) 를 사이에 끼고 설치되어 있다. 상기 일방향이 반송 롤러 (61 ? 64) 에 의한 반송 방향으로 되어 있다.

원판 (91) 의 반송용인 반송 롤러 (63, 64) 는, 시트재 (90) 의 반송용인 반송 롤러 (61, 62) 보다 하방에 배치되어 있다. 원판 (91) 은, 반송 롤러 (63, 64) 에 현가 (懸架) 되어 반송된다. 원판 (91) 은, 반송 롤러 (63, 64) 의 사이에서 반송 롤러 (61, 62) 에 현가됨으로써, 시트재 (90) 와 중첩된다. 원판 (91) 은, 반송 롤러 (61 ? 64) 의 회전에 수반하여 시트재 (90) 와 중첩되어 반송된다. 반송 롤러 (61, 62, 63, 64) 는, 상기 중첩된 원판 (91) 과 시트재 (90) 를 동일 타이밍 및 동일 속도로 반송하기 위해, 후술하는 제어부 (20) 에 의해, 서로 동기하여 동작하도록 제어된다.

원판 (91) 은, 반송 롤러 (61 ? 64) 가 정지한 상태에서, 시트재 (90) 와 중첩된 채로 트리밍 다이 (5) 에 의해 형빼기된다.

도 4, 도 5 에 나타낸 바와 같이, 구동부 (4) 는, 베이스 (41), 유지부 (42), 및 지주 (43, 44) 를 가지고 있다. 베이스 (41) 는, 액츄에이터 등을 내포하고 있다. 베이스 (41) 로부터 하방으로 돌출하여 지주 (43, 44) 가 설치되어 있다. 베이스 (41) 의 액츄에이터는, 도 4 에 나타낸 제어부 (20) 에 의해 제어되어 지주 (43, 44) 를 상하 방향으로 이동시킨다.

유지부 (42) 는 지주 (43, 44) 에 장착되어 있다. 유지부 (42) 는, 예를 들어 트리밍 다이 (5) 를 착탈 가능하게 유지하는 것으로, 트리밍 다이 (5) 를 교환하는 것이 용이하게 되어 있다. 지주 (43, 44) 의 상하 이동에 수반하여, 유지부 (42) 가 상하 방향으로 이동하고, 유지부 (42) 에 유지된 트리밍 다이 (5) 가 원판 지지부 (3) 의 상면을 향하여 진퇴 이동한다.

트리밍 다이 (5) 는 지지 기판 (50) 및 트리밍 커터 (51, 52) 를 가지고 있다. 트리밍 다이 (5) 는, 예를 들어 톰슨형이고, 트리밍 커터 (51, 52) 는 예를 들어 톰슨날이다. 트리밍 다이 (5) 는, 트리밍 커터 (51, 52) 의 칼끝을 원판 지지부 (3) 의 상면을 향한 자세로 유지부 (42) 에 유지된다.

지지 기판 (50) 은, 원판 지지부 (3) 의 상면에 대향 배치되는 대향면 (50a) 을 가지고 있다. 지지 기판 (50) 은, 예를 들어 대향면 (50a) 이 대략 평탄한 평판 부재이다. 트리밍 커터 (51, 52) 는 모두 동일한 것으로, 지지 기판 (50)의 대략 평탄면에 설치되어 있다. 트리밍 커터 (51, 52) 는 반송 방향으로 대략 평행한 선, 예를 들어 원판 (91) 의 중심선에 대해 대칭적으로 배치되어 있다.

트리밍 커터 (51) 는, 원판 (91) 의 형성 영역 (92) 과 비형성 영역 (93) 에 걸쳐 배치되어 있다 (도 7 참조). 트리밍 커터 (51) 로 형빼기된 형성 영역 (92) 은, 주로 전극판 (15) 의 모부 (150) 가 된다. 트리밍 커터 (51) 로 형빼기된 비형성 영역 (93) 은, 주로 전극판 (15) 의 전극 탭 (151) 이 된다.

대향면 (50a) 을 평면에서 보았을 때의 트리밍 커터 (51, 52) 의 평면 형상은, 닫힌 프레임 형상으로 되어 있어, 전극판의 윤곽과 대체로 일치하고 있다. 트리밍 커터 (51, 52) 는 띠형상의 판상체로 이루어지고, 판상체의 일방의 장변을 따라 칼끝이 형성된 것이다. 판상체의 판두께는 예를 들어 0.5 ㎜ ? 2.0 ㎜ 정도이다. 트리밍 커터 (51, 52) 는, 판상체의 폭방향이 대향면 (50a) 에 대략 수직이 되도록, 지지 기판 (50) 에 매립되어 있다.

여기서는, 트리밍 커터 (51, 52) 가 외날에 의해 구성되어 있다 (도 8 참조). 트리밍 커터 (51) 는, 전극판 (15) 이 되는 부분에 마주 향하는 내주면 (511) 의 선단이 칼끝 (513) 으로 되어 있다.

내주면 (511) 의 이면인 외주면 (512) 은, 칼끝 (513) 을 향함에 따라 내주면 (511) 에 근접하도록 경사져 있다. 트리밍 커터 (52) 도 동일하다.

도 4, 도 6 에 나타낸 바와 같이 원판 지지부 (3) 는, 예를 들어 워크 테이블로, 기대 (31), 박스 형상체 (32) 및 천판 (33) 을 가지고 있다. 박스 형상체 (32) 는 기대 (31) 위에 고정되어 있다.

