TW201733729A - 附舌片電極片之製造方法及其裝置 - Google Patents

Abstract

一種嶄新的方法，係能夠將料卷連續地饋送，於其連續饋送的期間以通常的雷射射束從料卷切穿出附舌片的矩形電極片。令料卷(1)連續地移動。在設於料卷(1)的移動途中之耳部切離區域藉由第1雷射射束(L1)將耳部(1b)自電極部分(1a)切離，並且將該耳部(1b)朝相對於電極部分(1a)的走行方向而言遠離之方向予以收留，且在此耳部切離工程令前述雷射射束(L1)移動而將從電極部分(1a)接續出的舌片(5)自耳部(1b)切穿。然後，在接下來的切斷區域，一面對電極部分(1a)的切斷部分賦予電極部分(1a)的走行方向之張力(T)一面藉由第2雷射射束(L2)將電極部分(1a)以規定間隔切斷而連續地形成附舌片(5)之電極片(3)，然後，將前述附舌片(5)之電極片(3)與被切離的耳部(1b)予以回收。

Description

附舌片電極片之製造方法及其裝置

本發明有關鋰二次電池或鋰電容器、電雙層電容器等中使用的附舌片電極片之製造方法及其裝置。

以鋰離子二次電池為代表之非水電解液二次電池，活用其高能量密度的優點，使用於小至行動電話、電腦等電子機器，大至混合動力或電動車的蓄電裝置。鋰離子二次電池的主要內部構造亦即電極組裝體，是將從料卷切割出矩形而得的正及負電極片與隔板予以交互層積而成之層積型。此層積型的電極組裝體被收容於作為容器之外裝罐，並被注入電解液後，裝上蓋(cap)而被封口，最後受到初充電而被賦予作為電池之機能。上述鋰電容器或電雙層電容器亦具有同樣的構造。像這樣形成的層積型的二次電池等(以下簡稱電子零件)係呈直方體的外觀。

在此，簡單說明供上述電子零件用之料卷。料卷，係由在鋁或銅這樣的金屬箔的單面或兩面以寬幅度將正或負的活性物質予以塗附成帶狀而成之電極部分、及設於其兩側或單側之未塗附有活性物質的非電極部分(將 此部分訂為耳部)所構成，一般而言被捲取成卷狀。換言之，料卷視用途而定有各式各樣之物，有在兩側或僅在單側設有耳部者，電極部分的幅度有寬者有窄者。

層積型電子零件的電極片，習知是從上述般的寬幅的料卷的電極部分以湯姆森刀(具有電極片的形狀之沖壓用模具)沖壓，將此正及負的電極片於隔板之間交互層積並且將同極的舌片彼此連接而做成電子零件用的層積體(層積型電極組裝體)。不過如上述般以湯姆森刀被切斷的電極片，於切斷端容易產生尖銳的毛邊，而被詬病有下述般的問題。

當將電極片與隔板予以層積而作為電池的電極組裝體來使用的情形下，電池會因充放電而反覆略微的膨脹/收縮，因此前述毛邊會反覆損傷絕緣膜亦即隔板而使損傷加劇，視情況而定毛邊還可能因充放電而成長而刺破隔板引發絕緣破壞，而有成為故障的原因之情事。

此外，湯姆森刀所做的電極片的沖壓必須使料卷停止來進行，因此料卷的饋送必須是間歇饋送，還有生產效率低這樣的問題。

又，電極片的大小或舌片的位置或是舌片的形狀依規格不同實在是非常多樣，當以湯姆森刀沖壓的情形下，不得不針對電極片的每一種類準備模具及湯姆森刀，產線還會抱怨模具成本增加或其管理免不了變得煩雜。

鑑此，最近有人提出以雷射射束從料卷將正或負電極片予以切斷之方式(專利文獻1)。

專利文獻1記載之裝置，係由框架、雷射切斷機、驅動雷射切斷機之切斷機械臂、控制系統、及至少1個電極片搬運機構所構成，電極片搬運機構具備材料抓取機械臂、固定長度饋送構件、及材料設置構件。

它利用雷射技術將受到間歇饋送的料卷切斷成規定尺寸，藉此實現了鋰離子電池或超級電容器的電極片之製造，如此一來便能解決習知技術的傳統的湯姆森刀所做的切斷方法中無法避免之電極片變形或毛邊的問題，其結果，製造出的電極片的品質獲得改善，能夠提高產率。

先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本特許5724137號公報

此處，雷射射束所做的料卷之切斷，是一面將雷射射束對準料卷一面令其橫越而切斷，若為令照射點的金屬箔蒸發這樣特殊的雷射射束則能藉由雷射射束的橫越來切斷料卷，但若為通常的單模雷射，照射點的料卷的金屬箔雖會瞬間地熔融，但卻不至於蒸發(氣化)，因此若照射點移動至下一照射位置，則該熔融部分會被周圍奪走熱而瞬時凝固導致切斷處再連接，結果未被充分切斷，外觀上和雷射射束單純橫越過料卷上的情形沒有兩樣。

就算專利文獻1記載之雷射射出裝置為特殊之物，欲切斷仍需花費一定程度的時間，故必須在將料卷固定的狀態下切斷。換言之，在此情形下料卷饋送仍必須設為間歇饋送，無法克服作業效率差這一點。此外，並未連舌片的成形也同時進行，故還會有必須後續將舌片補熔接至電極片本體這樣的問題。

本發明之課題，在於提供一種嶄新的方法及其裝置，係相對於這樣的習知技術而言，能夠將料卷連續地饋送，於其連續饋送的期間以通常的雷射射束從料卷切穿出附舌片的矩形電極片。

