TW201310756A - 袋裝電極之製造裝置及製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之袋裝電極之製造裝置,係具備有:一對之圓柱狀旋轉體(310,320),係使各別之外周面(311)相對向地而作並排,並將間隔物(40)保持於外周面上而藉由進行旋轉來搬送;和電極搬送部(200),係朝向一對之圓柱狀旋轉體之間並朝向圓柱狀旋轉體之切線方向而將特定形狀之電極(22)作搬送;和接合部(400),係在將電極挾持於經由一對之圓柱狀旋轉體所搬送而來的一對之間隔物之間的狀態下,而將間隔物彼此接合。之後,將一對之間隔物從正在作旋轉之圓柱狀旋轉體來對於身為正經由電極搬送部而作搬送之狀態下的電極之兩面而同時性地遞交並作層積,並藉由將被遞交至電極之兩面處的一對之間隔物彼此以接合部來接合,而將電極經由間隔物來袋裝。

Description

袋裝電極之製造裝置及製造方法
本發明,係有關於袋裝電極之製造裝置及製造方法。
近年來,在汽車用電池、太陽電池以及電子機器用電池等之各種電池中,係使用有層積型之電池。層積型電池,係為將正極、負極以及間隔物形成為薄片狀,並依照正極、間隔物、負極、間隔物的順序來交互作層積所構成者。另外,以下,係有將正極以及負極稱作電極的情況。
作為在此種層積型電池之製造中所被使用的裝置,係提案有各種的裝置,例如,係可列舉出在專利文獻1中所記載之裝置。
在專利文獻1中所記載之裝置,首先,係在使於上下方向作對向配置的承載台以及推壓板之朝向搬送方向之移動停止的狀態下,來將間隔物分別吸引保持於承載台以及推壓板的各個處。接著,在被吸附於下方之承載台處的間隔物之上載置正極。之後,使上方之推壓板下降,並將被吸附在推壓板上之間隔物被覆於正極之上。於此狀態下,將在正極之周圍而重疊的間隔物之邊緣彼此熱接著,而製作出在成為袋狀之間隔物中挾持有正極的袋裝正極。而後,在維持於將袋裝正極挾持在承載台和推壓板之間的狀態下而作了搬送後,將袋裝正極從承載台和推壓板之間取出,並將此袋裝正極與負極作交互層積。藉由此,而作出以 正極、間隔物、負極、間隔物之順序來交互作了層積的電池要素。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2007-329111號公報
然而,在專利文獻1中所記載之裝置,係在將正極載置於被吸附在停止狀態下之承載台處的間隔物上之後,再使推壓板下降並將被吸附在推壓板上之間隔物被覆於正極之上,而藉由此來製作出袋裝正極(袋裝電極)。故而,由於係對於電極而將2枚的間隔物以相異之時序來作重疊,因此係有著製造時間變長的問題。
本發明,係為有鑑於此種先前技術所具有的課題所進行者。而,其目的,係在於提供一種能夠高速地製作袋裝電極而能夠縮短電池之製造時間的袋裝電極之製造裝置以及製造方法。
本發明之第1形態的袋裝電極之製造裝置,係具備有:一對之圓柱狀旋轉體,係使各別之外周面相對向地而作並排,並將間隔物保持於外周面上而藉由進行旋轉來作搬送;和電極搬送部,係朝向一對之圓柱狀旋轉體之間並朝向圓柱狀旋轉體之切線方向而將特定形狀之電極作搬送;和接合部,係在將電極挾持於經由一對之圓柱狀旋轉體所 搬送而來的一對之間隔物之間的狀態下,而將間隔物彼此作接合。之後,將一對之間隔物從正在作旋轉之圓柱狀旋轉體來對於身為正經由電極搬送部而作搬送之狀態下的電極之兩面而同時性地遞交並作層積,並藉由將被遞交至電極之兩面處的一對之間隔物彼此以接合部來接合,而將電極經由間隔物來袋裝。
本發明之第2形態的袋裝電極之製造方法,係具備有:在使各別之外周面相對向地作並排之一對之圓柱狀旋轉體的前述外周面之各個處,將間隔物作保持,並使圓柱狀旋轉體旋轉,來進行搬送之工程;和朝向一對之圓柱狀旋轉體之間,而朝向圓柱狀旋轉體之切線方向而將特定形狀之電極作搬送之工程。進而,前述製造方法,係具備有:將一對之間隔物,從正在作旋轉之圓柱狀旋轉體來對於身為正在一對之圓柱狀旋轉體之間而被作搬送之狀態下的電極之兩面而同時性地遞交並作層積之工程;和藉由將被遞交至電極之兩面處的一對之間隔物接合,而將電極經由間隔物來袋裝之工程。
以下,針對本發明之實施形態,參考所添附之圖面來作說明。另外,圖面之尺寸比例,係為了便於說明,而作了誇張顯示,故而係有與實際之比例相異的情況。
本發明,係有關於被適用於電池之製造工程的一部份處之用以組裝電池之發電要素的袋裝電極之製造裝置以及 製造方法。在對於本發明之其中一種實施形態的袋裝電極之製造裝置作說明之前,先針對電池之構造作說明。
〔電池〕
首先,參考圖1,針對藉由製造裝置所形成的鋰離子二次電池(層積型電池)作說明。圖1係為對於鋰二次電池之外觀作展示的立體圖,圖2係為鋰二次電池之分解立體圖,圖3係為袋裝正極以及負極之平面圖。
如圖1中所示一般,鋰離子二次電池10,係具備有扁平之矩形形狀,並將正極導線11以及負極導線12從外裝材13之同一端部而導出。在外裝材13之內部,係被收容有進行充放電反應之發電要素(電池要素)15。如圖2中所示一般,發電要素15,係將袋裝正極20和負極30交互層積所形成者, 袋裝正極20,係如圖3(A)中所示一般,將矩形形狀之正極22,藉由矩形形狀之間隔物40來作了挾持。正極22,係在極薄之薄片狀的正極集電體(集電箔)之兩面處被形成有正極活性物質層。2枚的間隔物40,係在端部處而藉由接合部位42來相互接合,並被形成為袋狀。間隔物40,係從被直線性地形成之邊44A而被拉出有正極22之正極舌片23,並進而在與邊44A相反側的邊44B處而被形成有部分性突出之卡合部43。卡合部43,係藉由在外裝材13之內部而與外裝材13卡合,來發揮將發電要素15對於外裝材13而作固定之功能。正極22,係在 正極舌片23以外之部分處被形成有正極活性物質層24。