박스 형상체 (32) 는, 기대 (31) 와 반대측에 개구된 오목부 (34) 를 가지고 있다. 천판 (33) 은, 오목부 (34) 를 막아 박스 형상체 (32) 에 고정되어 있다.

원판 지지부 (3) 의 상면 즉 천판 (33) 의 상면은, 지지면 (35) 으로 되어 있다. 시트재 (90) 는 지지면 (35) 에 맞닿아 배치된다. 트리밍 다이 (5) 가 원판 (91) 에 가압되었을 때에, 지지면 (35) 은 트리밍 다이 (5) 와 반대측에서 시트재 (90) 를 지지함으로써, 원판 (91) 을 간접적으로 지지한다. 오목부 (34) 는, 압력 조정부 (7) 의 흡인 수단의 유로의 일부를 구성하고 있다. 오목부 (34) 의 내측에는, 예를 들어 오목부 (34) 의 내측이 감압되었을 때에 천판 (33) 에 휨이 생기지 않도록, 필요에 따라 리브 구조나 지주가 설치된다. 지지면 (35) 에는, 복수의 구멍부 (36) 가 형성되어 있다. 구멍부 (36) 는, 천판 (33) 을 관통하여 오목부 (34) 에 통하고 있다.

압력 조정부 (7) 는 배관 (71), 제 1 분기관 (72), 제 2 분기관 (73), 감압부 (74), 제 1 밸브 (75), 및 제 2 밸브 (76) 를 가지고 있다. 배관 (71) 은, 오목부 (34) 에 통하고 있고, 제 1, 제 2 분기관 (72, 73) 으로 분기되어 있다. 제 1 분기관 (72) 은 감압부 (74) 에 접속되어 있다. 감압부 (74) 는, 펌프 등에 의해 구성된다. 제 1 밸브 (75) 는, 제 1 분기관 (72) 에 설치되어 있고, 제 1 분기관 (72) 의 내측의 흐름을 개시 혹은 정지시킨다. 제 2 분기관 (73) 은, 전극판 형빼기 장치 (2) 의 주위의 분위기에 대해 개방되어 있다. 제 2 밸브 (76) 는, 제 2 분기관 (73) 에 설치되어 있고, 제 2 분기관 (73) 의 내측의 흐름을 개시 혹은 정지시킨다.

본 실시형태의 흡인 수단은 오목부 (34), 구멍부 (36), 배관 (71), 제 1 분기관 (72), 제 1 밸브 (75) 및 감압부 (74) 에 의해 구성되어 있다. 제 2 밸브 (76) 를 닫고, 감압부 (74) 가 온 상태에서 제 1 밸브 (75) 가 개방되면, 제 1 분기관 (72), 배관 (71), 오목부 (34), 및 구멍부 (36) 를 유로로 하여 유로의 내부 가스가 배기되고, 지지면 (35) 의 근방이 흡인 상태가 된다. 감압부 (74) 의 온 오프 및 제 1 밸브 (75) 의 개폐는 제어부 (20) 에 의해 제어된다.

본 실시형태의 흡인 해제 수단은 오목부 (34), 구멍부 (36), 배관 (71), 제 2 분기관 (73), 및 제 2 밸브 (76) 에 의해 구성되어 있다. 흡인 수단에 의해 지지면 (35) 의 근방이 흡인 상태일 때에 제 1 밸브 (75) 를 닫고 또한 제 2 밸브 (76) 를 개방하면, 제 2 분기관 (73), 배관 (71), 오목부 (34), 및 구멍부 (36) 를 유로로 하여, 지지면 (35) 의 근방에 전극판 형빼기 장치 (2) 의 주위의 외기가 유입되어 흡인 상태가 해제된다. 제 2 밸브 (76) 의 개폐는 제어부 (20) 에 의해 제어된다.

본 실시형태의 배관 (71) 은, 배관 (71) 으로부터 오목부 (34) 를 향하는 외기가 구멍부 (36) 에 직접 불어 들어오지 않도록, 오목부 (34) 의 내측에 접속되는 부분의 축방향이 설정되어 있다. 여기서는, 배관 (71) 이 오목부 (34) 의 측벽에 접속되어 있고, 오목부 (34) 에 유입되는 외기는 지지면 (35) 에 대체로 평행한 방향으로 흐른다. 이로써, 흡인 상태가 해제될 때에 시트재 (90) 및 원판 (91) 이 지지면 (35) 으로부터 부상 (浮上) 되기 어려워진다.

또한, 제 2 분기관 (73) 대신에, 배관 (71) 과는 별도로 오목부 (34) 로 통하는 제 2 배관이 설치되어 있어도 된다. 이 제 2 배관에 제 2 밸브 (76) 를 장착함으로써, 흡인 해제 수단이 구성된다. 제 2 분기관 (73) 혹은 제 2 배관이 가압 장치에 접속되어 있고, 가압 장치를 포함하여 흡인 해제 수단이 구성되어 있어도 된다. 가압 장치에서 외기를 가압하여 배관 (71) 에 도입함으로써, 보다 빠르게 흡인 상태를 해제할 수 있다.

오목부 (34) 의 복수 지점에 대해, 복수의 배관 (71) 혹은 배관 (71) 을 분기시킨 복수의 분기관이 접속되어 있어도 된다. 이로써, 오목부 (34) 의 내측의 압력 분포를 균일화할 수 있고, 지지면 (35) 을 따르는 방향에서 흡인의 정도를 균일화할 수 있다.

