KR20150070328A - 이차전지의 제조 방법 및 제조 장치 - Google Patents

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에리 파워 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 가이드 부재에 의해 세퍼레이터 등이 끌려 들어갈 때에 세퍼레이터가 폭 방향으로 이동하여 펄럭이는 현상을 억제하여 가이드 부재에 의한 세퍼레이터의 끌어 넣음을 원활하게 행하게 하도록 한 것이다. 세퍼레이터(4)를 가이드 부재(21)에 의해 끌어 넣음으로써 지그재그로 접는 공정과, 세퍼레이터(4)의 반송 방향에 관하여 현수 롤러(41)의 상류측의 도중을 지지하는 지지 롤러(42, 43, 44) 사이에 배열설치되고, 세퍼레이터(4)의 상면에 맞닿아 승강하고, 수직 방향에 관한 위치를 조정 가능하게 형성된 버퍼 롤러(45, 46)를 소정의 하강 위치에 위치시킨 상태에서, 현수 롤러(41)를 통하여 가이드 부재(21) 사이에 세퍼레이터(4)를 매달고, 가이드 부재(21)의 이동에 따라 지그재그로 접을 때에, 버퍼 롤러(45, 46)가 상승함으로써, 가이드 부재(21)에 끌려 들어가는 길이분의 세퍼레이터(4)를 공급하는 공정을 가진다.

Description

이차전지의 제조 방법 및 제조 장치{SECONDARY-BATTERY PRODUCTION METHOD AND PRODUCTION DEVICE}
본 발명은 이차전지의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것으로, 특히 리튬 이온 이차전지의 제조에 적용하기 유용한 것이다.
리튬 이온 이차전지 등의 이차전지는 정부의 극판 사이에 세퍼레이터가 개재하도록, 정극판과 부극판을 교대로 중첩함으로써 형성되는 극판군을 가진다. 이 극판군의 제조 장치의 하나로서 세퍼레이터의 연속체를 지그재그로 접고, 그 각 계곡형 홈 내에 정극판과 부극판을 삽입하고, 편평하게 눌러 찌그러뜨리는 지그재그 스택 방식의 제조 장치가 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이러한 지그재그 스택 방식의 제조 장치에서는 연속상의 세퍼레이터를 한 쌍의 롤러에 끼우고, 이 한 쌍의 롤러를 수평 방향으로 왕복 운동시킴으로써 세퍼레이터를 지그재그로 접고, 한 쌍의 롤러가 한번 왕복할 때마다, 정부의 극판을 교대로 세퍼레이터 상에 싣고 있다.
본 발명자들은 특허문헌 1의 지그재그 스택 방식의 제조 장치에서 추가적인 택트타임의 단축을 도모하기 위해, 정부의 전극 및 세퍼레이터의 위치 정밀도를 향상시킬 수 있는 이차전지의 제조 방법 및 제조 장치를 제안했다(특허문헌 2 참조). 이것은 띠 형상의 세퍼레이터를 상방으로부터 늘어뜨리고, 텐션 프리의 상태로 하고나서, 복수의 가이드 부재를 열끼리 사이에서 수평 방향으로 교차시킴으로써 세퍼레이터(또는 일방의 전극판을 2장의 세퍼레이터로 끼워 이루어지는 중첩체)를 지그재그로 접고, 이것에 의해 형성된 각 계곡형 홈 내에 정극판 및 부극판(중첩체의 경우는 타방의 전극판)을 삽입함으로써, 정극판 및 부극판이 세퍼레이터를 끼우고 여러 층으로 중첩된 이차전지의 극판군을 제조하는 것이다. 여기서, 상기 세퍼레이터는 지그재그 접기 수단의 상방에 배열설치된 수용 케이스 내에 그 상부측이 수용되고, 롤러를 통하여 하방으로 늘어뜨려짐과 아울러, 상기 지그재그 접기 수단의 하방에 배열설치된 마찬가지의 수용 케이스 내에 그 하부측이 수용된다. 이와 같이, 상하의 수용 케이스에 세퍼레이터의 상부측 및 하부측을 수용함으로써 세퍼레이터를 지그재그로 접는 경우의 버퍼 부분(남는 길이 부분)을 확보하고 있다. 즉, 지그재그로 접는 경우, 좌우의 가이드 부재가 서로 근접하는 방향으로 이동하여 동일 방향으로 세퍼레이터를 끌어 넣는데, 이 이동에 추종시키기 위한 세퍼레이터 길이를 확보해 둘 필요가 있다.
일본 특개 2004-22449호 공보 PCT/JP2011/059567
상기 특허문헌 2에 따른 이차전지의 제조 방법 및 제조 장치에서는, 지그재그 접기 수단에 있어서의 지그재그로 접을 때에, 서로 대향하는 가이드 부재 사이에 늘어뜨려진 세퍼레이터는 지그재그 접기 수단의 상방의 수용 케이스 내에 그 상부측이 수용되고, 롤러를 통하여 하방으로 늘어뜨려짐과 아울러, 지그재그 접기 수단의 하방의 수용 케이스 내에 그 하부측이 수용된 상태에서, 폭 방향의 위치가 전혀 규제되지 않고 텐션 프리가 된다.
이 결과, 특허문헌 2에 의하면, 특허문헌 1에 기재하는 것 보다 정부의 전극 및 세퍼레이터의 위치 정밀도의 향상은 기대할 수 있지만, 상기 복수의 가이드 부재의 이동에 의해 세퍼레이터를 지그재그로 접을 때에, 세퍼레이터가 펄럭이면서 가이드 부재에 끌려 들어갈 가능성이 있다. 이러한 가능성은 세퍼레이터의 폭, 두께 및 표면 상태의 불균일에 기인하여 높아지고, 상기 극판군으로서의 정밀도가 허용값 내에 들어가지 않는 경우가 생긴다. 그 때문에, 폭이나 두께 등의 사이즈가 정해진 특정의 세퍼레이터를 사용하는 경우에 적합하기는 하지만, 사이즈가 상이한 세퍼레이터를 사용하는 경우에는 세퍼레이터의 펄럭임에 의한 영향을 잘 주의해야 한다.
또한, 특허문헌 2에서는, 지그재그 접기 수단의 가이드 부재 사이에 늘어뜨려지는 세퍼레이터의 상부측 및 하부측이 수용 케이스에 수용된 상태에서 텐션 프리의 상태를 만들어 내기 위해서 지그재그 접기 공정의 1회분마다 세퍼레이터를 1회 1회 절단하여 사용하고 있다. 이 때문에 절단부 근방에 있어서, 필연적으로 세퍼레이터의 절단을 위한 마진 부분을 확보할 필요가 생긴다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 감안하여, 지그재그로 접을 때의 세퍼레이터의 가이드 부재에 의한 끌어 넣음을 원활하게 행하게 함으로써, 더욱 제품 정밀도를 향상시킬 수 있고, 동시에 세퍼레이터의 수율을 가급적 향상시킬 수 있는 이차전지의 제조 방법 및 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 태양은,
세퍼레이터를 서로 대향하여 배열설치된 복수열의 가이드 부재 사이에 현수 롤러를 통하여 매단 상태에서 상기 가이드 부재의 이동에 의해 지그재그로 접는 공정과, 지그재그로 접힌 상기 세퍼레이터의 각 계곡형 홈 내에 정극판과 부극판을 교대로 삽입함으로써, 상기 세퍼레이터를 통하여 상기 정극판과 상기 부극판이 교대로 중첩되는 적층체를 형성하는 공정과, 상기 세퍼레이터의 각 계곡형 홈 내로부터 상기 가이드 부재를 뽑아낸 후, 상기 적층체를 상기 정극판과 상기 부극판이 적층된 방향으로 압압하여 극판군을 제조하는 공정을 가지고,
상기 세퍼레이터의 반송 방향에 관하여 상기 현수 롤러의 상류측의 도중을, 상대적인 상류측과 하류측에서 지지하는 적어도 2개의 지지 롤러 사이에 배열설치되고, 상기 세퍼레이터의 일방의 면에 맞닿아 수직 방향으로 승강 가능하게 배치된 적어도 1개의 버퍼 롤러를, 상기 세퍼레이터와 맞닿으면서 소정의 상승 위치 또는 하강 위치에 위치시킨 상태에서, 상기 현수 롤러를 통하여 상기 가이드 부재 사이에 상기 세퍼레이터를 매달고, 상기 가이드 부재의 이동에 의한 지그재그 접기 공정시에는 상기 버퍼 롤러가 하강 또는 상승하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 방법에 있다.