申請專利範圍第1項記載之發明(附舌片矩形電極片3之第1製造方法)，係從在長型的金屬箔4的至少一方之面塗布活性物質層作為電極部分1a，將該金屬箔4的至少一方的側邊部分訂為活性物質層非塗布部分的耳部1b所構成之料卷1，藉由雷射射束L1、L2切割出電極片3之電極片的製造方法，其特徵為，令前述料卷1連續地移動，在設於料卷1的移動途中之耳部切離區域藉由第1雷射射束L1將耳部1b自電極部分1a切離，並且在耳部1b的切離位置將被切離的耳部1b朝相對於電極部分1a的走行方向而言遠離之方向予以收留，且在此耳部切離工程令前述雷射射束L1移動而將 從電極部分1a接續出的舌片5自耳部1b切穿，然後，在設於耳部切離區域的下游之切斷區域，一面對電極部分1a的切斷部分賦予電極部分1a的走行方向之張力T，一面令第2雷射射束L2和電極部分1a的移動速度同步而令其從電極部分1a的一端移動至另一端，將電極部分1a以規定間隔予以切斷而連續地形成附舌片5之電極片3，然後，將前述附舌片5之電極片3與被切離之耳部1b予以回收。

依本發明，是藉由第1雷射射束L1一面將走行中的料卷1的耳部1b自電極部分1a切分一面將舌片5自耳部1b適當切穿，接著將電極部分1a藉由第2雷射射束L2予以切斷而做成電極片3，因此相較於習知之物而言附舌片5之電極片3的生產性極高。

申請專利範圍第2項記載之發明(附舌片矩形電極片3之第2製造方法(製取2片))，係如申請專利範圍第1項之附舌片電極片製造方法，其中，其特徵為，料卷1在兩側具有耳部1b，前述兩耳部1b，在切離工程藉由設於左右之第1雷射射束L1a、L1b予以切離，同時舌片5分別自耳部1b被切穿，又，在前述切離區域或其前後，對電極部分1a的中央照射第3雷射射束L3將料卷1予以左右分割，對於分割出的一半寬幅的一方的料卷1令其遠離分割出的另一方 的一半寬幅的料卷1之走行方向，然後，將在切斷區域的上游側分割出的左右的一半寬幅的料卷1、1之走行方向回到同方向，而送出至切斷區域，如此一來，便能連續地從料卷1一次2片地切割出附舌片5之電極片3。

申請專利範圍第3項為如申請專利範圍第1項或第2項記載之製造方法的發明，其中，其特徵為，對耳部1b以規定時間固定地照射將電極部分1a與耳部1b予以切分之第1雷射射束L1(L1a、L1b)，接著，令第1雷射射束L1(L1a、L1b)朝前述耳部1b的側端緣4a方向和耳部1b的移動速度同步移動，其後，在前述側端緣4a的面前固定規定時間，然後，於前述耳部1b的範圍內，令第1雷射射束L1(L1a、L1b)和耳部1b的移動速度同步而從前述側端緣4a的面前的前述固定照射位置朝塗布有活性物質層之電極部分1a方向返回，其後，在返回位置固定規定時間，反覆這樣的動作，自耳部1b切穿形成和電極部分1a接續著的舌片5，如此一來，便能於移動中自耳部1b將矩形的舌片5切穿。

申請專利範圍第4項記載之發明(附舌片電極片製造裝置100)，係從在長型的金屬箔4的至少一方之面塗布活性物質層作為電極部分1a，將該金屬箔4的至少一方的側邊部分訂為活性物質層非塗布部分的耳部1b所構成之料卷1，使用雷射射束L1、L2切割出電極片3之裝置100，其特徵為，由： 料卷供給部10，將前述料卷1連續地退繞；及第1雷射射出裝置50，配置於被退繞的料卷1的上方，對耳部1b照射第1雷射射束L1將耳部1b自電極部分1a切離，並且在此耳部1b的切離工程中令雷射射束L1移動而自耳部1b切穿和電極部分1a接續著的舌片5；及收留部30，設置於切離工程的下游側，比電極部分1a的饋送速度還稍快地旋轉，一面對被切離了耳部1b之電極部分1a賦予張力T一面將該電極部分1a收留；及第2雷射射出裝置60，於收留部30的面前，和電極部分1a的饋送速度同步令第2雷射射束L2從電極部分1a的一端移動至另一端，將電極部分1a以規定尺寸予以切斷而形成附舌片之電極片3；及耳部分離部70，在切離工程的下游，設於自電極部分1a往收留部30的饋送路徑起算朝上或下遠離之位置，係成為從電極部分1a被切離出的耳部1b的收留路徑；及耳部回收部80，設置於耳部分離部70的下游，將通過了耳部分離部70的耳部1b予以回收；及電極片回收部90，設置於收留部30的下游側，將前述被切斷的附舌片之電極片3予以回收；所構成。

藉由使用本裝置100，能夠從走行狀態的料卷1藉由第1雷射射束L1將和電極部分1a接續著的舌片5自耳部1b切穿，接著將附舌片5之電極部分1a藉由第2雷射射束L2切斷而連續地生產規定形狀的附舌片5電極 片3。

申請專利範圍第5項記載之發明(附舌片電極片3之第2製造裝置(製取2片))，係如申請專利範圍第4項之裝置100，其中，其特徵為，在料卷1的兩側設有耳部1b，自耳部1b將舌片5分別切穿之第1雷射射出裝置50a、50b，係配合耳部1b而分別設置於料卷1的左右，在前述左右的第1雷射射出裝置50a、50b之間，更設有射出將料卷1予以左右二分割的第3雷射射束L3之第3雷射射出裝置65，更設有將在第3雷射射束L3的對電極部分1a的照射點Pc的下游側被切斷之一方的一半寬幅的電極部分1a從上方下壓，將另一方的一半寬幅的電極部分1a從下方抬起而將兩者自照射點Pc上下分拆之分拆部14、及配置於前述分拆部14的下游側，和收留部30並排而將被送入的一半寬幅的兩電極部分1a、1a從上下夾住之輥子15a、15b，如此一來，便能連續地生產一次2片的附舌片5電極片3。