시트재 (90) 는, 트리밍 커터 (51, 52) 보다 경도가 낮은 재질, 예를 들어 수지 시트 등으로 이루어진다. 원판 (91) 을 형빼기할 때에 트리밍 커터 (51, 52) 의 칼끝이 지지면 (35) 과 직접 접촉하지 않도록 시트재 (90) 의 두께가 설정되어 있다. 시트재 (90) 가 지지면 (35) 과 칼끝 사이에 개재됨으로써, 지지면 (35) 과 칼끝이 서로의 접촉에 의한 손상으로부터 보호된다.

도 6 ? 도 8 에 나타낸 바와 같이, 시트재 (90) 에는 복수의 관통공 (94) 이 형성되어 있다. 여기서는, 지지면 (35) 을 평면에서 본 상태에서, 트리밍 커터 (51) 에 둘러싸인 지지면 (35) 상의 영역을 형빼기 영역이라고 한다. 형빼기 영역을 반송부 (6) 의 이송폭 (ΔY) (원판 (91) 을 형빼기하는 피치) 의 정수배만큼 반송 방향의 상류로 평행 이동시킨 시트재 (90) 상의 영역은, 형빼기와 반송을 반복하는 동안에 형빼기 영역 상에 배치되게 되는 영역 (이하, 형빼기 예정 영역 (95) 이라고 한다) 이다.

복수의 관통공 (94) 은, 상기 형빼기 영역 혹은 형빼기 예정 영역 (95) 에 들어가도록 배치된다. 여기서는, 복수의 관통공 (94) 중에서 1 개의 형빼기 예정 영역 (95) 에 포함되는 관통공 (94) 을 1 개의 그룹으로 했을 때에, 복수의 그룹이, 반송부 (6) 의 이송폭 (ΔY) 과 대략 동일한 간격으로 반송 방향으로 반복하여 형성되어 있다. 즉, 시트재 (90) 를 반송부 (6) 의 이송폭 (ΔY) 으로 반송할 때마다, 평면에서 본 트리밍 커터 (51) 와 겹치지 않는 영역에 상기 그룹에 속하는 관통공 (94) 이 배치되도록 되어 있다.

본 실시형태의 관통공 (94) 은, 트리밍 커터 (51) 의 평면 형상의 내주를 따라 내주로부터 이간된 위치에 대체로 등간격으로 형성되어 있다. 1 개의 그룹에 속하는 관통공 (94) 은, 모두 대략 동일한 개구 형상 및 개구 치수로 되어 있다. 관통공 (94) 의 개구 형상으로서는, 다각형이나 다각형의 모서리를 둥글린 형상, 원형이나 타원형, 직선이나 자유 곡선에 둘러싸인 형상 등에서 선택되고, 여기서는 대략 원형으로 되어 있다. 관통공 (94) 의 개구 치수는, 감압부 (74) 의 흡인력 및 원판 (91) 의 기계 특성 등에 의거하여 설정된다 (후에 설정 방법의 일례를 나타낸다). 관통공 (94) 의 개구 치수는, 전형적으로는 트리밍 커터 (51) 의 판두께와 동일한 정도의 오더 (예를 들어 0.5 ㎜ ? 2 ㎜ 정도) 로 설정된다.

트리밍 커터 (51) 의 평면 형상의 내주로부터 관통공 (94) 까지의 거리는, 예를 들어 1 ㎜ ? 10 ㎜ 정도이다. 트리밍 커터 (51) 에 의해 원판 (91) 이 형빼기되었을 때, 형빼기된 전극판이 들떠서 위치 어긋남을 발생시키지 않도록, 전극 단부의 보다 가까운 위치에 관통공 (94) 이 배치되도록 당해 거리가 설정된다.

여기서는, 관통공 (94) 의 개구 치수가, 구멍부 (36) 의 개구 치수보다 작아져 있다. 지지면 (35) 을 평면에서 본 상태에서 1 개의 구멍부 (36) 에 대해 복수 (도시는 2 개) 의 관통공 (94) 이 겹치고, 관통공 (94) 의 적어도 일부분이 구멍부 (36) 와 겹치도록 되어 있다.

1 그룹에 속하는 관통공 (94) 의 배치 패턴이나, 천판 (33) 에 있어서의 구멍부 (36) 의 배치 패턴은, 평면에서 본 트리밍 커터 (51) 의 내측에 배치된 관통공 (94) 이 구멍부 (36) 와 연통하도록 설정되어 있다. 또한, 구멍부 (36) 는, 관통공 (94) 과 연통하지 않는 부분에도 형성되어 있다. 이 연통한 부분에 의해 원판 (91) (혹은 전극판) 을 흡착하여 이것을 시트재 (90) 를 개재하여 천판의 지지면 (35) 에 고정시키고, 연통하지 않는 부분으로 시트재 (90) 를 흡착하여 이것을 천판의 지지면 (35) 에 고정시킨다.

구체적으로 설명하면, 흡인 수단에 의해 구멍부 (36) 나 관통공 (94) 의 내측의 가스 G 가 배기되면, 원판 (91) 의 상하면에서의 압력차에 의해 원판 (91) 이 지지면 (35) 을 향하여 가압된다. 시트재 (90) 는 원판 (91) 에 의해 지지면 (35) 을 향하여 가압된다. 또, 시트재 (90) 는, 관통공 (94) 과 연통하지 않는 구멍부 (36) 의 내측이 감압되는 것에 의해서도, 지지면 (35) 을 향하여 가압된다.