본 태양에 의하면, 승강 가능하게 배치한 버퍼 롤러의 상승에 의해 지그재그로 접히는 세퍼레이터의 끌어 넣음 길이를 보완할 수 있으므로, 세퍼레이터를 사전에 절단하지 않고, 연속된 상태에서 소정의 지그재그 접기를 행할 수 있다. 이리하여, 지그재그 접기는 실질적인 텐션 프리 상태에서 행해진다. 이 결과, 가이드 부재에 의한 세퍼레이터 등을 끌어 넣을 때에 세퍼레이터가 폭 방향으로 이동하여 펄럭인다는 현상을 억제하여 가이드 부재에 의한 세퍼레이터의 끌어 넣음을 원활하게 행하게 할 수 있다.
게다가, 세퍼레이터는 지그재그로 접는 것 보다 전에 소정의 길이로 절단해 둘 필요가 없고, 연속된 상태에서 소정의 지그재그 접기를 행할 수 있으므로, 세퍼레이터의 수율을 가급적 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제2 태양은,
정부의 전극판의 일방을 2장의 세퍼레이터로 끼운 중첩체를, 서로 대향하여 배열설치된 복수열의 가이드 부재 사이에 현수 롤러를 통하여 매단 상태에서 상기 가이드 부재의 이동에 의해 지그재그로 접는 공정과, 지그재그로 접힌 상기 중첩체의 각 계곡형 홈 내에 상기 전극판의 타방을 삽입함으로써, 상기 세퍼레이터를 통하여 정극판과 부극판이 교대로 중첩되는 적층체를 형성하는 공정과, 또한 상기 중첩체의 각 계곡형 홈 내로부터 상기 가이드 부재를 뽑아낸 후, 상기 적층체를 상기 정극판과 상기 부극판이 적층된 방향으로 압압하여 극판군을 제조하는 공정을 가지고,
상기 중첩체의 반송 방향에 관하여 상기 현수 롤러의 상류측의 도중을, 상대적인 상류측과 하류측에서 지지하는 적어도 2개의 지지 롤러 사이에 배열설치되고, 상기 중첩체의 일방의 면에 맞닿아 수직 방향으로 승강 가능하게 배치된 적어도 1개의 버퍼 롤러를, 상기 중첩체에 맞닿으면서 소정의 상승 위치 또는 하강 위치에 위치시킨 상태에서, 상기 현수 롤러를 통하여 상기 가이드 부재 사이에 상기 중첩체를 매달고, 상기 가이드 부재의 이동에 의해 지그재그로 접을 때에는 상기 버퍼 롤러가 하강 또는 상승하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 방법에 있다.
본 태양에 의하면, 제1 태양과 마찬가지의 작용·효과에 더해, 중첩체에 일방의 전극판만을 삽입하면 되므로, 제1 태양과 동일한 성능의 극판군을 제조하는 경우, 중첩체의 계곡형 홈의 수가 절반이 되고, 가이드 부재 등의 개수도 대략 반수로 줄일 수 있어, 장치의 간략화나 수율의 향상을 기대할 수 있다.
본 발명의 제3 태양은,
제1 또는 제2 태양에 기재된 이차전지의 제조 방법에 있어서,
상기 지지 롤러 중 최하류의 지지 롤러와 상기 현수 롤러 사이에서는, 이 사이를 이동하는 상기 세퍼레이터 또는 중첩체의 하면측으로부터 기체를 내뿜어 상기 세퍼레이터 또는 중첩체를 지지하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 방법에 있다.
본 태양에 의하면, 물리적인 접촉을 행하지 않고 세퍼레이터 또는 중첩체를 지지할 수 있으므로, 세퍼레이터 또는 중첩체의 소정의 반송을 양호하게 행할 수 있다.
본 발명의 제4 태양은,
제3 태양에 기재된 이차전지의 제조 방법에 있어서,
상기 기체는 이온 에어인 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 방법에 있다.
본 태양에 의하면, 이온 에어에 의한 제전 효과에 의해 세퍼레이터 또는 중첩체의 대전도 방지 또는 제거할 수 있으므로, 지그재그 접기 공정에 있어서 인접하는 세퍼레이터 또는 중첩체끼리의 정전력에 의한 흡착을 미연에 방지할 수 있다.
본 발명의 제5 태양은,
제1~제4 태양의 어느 하나에 기재된 이차전지의 제조 방법에 있어서,
상기 지지 롤러 중 최하류의 지지 롤러와 상기 현수 롤러 사이에서는, 상기 세퍼레이터 또는 중첩체가 상기 지지 롤러로부터 상기 현수 롤러를 향하여 상승하도록 경사시켜 반송하도록 한 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 방법에 있다.
본 태양에 의하면, 지지 롤러로부터 현수 롤러를 향하여 반송되는 세퍼레이터 또는 중첩체의 주행에 따른 운동 에너지를 위치 에너지로 변환하여 제동할 수 있다. 이 결과, 지그재그 접기 공정에 있어서 세퍼레이터가 급격하게 끌려 들어가도 소정의 위치에서 양호하게 정지시킬 수 있다.
본 발명의 제6 태양은,
연직 방향으로 지그재그 형상으로 배열된 복수의 가이드 부재를 가지고, 상기 가이드 부재의 일방의 열과 타방의 열 사이에 현수 롤러를 통하여 매달린 세퍼레이터를, 상기 가이드 부재를 열끼리 사이에서 수평 방향으로 교차시켜 지그재그로 접는 지그재그 접기 수단과,
소정 매수의 정극판이 재치되는 정극판용의 극판 반송 부재와 소정 매수의 부극판이 재치되는 부극판용의 극판 반송 부재를 각각 구비하고, 상기 정극판용과 상기 부극판용의 극판 반송 부재를 상기 세퍼레이터의 각 계곡형 홈 내로 이동시킴으로써 각 계곡형 홈 내에 상기 정극판과 상기 부극판을 교대로 삽입하는 극판 삽입 수단과,
상기 세퍼레이터의 반송 방향에 관하여 상기 현수 롤러의 상류측의 도중을, 상대적인 상류측과 하류측에서 지지하는 적어도 2개의 지지 롤러와, 이 지지 롤러 사이에 배열설치됨과 아울러 상기 세퍼레이터의 일방의 면에 맞닿게 하여 수직 방향으로 승강 가능하게 배치된 적어도 1개의 버퍼 롤러를 구비한 세퍼레이터 공급 수단을 가지고,
상기 버퍼 롤러는 상기 세퍼레이터와 맞닿으면서 소정의 상승 위치 또는 하강 위치에 위치시킨 상태일 때, 상기 현수 롤러를 통하여 상기 가이드 부재 사이에 상기 세퍼레이터가 매달림과 아울러, 상기 가이드 부재의 이동에 따른 지그재그로 접을 때에는 상기 버퍼 롤러가 하강 또는 상승하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 장치에 있다.
본 태양에 의하면, 승강 가능하게 배치한 버퍼 롤러의 상승에 의해 지그재그로 접히는 세퍼레이터의 끌어 넣는 길이를 보완할 수 있으므로, 사전에 세퍼레이터를 절단하지 않고, 연속된 상태에서 소정의 지그재그 접기를 행할 수 있다. 이리하여, 지그재그 접기는 실질적인 텐션 프리 상태에서 행해진다. 이 결과, 가이드 부재에 의한 세퍼레이터 등을 끌어 넣을 때에 세퍼레이터가 폭 방향으로 이동하여 펄럭인다는 현상을 억제하여 가이드 부재에 의한 세퍼레이터의 끌어 넣음을 원활하게 행하게 할 수 있다.