負極30,係如圖3(B)中所示一般,被形成為矩形形狀,並在極薄之薄片狀的負極集電體(集電箔)之兩面處被形成有負極活性物質層34。負極30,係在負極舌片33以外之部分處被形成有負極活性物質層34。
若是在袋裝正極20上重疊負極30,則係成為如同圖4中所示一般。如圖4中所示一般,在作正視的情況時,負極活性物質層34係被形成為較正極22的活性物質層24而更大上一圈。
另外,關於將袋裝正極20和負極30交互作層積並製造出鋰離子二次電池的方法本身,由於係為一般性之鋰離子二次電池之製造方法,因此係省略詳細說明。
〔製造裝置〕
接著,針對本發明之其中一種實施形態的袋裝電極之製造裝置,參考圖面來作說明。
本製造裝置,係如圖5及圖6中所示一般,具備有從正極用之薄片素材D來切出正極22之正極切斷部100、和將被切出的正極22作搬送之電極搬送部200。進而,層積裝置,係具備有被設置在電極搬送部200之搬送方向的下游側處之旋轉搬送部300、和被設置在旋轉搬送部300之兩側處的熔著部400(接合部)、以及對裝置之全體作統籌控制的控制裝置500(同步裝置)。在本實施形態中,係將正極22被作搬送之方向稱作搬送方向X,將 與正極22之面相垂直之方向作為上下方向Z,並將與上下方向Z以及搬送方向X相正交之方向,稱作寬幅方向Y,來作說明。
正極切斷部100,係將被捲繞成卷狀之正極用之薄片素材D,經由擊打加工等來切斷為特定形狀,並藉由此來切出特定之形狀的正極22(薄片構件)。於此,被切出之正極22,係為矩形形狀,並具備有正極舌片23。
電極搬送部200,係如圖7~圖9中所示一般,具備有輸送帶210、和吸附搬送部220。輸送帶210,係將藉由正極切斷部100所切出之正極22作搬送。吸附搬送部220,係將輸送帶210上之正極22作吸附並搬送至旋轉搬送部300(間隔物搬送部)處。在輸送帶210之上方,係被設置有攝像機230(位置檢測部)和照明231。
輸送帶210,係具備有被形成為無端部狀之具有通氣性的吸附帶211、和在搬送方向上作並排設置並將吸附帶211可旋轉地作保持之2個的旋轉軸212。進而,輸送帶210,係具備有被配置在吸附帶211之內部的負壓產生部213。
在吸附帶211處,係被形成有複數之空氣吸引孔214。而,藉由以負壓產生部213來透過空氣吸引孔214而吸引空氣,係成為能夠將極薄而難以進行搬送之正極22保持於輸送帶210上之平坦的設置面215(基準面)上並搬送。吸引帶211之設置面215,係成為能夠藉由攝像機230來容易地辨識出其與正極22間之邊界的色調,在本 實施形態中,係成為白色。
另外,在本實施形態中,係作為具備有能夠將正極22以略水平狀態來作設置之平坦的設置面215者,而適用輸送帶210。但是,只要具備有平坦之設置面,則亦可使用其他的裝置。
如圖5以及圖8中所示一般,在輸送帶210之兩側處,係被設置有將吸引帶211上之正極22的側部作推壓保持之推壓部240。推壓部240,係具備有經由被控制裝置500所控制之致動器241來相對於吸引帶211上之設置面215(基準面)而作接近或遠離之夾鉗器242。夾鉗器242,係為藉由將正極22推壓於設置面215上,來對於正極22之歪曲進行矯正者。特別是,從被捲繞成卷狀之薄片素材D所切出的正極22,係會殘留有捲度並容易捲起。 又,正極22、負極30以及間隔物40,係為非常薄之箔狀的素材,特別是在汽車用電池等一般之大型電池中,係非常易於變形。另外,吸引帶211,雖然係為將與設置面215作接觸之構件作吸引保持者,但是,通常,係並未具備有能夠將從設置面215而分離的部位作吸附之程度的吸引力。因此,係藉由以夾鉗器242來將正極22推壓於設置面215上,而對於正極22之變形作矯正。藉由此,係能夠以高精確度來進行由攝像機230所致之正極22之位置的掌握,並且,亦能夠以高精確度來對於由吸附搬送部220所致之吸附位置作設定。其結果,在後續工程中之加工精確度係提升。
而後,如圖9中所示一般,夾鉗器242,係被形成為能夠對於沿著吸引帶211上之正極22的沿著搬送方向之2側邊H2、H4(邊緣)的長條部位而進行推壓。藉由此,係能夠在夾鉗器242之間,而確保由吸附搬送部220所致之正極22的吸附位置。進而,夾鉗器242,係能夠以可藉由攝像機230來對於正極22之4側邊H1~H4(邊緣)攝像的方式,而對於較4側邊H1~H4之邊緣更為內側(亦即是正極22之中央側)處作推壓。另外,夾鉗器242,係以能夠透過夾鉗器242來對於被作了推壓的正極22攝像的方式,而藉由透明之構件來形成。作為透明之構件,例如係可適用丙烯酸樹脂或玻璃等。但是,夾鉗器242之材料,係並未特別作限定,而可因應於照明231之頻率或者是攝像機230之攝像特性來適宜作設定。
吸附搬送部220,係具備有被與驅動裝置(未圖示)作連接並可移動之裝置本體221、和被設置在裝置本體221之下部並且藉由被與負壓供給源(未圖示)作連接而發揮吸附力的吸附頭222。吸附頭222,係能夠隨著驅動裝置之動作而朝向上下方向Z、搬送方向X以及寬幅方向Y作3維性移動,並進而成為能夠沿著水平面旋轉。
被設置在輸送帶210之上方處的攝像機230,係在經由輸送帶210所搬送而來之正極22藉由夾鉗器242而被作了推壓保持後,在照明231所照射之光之下而進行攝像者。攝像機230,係將基於正極22被搬送至特定位置處並作了停止時所攝像的正極22之畫像的訊號,送訊至控 制裝置500處。接收了特定之訊號的控制裝置500,係根據訊號來計算出身為正極22之位置或狀態的位置資訊,並根據所算出之位置資訊的結果,而對於吸附搬送部220之驅動裝置的移動作控制。而後,吸附搬送部220,係對於正極22之位置或姿勢適當地作修正,並搬送至後述之旋轉搬送部300的空隙340(參考圖5)處。