다음으로, 전극판 형빼기 장치 (2) 의 동작예에 대해 설명한다. 도 9 는, 전극판 형빼기 장치의 동작예를 나타낸 타이밍 차트이다.

도 9 에 나타낸 바와 같이, 제어부 (20) 는, 반송부 (6) 를 반송 상태로 해 두고, 원판 (91) 및 시트재 (90) 가 소정의 이송폭 (ΔY) 으로 반송되도록, 시간 (t0) 에 반송부 (6) 를 정지 상태로 한다. 이로써, 형빼기 영역 상에 시트재 (90) 의 관통공 (94) 의 1 개의 그룹이 배치된다. 시간 (t0) 이전에서는, 제 1 밸브 (75) 는 폐지 상태, 감압부 (74) 는 오프 상태, 제 2 밸브 (76) 는 개방 상태, 구동부 (4) 는 트리밍 다이 (5) 를 원판 (91) 으로부터 퇴거시킨 상태 (도 9 에서는 인상으로 나타낸다) 로 되어 있다.

제어부 (20) 는, 시간 (t0) 에 제 1 밸브 (75) 를 개방 상태로 함과 함께 감압부 (74) 를 온 상태로 하고, 또한 제 2 밸브 (76) 를 폐지 상태로 한다. 이로써, 원판 (91) 및 시트재 (90) 가 지지면 (35) 에 흡착하여 고정된다.

제어부 (20) 는, 원판 (91) 및 시트재 (90) 가 고정된 후의 시간 (t1) 에, 제 1 밸브 (75) 를 폐지 상태로 함과 함께 감압부 (74) 를 오프 상태로 한다. 또, 제어부 (20) 는, 구동부 (4) 를 제어하여 트리밍 다이 (5) 를 원판 (91) 을 향하여 진출시킨다 (도 9 에서는 압하로 나타낸다). 이로써, 트리밍 커터 (51, 52) 가 원판 (91) 에 접촉하여 전극판 (15) 이 형빼기된다. 원판 (91) 이 고정되어 있으므로, 트리밍 커터 (51, 52) 와의 위치 어긋남이 회피되어 고정밀도한 형상의 전극판 (15) 이 얻어진다. 트리밍 커터 (51, 52) 의 칼끝과 지지면 (35) 사이에 시트재 (90) 가 개재되어 있음으로써, 칼끝이나 지지면 (35) 의 손상이 회피된다.

제어부 (20) 는, 원판 (91) 이 형빼기된 후의 시간 (t2) 에, 제 2 밸브 (76) 를 폐지 상태로 유지한 채, 구동부 (4) 를 제어하여 트리밍 다이 (5) 를 원판 (91) 으로부터 퇴거시킨다. 원판 (91) 및 시트재 (90) 가 지지면 (35) 에 흡착되어 있으므로, 형빼기된 전극판 (15) 이 트리밍 커터 (51, 52) 에 동반하여 이동하는 것이 회피된다.

제어부 (20) 는, 트리밍 다이 (5) 가 원판 (91) 으로부터 퇴거한 후의 시간 (t3) 에, 제 2 밸브 (76) 를 개방 상태로 한다. 이로써, 관통공 (94) 을 막는 부분의 상하면의 압력차가 없어지고, 지지면 (35) 근방의 흡인 상태가 해제되어, 원판 (91) 및 시트재 (90) 가 고정 상태로부터 해제된다.

제어부 (20) 는, 원판 (91) 및 시트재 (90) 가 고정 상태로부터 해제된 후의 시간 (t4) 에, 반송부 (6) 를 반송 상태로 하여, 반송부 (6) 에 원판 (91) 및 시트재 (90) 를 소정의 이송폭 (ΔY) 으로 반송시킨다. 제어부 (20) 는, 이하 동일하게 반송부 (6), 흡인 수단, 구동부 (4), 및 흡인 해제 수단의 동작을 제어한다. 이와 같이 하여, 전극판 형빼기 장치 (2) 는, 원판 (91) 으로부터 전극판 (15) 을 반복하여 형빼기한다. 일련의 동작이 제어부 (20) 에 의해 제어되고 있으므로, 형빼기 공정을 자동화할 수 있어, 전극판 (15) 을 효율적으로 형빼기할 수 있다.

또한, 시간 (t4) 의 이후로서 시트재 (90) 가 반송 롤러 (62) 에 권취될 때까지의 시간에 형빼기된 전극판은, 아암 등의 전극판 재치 장치 (도시 생략) 에 의해 흡착되어, 별도로 준비된 테이블 (도시 생략) 에 순차 적층된다.

전극판 형빼기 장치 (2) 에 의하면, 다음에 설명하는 바와 같이, 전극 활물질의 박리나 탈리를 저감할 수 있다. 도 10 은, 절단시의 원판에 작용하는 힘을 나타낸 설명도이다.

도 10 에 나타낸 바와 같이, 트리밍 커터 (51) 가 원판 (91) 에 침입하면, 트리밍 커터 (51) 의 내주면 (511) 측의 절단면과 외주면 (512) 측의 절단면이, 침입한 부분의 트리밍 커터 (51) 의 판두께만큼 서로 이간되는 방향으로 확대된다. 이로써, 원판 (91) 의 절단에 의해 이간된 양 단부는, 각각 원판 (91) 의 주면을 따르는 방향으로 압축된다.

