WO2010026784A1 - 電極シートの製造方法およびその装置 - Google Patents

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sheet material
sheet
original sheet
cutting
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伊藤 剛
昭司 林
石田 裕貴
一朗 柴田
敬介 大森
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing an electrode sheet.
  • An electrode sheet is used for the wound electrode body of a secondary battery (storage battery), for example.
  • An electrode sheet manufacturing method is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Publication No. 2003-68288.
  • a strip-shaped member having an active material layer formed on a current collector is cut in the running direction while running.
  • Japanese Patent Application Publication No. 9-45313 an electrode material is applied in a striped manner to a band-shaped current collector perpendicular to the length direction, leaving uncoated areas at regular intervals.
  • a technique for manufacturing an electrode sheet by cutting the strip-shaped current collector in the width direction is disclosed.
  • Japanese Patent Application Publication No. 9-63578 discloses an invention relating to a mechanism for adjusting the tension of a nickel plating felt pass line from a pressurizer to a dryer via a coating machine. Specifically, it is disclosed that a pretension applying means and a post tension applying means for applying a constant tension (tension) are provided on the pass lines before and after the coating machine, respectively.
  • 2002-234229 discloses an apparatus for correcting distortion in the thickness direction of an electrode sheet.
  • Japanese Patent Application Publication No. 2003-68288 Japanese Patent Application Publication No. 9-45313 Japanese Patent Application Publication No. 9-63578 Japanese Patent Application Publication No. 2002-234229
  • the present inventor starts from an original sheet material 1 in which a plurality of electrode materials 11, 12, and 13 are coated in a length direction on a wide band-shaped metal foil 10 at a predetermined interval. Considering obtaining a plurality of electrode sheets.
  • the raw sheet material 1 is coated with electrode materials 11, 12, and 13 on a metal foil 10 at a predetermined interval and dried. Thereafter, the raw sheet material 1 is rolled with a roller to increase the density of the electrode materials 11, 12, and 13.
  • the said original sheet material 1 is a length direction between the coating parts 11, 12, 13 and the coating parts 11, 12, 13 to which the electrode material was coated (uncoated parts 18, 19). Cutting is performed along the set cutting lines z1 to z5. Thereby, a plurality of electrode sheets can be manufactured efficiently.
  • the original sheet material 1 is rolled with a roller to increase the density of the electrode materials 11, 12, and 13, but the inventor has found that the metal foil 10 is wrinkled in this process.
  • the present invention was created to suppress the occurrence of such wrinkles.
  • the manufacturing method of the electrode sheet which concerns on this invention has a 1st cutting process and a press process.
  • the first cutting step an original sheet material in which a plurality of electrode materials are coated in a longitudinal direction at a predetermined interval on a strip-shaped metal foil, between each coated portion where the electrode material is coated Divide.
  • each original sheet material divided in the first cutting step is pressed.
  • the original sheet material is divided between the coated portions coated with the electrode material before the pressing step.
  • each divided original sheet material is pressed, so that each original sheet material does not interfere in the pressing step, and wrinkles can be suppressed from occurring in the metal foil.
  • the original sheet materials divided in the first cutting step may be arranged in the width direction and pressed by being sandwiched between a pair of rolls.
  • route does not become complicated, installation cost can be restrained cheaply, and space saving can be achieved.
  • an interval adjusting step of expanding the intervals of the original sheet materials divided into a plurality of pieces in the first cutting step and supplying the original sheet materials to the pressing step You may have.
  • Such an interval adjusting step can prevent the end portion of the original sheet material cut in the first cutting step from rubbing.
  • it has the speed adjustment process which adjusts the speed
  • an electrode sheet in which the coating part is biased to one side in the width direction from each original sheet material can be obtained.
  • the metal foil extends in the coated portion where the electrode material is applied, but the metal foil extends less in the uncoated portion. For this reason, although distortion may occur in the original sheet material, such distortion can be corrected by the distortion correcting step.
  • the manufacturing apparatus of the electrode sheet which concerns on this invention has a conveyance mechanism, a 1st cutting machine, and a press machine.
  • the transport mechanism transports the original sheet material.
  • the first cutting machine divides the original sheet material conveyed by the conveyance mechanism.
  • a press machine is arrange
  • the transport mechanism can transport the original sheet material in which a plurality of electrode materials are coated in the length direction at predetermined intervals on the strip-shaped metal foil.
  • the first cutting machine is provided with a slitter so that the original sheet material can be divided between the coating portions coated with the electrode material.
  • the original sheet material before being supplied to the press machine, the original sheet material is divided between the respective coating parts coated with the electrode material by the first cutting machine. Since the press machine presses the divided original sheet materials, the original sheet materials do not interfere with each other, and wrinkles can be suppressed from occurring in the metal foil.