具體而言,控制裝置500,係在特定位置處而使輸送帶210停止,並根據經由攝像機230所攝像的畫像,來檢測出圖9中所示之與正極22之4邊相對應的側邊區域E1~E4之邊緣。該邊緣,係能夠根據吸引帶211和正極22間之色調的差異而檢測出來。控制裝置500,係根據此檢測結果,來使用最小平方法等而算出4邊的近似直線L1~L4。接著,控制裝置500,係算出身為4邊的近似直線L1~L4之交點的4角隅之角部K1~K4,並算出4個的角度K1~K4之平均值,而將此作為電極中心點O之座標。 另外,電極中心點O之座標,係藉由搬送方向X以及寬幅方向Y之座標來表示。而後,控制裝置500,係根據沿著正極22之搬送方向的2側邊H2、H4之近似直線L2、L4的其中一方或者是雙方之平均值,來算出正極22之在水平面(基準面)處的傾斜角θ。之後,控制裝置500,係根據電極中心點O之座標以及傾斜角θ,來算出相對於在水平面上之正極22之正確位置的位置以及傾斜之修正量。之後,控制裝置500,係以對於此修正量作矯正的方式,來對於吸附搬送部220(位置修正部)之驅動裝置 作控制。進而,吸附搬送部220,係一面對於正極22之位置作修正,一面搬送至旋轉搬送部300之空隙340處。
另外,在本實施形態中,係經由攝像機230來對於正極22之位置或狀態作辨識。但是,亦可使用其他之感測器,例如亦可經由感測出正極22之前端的接觸感測器等來辨識出正極22之位置。
吸附搬送部220,係在將正極22搬送至輸送帶210之特定位置處,並藉由夾鉗器242而對於正極22之側部作推壓而對於正極22之形狀作了矯正的狀態下,而垂直地下降並藉由吸附頭222而將正極22作吸附保持。之後,在將由夾鉗器242所進行之正極22的拘束作了解放後,吸附搬送部220,係在對於正極22之略水平狀態作了維持的狀態下而上升。而後,吸附搬送部220,係因應於所算出之修正量,來對於正極22之位置以及姿勢適當地作修正,並搬送至旋轉搬送部300的空隙340處。
在旋轉搬送部300之空隙340的近旁處,係如圖10中所示一般,被設置有以挾持空隙340之上下的方式而作設置並對於正極22之朝向旋轉搬送部300的導入作輔助之導入支持部250。導入支持部250,係由複數之滾輪群所成,並在將藉由吸附搬送部220所搬送而來之正極22作支持的同時而將其送出至旋轉搬送部300之空隙340處。
導入支持部250,係具備有由1個的滾輪所成之上側導入支持部251、和由複數之滾輪所成之下側導入支持部 252。上側導入支持部251,係可朝向上下方向Z作移動,並能夠從朝向上方作了移動的「開狀態」起而下降並成為在其與下側導入支持部252中之搬送方向之最下游側的滾輪之間而將正極22作挾持之「閉狀態」。進而,上側導入支持部251,係能夠藉由以旋轉的方式來進行驅動,而將作了挾持的正極22送出至空隙340處。
下側導入支持部252,係能夠從使搬送方向之上游側的滾輪作了傾斜下降之「開狀態」起,而在從吸附搬送部220來接收正極22時作上升並成為略水平而成為「閉狀態」。藉由此,如圖14中所示一般,下側導入支持部252,係將正極22可搬送地作支持。與上側導入支持部251之滾輪成對的搬送方向之最下游側的滾輪,係成為能夠以作旋轉的方式來進行驅動。因此,藉由使最下游側之滾輪,在將正極22挾持於其與上側導入支持部251之間的狀態下而旋轉,係能夠將所挾持的正極22送出至空隙340處。
故而,若是經由吸附搬送部220而將正極22搬送過來,則係使上側導入支持部251下降並將正極22之前端挾持在其與下側導入支持部252之間。進而,使下側導入支持部252之滾輪上升並設為略水平狀態,而將正極22之下面作支持。之後,將正極22從吸附搬送部220之吸附頭222而解放,並經由導入支持部250之旋轉來將正極22逐漸送入至旋轉搬送部300之空隙340中。
旋轉搬送部300(間隔物搬送部),係為一面從薄片 狀之間隔物素材S而切出間隔物40,一面層積在經由吸附搬送部220所搬送而來之正極22上者。旋轉搬送部300,係具備有被形成為圓柱狀之上下一對的層積筒310(圓柱狀旋轉體)、層積筒320(圓柱狀旋轉體)。
此上下一對之層積筒310、320,係使旋轉軸與搬送方向X相正交。進而,層積筒310、320,係以空出有特定之空隙340地而使外周面311彼此相對向的方式,來相互平行地作配置,並且,係以水平面為基準而具備有相對稱的構造。
在各個的層積筒310、320之外周面311上,係被形成有可吸附間隔物40之吸附部。進而,在層積筒310、320之內部,係具備有被非旋轉性地作設置之內側構造部330。層積筒310、320之寬幅(旋轉軸方向之長度),係成為會使間隔物素材S之兩邊緣從層積筒310、320之兩端而超出的程度。
上下之層積筒310、320,係空出有空隙340地而被配置。而,在此空隙340處,層積筒310、320,係成為朝向搬送方向X之下游側而旋轉。亦即是,位置於上側處之層積筒310,係藉由在圖10之紙面上而朝向左方旋轉,來將被吸附在外周面311上之間隔物40一直搬送至空隙340處。又,位置於下側處之層積筒320,係藉由在圖10之紙面上而朝向右方旋轉,來將被吸附在外周面311上之間隔物40一直搬送至空隙340處。另外,上側以及下側之層積筒310、320,係藉由驅動馬達(未圖示 )而被驅動,該驅動馬達,其之旋轉係被控制裝置500所控制。
在層積筒310、320處,係於外周面311上形成有無數之通氣孔312。進而,在外周面311處,係於周方向之一部份,形成有能夠使被設置在後述之切斷部350處的間隔物切刀351(切斷刃)侵入的凹部313(受刀部)。凹部313,係被形成於層積筒310、320之各180度的2個場所處。另外,將凹部313在周方向上而設置於2個場所處的原因,係在於為了在層積筒310、320每作一圈旋轉時而切出2枚的間隔物40之故。但是,亦可因應於在層積筒310、320之一圈旋轉間所想要切出的間隔物40之枚數,來對於周方向上之凹部313的數量作變更。