그런데, 통상적인 전극판 형빼기 장치에서는, 트리밍 커터에 접촉할 정도로 근접시켜 원판의 누름 부재가 설치되어 있다. 따라서, 절단시에 원판의 변형이 허용되는 범위가 트리밍 커터의 극히 근방에 한정되어 절단면의 근방의 변형이 완화되기 어려워진다. 또, 통상적으로는 트리밍 커터의 전체 둘레에서 거의 동시에 원판을 절단하므로, 트리밍 커터의 둘레 방향에서도 변형이 완화되기 어려워진다. 압축에 의한 변형이 완화되기 어려운 것에 의해, 절단면의 근방에 압축력이 집중적으로 작용한다. 압축력이 집중적으로 작용하면, 집전재와 전극 활물질이 서로 추종하여 변형될 수 없게 되어, 집전재와 전극 활물질의 계면 (이하, 간단히 계면이라고 한다) 을 따르는 방향으로 전단력이 작용한다. 원판의 변형이 허용되는 범위가 한정되어 있으므로, 절단면의 근방이 굽힘 변형되기 어려워져 있다. 따라서, 압축력이 원판의 주면을 대체로 따르는 방향으로 작용하여, 압축력의 대부분이 상기 전단력에 기여하게 된다. 이와 같이 하여, 집전재와 전극 활물질의 밀착성이 저하되게 된다.

본 발명을 적용하여 형빼기되는 전극판 (15) 에 대해, 통상적으로 동일하게 형빼기된 전극판과 비교한다. 트리밍 커터 (51) 의 내주면 (511) 측의 절단면을 포함한 원판 (91) 의 단부 (97) 는 전극판 (15) 의 주연부가 되는 부분이다. 원판 (91) 은, 관통공 (94) 의 내측이 감압되어 있으므로, 관통공 (94) 을 막는 부분 (이하, 폐색부라고 한다) 에서 시트재 (90) 에 가압된다. 원판 (91) 을 가압하는 힘 (F1) 은, 폐색부의 상면에서의 압력을 P0, 관통공 (94) 의 내측의 압력을 P1, 관통공 (94) 의 개구 면적을 S 라고 하면, 하기의 식 (1) 로 나타낸다.

F1 = (P0 － P1) × S ???(1)

폐색부의 원판 (91) 은 힘 (F1) 에 의해 위치가 규제된다. 예를 들어, P0 은 대기압, P1 은 약 50 킬로 파스칼 ? 약 80 킬로 파스칼로 하면 된다. 단부 (97) 는, 트리밍 커터 (51) 의 내주면 (511) 으로부터 압축력 (F2) 을 받아, 주로 내주면 (511) 으로부터 관통공 (94) 까지의 부분이 변형된다. 평면에서 본 트리밍 커터 (51) 에 겹치지 않도록, 관통공 (94) 이 배치되어 있으므로, 단부 (97) 에서 변형이 허용되는 범위가 확보된다. 따라서, 압축에 의한 변형이 완화되기 쉬워지고, 단부 (97) 에 작용하는 압축력이 작아진다. 또, 내주면 (511) 으로부터 관통공 (94) 까지의 부분은, 지지면 (35) 의 법선 방향으로의 변형도 허용되고, 내주면 (511) 과 접촉하는 부분에서의 계면의 접선 (L) 은, 내주면 (511) 의 법선 방향에 대해 경사진다.

압축력 (F2) 은, 접선 (L) 에 평행한 분력 (F3) 과, 접선 (L) 에 수직인 분력 (F4) 으로 분해할 수 있다. 분력 (F3) 은, 상기 전단력과 동일하게, 집전재 (911) 와 전극 활물질 (912, 913) 을 어긋나게 하는 힘이다. 분력 (F4) 은, 내주면 (511) 과 접촉하는 부분에 있어서, 집전재 (911) 와 전극 활물질 (912, 913) 을 서로 접근시키는 힘이다. 즉, 분력 (F4) 은, 집전재 (911) 와 전극 활물질 (912, 913) 을 서로 밀착시키도록 작용한다.

원판 (91) 의 주면을 따르는 방향에 대한 접선 (L) 의 기울기가 커질수록, 분력 (F3) 에 대한 분력 (F4) 의 비율이 커진다. 즉, 접선 (L) 의 기울기를 크게 할수록, 집전재 (911) 와 전극 활물질 (912, 913) 을 박리시키는 전단력이 작아지는데 대해, 집전재 (911) 와 전극 활물질 (912, 913) 을 서로 밀착시키는 힘이 커진다. 환언하면, 트리밍 커터 (51) 의 내주면 (511) 으로부터 관통공 (94) 이 이간되어 있음으로써, 접선 (L) 의 기울기를 증가시킬 수 있고, 분력 (F3) 에서 기인하여 밀착력을 감소시키는 효과에 대해, 분력 (F4) 에서 기인하여 밀착력을 증가시키는 효과를 탁월하게 할 수 있다.

이와 같이, 본 발명을 적용하여 형빼기되는 전극판 (15) 은, 압축에 의한 변형이 완화되므로 작용하는 압축 응력 자체가 작아지고, 또 압축력 중에서 전단력에 기여하는 분력이 작아짐과 함께, 압축력 중에서 집전재와 전극 활물질을 밀착시키는 분력이 커진다. 따라서, 전극 활물질 (912, 913) 이 집전재 (911) 로부터 박리되는 것이 현격히 저감되어, 전극 활물질 (912, 913) 이 집전재 (911) 로부터 탈리되는 것이 현격히 저감된다.