申請專利範圍第6項記載之發明(圖9、10)，其特徵為，申請專利範圍第5項的分拆部14係設置成相對於照射點Pc接近、遠離。如此一來，便能調整照射點Pc中的左右的一半寬幅的兩電極部分1a、1a之分拆角度θ。

按照本發明，便能一面將料卷連續地饋送一面於其連續饋送的期間以雷射射束從料卷連續地切割出附舌片的電極片。

1‧‧‧料卷

1a‧‧‧電極部分

1b、1b’‧‧‧耳部

3‧‧‧電極片

4‧‧‧金屬箔

4a‧‧‧一方的側端緣

5‧‧‧舌片

10‧‧‧料卷供給部

11‧‧‧饋送側伺服電動機

12‧‧‧料卷送出軸

13a~13n‧‧‧饋送輥子

13d‧‧‧料卷側張力輥子

13j、13k‧‧‧料卷送出用輥子

13o‧‧‧支撐板

13s‧‧‧料卷送出用伺服電動機

14‧‧‧分拆部

14a、14b‧‧‧分拆輥子

15a、15b‧‧‧輥子

23a~23n‧‧‧收留側輥子

23d‧‧‧收留側張力輥子

30‧‧‧收留部

30a、30b、30z‧‧‧收留輥子

30c~30n‧‧‧導引輥子

30s‧‧‧收留用伺服電動機

31‧‧‧固定鼓

32‧‧‧旋轉筒體

32a‧‧‧雷射走行溝

33‧‧‧通氣孔

34‧‧‧正時滑輪

35‧‧‧正時皮帶

36‧‧‧回收用伺服電動機

37‧‧‧減壓凹所

37a‧‧‧減壓用O型環

38‧‧‧加壓凹所

38a‧‧‧加壓用O型環

40‧‧‧扭矩限制器

41‧‧‧圓板

45‧‧‧外殼

46、47‧‧‧永久磁鐵

50、50a、50b‧‧‧第1(舌片形成用)雷射射出裝置

50’‧‧‧耳部切離用雷射射出裝置

60、60a、60b‧‧‧第2(切斷用)雷射射出裝置

65‧‧‧第3(中央二分割用)雷射射出裝置

70‧‧‧耳部切離部(耳部切離用輥子)

80‧‧‧耳部回收部

81‧‧‧耳部回收用伺服電動機

82‧‧‧捲盤軸

83、83’‧‧‧捲盤

90‧‧‧電極片回收部

100‧‧‧附舌片電極片製造裝置

L1、L1a、L1a’、L1b、L2、L2a、L2b、L3‧‧‧雷射射束

N‧‧‧雷射射束的移動線

P、P1‧‧‧移動開始點

P2~P5‧‧‧方向變更點

Pc‧‧‧(中央部的)照射點

Pm、Pm’‧‧‧(耳部的)照射點

Sd‧‧‧切斷線

Sy‧‧‧熔斷線

T‧‧‧張力

[圖1]本發明之附舌片電極片製造裝置(第1實施例)的主要部位立體圖。

[圖2]圖1的收留部(第1實施例)的擴大側面圖。

[圖3](a)圖2中的收留部的擴大立體圖、(b)收留部中使用之扭矩限制器的永久磁鐵的正面圖。

[圖4]依本發明方法生產出的電極片的一例立體圖。

[圖5]本發明方法所致之舌片切穿時的雷射射束的動作示意立體圖。

[圖6]本發明方法所致之舌片形成時的雷射射束的動作示意平面圖。

[圖7]本發明之收留部的第2實施例的主要部位截面圖。

[圖8]圖7所示之收留部的直角方向的縱截面圖。

[圖9]本發明之附舌片電極片製造裝置(第2實施例)的主要部位立體圖。

[圖10]圖9的直角方向的縱截面圖。

以下，循圖示實施例說明本發明。本發明之附舌片電極片製造裝置100，有如圖1(第1實施例)所示般將附舌片電極片3一片一片從料卷1逐漸切割出者，以及如圖9(第2實施例)所示般從寬幅的料卷1兩片兩片逐漸切離出者。以下，針對本裝置100的第1實施例詳述之，第2實施例中則以和第1實施例相異的點為中心說明之。

圖1的料卷1為在兩側具有耳部1b之物，圖中，從面前的耳部1b將舌片5切穿，另一方的耳部1b’則不將舌片5切穿而是維持原樣而藉由雷射射出裝置50’的雷射射束L1’被切離。雖未圖示，但當僅在料卷1的單側有耳部1b的情形下，雷射射出裝置50’變得不需要，而是以第1雷射射出裝置50的雷射射束L1一面形成舌片5一面將該耳部1b從電極部分1a切離，其後以第2雷射射束2將電極部分1a切斷而連續地形成具有舌片5之電極片3。

另，即使當耳部1b位於料卷1的兩側的情形下，有時仍會從一方的耳部1b一面將舌片5切穿一面從電極部分1a切離，另一方的耳部1b則未被切離而是在維持和電極部分1a接續著的狀態下被留下。另，舌片5的形狀一般而言為長方形者，但當然不限於此，還有半月狀者或三角形狀者，除此之外依用途而定會選定各式各樣的形狀者。