又,在各個的層積筒310、320之周邊處,係近接於外周面311而被設置有將薄片狀之間隔物素材S作供給或者是拘束的送出滾輪部360(鎖死機構)。進而,係被設置有將層積筒310、320之外周面311上的間隔物素材S作切斷之切斷部350。又,如圖15中所示一般,係設置有用以將在由切斷部350所進行之切斷中而產生的不必要之切取片S’作回收的切取片吸附部370。
具體而言,在旋轉搬送部300之搬送方向的下游側處之斜上方以及斜下方處,係設置有被形成為圓柱狀之小型的送出滾輪部360。
在送出滾輪部360處,係於旋轉搬送部300之搬送方向的下游側處之斜上方以及斜下方處,設置有一對之送出 滾輪361、362。此送出滾輪361、362,係被形成為圓柱狀,並空出有特定之空隙地而被配置。此送出滾輪部360,係將從間隔物滾輪(未圖示)所搬送而來之一枚的連續之間隔物素材S挾持於空隙中。之後,藉由使送出滾輪部360旋轉,而將間隔物素材S送出至旋轉搬送部300處,並藉由使送出滾輪部360停止,而停止送出並將間隔物素材S作拘束。送出滾輪361、362,係經由控制裝置500而被作控制,並成為於特定之時序處而將間隔物素材S送出至旋轉搬送部300處。
切斷部350,係在旋轉搬送部300之上方以及下方處,分別具備有間隔物切刀351。間隔物切刀351,係為使被吸附在層積筒310、320之外周面311上的間隔物素材S熔融並切出成特定形狀的熱切刀。具體而言,首先,間隔物40,係被吸附在層積筒310、320之外周面311上並被搬送。此時,若是層積筒310、320之凹部313一直移動至與間隔物切刀351相對向之位置處,則間隔物切刀351係受到控制裝置500之指令並以侵入至層積筒310、320之凹部313中的方式而移動。藉由此,間隔物切刀351係將間隔物40熔融,並將間隔物40切出成如同圖3(A)中所示一般之特定形狀。在從間隔物素材S而將間隔物40連續性地切出時,係將先被切出之間隔物40的後端作為形成卡合部43之邊44B,並將接著被切出之間隔物40的前端作為直線性之邊44A。如此這般,由於經由切斷部350而同時地切出形狀並不一致之2邊44A、44B ,因此係會產生多餘的切取片S’。
切取片吸附部370,係如圖15中所示一般,具備有發揮吸附力之切刀用吸附頭371。之後,在間隔物切刀351切斷了間隔物素材S之後並從凹部313中拔出而後退的時序處,使切刀用吸附頭371以接近作了切斷之部位的方式來移動。之後,切刀用吸附頭371,係將被間隔物切刀351所切出了的間隔物40之剩餘的切取片S’作吸引保持。之後,在維持於將切取片S’作了吸引保持的狀態下,使切刀用吸附頭371從層積筒310、320之外周面311而分離。之後,停止切刀用吸附頭371之吸引,並使切取片S’分離,再經由被另外設置在從層積筒310、320之外周面311而作了分離的位置處之吸入口372,來將切取片S’吸入並回收。
於此,若是想要並不使用切刀用吸附頭371地而僅藉由吸入口372來回收切取片S’,則在吸入的過程中,會有切取片S’與殘留於外周面311上之間隔物40或者是間隔物素材S作接觸之虞。但是,藉由在藉由切刀用吸附頭371來暫時作吸附並使其分離後,再藉由吸入口372來進行回收,係能夠對於由切取片S’所導致的對間隔物40或間隔物素材S之損傷作抑制地來進行回收。
如圖10中所示一般,在各個的層積筒310、320之內部,係被設置有內側構造部330。在內側構造部330中,係非旋轉性地被形成有:在裝置之動作時,能夠因應於工程而對於負壓之強度作調整的第1負壓室331、和在 裝置之動作時,負壓被保持於略一定之第2負壓室332。第1負壓室331以及第2負壓室332,係被與設置有壓力調整閥之負壓供給裝置333作連接,並能夠藉由以控制裝置500來對於負壓供給裝置333作控制,而調整內部之壓力。
第1負壓室331以及第2負壓室332,係經由層積筒310、320之內周面而被與外部相隔絕。故而,透過被形成在層積筒310、320處之通氣孔312,係在層積筒310、320之外周面311處非旋轉性地產生負壓之區域。此區域,就算是層積筒310、320作旋轉,也並不會旋轉。第1負壓室331,係在從與送出滾輪部360相對應之位置起而朝向層積筒310、320之旋轉方向一直到達與間隔物切刀351相對應之位置處之範圍內,而被形成。第2負壓室332,係在從與間隔物切刀351相對應之位置起而朝向層積筒310、320之旋轉方向一直到達與空隙340相對應之位置處為止的略180度之範圍內,而被形成。
故而,如圖11中所示一般,在層積筒310、320之外周面311處,係在與第1負壓室331相對應之位置處,被形成有使負壓被作調整並改變的滑動區域A1(吸附力調整區域)。進而,在外周面311處,係在與第2負壓室332相對應之位置處,被形成有負壓為略一定並將間隔物素材S或者是被切出了的間隔物40作吸附保持之吸附區域A2。吸附區域A2,其吸引力係為強,並將間隔物素材S或者是被切出的間隔物40藉由吸引力來作保持,而能 夠沿著層積筒310、320之旋轉來使該些旋轉。又,滑動區域A1,亦能夠設定為與吸附區域A2同等程度之吸引力並使間隔物40旋轉。進而,滑動區域A1,係能夠藉由使吸引力降低,來將間隔物素材S以不會從外周面311分離的程度來作保持,並且在層積筒310、320作旋轉時,並不使間隔物素材S旋轉地而在外周面311上滑動。