게다가, 세퍼레이터는 지그재그로 접기 전에 소정의 길이로 절단해 둘 필요가 없고, 연속된 상태에서 소정의 지그재그 접기를 행할 수 있으므로, 세퍼레이터의 수율을 가급적 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제7 태양은,
연직 방향으로 지그재그 형상으로 배열된 복수의 가이드 부재를 가지고, 상기 가이드 부재의 일방의 열과 타방의 열 사이에 현수 롤러를 통하여 매달린, 정부의 전극판의 일방을 2장의 세퍼레이터로 끼운 중첩체를, 상기 가이드 부재를 열끼리 사이에서 수평 방향으로 교차시켜 지그재그로 접는 지그재그 접기 수단과,
소정 매수의 상기 전극판의 타방이 재치되는 극판 반송 부재를 구비하고, 상기 극판 반송 부재를 상기 중첩체의 각 계곡형 홈 내로 이동시킴으로써 각 계곡형 홈 내에 상기 타방의 전극판을 삽입하는 극판 삽입 수단과,
상기 중첩체의 반송 방향에 관하여 상기 현수 롤러의 상류측의 도중을, 상대적인 상류측과 하류측에서 지지하는 적어도 2개의 지지 롤러와, 이 지지 롤러 사이에 배열설치됨과 아울러 상기 중첩체의 일방의 면에 맞닿게 하여 수직 방향으로 승강 가능하게 배치된 적어도 1개의 버퍼 롤러를 구비한 세퍼레이터 공급 수단을 가지고,
상기 버퍼 롤러는 상기 중첩체와 맞닿으면서 소정의 상승 위치 또는 하강 위치에 위치시킨 상태일 때, 상기 현수 롤러를 통하여 상기 가이드 부재 사이에 상기 중첩체가 매달림과 아울러, 상기 가이드 부재의 이동에 의해 지그재그로 접을 때에는 상기 버퍼 롤러가 하강 또는 상승하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 장치에 있다.
본 태양에 의하면, 제6 태양과 마찬가지의 작용·효과에 더해, 중첩체에 일방의 전극판만을 삽입하면 되므로, 제6 태양과 동일한 성능의 극판군을 제조하는 경우, 중첩체의 계곡형 홈의 수가 절반이 되고, 가이드 부재 등의 개수도 대략 반수로 줄일 수 있어, 장치의 간략화나 수율의 향상을 기대할 수 있다.
본 발명의 제8 태양은,
제6 또는 제7 태양에 기재된 이차전지의 제조 장치에 있어서,
상기 세퍼레이터 또는 중첩체의 하면측으로부터 기체를 내뿜어 상기 세퍼레이터 또는 중첩체를 지지하는 에어 취출(吹出) 수단을, 상기 지지 롤러 중 최하류의 지지 롤러와 상기 현수 롤러 사이에 배열설치한 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 장치에 있다.
본 태양에 의하면, 물리적인 접촉을 행하지 않고 세퍼레이터 또는 중첩체를 지지할 수 있으므로, 세퍼레이터 또는 중첩체의 소정의 반송을 양호하게 행할 수 있다.
본 발명의 제9 태양은,
제8 태양에 기재된 이차전지의 제조 장치에 있어서,
상기 기체는 이온 에어인 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 장치에 있다.
본 태양에 의하면, 이온 에어에 의한 제전 효과에 의해 세퍼레이터 또는 중첩체의 대전도 방지 또는 제거할 수 있으므로, 지그재그 접기 공정에 있어서 인접하는 세퍼레이터 또는 중첩체끼리의 정전력에 의한 흡착을 미연에 방지할 수 있다.
본 발명의 제10 태양은,
제6~제9 태양 중 어느 하나에 기재된 이차전지의 제조 장치에 있어서,
상기 지지 롤러 중 최하류의 지지 롤러와 상기 현수 롤러 사이에서는, 상기 세퍼레이터 또는 중첩체가 상기 지지 롤러로부터 상기 현수 롤러를 향하여 상승하도록 경사시켜 반송하도록 구성한 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 장치에 있다.
본 태양에 의하면, 지지 롤러로부터 현수 롤러를 향하여 반송되는 세퍼레이터 또는 중첩체의 주행에 따른 운동 에너지를 위치 에너지로 변환하여 제동할 수 있다. 이 결과, 지그재그 접기 공정에 있어서 세퍼레이터가 급격하게 끌려 들어가도 소정의 위치에서 양호하게 정지시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 세퍼레이터 또는 중첩체(이하, 「세퍼레이터 등」이라고 함)를 연속된 상태에서 지그재그 접기 수단의 가이드 부재 사이에 매달 수 있고, 실질적인 텐션 프리 상태에서 가이드 부재가 이동함으로써 지그재그 접기 성형이 행해지므로, 가이드 부재에 의한 세퍼레이터 등을 끌어 넣을 때에 세퍼레이터 등이 폭 방향으로 이동하여 펄럭인다는 현상을 억제하여 가이드 부재에 의한 세퍼레이터 등의 끌어 넣음을 원활하게 행하게 할 수 있다. 이 결과, 세퍼레이터 등의 폭, 두께, 표면 상태가 다소 불균일해도, 극판군의 정밀도를 충분히 허용값의 범위 내에 들어가게 할 수 있어, 품질의 향상에 이바지할 수 있다.
또, 세퍼레이터 등은 지그재그로 접기 전에 소정의 길이로 절단해 둘 필요가 없고, 연속된 상태에서 소정의 지그재그 접기를 행할 수 있으므로, 세퍼레이터 등의 수율을 가급적 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 극판군이 수납된 각형 전지의 개략을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 극판군의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 이차전지 제조 장치에 있어서의 극판군 제조 수단을 나타내는 도면이며, (a)는 그 평면도, (b)는 그 정면도이다.
도 4는 도 3에 나타내는 제조 장치를 사용한 세퍼레이터의 지그재그 접기 공정의 도중의 태양을 나타내는 개략도이다.
도 5는 도 3에 나타내는 제조 장치를 사용한 세퍼레이터의 지그재그 접기 공정의 도중의 다른 태양을 나타내는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 따른 이차전지 제조 장치에 있어서의 세퍼레이터 공급 수단을 극판군 제조 수단과의 관계에 있어서 나타내는 개략도이며, (a)가 세퍼레이터의 지그재그 접기의 전공정, (b)가 지그재그 접기 공정의 태양을 각각 나타내고 있다.
도 7은 본 발명의 실시형태에 따른 제조 장치를 사용한 이차전지의 제조 방법을 나타내는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 따른 제조 장치를 사용한 이차전지의 제조 방법을 나타내는 개략도이다.
도 9는 본 발명의 실시형태에 따른 제조 장치를 사용한 이차전지의 제조 방법을 나타내는 개략도이다.
도 10은 본 발명의 실시형태에 따른 제조 장치를 사용한 이차전지의 제조 방법을 나타내는 개략도이다.
도 11은 본 발명의 실시형태에 따른 제조 장치를 사용한 이차전지의 제조 방법을 나타내는 개략도이다.
도 12는 본 발명의 실시형태에 따른 제조 장치를 사용한 이차전지의 제조 방법을 나타내는 개략도이다.
도 13은 본 발명의 실시형태에 따른 제조 장치를 사용한 이차전지의 제조 방법을 나타내는 개략도이다.
도 14는 본 발명의 실시형태에 따른 제조 장치를 사용한 이차전지의 제조 방법을 나타내는 개략도이다.