本說明書中為避免繁雜，將寬幅、中幅及細幅者，耳部1b位於單側或兩側者全部統一稱為料卷1。圖1實施例中為耳部1b設於料卷1的兩側之情形，但當然不限於此。

第1實施例之附舌片電極片製造裝置100，大略由作為機構部之料卷供給部10、饋送側輥子13a~13n、收留部30、雷射射出裝置50、60(及視必要而設置之雷射射出裝置50’)、耳部回收部80、電極片回收部90以及斷材收留側的輥子23a~23n所構成，分別裝入於裝置軀體(未圖示)。

料卷供給部10係由送出側亦即送出側伺服電動機11與和其連接之料卷送出軸12及料卷支撐架台(未圖示)所構成。被懸架於料卷支撐架台之卷狀的料卷1，係被安裝於料卷送出軸12，朝向收留部30被送出。被送出的料卷1，在饋送側輥子13a~13n或最後列的饋送側輥子13n與後述的切斷線Sd之間，係被支撐於視必要而設置之支撐板13o。饋送側輥子13a~13n中，於第1雷射射出裝置50的上游側裝入有周知之料卷側張力輥子(dancer roller)13d，以進行被送出的料卷1之張力調整。

在料卷側張力輥子13d與收留部30之間，設置有用來將料卷1以一定速度送出至收留部30側之上下一對的料卷送出用輥子13j、13k，而藉由組裝於料卷送出用輥子13k之料卷送出用伺服電動機13s，料卷1係以設 定速度被送出至收留部30方向。料卷送出用伺服電動機13s與饋送側伺服電動機11係同步旋轉。但，在兩者之間會因某些原因而有被送出的料卷1發生張力變化之情形，惟藉由前述的料卷側張力輥子13d會吸收此張力變化。

收留部30的第1實施例，如圖1~3所示，係由上下的收留輥子30a、30b、接續著收留輥子30a、30b之上下的導引輥子30c~30n、收留用伺服電動機30s及扭矩限制器40所構成。上下的收留輥子30a、30b，是在緊鄰將電極部分1a以直角予以切斷之切斷線Sd的後方，相對於電極部分1a的走行方向而言以直角配置。切斷線Sd，為第2雷射射束L2和電極部分1a的走行速度同步而從電極部分1a的一端至另一端稍微傾斜而走行之走行軌跡，藉此如前述般電極部分1a會以直角被切斷。前述收留輥子30a，透過扭矩限制器40而藉由收留用伺服電動機30s朝收留方向被旋轉驅動。

此處，為了藉由第2雷射射束L2將電極部分1a切斷，必須對電極部分1a施加走行方向的張力T。換言之，係構成為對於被包夾在料卷送出用輥子13j、13k與收留輥子30a、30b之切斷前的電極部分1a，施加饋送方向的張力T。為此，例如收留用伺服電動機30s係設定成比料卷送出用伺服電動機13s還稍快地旋轉，因此，雖未圖示，但相對於收留用伺服電動機30s的旋轉軸而言，透過扭矩限制器40而與此連接之收留輥子30a會以設定好的阻力做旋轉。此外，亦可不使用扭矩限制器40，將 收留用伺服電動機30s做成恆定扭矩伺服電動機。

上述扭矩限制器40，係一設於驅動軸與從動軸之間，當施加於從動軸之負荷比設定值還小的情形下驅動軸與從動軸會一起旋轉，而若施加於從動軸之負荷超過設定扭矩，扭矩限制器40會在內部發生滑移(slip)，相對於驅動軸的旋轉而言從動軸會延遲，從動軸常時以設定扭矩旋轉之裝置。扭矩限制器40有永久磁鐵式或機械式等各式各樣方式之物。此處，揭示永久磁鐵式的概略。

其概略由以同軸固定於收留輥子30a之外殼45、及面向外殼45而被固定之一對環狀的永久磁鐵46、47、及可旋轉地配設於永久磁鐵46、47之間而安裝於收留用伺服電動機30s的旋轉軸之旋轉板41所構成。收留用伺服電動機30s的旋轉軸被插入至永久磁鐵46、47的通孔。永久磁鐵46、47，係N極與S極以通孔為中心而被分割成多數個磁區。又，相對於一方的永久磁鐵46而言能夠旋轉另一方的永久磁鐵47，而能夠如圖般相向的永久磁鐵46、47的磁區設成S極/N極，或設成雖未圖示但同極之N極/N極一S極/S極。一旦旋轉板41旋轉，存在於永久磁鐵46、47間的無數的磁力線會妨礙旋轉板41的旋轉。前者的場合，妨礙旋轉板41的旋轉之扭矩會成為最小，後者的場合則成為最大。

其結果，比料卷送出用輥子13j、13k還旋轉得稍快之上下一對的收留輥子30a、30b，一旦咬住切斷前的電極部分1a的先端，則與此同時會對收留輥子30a、 30b施加負荷，而和電極部分1a的饋送速度以相同速度旋轉。相對於此，收留用伺服電動機30s比料卷送出用輥子13j、13k還旋轉得稍快，因此安裝於收留用伺服電動機30s的旋轉軸之旋轉板41，會比安裝於上方的收留輥子30a之外殼45中的永久磁鐵46、47還轉得快。

這樣一來，依前述原理，藉由永久磁鐵46、47間的磁力線，在非接觸狀態下，旋轉板41的旋轉會遭到設定好的扭矩所妨礙，其結果，收留輥子30a、30b會以設定好的扭矩和電極部分1a的饋送速度以相同速度旋轉。如此一來，在切斷前的電極部分1a便會產生規定的饋送方向的張力T。

接續著上下一對的收留輥子30a、30b之導引輥子30c~30n，係配合以規定尺寸被切斷之電極片3的厚度來取其上下的間隔，雖未圖示，但例如是藉由鍊條驅動來送出電極片3。又，本實施例中導引輥子30c~30n是令電極片3於搬運途中朝向斜下方彎折，朝向在下方備妥的電極片回收部90落下。電極片3的回收並不限於這樣的方法，亦可為單純的溜滑梯式者或如後述般的吸引鼓式者。