트리밍 커터 (51) 가 외날에 의해 구성되어 있고, 내주면 (511) 이 원판 (91) 의 대략 법선 방향으로부터 원판 (91) 에 침입한다. 따라서, 단부 (97) 측의 절단면의 변위가 작아져, 압축력 (F2) 을 줄일 수 있으므로, 단부 (97) 에서의 전극 활물질 (912, 913) 의 박리나 탈리를 저감할 수 있다.

트리밍 커터 (51) 의 둘레 방향에 착안하면, 관통공 (94) 이 이산적으로 배치되어 있으므로, 관통공 (94) 의 사이에서 원판 (91) 의 변형이 완화되기 쉬워져, 압축응을 약하게 할 수 있다. 트리밍 커터 (51) 의 내주면 (511) 을 따라 대체로 등간격으로 늘어서 있으므로, 관통공 (94) 의 사이에 분산되는 변형이, 트리밍 커터 (51) 의 둘레 방향으로 축적되는 것이 회피되어 형빼기된 전극판 (15) 에 변형이 생기는 것이 회피된다.

관통공 (94) 의 개구 치수가, 구멍부 (36) 의 개구 치수보다 작아져 있으므로, 위치 어긋남 등에서 기인하여 관통공 (94) 이 구멍부 (36) 와 뜻밖에 연통하지 않게 되는 문제가 회피된다. 관통공 (94) 의 개구 치수가, 구멍부 (36) 의 개구 치수보다 큰 경우와 비교하면, 상기의 문제를 회피 가능한 점은 동일하지만, 폐색부를 소면적으로 할 수 있다. 이로써, 폐색부의 강성을 높일 수 있어 폐색부가 흡인력에 압도되어 소성 변형되는 것에 의한 전극판 (15) 의 손상이 회피된다. 특히, 본 실시형태에서는, 평면에서 본 1 개의 구멍부 (36) 에 대해 복수의 관통공 (94) 이 겹치도록 배치되어 있다. 따라서, 구멍부 (36) 의 개구 치수를 관통공 (94) 의 개구 치수보다 크게 할 수 있음과 함께, 구멍부 (36) 의 간격을 넓힐 수 있어 구멍부 (36) 가 형성되어 있는 부분의 천판 (33) 의 강도를 확보하는 것이 용이해진다.

원판 (91) 이 흡인되어 고정되므로, 원판 (91) 을 고정시키기 위해 원판 (91) 을 트리밍 커터 (51) 로부터 측에 누르는 부재를 설치할 필요성이 낮아진다. 누름 부재를 간략화 혹은 생략함으로써, 누름 부재의 메인터넌스 빈도를 낮게 하는 것 등이 가능하다. 또, 누름 부재의 일부가 탈리되어 전극판에 부착되는 것에 의한 이물질의 발생을 회피할 수도 있다.

다음으로, 감압부 (74) 에 감압됨으로써 생기는 원판 (91) 의 상하면에서의 압력차의 설정 방법의 예에 대해 설명한다. 상기 압력차는, 예를 들어 형빼기된 전극판 (15) 이 트리밍 커터 (51) 에 동반되지 않는 조건이나, 관통공 (94) 과 평면적으로 겹치는 부분의 원판 (91) 이 손상되지 않는 조건을 만족하도록 설정된다.

전자의 조건은, 간이한 모델에 의거하면 이하와 같이 하여 구할 수 있다. 관통공 (94) 주변의 흡착력에 상당하는 힘 (F1) 은, 상기의 식 (1) 로 나타낸다. 전극판 주변의 관통공 (94) 의 수를 n 으로 하면, 전극판 주변의 총 흡착력 (F) 은, 하기의 식 (2) 로 나타낸다.

F = (P0 － P1) × S × n???(2)

트리밍 커터 (51) 가, 형빼기된 전극판 (15) 으로부터 퇴거할 때에 절단면에 작용하는 마찰력 (F5) 로 하면, 마찰력 (F5) 보다 총 흡착력 (F) 이 커져 있으면, 트리밍 커터 (51) 의 퇴거에 수반되는 전극판 (15) 의 동반이 회피 가능하다. 예를 들어, 실험 등에 의해 F5 를 구해 두고, F5 ＜ F 를 만족하도록 관통공 (94) 의 수 n 이나 개구 면적 S, 감압부 (74) 에 의한 감압의 정도를 나타내는 압력차 (P0 － P1) 를 설정하면 된다. 이로써, 예를 들어 감압부 (74) 에 감압되는 것에 의한 진공도의 하한치가 구해진다.

후자의 조건에 대해서는, 원판 (91) 의 재질에 의거하여 설정된다. 원판 (91) 의 판두께를 t, 관통공 (94) 의 둘레 길이를 L1 로 하면, 관통공 (94) 의 가장자리부에서 원판 (91) 의 판두께 방향으로 작용하는 전단력 τ 은, τ = F1/t/L1 로 나타낸다. 원판 (91) 의 재질에 의해, 원판 (91) 의 영률이나 탄성역 등의 기계 특성이 정해진다. 원판 (91) 의 기계 특성을 이용하면, 흡인 상태에서 원판 (91) 이 관통공 (94) 의 내측에 휨을 발생했을 때에, 전극 활물질에 균열을 발생하지 않는 휨의 상한치가 구해진다. 또, 흡인 상태가 해제되었을 때에, 형빼기된 전극판 (15) 에 잔류 변형을 발생하지 않는 휨량의 상한치를 구할 수도 있다. 이와 같은 상한치에 의해, 예를 들어 감압부 (74) 에 감압되는 것에 의한 진공도의 상한치가 구해진다.