도 15는 본 발명의 실시형태에 따른 제조 장치로 제조되는 다른 극판군을 나타내는 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 리튬 이온 이차전지인 각형 전지(이차전지)(1)는 각형 케이스(2)를 구비하고, 이 각형 케이스(2) 내에는 극판군(3)이 수납되어 있다. 각형 케이스(2)의 소정 개소에는 도시하지 않는 정극 단자와 부극 단자가 설치되어 있다. 또 각형 케이스(2) 내에는 유기 용매가 리튬염을 배합하여 이루어지는 전해액이 충전되어 있다.
극판군(3)은 지그재그로 접힌 세퍼레이터(4)와, 이 세퍼레이터(4)의 각 계곡형 홈(4a) 내에 교대로 삽입된 일방의 극판(예를 들면, 정극판(5))과 타방의 극판(예를 들면, 부극판(6))을 구비한다. 정극판(5)과 부극판(6)은 각각의 사이에 세퍼레이터(4)가 개재하도록 교대로 중첩되고, 세퍼레이터(4)가 편평하게 접힌 상태로 되어 있다. 정극판(5)과 부극판(6)은 세퍼레이터(4)로부터 서로 반대측으로 돌출하는 리드부(5a, 6a)를 구비하고, 각 극의 리드부(5a, 6a)는 각각 묶여 있다. 그리고 묶인 정극판(5)의 리드부(5a)는 상기 정극 단자에 접속되고, 묶인 부극판(6)의 리드부(6a)는 상기 부극 단자에 접속된다.
이러한 구성의 극판군(3)은 이차전지의 제조 장치로 제조된다. 본 실시형태에 따른 제조 장치는 세퍼레이터(4)를 지그재그로 접어 극판군(3)을 제조하기 때문에, 지그재그 접기 수단과 극판 삽입 수단을 가지고 구성되는 극판군 제조 수단(I)과 지그재그로 접기 위한 세퍼레이터(4)를 공급하는 세퍼레이터 공급 수단(II)을 가지고 있다. 도 3은 극판군 제조 수단(I)을 나타내는 도면이며, (a)는 그 평면도, (b)는 그 정면도이다. 동일 도면에 나타내는 바와 같이, 지그재그 접기 수단(20)은 연직 방향으로 지그재그 형상으로 배열된 복수의 가이드 봉(가이드 부재)(21)을 가지고, 상세하게는 후술하지만, 이 가이드 봉(21)의 일방의 열(22A)과 타방의 열(22B) 사이에 세퍼레이터(4)를 배치하고, 가이드 봉(21)을 열(22A, 22B)끼리 사이에서 수평 방향으로 교차시켜, 세퍼레이터(4)를 지그재그로 접는다.
가이드 봉(21)은 세퍼레이터(4)에 대하여 공급되는 정극판(5) 및 부극판(6)의 매수와 동일한 개수이거나, 또는 그 이상의 개수로 설치되어 있다. 이들 복수개의 가이드 봉(21)은 도시하지 않는 기대 상에 수직 방향으로 2열(22A, 22B)로 각각 수평으로 배열된다. 또 각 가이드 봉(21)은 열(22A, 22B) 사이에서 지그재그가 되도록, 즉 연직 방향에 있어서 지그재그가 되도록 배열된다. 이들 가이드 봉(21)은 열(22A, 22B)마다 설치된 종형 프레임(23, 24)에 각각 캔틸레버 형상으로 지지되어 있다.
또, 지그재그 접기 수단(20)은 가이드 봉(21)을 수평 방향으로 이동함으로써, 열(22A, 22B) 사이에서 교차시켜 세퍼레이터(4)를 지그재그로 접기 위한 구동부를 구비한다. 이 구동부는 예를 들면, 볼 나사와 볼 나사를 회전시키는 모터 등에 의해 구성된다. 또한, 이와 같이 볼 나사, 모터 등으로 구성되는 구동부는 통상의 이송 수단이므로 도시는 생략한다.
극판 삽입 수단(30)은 지그재그 접기 수단(20)을 구성하는 가이드 봉(21)의 각 열(22A, 22B)의 후방에 배치되는 한 쌍의 극판 반송 부재(31(31A, 31B))를 구비한다. 각 극판 반송 부재(31)는 소정 매수의 정극판(5) 또는 부극판(6)이 재치되는 복수의 극판 반송 트레이(32)를 가진다. 도 3에 있어서는, 세퍼레이터(4)보다 좌측에 배치된 극판 반송 부재(31A)의 극판 반송 트레이(32)에는 정극판(5)이 재치되고, 세퍼레이터(4)보다 우측에 배치된 극판 반송 부재(31B)의 극판 반송 트레이(32)에는 부극판(6)이 재치되어 있다. 그리고 극판 삽입 수단(30)은 이들 극판 반송 트레이(32)를 가이드 봉(21)의 수평 방향으로의 이동에 동기시켜 세퍼레이터(4)에 형성되는 계곡형 홈(4a)(도 2 참조) 내로 이동시킴으로써, 각 계곡형 홈(4a) 내에 정극판(5)과 부극판(6)을 교대로 삽입한다.
본 형태에서는 극판 삽입 수단(30)은 일방의 극판(예를 들면, 정극판(5))을 반송하는 제1 극판 반송 부재(예를 들면, 정극판용 극판 반송 부재)(31A)와, 타방의 극판(예를 들면, 부극판(6))을 반송하는 제2 극판 반송 부재(예를 들면, 부극판용 극판 반송 부재)(31B)를 구비하고 있다. 제1 극판 반송 부재(31A)는 극판군(3)에 필요한 일방의 극판(예를 들면, 정극판(5))의 매수와 동일 개수의 극판 반송 트레이(32)를 구비하고 있다. 제1 극판 반송 부재(31A)의 각 극판 반송 트레이(32)는 일방의 열(22A)을 구성하는 가이드 봉(21)의 후방에, 극판 반송 트레이(32)의 전극판 재치면이 수평하게 되도록 배치되고, 그 후단이 지지 프레임(33A)에 의해 연결되어 있다. 마찬가지로, 제2 극판 반송 부재(31B)도 극판군(3)에 필요한 타방의 극판(예를 들면, 부극판(6))의 매수와 동일 개수의 극판 반송 트레이(32)를 구비한다. 제2 극판 반송 부재(31B)의 각 극판 반송 트레이(32)는 타방의 열(22B)을 구성하는 가이드 봉(21)의 후방에, 극판 반송 트레이(32)의 전극 재치면이 수평하게 되도록 배치되고, 그 후단이 지지 프레임(33B)에 의해 연결되어 있다.
각 지지 프레임(33A, 33B)은 일방의 극판으로서의 정극판(5) 또는 타방의 극판으로서의 부극판(6)의 반송 방향으로 신축 가능한 피스톤·실린더 장치(34)의 피스톤 로드(34a)에 각각 연결되어 있다. 또 각 피스톤·실린더 장치(34)는 정극판(5) 또는 부극판(6)의 반송 방향으로 왕복 이동 가능한 왕복대(35)에 각각 설치되어 있다.
각 왕복대(35)는 볼 나사 등으로 이루어지는 구동부에 의해 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 구체적으로는 각 왕복대(35)는 도시하지 않는 기대 상에 회전 가능하게 설치된 이송 나사인 나사축(36)에 나사결합되는 너트(37)에 연결되어 있다. 나사축(36)은 도시하지 않는 모터에 의해 회전하도록 되어 있다. 나사축(36)이 회전하면, 회전 방향에 따라, 제1 및 제2 극판 반송 부재(31A, 31B)의 각각이 세퍼레이터(4)를 향하여, 또는 세퍼레이터(4)로부터 멀어지는 방향으로 이동된다.
또한, 제1 및 제2 극판 반송 부재(31A, 31B) 각각의 극판 반송 트레이(32)의 좌우 양측(전극 재치면과 수평인 방향에 있어서, 극판 반송 트레이(32)의 이동 방향과는 직교하는 방향에 있어서의 양측)에는 극판 반송 트레이(32) 상에 재치되는 극판의 가장자리부에 맞닿게 되는 한 쌍의 누름 부재(38)가 설치되어 있다. 누름 부재(38)는 구체적으로는 각 극판 반송 트레이(32)의 좌우 양측으로부터 돌출된 정극판(5) 및 부극판(6)의 가장자리부에 맞닿는 한 쌍의 종형 봉으로서 구성되고, 각 왕복대(35)에 부착되어 있다.