又,在內側構造部330之從與空隙340相對應之位置起而朝向層積筒310、320之旋轉方向直到與送出滾輪部360相對應之位置為止的範圍內,係並未被形成有第1負壓室331以及第2負壓室332。因此,在外周面311之與此範圍相對應的部位處,係非旋轉性地被形成有並不產生負壓而並不將間隔物40作吸附之非吸附區域A3。
之後,旋轉搬送部300,係藉由層積筒310、320來將間隔物40切出並作吸附而搬送。進而,旋轉搬送部300,係一面使層積筒310、320之旋轉的速度與由電極搬送部200所致之正極22之搬送的速度相互同步,一面從搬送方向X之下游側起來在正極22之兩面上依序層積間隔物40。此時,如圖10中所示一般,正極22,係經由吸附搬送部220而朝向圓柱形狀之層積筒310、320的切線方向T導入。
熔著部400,係如圖3中所示一般,為將被層積在正極22之兩面上的間隔物40彼此熔著者。此熔著部400,係如圖10中所示一般,在層積筒310、320之旋轉軸方向的兩端處,具備有上下一對之熔著機410、420。
上下之熔著機410、420,係在相對向之面上,沿著搬送方向X而被設置有複數之突起411、421。而,藉由以相對向之突起411、421來對於間隔物40彼此進行加壓同時進行加熱,係成為能夠進行熔著。
熔著機410、420,係能夠朝向搬送方向X以及上下方向Z而移動。亦即是,熔著機410、420,係以使被搬送至空隙340處並被作了層積的間隔物40以及正極22相互同步的方式,來一面朝向搬送方向X而與間隔物40同速移動一面相互接近。之後,藉由相對向之突起411、421,來將被作了層積的間隔物40彼此接合並形成接合部位42。之後,若是藉由間隔物40而被包裝為袋狀之正極22被搬送至特定之位置處,則熔著機410、420係相互分離,並朝向搬送方向之上游側移動。而後,熔著機410、420,係再度朝向搬送方向X而一面與間隔物40同速地移動一面接近,並將其他之接合部位42作熔著。在全部的接合部位42被作了接合後,熔著機410、420彼此係相互分離,被製作出的袋裝正極20係被釋放。
另外,將間隔物40彼此作接合之方法,係並不被限定於上述之構造。亦即是,例如,亦可將間隔物40彼此,在一對之進行旋轉的加熱滾輪間一面進行加熱一面熔著,或者是,亦可並不加熱地僅藉由加壓來壓著,又或是亦可使用接著劑來接合。
控制裝置500,係如圖6中所示一般,對於正極切斷部100、攝像機230、推壓部240、輸送帶210、吸附搬送 部220、導入支持部250、送出滾輪部360、層積筒310、320、切斷部350、切取片吸附部370、負壓供給裝置333以及熔著部400的全部,而統籌性地進行一體性控制。又,控制裝置500,係能夠使圖6之各部作同步並且進行動作。另外,控制裝置500,係亦可包含有用以製作電池,之其他的裝置,並統籌性地進行控制。
接著,參考圖11~圖19,針對使用有本製造裝置之製造方法作說明。
首先,將被捲繞成卷狀之正極用的薄片素材D,藉由正極切斷部100來作切斷,並形成正極22。被切出了的正極22,係經由未圖示之吸附墊片或輸送帶等,而被放置於輸送帶210之設置面215上。又,送出滾輪部360,係將從間隔物滾輪所送來之一枚的連續之間隔物素材S挾持於空隙中並作拘束。故而,間隔物素材S之前端,係如圖11中所示一般,位置於旋轉搬送部300之最上部或者是最下部處。而後,第1負壓室331,係將負壓設定為低,在外周面311之滑動區域A1處,間隔物素材S係並不會被拉出,層積筒310、320係一面在間隔物素材S之內面上滑動一面旋轉。另外,在本實施形態中,由於係藉由層積筒310、320之一圈旋轉,來切出2枚的間隔物40,因此,如同在圖11中以2點鍊線所示一般,先被作了切出的間隔物40,係已被吸附在層積筒310、320之外周面311上並被搬送。
被放置有正極22之輸送帶210,係如圖11中所示一 般,將吸引帶211之設置面215上的正極22,朝向搬送方向X而並排成一列地作縱方向並排(使舌片位置於搬送方向X之上游側地來並排),並作搬送。此時,正極22,由於係經由吸引帶211而被吸附,因此,捲起等之情況的發生係被抑制。另外,亦可將正極22以橫方向並排(使舌片位置於寬幅方向Y上地來並排)來搬送。吸引帶211,若是移動至特定之位置處,則係維持於將正極22作了吸附的狀態,而停止移動。而後,如圖12中所示一般,使推壓部240動作,而經由夾鉗器242來將正極22的沿著2側邊H2、H4之長條部位作推壓(參考圖8、圖9)。藉由此,正極22之捲起等的變形係被矯正。之後,藉由使正極22之從吸引帶211所浮起的部分接近吸引帶211,而使其被吸引帶211所吸引,正極22係成為在設置面215上而緊密地附著。
在此狀態下,攝像機230係對於正極22之4側邊H1~H4進行攝像,並對於控制裝置500送訊特定之訊號。控制裝置500,係根據所受訊了的訊號,來藉由前述之方法而算出電極中心點O之座標以及傾斜角θ,並算出相對於正極22之正確位置的位置以及傾斜之修正量。另外,在攝像時,夾鉗器242,由於係對於正極22之4側邊H1~H4的較邊緣而更內側(正極22之中央側)處作推壓,因此,係能夠經由攝像機230來對於4側邊H1~H4確實地攝像。又,由於夾鉗器242係藉由透明之材料所形成,因此,就算是夾鉗器242進入至攝像範圍內,亦能夠透 過夾鉗器242而對於正極22進行攝像。
接著,使位置在吸引帶211之上方處的吸附搬送部220之吸附頭222下降,並將吸附頭222推壓附著於正極22之上面。藉由此,正極22係被吸附於吸附頭222上。 另外,正極22係亦被吸附於吸引帶211上。但是,藉由將吸附頭222之吸附力設定為較吸引帶211更高,或者是暫時使由吸引帶211所進行之吸附停止,係能夠經由吸附頭222來將正極22從吸引帶211拉扯分離。