第1實施例之雷射射出裝置50、60及視必要而設置之單純的耳部切離用之雷射射出裝置50’，係在設於料卷側張力輥子13d或料卷送出用輥子13j、13k的下游側之耳部切離區域及切斷區域，設置於料卷1的上方，分別對料卷1的規定位置射出雷射射束L1、L2及L1’。 該些雷射射出裝置50、60及50’，例如是將在1台雷射裝置(未圖示)產生的例如單模雷射射束予以分歧，該分歧出的雷射射束是透過光纖來給予。自耳部1b將舌片5切出之雷射射出裝置50及將電極部分1a切斷之雷射射出裝置60，必須使雷射射束L1、L2移動，因此例如會使用具備XY2軸的檢流計掃描器與鏡之周知的檢流計型射出裝置。相對於此，單純只是將耳部1b自電極部分1a切離之雷射射出裝置50’則不需要移動雷射射束L1’，因此會使用固定型者。

另，切斷用的雷射射出裝置60，雖亦可為分歧單模雷射射束，但當考量對於切斷時的活性物質之熱影響的情形下，較佳為綠雷射(第2~4諧波雷射)、皮秒雷射或飛秒雷射。這一點，在後述第2實施例之料卷二分割用的雷射亦同。

第1雷射射出裝置50，設置於將舌片5切穿之側的耳部1b的正上方。舌片5的形狀，如前述般依電極片3的規格會取各式各樣的形狀，惟此處以長方形或正方形的舌片5為例來說明。前述矩形的舌片5之形成，係對第1雷射射束L1賦予如圖5、6所示般之動作。亦即，將第1雷射射束L1一面朝相對於耳部1b的移動方向而言交錯之方向(基於本實施例中雷射射束L1所造成的熔斷線Sy必須自電極部分1a的側緣垂直地設置之關係，和耳部1b的移動速度同步而與耳部1b朝同方向移動，一面在電極部分1a的側緣側與耳部1b的側端緣4a鄰近之間往 復，且使前述移動量相對於耳部1b的移動方向而言反方向地恰好返回前述移動距離。

以圖5詳述這一點。線N為舌片5形成之第1雷射射束L1的耳部1b上的移動軌跡，點P為雷射射束L1的照射點，表示移動開始點或方向轉換點。又，雷射射束L1的移動開始點以P1表示，方向轉換點依序以P2~P5表示。(為便於理解耳部1b中的雷射射束L1之移動，依移動順序如P1、P2般附上阿拉伯數字)。此動作反覆而舌片5自耳部1b被切穿。以下詳述這一點。

雷射射束L1所做的切穿一旦從移動開始點P1開始，便如圖5所示，於料卷1的側端緣1b方向配合料卷1的移動速度而雷射射束L1和移動方向同步朝斜向移動(此移動線N以(1)表示)。

一旦到達移動終點亦即方向轉換點P2，則雷射射束L1一面審酌非電極部分1a之移動，一面以恰好和非電極部分1a的移動量相等之距離回到和非電極部分1a的移動為相反方向之返回終點亦即方向轉換點P3。(此移動線N以(2)表示)。返回方向係和非電極部分1a的側端緣4a平行。又，連結移動開始點P1與返回終點P3的線，相對於側端緣4a係為直角。

一旦到達返回終點亦即方向轉換點P3，則雷射射束L1於料卷1的電極部分1a方向配合料卷1的移動速度和移動方向同步朝斜向移動而到達移動終點亦即方向轉換點P4(此移動線以(3)表示)然後如同前述般，連結點P3 與點P4的線，相對於側端緣4a係為直角。

一旦到達點P4，則雷射射束L1一面審酌非電極部分1a之移動一面如同前述般以恰好和非電極部分1a的移動量相等之距離回到和非電極部分1a的移動為相反方向之返回終點亦即點P5。(此移動線以(4)表示)返回方向係和非電極部分1a的側端緣4a平行。如此一來，如圖1的擴大圖所示般之長方形或正方形的舌片5便會在非電極部分1a被切穿。另，雷射射出裝置30為檢流計鏡型，故能夠自由地控制雷射射束L1的射出方向，藉此，舌片5不限於長方形或正方形，而能在電極部分1a的側緣自由地切穿成半圓形或其他形狀。

揭示上述動作的便是圖6，描繪成藉由耳部1b的移動與雷射射束L1的斜方向移動之合成，而相對於電極部分1a形成直角方向的熔斷線Sy。

第2雷射射出裝置60，在切斷區域，於上側的收留輥子30a的面前設置於電極構件1a的正上方。此情形中，只是將電極構件1a以規定間隔相對於電極構件1a以直角切斷而逐一形成電極片3，故令第2雷射射束L2和電極構件1a的走行速度同步而從電極構件1a的一端至另一端稍微斜向地走行。如此一來，相對於電極部分1a便形成直角方向的切斷線Sd。

雷射射出裝置50’為單純耳部切離用，係視必要設置。此雷射射出裝置50’係設置於不設舌片5的一方的耳部1b’的正上方，而設計成雷射射束L1’固定照射至 逼近電極部分1a的部分的耳部1b’上，藉由耳部1b’的移動，逼近電極部分1a的部分的耳部1b’會沿著該電極部分1a被切離。

耳部切離部70在此實施例中係由左右一對的輥子所形成(此實施例中，為易於理解係做成耳部切離用輥子70，但也可以不是輥子，而是可供耳部1b、1b’通過之滑板)。此耳部切離輥子70係設置於比前述第1雷射射束L1、L1’的照射點Pm、Pm’還下游側，比切斷前的電極部分1a的移動面的高度更高(或更低)之位置。在照射點Pm、Pm’被切離的耳部1b、1b’會乘坐上此耳部切離輥子70而被收留，因此在照射點Pm、Pm’，與電極部分1a的移動面之間會發生角度α的拉出角度。