［제 2 실시형태］

다음으로, 제 2 실시형태의 전극판 형빼기 장치에 대해 설명한다. 제 2 실시형태가 제 1 실시형태와 다른 점은, 트리밍 커터에 대한 관통공의 상대 위치를 검출하는 검출부를 구비하고 있는 점, 및 제어부가 검출부의 검출 결과에 의거하여 반송부를 제어하는 점이다.

도 11 은, 제 2 실시형태의 전극판 형빼기 장치에 있어서의 원판 지지부의 개략 구성을 나타낸 분해 사시도이다. 도 11 에 나타낸 바와 같이 본 실시형태에서는, 검출부 (8) 가 원판 지지부 (3B) 의 천판 (33) 에 설치되어 있다. 시트재 (90B) 에는, 검출부 (8) 에 의해 검출 가능한 얼라이먼트 마크 (98) 가 형성되어 있다. 시트재 (90B) 는 원판 (91) 보다 폭이 넓고, 시트재 (90B) 와 원판 (91) 이 겹치지 않는 시트재 (90B) 의 측단부에 얼라이먼트 마크 (98) 가 배치된다. 또, 이 얼라이먼트 마크는, 관통공 (94) 의 배치 패턴에 대해 소정의 상대 위치에 배치되어 있다.

검출부 (8) 및 얼라이먼트 마크 (98) 의 양태로서는, 공지된 검출 방법으로 검출 가능한 것을 적절히 선택하여 채용할 수 있다. 예를 들어, 시트재에 도료를 부착시켜 얼라이먼트 마크로 하고, 이 얼라이먼트 마크를 광학적으로 검출하는 디바이스를 검출부로서 채용할 수 있다.

본 실시형태의 얼라이먼트 마크 (98) 는, 관통공 (94) 과 일괄하여 형성된 관통공에 의해 구성되어 있다. 도 4 에 나타낸 제 1 실시형태의 시트재 (90) 와 동일하게, 시트재 (90B) 는 지지면 (35) 을 따르는 방향으로서 반송 방향의 직교 방향 (X 방향) 의 치수가 원판 (91) 보다 커져 있어, 상기 직교 방향에서 원판 (91) 보다 외측으로 뻗어나와 있다. 얼라이먼트 마크 (98) 는, 시트재 (90B) 의 원판 (91) 으로부터 뻗어나온 부분에 형성되어 있다. 관통공 (94) 의 그룹 (배치 패턴) 은, 원판 (91) 을 형빼기하는 피치로 반송 방향으로 늘어서 있고, 얼라이먼트 마크 (98) 도 이 피치로 반송 방향으로 등간격으로 늘어서 있다.

검출부 (8) 는, 예를 들어 수광 소자를 포함하여 구성되고, 검출부 (8) 에 입사하는 광을 검출한다. 검출부 (8) 는, 시트재 (90B) 의 반송에 수반하여 얼라이먼트 마크 (98) 가 천판 (33) 상을 통과하는 경로에 배치되어 있다. 검출부 (8) 상을 얼라이먼트 마크 (98) 가 통과하면, 얼라이먼트 마크 (98) 를 통과한 광이 검출부 (8) 에 검출된다. 이로써, 얼라이먼트 마크 (98) 의 위치가 검출되어, 검출부 (8) 와 트리밍 커터의 상대 위치, 및 얼라이먼트 마크 (98) 와 관통공 (94) 의 상대 위치가 이미 알려져 있으므로, 트리밍 커터에 대한 관통공 (94) 의 상대 위치가 검출된다.

천판 (33) 은 시트재 (90B) 에 근접하는 부재로, 검출부 (8) 가 천판 (33) 에 설치되어 있으므로, 얼라이먼트 마크 (98) 를 통과한 광을 고정밀도로 검출할 수 있다. 결과적으로, 트리밍 커터에 대한 관통공 (94) 의 상대 위치를 고정밀도로 검출할 수 있다.

검출부 (8) 에 검출된 검출 결과는 제어부 (20) 에 출력된다. 제어부 (20) 는 이 검출 결과에 의거하여, 지지면 (35) 을 평면에서 본 상태에서 트리밍 커터에 둘러싸인 영역 내에 1 개의 그룹에 속하는 관통공 (94) 이 들어가도록, 반송부 (6) 를 제어한다. 반송부 (6) 를 제어하는 방법으로서는, 예를 들어 하기와 같은 방법을 들 수 있다.

첫번째 방법으로는, 관통공 (94) 이 소정의 위치에 도달하기 보다 전의 시점에서 얼라이먼트 마크가 검출되도록, 얼라이먼트 마크 및 검출부를 배치해 둔다. 검출부에 의해 얼라이먼트 마크가 검출된 기간, 및 얼라이먼트 마크의 치수 등에 의거하여, 실제의 시트재의 이동 속도를 산출한다. 그리고, 얼라이먼트 마크가 검출되고 나서 시트재가 반송될 거리와, 상기 이동 속도에 의거하여 반송부 (6) 에 의한 반송 속도를 조정한다. 그리고, 검출된 얼라이먼트 마크에 대응하는 관통공 (94) 이 소정의 위치에 배치되도록, 반송부 (6) 에 의한 반송을 정지시킨다.