而後,層積筒310、320係旋轉,凹部313係朝向與間隔物切刀351相對應之位置而移動。此時,當凹部313一直到達間隔物切刀351之位置處而成為了特定之角度α時,係經由控制裝置500而提高第1負壓室331之負壓並增強滑動區域A1之吸附力。進而,使送出滾輪部360旋轉,並一面將間隔物素材S挾持於一對之送出滾輪361、362之間,一面依序送出。藉由此,係對於層積筒310、320而開始間隔物素材S之供給(參考圖19之T1)。而後,在負壓變高了的滑動區域A1以及吸附區域A2處,間隔物素材S係被吸附在層積筒310、320之外周面311上,間隔物素材S係隨著層積筒310、320之旋轉而依序被拉出。另外,特定角度α,係為與被作切出之1枚的間隔物40之長度相對應的角度。
而後,吸附搬送部220,係如圖13中所示一般,在將正極22維持於略水平狀態並作了上升之後,朝向搬送方向X而移動,並搬送至旋轉搬送部300的空隙340處 。此時,吸附搬送部220,係經由控制裝置500而使驅動裝置被作控制,並對於正極22之位置以及姿勢作修正。具體而言,吸附搬送部220,係在從將正極22作了吸附起直到遞交至旋轉搬送部300處為止的期間中,對於正極22之位置以及姿勢作修正。藉由此,正極22之位置係恆常被保持為高精確度,在後續工程中之層積的精確度係提升。
之後,藉由吸附搬送部220而被作了搬送的正極22,係如圖14中所示一般,到達被設置在旋轉搬送部300之空隙340的前方處之「開狀態」的導入支持部250處。而,導入支持部250,係使上側導入支持部251下降並將正極22之前端挾持在其與下側導入支持部252之間。進而,導入支持部250,係使下側導入支持部252之滾輪上升並設為略水平狀態而成為「閉狀態」,並將正極22之下面作支持。之後,將正極22從吸附搬送部220之吸附頭222而釋放,並經由導入支持部250之旋轉來將正極22逐漸送入至旋轉搬送部300之空隙340中。
又,在旋轉搬送部300處,若是層積筒310、320從旋轉開始起而作了角度α之旋轉,則係停止層積筒310、320之旋轉(參考圖19之T2)。此時,間隔物素材S,係在層積筒310、320上被拉出與1枚的間隔物40相對應之角度α的量。進而,凹部313係位置於與切斷部350之間隔物切刀351相對向的位置處。而後,經由控制裝置500之指令,來將間隔物切刀351推壓至間隔物素材S處 ,並將間隔物素材S切斷為特定之形狀而切出間隔物40。被切出了的間隔物40,由於係位置在圖11中所示之層積筒310、320的吸附區域A2處,因此,係被吸附保持於層積筒310、320處。
之後,間隔物切刀351,係在將間隔物素材S作了切斷後,從凹部313而拔出並後退。在此間隔物切刀351作後退的時序(參考圖19之T3)處,如圖15中所示一般,經由控制裝置500之指令來使切刀用吸附頭371接近剩餘之切取片S’,並作吸引保持,之後,回到原來的位置。之後,停止切刀用吸附頭371之吸引,並使切取片S’分離,而經由圖10中所示之吸入口372,來將切取片S’吸入並回收。
之後,將正極22從吸附搬送部220之吸附頭222而釋放,並經由導入支持部250之旋轉來將正極22逐漸送入至層積筒310、320之空隙340中。進而,再度使層積筒310、320旋轉(參考圖19之T4),而使被切出了的間隔物40在被作了吸附的狀態下而旋轉,並搬送至空隙340處。另外,在使層積筒310、320再度旋轉時,係經由控制裝置500而使第1負壓室331之負壓降低並減弱滑動區域A1之吸附力,並且,設為藉由送出滾輪部360而將間隔物素材S作了拘束的狀態(參考圖18)。藉由此,在外周面311之滑動區域A1處,間隔物40係並不會被拉出,層積筒310、320係一面在間隔物素材S之內面上滑動一面作旋轉。
若是間隔物40之前端到達旋轉搬送部300之空隙340處,則如圖16中所示一般,首先將2枚的間隔物40彼此層積,之後,在正極22之前端的兩面處層積間隔物40。此時,間隔物40以及正極22之速度,係成為同速。進而,以使間隔物40以及正極22在預先所設定了的適當之位置處重疊的方式,來經由控制裝置500而對於在旋轉搬送部300以及吸附搬送部220處之搬送位置(搬送之時序)以及搬送速度作控制。
接著,藉由控制裝置500之指令,來使成對之熔著機410、420一面相互接近一面朝向搬送方向X而移動,並僅將間隔物40之兩邊緣的前端夾入地來挾持。而後,一面朝向間隔物40以及正極22之搬送方向X移動,一面經由突起411、421來進行熔著(參考圖19之T5)。間隔物40,若是通過空隙340,則係到達層積筒310、320之非吸附區域A3處。因此,間隔物40,係並不會受到吸附力,而從層積筒310、320之外周面311分離,並以在中間挾持有正極22的狀態而被朝向搬送方向X依序搬出。而,由於間隔物40之前端係已被接合,因此,就算是從層積筒310、320之外周面311分離,間隔物40彼此亦不會分離。
之後,亦同樣的,與層積筒310、320同步地而藉由導入支持部250來將正極22以略水平狀態而朝向搬送方向X進行搬送。之後,被吸附在層積筒310、320之外周面311處的間隔物40,係隨著層積筒310、320之旋轉而 被依序層積在正極22之兩面上。另外,此時,為了切出下一個間隔物40,係再度增強滑動區域A1之吸附力,並開始由送出滾輪部360所致之間隔物素材S的供給(參考圖19之T6)。
之後,在將間隔物40層積於正極22之兩面上的狀態下,而搬送至特定之位置處,之後,使成對之熔著機410、420相互分離,並朝向搬送方向之上游側移動。而後,如圖17中所示一般,使熔著機410、420再度朝向搬送方向X而移動並接近,而將其他之接合部位42熔著。在間隔物40之兩邊緣處的全部之接合部位42被作了接合後,如圖18中所示一般,熔著機410、420彼此係相互分離,被製作出的袋裝正極20係被釋放(參考圖19之T7)。之後,經由未圖示之其他的熔著機,來將間隔物40之邊44B的接合部位42接合,而成為袋裝正極20。