被收留的耳部1b、1b’就這樣一面被收留側輥子23a~23n導引一面被收留，分別被捲取至後述的耳部回收部80的捲盤83、83’。在收留側輥子23a~23n的途中設有收留側張力輥子23d，耳部1b、1b’在一定的張力之下分別被捲取至捲盤83、83’。

耳部回收部80，係由前述的兩座捲盤83、83’、及連接兩者之捲盤軸82及耳部回收用伺服電動機81所構成，兩座捲盤83、83’被支撐於未圖示之架台。耳部回收用伺服電動機81設計成和送出側伺服電動機11同步旋轉。另，捲盤83’在耳部1b只有單一方的情形下係不使用。

電極片回收部90，係一和前述收留部30的出 口側亦即收留側輥子23n相對應而設置之上面開口的箱狀物，例如設計成將被排出的電極片3予以堆疊回收。若電極片3裝滿則會移動而和空的電極片回收部90交換。

接著，說明第1實施例之裝置100的作用。料卷1如圖1般被裝配於料卷送出軸12，料卷1的先端部分係兩耳部1b被捲繞於捲盤83、83’，電極部分1a經由饋送側輥子13a~13n配置於切斷線Sd的面前。在此狀態下一旦令本裝置100作動，則饋送側伺服電動機11會作動而將料卷1以規定的速度送出。同時料卷送出用伺服電動機13s會作動而將被料卷送出用輥子13j、13k夾住的料卷1朝切斷線Sd方向送出。在料卷送出用伺服電動機13s與料卷送出用輥子13j、13k之間設有料卷側張力輥子13d，故料卷1總是在一定張力下往料卷送出用輥子13j、13k被供給。

從料卷送出用輥子13j、13k送出的料卷1，藉由作動中的第1雷射射出裝置50、50’而在耳部1b的規定位置(此處為電極部分1a的側端鄰近)被照射雷射射束L1、L1’，第1雷射射出裝置50中係令雷射射束L1移動而一面將舌片5自耳部1b切穿一面將耳部1b自電極部分1a切離。

另一方面，雷射射出裝置50’為固定，因此是直接將耳部1b’自電極部分1a切離。

另，在料卷送出用輥子13j的下游側，配合雷射射束L1、L1’的照射點Ps、Ps’而設置有僅將電極部分 1a壓入之輥子13m、13n。耳部1b、1b’，如既述般，係乘坐設於和電極部分1a的走行面拉開距離的位置之耳部切離輥子70而被饋送，且藉由輥子13m、13n的電極部分1a之壓入，會有效地於雷射射束L1、L1’的照射點Pm、Pm’在電極部分1a與耳部1b、1b’之間形成分離角度α，在照射點Pm、Pm’藉由雷射射束L1、L1’而熔融的同時，耳部1b、1b’自電極部分1a被分拆，而確實地被分離。(惟輥子13m、13n未必為必要，若有它，則即使耳部1b、1b’被抬起電極部分1a仍會被保持於走行面，前述分拆會更確實)。然後，分離出的耳部1b、1b’會通過上述路徑分別被捲取至捲盤83、83’。在此期間，會藉由捲取側的張力輥子23d而以設定好的張力逐一捲取，故作業途中的斷裂會被抑制在最小限度。

另一方面，耳部1b、1b’被分離出之電極部分1a的先端，會藉由料卷送出用輥子13j、13k而被送出，經由輥子13m、13n到達收留部30，被收留輥子30a、30b咬住。收留輥子30a、30b，如前述般在咬住電極部分1a的先端之前係以比料卷送出用輥子13j、13k還稍快的速度旋轉，但一旦咬住電極部分1a的先端便相對於收留用伺服電動機30s的旋轉軸而言以設定好的阻力空轉，而在料卷送出用輥子13j、13k之間對電極部分1a賦予饋送方向的張力T。

在此狀態下，於電極部分1a被饋送了恰好規定距離之處，令第2雷射射束L2和電極部分1a的走行速 度同步而稍微斜向走行，將電極部分1a以直角切斷。此時，如前述般在電極部分1a係施加張力T，故在第2雷射射束L2的照射點，電極部分1a會在照射點熔融而同時以被撕裂的方式逐漸分離。電極部分1a之切斷係以規定間隔進行，因此附舌片5之電極片3會連續地被逐一切割出。切割出的附舌片5之電極片3，會藉由接續著收留輥子30a、30b而延伸之導引輥子30c~30n而依序被饋送，而被收納至設於收留部30的下方之電極片回收部90。

本發明裝置100中係依上述方式而從移動中的料卷1有效率地製造圖4所示之附舌片5之電極片3。

接著，簡單說明收留部30的另一實施例亦即吸引鼓方式。此方式，係由相對於料卷1的饋送方向而言為直角且水平地被懸架固定於裝置軀體之圓柱狀的固定鼓31、及透過軸承而在固定鼓31的周圍旋轉之旋轉筒體32所構成。在旋轉筒體32的外周面係有從一端至另一端之多數個雷射走行溝32a以一定間隔(若從圖6所示收留部30的正面觀看係以一定角度)凹設，而在避開雷射走行溝32a之位置有多數個通氣孔33穿設於旋轉筒體32的全體。前述通氣孔33從旋轉筒體32的內周面貫通至外周面。又在旋轉筒體32的至少一方的側部固定著正時滑輪34，在此正時滑輪34與設置於裝置軀體之回收用伺服電動機36之間掛著正時皮帶35，以令旋轉筒體32旋轉。