두번째 방법은, 미리 설정된 이송폭으로 시트재 (90B) 가 반송될 때의 검출 결과와, 실제로 검출된 검출 결과를 비교하여, 이송폭의 오차를 줄이도록 반송부 (6) 의 구동력 등을 조정하는 방법이다. 이송폭의 오차가 허용 범위를 초과한 경우에 대해서는, 반송 롤러 (61 ? 64) 를 정역 회전시켜 위치 맞춤을 재차 실시하는 방식이어도 되고, 오차가 허용 범위를 초과했을 때의 형빼기 영역에 대해서는 형빼기를 실시하지 않고, 오차에 의거하여 반송부 (6) 의 이송폭을 보정하고, 다음의 형빼기 예정 영역 (95) 까지 반송을 속행하는 방식이어도 된다.

제 2 실시형태의 전극판 형빼기 장치에 의하면, 제어부 (20) 가 검출부 (8) 의 검출 결과에 의거하여 반송부 (6) 를 제어하므로, 평면에서 본 트리밍 커터와 겹치지 않도록 관통공 (94) 을 고도의 위치 정밀도로 배치할 수 있다. 따라서, 지지면 (35) 을 따르는 방향에 있어서의 소정의 위치를 흡인 상태로 할 수 있고, 원판 (91) 에 있어서 트리밍 커터 (51) 에 접촉하는 부분과 지지면 (35) 측에 흡착하는 부분의 상대 위치를 고정밀도로 관리할 수 있다. 이로써, 예를 들어 반송부 (6) 의 구동 부품의 시간 경과적 열화 등에 위치 정밀도가 영향을 받기 어려워져, 안정적으로 전극 활물질의 박리나 탈리를 저감하는 것이 가능하게 된다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명했는데, 본 발명은 상기의 실시형태에 한정되지 않는다. 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 구성의 부가, 생략, 치환, 및 그 밖의 변경이 가능하다. 본 발명은 전술한 설명에 의해 한정되지 않고, 첨부된 클레임의 범위에 의해서만 한정된다.

산업상 이용가능성

전극 활물질의 박리나 탈리가 생기기 어려운 전극판의 형빼기 (타발) 를 실시하는 전극판 제조 장치를 제공할 수 있다.

1 : 전지 셀
2 : 전극판 형빼기 장치
3, 3B : 원판 지지부
4 : 구동부
5 : 트리밍 다이
6 : 반송부
7 : 압력 조정부
8 : 검출부
10 : 전지 용기
11 : 용기 본체
12 : 덮개
13, 14 : 전극 단자
15, 16 :전극판
17 : 세퍼레이터
20 : 제어부
31 : 기대
32 : 박스 형상체
33 : 천판
34 : 오목부
35 : 지지면
36 : 구멍부 (감압 수단)
41 : 베이스
42 : 유지부
43, 44 : 지주
50 : 지지 기판
50a : 대향면
51, 52 : 트리밍 커터
61 ? 64 : 반송 롤러 (반송부)
71 : 배관
72 : 제 1 분기관
73 : 제 2 분기관
74 : 감압부 (감압 수단)
75 : 제 1 밸브
76 : 제 2 밸브
90, 90B : 시트재
91 : 원판
92 : 형성 영역
93 : 비형성 영역
94 : 관통공
95 : 형빼기 예정 영역
97 : 단부
98 : 얼라이먼트 마크
150 : 모부
151 : 전극 탭
152 : 집전재
153 : 전극 활물질
154 : 형성 영역
155 : 비형성 영역
161 : 전극 탭
511 : 내주면
512 : 외주면
513 : 칼끝
911 : 집전재
912, 913 : 전극 활물질
F : 총 흡착력
F1 : 힘
F2 : 압축력
F3 : 분력
F4 : 분력
F5 : 마찰력
G : 가스
L : 접선
S : 개구 면적
S1 ? S7, S41 ? S43 : 스텝
t0 ? t4 : 시간
ΔY : 이송폭

Claims (4)

1. 전극판의 원판을 지지면으로 지지 가능한 원판 지지부와,
   상기 원판 지지부에 칼끝을 향하여 배치된 트리밍 커터를 진퇴 가능하게 구동하는 구동부와,
   상기 구동부에 의해 상기 트리밍 커터가 상기 원판 지지부를 향하여 진출하고 있을 때에, 상기 지지면 상의 상기 원판을 흡인하는 압력 조정부를 갖는 전극판 제조 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 지지면에 맞닿아 배치되고, 상기 트리밍 커터보다 경도가 낮은 재질로 이루어지며, 상기 지지면을 평면에서 본 상태에서 상기 트리밍 커터와 겹치지 않도록 배치되는 복수의 관통공이 형성된 시트재를 추가로 가지며,
   상기 원판 지지부는, 상기 관통공과 연통 가능한 구멍부를 구비하고,
   상기 압력 조정부는, 상기 연통한 상기 관통공 및 상기 구멍부를 통하여 상기 흡인을 실시하는 전극판 제조 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 복수의 관통공은, 상기 트리밍 커터가 상기 진출하여 상기 원판을 상기 전극판의 형상으로 타발할 때에, 상기 지지면을 평면에서 본 상태에서 상기 타발되는 상기 원판의 내측 영역에 상기 형상을 따라 배치되어 있는 전극판 제조 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 원판을 반송하는 제 1 반송부와,
   상기 시트재를 반송하는 제 2 반송부와,
   상기 제 1 및 제 2 반송부의 반송을 제어하는 제어부를 추가로 가지며,
   상기 시트재에는 얼라이먼트 마크가 배치되고,
   상기 제어부는 상기 얼라이먼트 마크를 검출함으로써 상기 제 1 및 제 2 반송부를 제어하여 상기 연통을 실시하는 전극판 제조 장치.

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