之後,藉由反覆進行上述之工程,而能夠連續性地製作袋裝正極20。
所製作出的袋裝正極20,係被搬送至下一工程處,並與負極30交互層積而成為發電要素15,最終係製造出鋰離子二次電池10。
在本實施形態中,首先,係一面搬送正極22一面對於正極22之兩面而將一對之間隔物同時作層積。之後,係在此作了層積的狀態下,藉由將間隔物之邊緣彼此接合,而將正極22經由間隔物來袋裝。因此,係能夠高速地製作出袋裝正極20,而能夠縮短電池之製造時間。另外 ,於此之所謂間隔物,係並不僅限定於特定形狀之間隔物40,而亦可包含間隔物素材S。
又,控制裝置500(同步裝置),係以使間隔物40以及正極22在特定之位置處重疊的方式,來使層積筒310、320以及電極搬送部200之搬送位置(搬送之時序)以及搬送速度同步。藉由此,由於正極22以及間隔物40係一面一同移動一面從搬送方向X之下游側起而依序作層積,因此,係能夠高精確度且高速地製造袋裝正極20。
另外,本發明係並不被限定於上述之實施形態,而可作各種之改變。
圖20,係為對於本實施形態之袋裝電極之製造裝置的變形例作展示。如圖20中所示一般,係可作為層積筒310、320之非吸附區域A4,而在層積筒310、320之內部,設置壓力為較大氣壓更高之加壓室334,並設為從通氣孔312而吹出氣體(流體)之構成。若是設為此種構成,則係能夠在欲使間隔物40從層積筒310、320而分離的時序處,盡量不對於間隔物40造成負荷地來使其分離。
又,圖21,係為對於本實施形態之袋裝電極之製造裝置的其他變形例作展示。如圖21中所示一般,層積筒,係亦可並非為圓柱形狀,而是將柔軟且能夠彎折之具備有通氣孔382的吸引帶380藉由複數之旋轉滾輪383來作保持者。藉由設為此種構成,剖面係並不會被限定為圓形,而能夠將外周面381設為任意之形狀,設計之自由度係 提升。特別是,藉由此種構成,係能夠將在成對之吸引帶380之間的將間隔物40以及正極22作層積之區域B設定為更廣。藉由此,在直到由熔著機所進行之熔著結束為止,係能夠藉由吸引帶380來將間隔物40以及正極22作挾持保持,而能夠將熔著之精確度提升。另外,於圖20以及圖21中,針對與本實施形態具備有相同之功能的部位,係附加相同的符號,並省略其說明。
又,在上述實施形態中,作為袋裝正極20,係針對將正極22袋裝於間隔物40中的形態來作了說明。但是,經由上述之袋裝電極之製造裝置來進行袋裝者,係亦可為負極30。
又,在上述實施形態中,如圖1中所示一般,係針對將正極導線11以及負極導線12從外裝材13之同一端部而導出的情況來作了說明,但是,係並不被限定於此。正極導線11以及負極導線12,例如亦可分別從相反之端部而導出。於此情況,在形成鋰離子二次電池10之發電要素15時,係以使正極舌片23和負極舌片33相互成為相反方向的方式,來層積負極30和袋裝正極20。
又,本實施形態,係在旋轉搬送部300中之上下一對的層積筒310、320之間,設置有特定之空隙340,但是,亦可為使層積筒310、320相接而並不存在有空隙的狀態。於此情況,較理想,係使旋轉搬送部300之其中一方或者是雙方,具備有能夠因應於正極22以及間隔物40之厚度來對其作追隨的構造。
又,雖係在電極搬送部200處而將正極22以略水平狀態來搬送,但是,係亦能夠以其他之方向來搬送。
又,亦可並非將一對的層積筒310、320於上下方向而作配置,而配置在其他的方向上。
又,本實施形態,係藉由間隔物切刀351,來將一枚之連續的間隔物素材S在吸附於層積筒310、320之外周面311上的狀態下而切出為特定之形狀。但是,亦可將預先被切出成特定之形狀的間隔物40供給至層積筒310、320處,並一面進行吸附一面搬送。
又,在本實施形態中,係設置有一對之對稱形狀的層積筒310、320。但是,成對之層積筒(間隔物搬送部)之形狀,係亦可為非對稱,例如,係亦可將其中一方設為圓柱狀之層積筒,並將另外一方設為任意之形狀的吸引帶。
又,由於層積筒310、320係具備有吸附力,因此,在將1枚之間隔物40層積於正極22(或者是負極30)之其中一面上一般的構成中,就算是層積筒只有1個,亦能夠充分地發揮功能。
又,導入支持部250,雖係設為全部由滾輪所成者,但是,亦可藉由平坦之構件等的其他之構件來構成。
又,被設置在切斷部350處之切斷刃,係亦可並非為熱切刀,而亦可為物理性銳利之切斷刃。又,雖係作為受刃部而設置有凹部313,但是,受刃部係並非一定需要為凹部313。
又,在層積筒310、320之滑動區域A1處,係藉由對於負壓作調整,而對於間隔物素材S之在外周面311上的滑動和吸附作調整。但是,亦可將第1負壓室331之負壓保持為略一定,並僅藉由送出滾輪部360之拘束力來對於間隔物素材S之供給和拘束作調整。另外,此時,滑動區域A1之吸附力,係以成為較吸附區域A2之吸附力更低為理想。
又,對於層積筒310、320(間隔物搬送部)賦予吸附力之方法,係並不被限定於藉由負壓來作吸附之方法,例如亦可藉由靜電來作吸附。
又,在本實施形態中,係藉由控制裝置500(同步裝置),來使正極切斷部100、攝像機230、推壓部240、輸送帶210、吸附搬送部220、導入支持部250、送出滾輪部360、層積筒310、320、切斷部350、切取片吸附部370、負壓供給裝置333以及熔著部400同步。但是,係並不需要使該些之全部作電性同步,例如,亦可將一部份作機械性的連結來使其同步。
又,在本實施形態中,雖係針對將間隔物40之邊緣彼此作了接合的接合部位42作了展示,但是,接合部位係並不被限定於邊緣,而亦可為邊緣以外之部分。