旋轉筒體32的旋轉速度係設定成比料卷送出輥子13c、13d的料卷送出速度還稍快地旋轉。

依吸引鼓方式，必須將被切斷的電極片3予以吸引令其移動，而將電極片3投入至設置於下方之電極片回收部90，因此必須在電極片回收部90的面前令空氣從通氣孔33噴出，因此必須依場所不同而設置減壓吸引區域及空氣噴出區域。鑑此，在固定鼓31的外周面，從對於旋轉筒體32之和電極片3的切斷線Sd相對應之位置朝向旋轉筒體32的旋轉方向至在固定鼓31的下端到達電極片回收部90的面前之位置為止，形成有減壓凹所37。將由此減壓凹所37與旋轉筒體32的內周面所構成之空間做成減壓空間，在前述凹部37的周圍挖掘有O型環溝，在旋轉筒體32的內周面嵌入有具氣密性而滑接之減壓用O型環37a。

在凹部37的下游側還形成有加壓凹所38，由此加壓凹所38與旋轉筒體32的內周面所構成之空間為加壓空間，同樣地在加壓凹所38的周圍嵌入有具氣密性之加壓用O型環38a。減壓空間、加壓空間分別連接至吸引源、加壓源。

又，在旋轉筒體32的上方和旋轉筒體32平行地設置有從動型的收留輥子30z，其與旋轉筒體32將被送來的電極部分1a的先端咬住。和收留輥子30z相對應之旋轉筒體32成為減壓空間的起點，被咬住的電極部分1a藉由旋轉筒體32的通氣孔33而確實地被吸引。

然後，被咬住的電極部分1a藉由第2雷射射束L2如同前述般被切斷。切斷位置是在和旋轉筒體32的 雷射走行溝32a一致之部分進行。以規定長度被切斷的電極片3藉由在固定鼓31的周圍旋轉之旋轉筒體32而繞半周，於電極片回收部90的面前，通氣孔33切換至加壓空間，藉由從通氣孔33噴出的噴出空氣而自旋轉筒體32離開，被收納至電極片回收部90。

此處，若針對上述電極部分1a的切斷做說明，旋轉筒體32是以比電極部分1a的饋送速度還稍快的速度旋轉，故藉由與收留輥子30z之合作，在電極部分1a會產生張力T。此時，電極部分1a在此張力T下不會拉伸，故相對於旋轉筒體32而言電極部分1a會滑移(slip)。此外，為確保電極部分1a對旋轉筒體32之吸引，較佳是將電極部分1a的表面以橡膠材被覆。

接著，說明本裝置100之第2實施例。此情形中，料卷1為在兩側具有耳部1b之雙倍寬幅者，而用來在兩側的耳部1b形成舌片5之第1雷射射出裝置50a、50b係設置於耳部切離區域的左右。又，為了將料卷1從中央做二分割而在第1雷射射出裝置50a、50b之間設置有第3雷射射出裝置65。切斷區域中，因料卷1的寬幅寬，切斷用之第2雷射射出裝置60a、60b係設置於電極部分1a的上方的左右。當然，若雷射的切斷寬幅足夠則一台亦可。

第2實施例中，料卷送出用輥子13j、13k，設置於比耳部切離區域還下游側，而為僅夾持電極部分1a之長度。(當然，亦可如第1實施例般，設置在比耳 部切離區域還上游側而為夾持料卷1的全寬幅之長度)。

又，在料卷送出用輥子13j、13k與料卷側張力輥子13d之間設有夾持料卷1的全寬幅之上下一對且2組的輥子13e、13f、15a、15b，其間設有作為分拆部14之左右一對的分拆輥子14a、14b。又，在上游側的輥子13e、13f的緊鄰後方設定有第3雷射射束L3的照射點Pc。

分拆輥子14a、14b如圖9、10所示，係同軸且彼此朝相反方向旋轉，藉由第3雷射射束L3被切斷而被左右二分割之一半寬幅的料卷1a的一方係通過前述分拆輥子14a的下方，一半寬幅的料卷1a的另一方則通過另一方的分拆輥子14b的上方。各分拆輥子14a、14b被安裝在相同高度，藉由分拆輥子14a、14b，左右的一半寬幅的料卷1a、1a於照射點Pc被上下分拆。分拆的角度為θ。分拆部14可前後移動，愈靠近上游側的輥子13e、13f則其角度θ愈變大。

如同第1實施例般，一旦令本裝置100作動，則從上游側的輥子13e、13f出來的料卷1，首先藉由第3雷射射束L3於左右被二分割。此時，如前述般左右的一半寬幅的料卷1a、1a於照射點Pc被上下分拆，不會因再凝固而熔接。被上下分開而通過了分拆部14的左右的一半寬幅的料卷1a、1a，會被下游側的輥子15a、15b夾持而回到同一走行高度，到達接下來的耳部切離區域。在耳部切離區域，藉由左右的第1雷射射束L1a、L1b，左右的耳部1b依如同第1實施例之作用而舌片5被切 穿，同時自電極部分1a被切離。

被切離了耳部1b之左右的電極部分1a、1a會通過料卷送出用輥子13j、13k而以規定速度被送至切斷部30，依如同第1實施例之作用而被切斷回收。如此一來，第2實施例中便作出2片的電極片3。

另，此情形下其他的構成亦和第1實施例相同，切斷用的雷射射出裝置60a、60b及第3的二分割用雷射射出裝置65亦可為分歧單模雷射射束，但當考量對於切斷時的活性物質之熱影響的情形下，較佳為綠雷射(第2~4諧波雷射)、皮秒雷射或飛秒雷射。