세퍼레이터(4)는 지그재그 접기 수단(20)의 가이드 봉(21)의 서로 대향하는 열(22A, 22B) 사이에, 세퍼레이터 공급 수단(II)의 현수 롤러(41)를 통하여 매달려 있다.
여기서, 상기 서술한 바와 같은 극판군 제조 수단(I)을 사용하여 극판군(3)을 제조할 때의 태양을 설명한다. 도 4 및 도 5는 도 3에 나타내는 극판군 제조 수단(I)을 사용한 세퍼레이터의 지그재그 접기 공정의 도중의 태양을 각각 나타내는 개략도이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 지그재그 형상으로 배열된 가이드 봉(21)의 열(22A, 22B) 사이에 세퍼레이터(4)가 매달린 상태에서, 가이드 봉(21)의 열(22A, 22B)을 세퍼레이터(4)측을 향하여 각각 수평으로 이동시키고, 도 5에 나타내는 바와 같이, 가이드 봉(21)을 열(22A, 22B) 사이에서 교차시킨다. 이 때, 도시는 하지 않지만, 동기하여 세퍼레이터 공급 수단(II)의 버퍼 롤러가 상방으로 이동하고, 가이드 봉(21)에 끌려 들어가는 길이분의 세퍼레이터(4)를 공급한다. 따라서, 이러한 세퍼레이터(4)의 가이드 봉(21)에 의한 끌려 들어감은 세퍼레이터(4)가 실질적으로 텐션 프리의 상태에서 원활하게 행해진다. 또한, 이러한 세퍼레이터 공급 수단(II)의 동작에 관해서는 나중에 상세히 서술한다.
가이드 봉(21)의 수평 방향으로의 이동에 동기하여 나사축(36)의 회전에 의해 왕복대(35)가 이동한다. 이것에 의해, 제1 및 제2 극판 반송 부재(31A, 31B) 및 누름 부재(38)를 세퍼레이터(4)를 향하여 이동시킨다. 왕복대(35)의 이동의 개시는 가이드 봉(21)의 이동 개시와 동시, 가이드 봉(21)의 이동 개시 후에 있어서의 가이드 봉(21)의 이동 중, 또는 가이드 봉(21)의 이동 종료와 동시 또는 소정 시간 후의 어느 쪽이어도 된다. 택트타임을 고려하면, 가이드 봉(21)의 이동 개시와 동시 또는 이동 개시로부터 짧은 시간을 둔 후이며 가이드 봉(21)의 이동 중인 편이 바람직하고, 이 타이밍을 검지하여 동기한 이동을 행하도록 하는 것이 좋다. 이 결과, 가이드 봉(21)을 열(22A, 22B) 사이에서 교차하도록 수평 방향으로 이동시켜 세퍼레이터(4)에 형성되는 계곡형 홈(4a) 내를 향하여 제1 및 제2 극판 반송 부재(31A, 31B) 및 누름 부재(38)를 수평 방향에 이동시킨다. 이리하여, 제1 극판 반송 부재(31A)의 각 극판 반송 트레이(32)에 미리 탑재된 정극판(5) 및 제2 극판 반송 부재(31B)의 각 극판 반송 트레이(32)에 미리 탑재된 부극판(6)이 지그재그로 접힌 세퍼레이터(4)의 각 계곡형 홈(4a) 내에 교대로 삽입된다. 이 결과, 세퍼레이터(4)를 통하여 정극판(5)과 부극판(6)이 교대로 중첩되는 적층체가 형성된다. 그 후, 세퍼레이터(4)의 각 계곡형 홈(4a) 내로부터 가이드 봉(21)이 빠져, 누름 부재(38)를 남기고 제1 및 제2 극판 반송 부재(31A, 31B)가 세퍼레이터(4)로부터 멀어지는 방향으로 이동됨으로써 세퍼레이터(4)의 각 계곡형 홈(4a) 내에 정극판(5)과 부극판(6)이 남겨지고, 세퍼레이터(4)를 통하여 정극판(5)과 부극판(6)이 교대로 적층된 적층체가 형성된다. 이러한 적층체는 정극판(5)과 부극판(6)의 적층 방향에서 소정의 프레스 수단(도시하지 않음)에 의해 압압(프레스)되어 일체화되고, 극판군(3)이 형성된다.
도 6은 본 형태에 따른 이차전지 제조 장치에 있어서의 세퍼레이터 공급 수단(II)을 극판군 제조 수단(I)과의 관계에 있어서 나타내는 개략도이며, (a)가 세퍼레이터(4)의 지그재그 접기의 전공정, (b)가 지그재그 접기 공정의 태양을 각각 나타내고 있다. 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 이 상태에서는 가이드 봉(21)의 열(22A, 22B)이 이간되어 있고, 그 사이에 세퍼레이터(4)가 현수 롤러(41)를 통하여 매달려 있다. 여기서, 세퍼레이터(4)는 롤 형상으로 감긴 롤 부재(40)로서 회전축(48)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 롤 부재(40)와 현수 롤러(41) 사이에는 지지 롤러(42, 43, 44) 및 중심축의 위치가 상하 방향으로 이동 가능하게 형성된 버퍼 롤러(45, 46)를 가지고 있다. 버퍼 롤러(45, 46)는 지지 롤러(42, 43, 44) 사이에 배치되어 있고, 도 6에 나타내는 바와 같이, 도면의 수평 방향에 있어서, 지지 롤러(42, 43, 44)와 버퍼 롤러(45, 46)가 교대로 배치되어 있다. 또, 현수 롤러(41)측으로 이동하여 현수 롤러(41)와 함께 세퍼레이터(4)를 협지하는 가동 롤러(49)도 도면에 나타내고 있다. 가동 롤러(49)의 동작, 역할은 나중에 서술한다.
한편, 도 6(b)은 가이드 봉(21)의 열(22A, 22B)이 서로 근접하는 방향으로 이동되어 세퍼레이터(4)가 지그재그로 접힘과 아울러, 지그재그로 접힌 세퍼레이터(4) 사이에 교대로 정극판(5) 및 부극판(6)이 삽입된 상태를 나타내고 있다. 이 때, 버퍼 롤러(45, 46)는 가이드 봉(21)의 열(22A, 22B)의 이동과 동기하여 도 6(a)에 나타내는 최하강 위치로부터 최상승 위치까지 상승시킨다. 이러한 버퍼 롤러(45, 46)의 상승에 의해 지지 롤러(44)로부터 현수 롤러(41)를 통하여 선단에 이르는 세퍼레이터(4)의 길이에 남는 길이분이 공급된다. 즉, 버퍼 롤러(45, 46)를 최하강 위치로 하강시켰을 때의 지지 롤러(42, 43, 44)와 버퍼 롤러(45, 46)에 의해 유지된 세퍼레이터(4)의 남는 길이분이 세퍼레이터(4)를 지그재그로 접을 때에, 가이드 봉(21)에 의해 수평으로 끌려 들어가는 세퍼레이터(4)의 양에 상당하도록 되어 있다. 이 결과, 지그재그로 접을 때의 세퍼레이터(4)의 끌어 넣음량이 버퍼 롤러(45, 46)의 도 6(a)에 나타내는 상태로부터 도 6(b)에 나타내는 상태까지의 상승 거리의 2배까지이면, 세퍼레이터(4)를 끌어 넣을 때에 세퍼레이터(4)는 실질적으로 텐션 프리 상태에서 원활하게 끌려 들어가 지그재그로 접힌다. 여기서, 본 형태는 2개의 버퍼 롤러(45, 46)를 가지는 것으로 했지만, 그 수에는 특별한 제한은 없다. 각 버퍼 롤러의 상하 이동의 스트로크와 버퍼 롤러의 수의 곱이 세퍼레이터(4)를 지그재그로 접을 때에, 가이드 봉(21)에 의해 수평으로 끌려 들어가는 세퍼레이터(4)의 치수를 확보할 수 있는 것 같은 구성으로 되어 있으면 된다.