於此,係援用日本特願2011-085741號(申請日:2011年4月7號)以及日本特願2012-067812號(申請日:2012年3月23日)之全部內容。
以上,雖係依據實施例而對於本發明之內容作了說明 ,但是,對於同業者而言,明顯的,本發明係並不被限定為此些之記載內容,而能作各種之變更以及改良。
[產業上之利用可能性]
若依據本發明之袋裝電極之製造裝置以及製造方法,則係一面搬送電極,一面對於電極之兩面而將一對之間隔物同時作層積。之後,藉由在此作了層積的狀態下而將間隔物彼此作接合,來將電極經由間隔物而進行袋裝。因此,係能夠高速地製作出袋裝電極,而能夠縮短電池之製造時間。
10‧‧‧二次電池
20‧‧‧袋裝正極
22‧‧‧正極
30‧‧‧負極
40‧‧‧間隔物
42‧‧‧接合部位
200‧‧‧電極搬送部
300‧‧‧旋轉搬送部
310、320‧‧‧層積筒(圓柱狀旋轉體)
311‧‧‧外周面
400‧‧‧熔著部(接合部)
500‧‧‧控制裝置(同步裝置)
S‧‧‧間隔物素材(間隔物)
[圖1]圖1係為對於鋰二次電池之外觀作展示的立體圖。
[圖2]圖2係為鋰二次電池之分解立體圖。
[圖3]圖3,係為對於袋裝正極以及負極作展示之平面圖。
[圖4]圖4,係為對於在袋裝正極上重疊了負極的模樣作展示之平面圖。
[圖5]圖5係為對於袋裝電極之製造裝置作展示的概略立體圖。
[圖6]圖6,係為對於袋裝電極之製造裝置的電性構成作展示之圖。
[圖7]圖7,係為對於袋裝電極之製造裝置的電極搬 送部作展示之側面圖。
[圖8]圖8,係為對於袋裝電極之製造裝置的電極搬送部作展示之正面圖。
[圖9]圖9,係為對於袋裝電極之製造裝置的電極搬送部作展示之平面圖。
[圖10]圖10,係為對於袋裝電極之製造裝置的旋轉搬送部作展示之概略剖面圖。
[圖11]圖11,係為對於由袋裝電極之製造裝置所進行的層積工程作展示之第1說明圖。
[圖12]圖12,係為對於由袋裝電極之製造裝置所進行的層積工程作展示之第2說明圖。
[圖13]圖13,係為對於由袋裝電極之製造裝置所進行的層積工程作展示之第3說明圖。
[圖14]圖14,係為對於由袋裝電極之製造裝置所進行的層積工程作展示之第4說明圖。
[圖15]圖15,係為對於由袋裝電極之製造裝置所進行的層積工程作展示之第5說明圖。
[圖16]圖16,係為對於由袋裝電極之製造裝置所進行的層積工程作展示之第6說明圖。
[圖17]圖17,係為對於由袋裝電極之製造裝置所進行的層積工程作展示之第7說明圖。
[圖18]圖18,係為對於由袋裝電極之製造裝置所進行的層積工程作展示之第8說明圖。
[圖19]圖19,係為對於旋轉搬送部之動作作展示的 流程圖。
[圖20]圖20,係為對於袋裝電極之製造裝置的其他例作展示之概略剖面圖。
[圖21]圖21,係為對於袋裝電極之製造裝置的又一其他例作展示之概略剖面圖。
22‧‧‧正極
100‧‧‧正極切斷部
200‧‧‧電極搬送部
210‧‧‧輸送帶
215‧‧‧設置面
220‧‧‧吸附搬送部
230‧‧‧攝像機
231‧‧‧照明
240‧‧‧推壓部
250‧‧‧導入支持部
300‧‧‧旋轉搬送部
310、320‧‧‧層積筒(圓柱狀旋轉體)
340‧‧‧空隙
350‧‧‧切斷部
360‧‧‧送出滾輪部
370‧‧‧切取片吸附部
372‧‧‧吸入口
400‧‧‧熔著部(接合部)
D‧‧‧正極用之薄片素材
S‧‧‧間隔物素材(間隔物)

Claims (4)

  1. 一種袋裝電極之製造裝置,其特徵為,具備有:一對之圓柱狀旋轉體,係使各別之外周面相對向地而作並排,並將間隔物保持於前述外周面上而藉由進行旋轉來作搬送;和電極搬送部,係朝向一對之前述圓柱狀旋轉體之間並朝向該圓柱狀旋轉體之切線方向而將特定形狀之電極作搬送;和接合部,係在將前述電極挾持於經由一對之前述圓柱狀旋轉體所搬送而來的一對之前述間隔物之間的狀態下,而將前述間隔物彼此接合,將一對之前述間隔物從正在作旋轉之前述圓柱狀旋轉體來對於身為正經由前述電極搬送部而作搬送之狀態下的前述電極之兩面而同時性地遞交並作層積,並藉由將被遞交至前述電極之兩面處的一對之前述間隔物彼此以前述接合部來接合,而將前述電極經由前述間隔物來袋裝。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之袋裝電極之製造裝置,其中,係更進而具備有:同步裝置,係以使前述間隔物以及電極在特定之位置處而重疊的方式,來使前述圓柱狀旋轉體以及前述電極搬送部之搬送位置以及搬送速度取得同步,經由前述同步裝置,來一面使前述電極以及間隔物一同移動,一面從搬送方向之下游側起來依序作層積。
  3. 一種袋裝電極之製造方法,其特徵為,具備有: 在使各別之外周面相對向地作並排之一對之圓柱狀旋轉體的前述外周面之各個處,將間隔物作保持,並使前述圓柱狀旋轉體旋轉,來進行搬送之工程;和朝向一對之前述圓柱狀旋轉體之間,而朝向該圓柱狀旋轉體之切線方向而將特定形狀之電極作搬送之工程;和將一對之前述間隔物,從正在作旋轉之前述圓柱狀旋轉體來對於身為正在一對之前述圓柱狀旋轉體之間而被作搬送之狀態下的前述電極之兩面而同時性地遞交並作層積之工程;和藉由將被遞交至前述電極之兩面處的一對之前述間隔物彼此接合,而將前述電極經由前述間隔物來袋裝之工程。
  4. 如申請專利範圍第3項所記載之袋裝電極之製造方法,其中,前述電極,係藉由電極搬送部,而被朝向一對之前述圓柱狀旋轉體之間搬送,以使前述間隔物以及電極在特定之位置處而重疊的方式,來使前述圓柱狀旋轉體以及前述電極搬送部之搬送位置以及搬送速度取得同步,並一面使前述電極以及間隔物一同移動,一面從搬送方向之下游側起來依序作層積。
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