1‧‧‧料卷

1a‧‧‧電極部分

1b、1b’‧‧‧耳部

3‧‧‧電極片

4‧‧‧金屬箔

4a‧‧‧一方的側端緣

5‧‧‧舌片

10‧‧‧料卷供給部

11‧‧‧饋送側伺服電動機

12‧‧‧料卷送出軸

13a~13n‧‧‧饋送輥子

13d‧‧‧料卷側張力輥子

13j、13k‧‧‧料卷送出用輥子

13s‧‧‧料卷送出用伺服電動機

23a~23n‧‧‧收留側輥子

23d‧‧‧收留側張力輥子

30‧‧‧收留部

30a、30b‧‧‧收留輥子

30c~30n‧‧‧導引輥子

30s‧‧‧收留用伺服電動機

40‧‧‧扭矩限制器

50‧‧‧第1(舌片形成用)雷射射出裝置

50’‧‧‧耳部切離用雷射射出裝置

60‧‧‧第2(切斷用)雷射射出裝置

70‧‧‧耳部切離部(耳部切離用輥子)

80‧‧‧耳部回收部

81‧‧‧耳部回收用伺服電動機

82‧‧‧捲盤軸

83、83’‧‧‧捲盤

90‧‧‧電極片回收部

100‧‧‧附舌片電極片製造裝置

L1、L1’、L2‧‧‧雷射射束

Pm、Pm’‧‧‧(耳部的)照射點

Sd‧‧‧切斷線

Claims (6)

1. 一種電極片的製造方法，係從在長型的金屬箔的至少一方之面塗布活性物質層作為電極部分，將該金屬箔的至少一方的側邊部分訂為活性物質層非塗布部分的耳部所構成之料卷，藉由雷射射束切割出電極片之電極片的製造方法，其特徵為，令前述料卷連續地移動，在設於料卷的移動途中之耳部切離區域藉由第1雷射射束將耳部自電極部分切離，並且在耳部的切離位置將被切離的耳部朝相對於電極部分的走行方向而言遠離之方向予以收留，且在此耳部切離工程令前述雷射射束移動而將從電極部分接續出的舌片自耳部切穿，然後，在設於耳部切離區域的下游之切斷區域，一面對電極部分的切斷部分賦予電極部分的走行方向之張力，一面令第2雷射射束和電極部分的移動速度同步而令其從電極部分的一端移動至另一端，將電極部分以規定間隔予以切斷而連續地形成附舌片之電極片，然後，將前述附舌片之電極片與被切離之耳部予以回收。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電極片的製造方法，其中，料卷係在兩側具有耳部，前述兩耳部，在切離工程藉由設於左右之第1雷射射束予以切離，同時舌片分別自耳部被切穿，又，在前述切離區域或其前後，對電極部分的中央照射第3雷射射束將料卷予以左右分割，對於分割出的一半 寬幅的一方的料卷令其遠離分割出的另一方的一半寬幅的料卷之走行方向，然後，將在切斷區域的上游側分割出的左右的一半寬幅的料卷之走行方向回到同方向，而送出至切斷區域。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之電極片的製造方法，其中，對耳部以規定時間固定地照射將電極部分與耳部予以切分之第1雷射射束，接著，令第1雷射射束朝前述耳部的側端緣方向和耳部的移動速度同步移動，其後，在前述側端緣的面前固定規定時間，然後，於前述耳部的範圍內，令第1雷射射束和耳部的移動速度同步而從前述側端緣的面前的前述固定照射位置朝塗布有活性物質層之電極部分方向返回，其後，在返回位置固定規定時間，反覆這樣的動作，自耳部切穿形成和電極部分接續著的舌片。
4. 一種電極片的製造裝置，係從在長型的金屬箔的至少一方之面塗布活性物質層作為電極部分，將該金屬箔的至少一方的側邊部分訂為活性物質層非塗布部分的耳部所構成之料卷，使用雷射射束切割出電極片之電極片的製造裝置，其特徵為，由：料卷供給部，將前述料卷連續地退繞；及第1雷射射出裝置，配置於被退繞的料卷的上方，對耳部照射第1雷射射束將耳部自電極部分切離，並且在此 耳部的切離工程中令雷射射束移動而自耳部切穿和電極部分接續著的舌片；及收留部，設置於切離工程的下游側，比電極部分的饋送速度還稍快地旋轉，一面對被切離了耳部之電極部分賦予張力一面將該電極部分收留；及第2雷射射出裝置，於收留部的面前，和電極部分的饋送速度同步令第2雷射射束從電極部分的一端移動至另一端，將電極部分以規定尺寸予以切斷而形成附舌片之電極片；及耳部分離部，在切離工程的下游，設於自電極部分往收留部的饋送路徑起算朝上或下遠離之位置，係成為從電極部分被切離出的耳部的收留路徑；及耳部回收部，設置於耳部分離部的下游，將通過了耳部分離部的耳部予以回收；及電極片回收部，設置於收留部的下游側，將前述被切斷的附舌片之電極片予以回收；所構成。
5. 如申請專利範圍第4項所述之電極片的製造裝置，其中，在料卷的兩側設有耳部，自耳部將舌片分別切穿之第1雷射射出裝置，係配合耳部而分別設置於料卷的左右，在前述左右的第1雷射射出裝置之間，更設有射出將料卷予以左右二分割的第3雷射射束之第3雷射射出裝置， 更設有將在第3雷射射束的對電極部分的照射點的下游側被切斷之一方的一半寬幅的電極部分從上方下壓，將另一方的一半寬幅的電極部分從下方抬起而將兩者自照射點上下分拆之分拆部、及配置於前述分拆部的下游側，和收留部並排而將被送入的一半寬幅的兩電極部分從上下夾住之輥子。
6. 如申請專利範圍第5項所述之電極片的製造裝置，其中，分拆部設置成相對於照射點接近、遠離。