이와 같이, 본 형태에서는 상하 방향으로 이동 가능하게 형성된 버퍼 롤러(45)를 지지 롤러(42, 43) 사이에 배열설치함과 아울러, 마찬가지로 상하 방향으로 이동 가능하게 형성된 버퍼 롤러(46)를 지지 롤러(43, 44) 사이에 배열설치함으로써 지그재그 접기 공정에 있어서의 세퍼레이터(4)의 끌어 넣음량을 확보하는 버퍼부를 형성하고 있다.
또, 본 형태에 있어서, 지지 롤러(44)와 현수 롤러(41) 사이에 있어서의 세퍼레이터(4)의 하면측에는 에어 취출 수단(47)이 배열설치되어 있고, 이 에어 취출 수단(47)으로 세퍼레이터(4)의 하면에 에어를 내뿜어 세퍼레이터(4)를 하방으로부터 비접촉으로 지지하도록 되어 있다. 내뿜는 에어는 반송되는 세퍼레이터(4)의 대전을 방지 또는 제거하는 효과를 나타내는 이온 에어로 하고 있다. 또한, 본 형태에 있어서의 지지 롤러(44)는 그 수직 방향의 위치가 현수 롤러(41)의 수직 방향의 위치보다 하방에 배열설치되어 있다. 이것에 맞추어, 에어 취출 수단(47)은 그 에어 취출면이 세퍼레이터(4)의 하면과 평행하게 되도록, 세퍼레이터(4)의 공급측인 상류측(47A)보다 배출측인 하류측(47B)을 상방에 위치시켜 도면 중 우측으로 올라가게 경사시켜 배열설치되어 있다.
이러한 에어 취출 수단(47)은 반드시 필요한 것은 아니지만, 이러한 비접촉 구조를 채용함으로써, 롤러로 세퍼레이터(4)를 지지하는 경우 등과 같이 세퍼레이터(4)와의 물리적인 접촉 부분을 배제할 수 있다. 덧붙이면, 세퍼레이터(4)가 롤 부재(40)로부터 끌어내어져, 롤러 등에 접촉하면서 극판군 제조 수단(I)에 반송됨으로써, 끌어냄이나 롤러와의 접촉에 따른 마찰에 의해 세퍼레이터(4)가 대전되어버린다. 이와 같이, 대전한 상태에서는 정전기에 의해 세퍼레이터(4)의 반송시에 반송 방향을 규정하기 위한 가이드부(도시하지 않음)에 접촉하여 올바른 방향으로 반송되지 않게 되어버리거나, 인접하는 세퍼레이터(4)끼리가 흡착되어버려, 가이드 봉(21)의 이동에 의한 세퍼레이터(4)의 끌어 넣음을 원활하게 행하게 할 수 없다. 이 때문에, 내뿜는 기체로서 이온 에어와 같은 대전을 방지하고 제전을 행하는 기체를 내뿜음으로써 세퍼레이터(4)가 대전하는 것을 방지함과 아울러 대전하고 있는 세퍼레이터(4)를 제전할 수 있다. 에어 취출 수단(47)으로부터의 에어의 취출은 상시 행하는 것으로 해도 되고, 세퍼레이터(4)가 반송될 때와 그 전후에 취출하고, 잠시동안 반송하지 않을 때에는 취출을 멈추도록 하는 등 필요에 따라 취출을 제어하도록 해도 된다. 상시 취출하도록 하면, 반송되는 세퍼레이터(4) 전체에 대한 제전을 확실하게 행할 수 있기 때문에, 인접하는 세퍼레이터(4)끼리의 흡착을 보다 확실하게 억제하는 것을 기대할 수 있고, 반송 상황에 따라 취출을 제어하도록 하면, 불필요한 이온 에어의 취출 동작을 줄일 수 있고, 동일 개소에 대하여 장시간 이온 에어를 계속해서 취출해버리는 것에 따른 세퍼레이터(4)의 변형 등의 문제를 발생시킬 가능성도 억제할 수 있다.
또, 본 형태에서는 상기 서술한 바와 같이, 세퍼레이터(4)가 지지 롤러(44)로부터 현수 롤러(41)를 향하여 위치가 상승하도록 경사시키고 있지만, 이러한 구성을 채용하는 것도 임의이다. 단, 이와 같이 경사시킴으로써 현수 롤러(41)를 통하여 극판군 제조 수단(I)에 끌려 들어갈 때의 세퍼레이터(4)를 제동할 수 있다. 즉, 세퍼레이터(4)가 지그재그 접기 공정에서 가이드 봉(21)의 수평 방향 이동에 따라 끌려 들어갈 때, 이러한 끌어 넣음이 세퍼레이터(4)의 실질적인 텐션 프리 상태에서 행해지므로, 끌어 넣음 동작으로 가속된 세퍼레이터(4)가 끌어 넣음 동작이 종료되어도 정지할 수 없어, 소정의 정지 위치를 지나쳐버리는 경우가 있다. 이러한 지나침을 방지하기 위해, 본 형태에서는 지지 롤러(44)로부터 현수 롤러(41)를 향하여 세퍼레이터(4)가 도면 중 우측으로 올라가는 방향으로 반송되도록 구성함으로써, 현수 롤러(41)를 통하여 끌려 들어가는 세퍼레이터(4)의 운동 에너지를 지지 롤러(44)와 현수 롤러(41)의 수직 방향 높이의 차에 기초하는 위치 에너지로 변환하여 제동을 거는 구조로 하고 있다.
여기서, 도 7~도 14에 기초하여 본 형태에 따른 이차전지의 제조 장치를 사용한 이차전지의 제조 방법을 설명한다. 도 7은 본 형태에 따른 이차전지의 제조 장치를 사용한 극판군의 제조 방법을 나타내는 개략도이다. 동일 도면은 전공정에서 극판군(3)의 제조가 완료된 후의 초기 상태를 나타내고 있다. 이러한 초기 상태에서는 전공정에서 절단된 세퍼레이터(4)의 선단부가 현수 롤러(41)로부터 매달려 있다. 이 때, 가동 롤러(49)는 현수 롤러(41)의 방향으로 이동시키고 있고, 현수 롤러(41)와 가동 롤러(49)로 세퍼레이터(4)가 협지된 상태에서 세퍼레이터 공급 수단(II)은 버퍼 롤러(45, 46)(도 6 참조;이하 동일)의 하강과 함께 롤 부재(40)가 회전하여 세퍼레이터(4)가 풀려 나가, 도 6(a)에 나타내는 상태가 되고 있다. 또, 이 때 극판군 제조 수단(I)의 서로 대향하는 열(22A, 22B)은 이간되어 있다.
이러한 상태로부터 도 8에 나타내는 바와 같이, 가동 롤러(49)를 현수 롤러(41)로부터 이간하는 방향으로 이동시키고, 세퍼레이터(4)를 끼우고 그 양면측에 각각 배열설치되어 있는 클램프 부재(50A, 50B)로 이루어지는 클램프(50)로 세퍼레이터(4)의 선단부를 협지한다. 압압 부재(51)는 도 11의 압압 부재(52)와 함께 지그재그로 접힌 계곡형 홈부에 전극판이 삽입된 세퍼레이터(4)의 적층체에 대하여 압압 처리를 시행함으로써 극판군(3)을 형성하는 것에 사용되는 것이다.
그 후, 도 6(a)의 상태에서 롤 부재(40)가 회전하여 세퍼레이터(4)를 풀어 내면서, 도 9에 나타내는 바와 같이, 세퍼레이터(4)의 선단부를 클램프한 채 클램프(50)(도 9에는 도시하지 않음)를 하방으로 이동시켜 세퍼레이터(4)가 열(22A, 22B) 사이에 배치되도록 끌어 내린다. 이 후, 세퍼레이터(4)로부터 클램프 부재(50A, 50B)를 이간시켜 세퍼레이터(4)를 클램프 상태로부터 해방한다. 또한, 도시하지 않지만, 이 후 클램프(50)는 도 9에 있어서의 앞측 또는 안측으로 이동하여 상승하고, 다음 처리에 대비하도록 동작한다.
이 상태로부터 도 10에 나타내는 바와 같이 각 가이드 봉(21)을 수평 방향으로 이동시키고, 가이드 봉(21)의 열(22A, 22B)끼리 사이에서 교차시킨다. 이 때, 동기하여 세퍼레이터 공급 수단(II)의 버퍼 롤러(45, 46)를 상방으로 이동시킨다. 이 이동에 의해, 버퍼 롤러(45, 46) 각각의 상승량의 가산값의 2배의 길이의 세퍼레이터(4)를 남는 길이분으로서 풀어 낼 수 있으므로, 가이드 봉(21)에 끌려 들어가는 길이 상당분의 세퍼레이터(4)가 공급된다. 따라서, 이러한 세퍼레이터(4)의 가이드 봉(21)에 의한 끌어 넣음 및 지그재그 접기는 세퍼레이터(4)가 실질적으로 텐션 프리의 상태에서 원활하게 행해진다. 특히, 본 형태에서는 세퍼레이터(4)가 세퍼레이터 공급 수단(II)으로부터 절단되지 않고, 연속된 상태에서 지그재그 접기 성형이 행해지므로, 가이드 봉(21)에 의한 세퍼레이터(4)를 끌어 넣을 때에 세퍼레이터(4)가 폭 방향으로 이동하여 펄럭인다는 현상을 가급적 억제할 수 있다.
세퍼레이터(4)의 지그재그 접기 성형이 완료된 후, 도 5에 기초하는 설명과 마찬가지의 태양에서, 지그재그로 접힌 세퍼레이터(4)의 사이에 정극판(5)과 부극판(6)을 교대로 삽입하여 세퍼레이터(4)를 끼운 정극판(5)과 부극판(6)의 적층체를 형성한다. 동시에 적층체의 상방으로부터 압압 부재(51)를 하강시키고, 적층체의 상면에 맞닿게 함으로써 도 11에 나타내는 상태로 한다.
도 11에 나타내는 상태에 있어서, 마찬가지의 압압 부재(52)를 하방으로부터 상승시켜 적층체의 하면에 맞닿게 한다.
이리하여, 도 12에 나타내는 바와 같이, 적층체를 압압 부재(51, 52)로 상하로부터 협지한다. 이러한 상태로부터, 가이드 봉(21)을 퇴피시킴과 아울러, 제1 및 제2 극판 반송 부재(31A, 31B)를 퇴피시킨다. 그 후, 적층체를 압압 부재(51, 52)로 협지한 상태에서 상승시키고, 가동 롤러(49)를 현수 롤러(41)의 방향으로 이동시켜 현수 롤러(41)와 가동 롤러(49)로 세퍼레이터(4)를 협지하고, 도 13에 나타내는 바와 같이, 상방의 소정 위치에서 커터(53)에 의해 세퍼레이터(4)의 종단부를 잘라낸다. 잘라낸 적층체는 극판군(3)으로 성형되어 제품이 된다.
적층체를 잘라낸 결과, 도 14에 나타내는 바와 같이 클램프 부재(50A, 50B)가 세퍼레이터(4)의 선단부를 협지 가능한 위치로 이동해 가서, 극판군 제조 수단(I)은 도 7에 나타내는 경우와 마찬가지의 초기 상태가 된다. 한편, 세퍼레이터 공급 수단(II)은 도시하지 않지만, 버퍼 롤러(45, 46)가 상승 위치에 있다. 따라서, 이러한 상태로부터 버퍼 롤러(45, 46)를 하강시키면서 롤 부재(40)를 회전시켜 세퍼레이터(4)를 풀어냄으로써 초기 상태(도 7의 상태)가 된다.
도 15는 본 발명의 다른 실시형태에 있어서의 극판군을 나타내는 개략도이다. 동일 도면에 나타내는 바와 같이, 본 형태에 있어서의 극판군(3A)은 지그재그로 접힌 연속상의 중첩체(100)와, 이 중첩체(100)의 각 계곡형 홈(100a) 내에 삽입된 정극판(5)을 구비하는 적층체로서 구성된다. 중첩체(100)는 2장의 세퍼레이터(4A)로 부극판(6A)을 끼우고 형성한 적층체이다. 이 때문에, 중첩체(100)의 각 계곡형 홈(100a) 내에 삽입된 정극판(5)은 세퍼레이터(4A)를 통하여 부극판(6A)과 대치하게 된다.
이러한 본 형태의 구성에 있어서도, 도 3~도 14에 기초하여 설명한 상기 실시형태의 경우와 마찬가지로, 정극판(5)과 부극판(6A)에는 서로 역방향으로 세퍼레이터(4A)로부터 돌출하는 리드부(5a, 6a)가 설치된다(도 2 참조). 그리고, 각 극의 리드부(5a, 6a)는 각각 묶여 각형 케이스(2)(도 1 참조)의 도시하지 않는 정극 단자 및 부극 단자에 각각 접속된다.
이와 같은 극판군(3A)을 제조하는 제조 장치는 기본적으로 도 3에 나타내는 상기 실시형태와 마찬가지의 구성으로 되어 있지만, 세퍼레이터 공급 수단(II)으로부터는 세퍼레이터(4) 대신에 중첩체(100)가 공급되어, 지그재그 접기 수단(20)의 가이드 봉(21)의 열(22A, 22B) 사이에 배치된다. 또, 동시에 제1 및 제2 극판 반송 부재(31A, 31B)의 각각이 정극판(5)을 중첩체(100)의 계곡형 홈(100a) 내에 반송한다.
이러한 본 형태에 의하면 중첩체(100)에 정극판(5)만을 삽입하는 계곡형 홈(100a)을 형성하면 된다. 이 때문에, 상기 실시형태의 극판군(3)과 마찬가지의 성능의 극판군(3A)을 제조하는 경우, 중첩체(100)의 계곡형 홈(100a)의 수는 상기 실시형태의 경우에 비해 반수로 충분하다. 따라서 가이드 봉(21)이나 극판 반송 트레이(32)의 개수도 대략 반수로 줄일 수 있고, 나아가서는 택트타임을 더욱 단축할 수 있다는 효과를 나타낸다.
또한, 본 형태에 있어서의 중첩체(100)는 2장의 세퍼레이터(4A)로 부극판(6A)을 끼우고 형성한 적층체이지만, 부극판(6A) 대신에 정극판을 끼우고 형성한 것이어도 상관없다. 이 경우에는 제1 및 제2 극판 반송 부재(31A, 31B)의 각각이 부극판(6)을 중첩체(100)의 계곡형 홈(100a) 내에 반송한다.
(산업상 이용가능성)
본 발명은 이차전지를 전자기기 등의 비상용 전원 장치로서 이용하는 비상용 전원 시스템을 제조하는 산업 분야나, 이차전지를 에너지원으로서 이용하는 전기 자동차의 제조를 행하는 산업 분야에 있어서 유효하게 이용할 수 있다.
I…극판군 제조 수단 II…세퍼레이터 공급 수단
1…각형 전지 2…각형 케이스
3…극판군 4…세퍼레이터
4a…계곡형 홈 5…정극판
6…부극판 5a, 6a…리드부
20…지그재그 접기 수단 21…가이드 봉
23, 24…종형 프레임 30…극판 삽입 수단
31…극판 반송 부재 32…극판 반송 트레이
33…지지 프레임 38…누름 부재
41…현수 롤러 42, 43, 44…지지 롤러
45, 46…버퍼 롤러 47…에어 취출 수단
47A…상류측 47B…하류측
50…클램프 53…커터

Claims (10)

  1. 세퍼레이터를 서로 대향하여 배열설치된 복수열의 가이드 부재 사이에 현수 롤러를 통하여 매단 상태에서 상기 가이드 부재의 이동에 의해 지그재그로 접는 공정과, 지그재그로 접힌 상기 세퍼레이터의 각 계곡형 홈 내에 정극판과 부극판을 교대로 삽입함으로써, 상기 세퍼레이터를 통하여 상기 정극판과 상기 부극판이 교대로 중첩되는 적층체를 형성하는 공정과, 상기 세퍼레이터의 각 계곡형 홈 내로부터 상기 가이드 부재를 뽑아낸 후, 상기 적층체를 상기 정극판과 상기 부극판이 적층된 방향으로 압압하여 극판군을 제조하는 공정을 가지고,
    상기 세퍼레이터의 반송 방향에 관하여 상기 현수 롤러의 상류측의 도중을, 상대적인 상류측과 하류측에서 지지하는 적어도 2개의 지지 롤러 사이에 배열설치되고, 상기 세퍼레이터의 일방의 면에 맞닿아 수직 방향으로 승강 가능하게 배치된 적어도 1개의 버퍼 롤러를, 상기 세퍼레이터와 맞닿으면서 미리 정해진 상승 위치 또는 하강 위치에 위치시킨 상태에서, 상기 현수 롤러를 통하여 상기 가이드 부재 사이에 상기 세퍼레이터를 매달고, 상기 가이드 부재의 이동에 의한 지그재그 접기 공정시에는, 상기 버퍼 롤러가 하강 또는 상승하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 방법.
  2. 정부의 전극판의 일방을 2장의 세퍼레이터로 끼운 중첩체를, 서로 대향하여 배열설치된 복수열의 가이드 부재 사이에 현수 롤러를 통하여 매단 상태에서 상기 가이드 부재의 이동에 의해, 지그재그로 접는 공정과, 지그재그로 접힌 상기 중첩체의 각 계곡형 홈 내에 상기 전극판의 타방을 삽입함으로써, 상기 세퍼레이터를 통하여 정극판과 부극판이 교대로 중첩되는 적층체를 형성하는 공정과, 또한 상기 중첩체의 각 계곡형 홈 내로부터 상기 가이드 부재를 뽑아낸 후, 상기 적층체를 상기 정극판과 상기 부극판이 적층된 방향으로 압압하여 극판군을 제조하는 공정을 가지고,
    상기 중첩체의 반송 방향에 관하여 상기 현수 롤러의 상류측의 도중을, 상대적인 상류측과 하류측에서 지지하는 적어도 2개의 지지 롤러 사이에 배열설치되고, 상기 중첩체의 일방의 면에 맞닿아 수직 방향으로 승강 가능하게 배치된 적어도 1개의 버퍼 롤러를, 상기 중첩체와 맞닿으면서 미리 정해진 상승 위치 또는 하강 위치에 위치시킨 상태에서, 상기 현수 롤러를 통하여 상기 가이드 부재 사이에 상기 중첩체를 매달고, 상기 가이드 부재의 이동에 의한 지그재그 접기 공정시에는 상기 버퍼 롤러가 하강 또는 상승하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 지지 롤러 중 최하류의 지지 롤러와 상기 현수 롤러 사이에서는, 이 사이를 이동하는 상기 세퍼레이터 또는 중첩체의 하면측으로부터 기체를 내뿜어 상기 세퍼레이터 또는 중첩체를 지지하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기체는 이온 에어인 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 지지 롤러 중 최하류의 지지 롤러와 상기 현수 롤러 사이에서는, 상기 세퍼레이터 또는 중첩체가 상기 지지 롤러로부터 상기 현수 롤러를 향하여 상승하도록 경사시켜 반송하도록 한 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 방법.
  6. 연직 방향으로 지그재그 형상으로 배열된 복수의 가이드 부재를 가지고, 상기 가이드 부재의 일방의 열과 타방의 열 사이에 현수 롤러를 통하여 매달린 세퍼레이터를, 상기 가이드 부재를 열끼리 사이에서 수평 방향으로 교차시켜 지그재그로 접는 지그재그 접기 수단과,
    미리 정해진 매수의 정극판이 재치되는 정극판용의 극판 반송 부재와 미리 정해진 매수의 부극판이 재치되는 부극판용의 극판 반송 부재를 각각 구비하고, 상기 정극판용과 상기 부극판용의 극판 반송 부재를 상기 세퍼레이터의 각 계곡형 홈 내로 이동시킴으로써 각 계곡형 홈 내에 상기 정극판과 상기 부극판을 교대로 삽입하는 극판 삽입 수단과,
    상기 세퍼레이터의 반송 방향에 관하여 상기 현수 롤러의 상류측의 도중을, 상대적인 상류측과 하류측에서 지지하는 적어도 2개의 지지 롤러와, 이 지지 롤러 사이에 배열설치됨과 아울러 상기 세퍼레이터의 일방의 면에 맞닿게 하여 수직 방향으로 승강 가능하게 배치된 적어도 1개의 버퍼 롤러를 구비한 세퍼레이터 공급 수단을 가지고,
    상기 버퍼 롤러는 상기 세퍼레이터와 맞닿으면서 미리 정해진 상승 위치 또는 하강 위치에 위지시킨 상태일 때, 상기 현수 롤러를 통하여 상기 가이드 부재 사이에 상기 세퍼레이터가 매달림과 아울러, 상기 가이드 부재의 이동에 의해 지그재그로 접을 때에는 상기 버퍼 롤러가 하강 또는 상승하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 장치.
  7. 연직 방향으로 지그재그 형상으로 배열된 복수의 가이드 부재를 가지고, 상기 가이드 부재의 일방의 열과 타방의 열 사이에 현수 롤러를 통하여 매달린, 정부의 전극판의 일방을 2장의 세퍼레이터로 끼운 중첩체를, 상기 가이드 부재를 열끼리 사이에서 수평 방향으로 교차시켜 지그재그로 접는 지그재그 접기 수단과,
    미리 정해진 매수의 상기 전극판의 타방이 재치되는 극판 반송 부재를 구비하고, 상기 극판 반송 부재를 상기 중첩체의 각 계곡형 홈 내로 이동시킴으로써 각 계곡형 홈 내에 상기 타방의 전극판을 삽입하는 극판 삽입 수단과,
    상기 중첩체의 반송 방향에 관하여 상기 현수 롤러의 상류측의 도중을, 상대적인 상류측과 하류측에서 지지하는 적어도 2개의 지지 롤러와, 이 지지 롤러 사이에 배열설치됨과 아울러 상기 중첩체의 일방의 면에 맞닿게 하여 수직 방향으로 승강 가능하게 배치된 적어도 1개의 버퍼 롤러를 구비한 세퍼레이터 공급 수단을 가지고,
    상기 버퍼 롤러는 상기 중첩체와 맞닿으면서 미리 정해진 상승 위치 또는 하강 위치에 위치시킨 상태일 때, 상기 현수 롤러를 통하여 상기 가이드 부재 사이에 상기 중첩체가 매달림과 아울러, 상기 가이드 부재의 이동에 의해 지그재그로 접을 때에는 상기 버퍼 롤러가 하강 또는 상승하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 세퍼레이터 또는 중첩체의 하면측으로부터 기체를 내뿜어 상기 세퍼레이터 또는 중첩체를 지지하는 에어 취출 수단을, 상기 지지 롤러 중 최하류의 지지 롤러와 상기 현수 롤러 사이에 배열설치한 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기체는 이온 에어인 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 장치.
  10. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 지지 롤러 중 최하류의 지지 롤러와 상기 현수 롤러 사이에서는, 상기 세퍼레이터 또는 중첩체가 상기 지지 롤러로부터 상기 현수 롤러를 향하여 상승하도록 경사시켜 반송하도록 구성한 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 장치.
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