  • a position adjustment mechanism that adjusts the position in the width direction of the original sheet material supplied to the first cutting machine may be disposed upstream of the first cutting machine in the conveyance path.
  • the press machine may have a pair of rolls, and the original sheet materials cut by the first cutting machine may be arranged in the axial direction of the rolls with a gap between them and pressed by the pair of rolls.
  • route does not become complicated, installation cost can be restrained cheaply, and space saving can be achieved.
  • speed adjustment mechanism that adjusts the speed of each of the original sheet materials divided into a plurality of pieces by the first cutting machine between the first cutting machine and the press machine in the conveyance path, and the press is performed by the speed adjustment mechanism.
  • the speed of each original sheet material supplied to the machine may be adjusted. By such a speed adjusting mechanism, a difference in tension acting on each original sheet material can be eliminated, and the original sheet material can be smoothly conveyed to the press machine.
  • segmented with the 1st cutting machine by the coating part by which the electrode material was coated is arrange
  • an electrode sheet in which the coating part is biased to one side in the width direction from each original sheet material can be obtained.
  • the distortion correcting machine has, for example, a correction roller on which an original sheet material is applied, and the correction roller has a thicker part that supports an uncoated part than a part that supports the coated part of the original sheet material. Good. In this case, it is preferable that the correction roller can replace the portions that support the uncoated portions on both sides in the width direction of the original sheet material.
  • the metal foil extends in the coated portion where the electrode material is applied, but the metal foil extends less in the uncoated portion. For this reason, although distortion may occur in the original sheet material, such distortion can be corrected by such a distortion correcting machine. Further, a position adjusting mechanism that adjusts the position in the width direction of the original sheet material supplied to the second cutting machine may be disposed upstream of the second cutting machine in the conveyance path.
  • Such an electrode sheet manufacturing method and an electrode sheet manufacturing apparatus include, for example, an electrode sheet manufacturing method and an apparatus thereof in a battery manufacturing method having a wound electrode body in which an electrode sheet and a strip-shaped separator are overlapped and wound. Can be adopted.
  • FIG. 1 is a plan view showing an original sheet material used in a method for manufacturing an electrode sheet according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an electrode sheet manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view showing steps from a first cutting step to a pressing step in the method for manufacturing an electrode sheet according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a front view showing the pressing step of the electrode sheet manufacturing method according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a pressing step of the method for manufacturing an electrode sheet according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a front view showing a correction roller of an electrode sheet manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a correction roller of an electrode sheet manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view showing steps from a pressing step to a second cutting step in the electrode sheet manufacturing method according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a side view showing the structure of the cutting machine of the electrode sheet manufacturing apparatus according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a structure example of a wound electrode body.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a structure example of a wound electrode body.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a structural example of a storage battery.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a vehicle equipped with a storage battery as a power source.
  • FIG. 14 is a diagram showing a configuration of an electrode sheet manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of an electrode sheet manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a plan view showing a guide roll mechanism of an electrode sheet manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a partial cross-sectional view showing a winding device of an electrode sheet manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating a guide roller of an electrode sheet manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing a correction roller of an electrode sheet manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the electrode sheet manufacturing apparatus 100 includes a transport mechanism 102, a first cutting machine 104, a distance adjusting machine 106, a speed adjusting mechanism 108, a press machine 110, and a distortion correcting machine 112.
  • the second cutting machine 114 and the position adjusting mechanisms 120a and 120b are provided.
  • the transport mechanism 102 is a mechanism for transporting the original sheet material 1 in which an electrode material is coated on the metal foil 10 (current collector).
  • the transport mechanism 102 pulls out the original sheet material 1 from the supply reel 121, and the first cutting machine 104, the interval adjusting machine 106, the speed adjusting mechanism 108, the press machine 110, the distortion correcting machine 112, and the second cutting machine.
  • the original sheet material 1 is conveyed to 114 in order.
  • the transport mechanism 102 includes a plurality of guide rollers 128 that guide the original sheet material 1.
  • the original sheet material 1 is divided by the first cutting machine 104 and further divided by the second cutting machine 114 into the electrode sheets 5a to 5f. Each of the electrode sheets 5a to 5f is wound into a roll shape around the winding devices 126 and 127, respectively.
  • the raw sheet material 1 is formed by coating electrode materials 11, 12, and 13 on a wide metal foil 10.
  • the original sheet material 1 has three coating portions 11, 12, and 13 in which an electrode material is coated in the length direction of the metal foil 10.
  • at both edges in the width direction of the original sheet material 1 there are uncoated portions 16 and 17 having a predetermined width where no electrode material is coated.
  • the coating parts 11, 12, 13 are coated with a predetermined width inside the uncoated parts 16, 17 described above with a predetermined width, respectively.
  • Uncoated parts 18 and 19 are provided between them.
  • the uncoated portions 18 and 19 are approximately twice as wide as the uncoated portions 16 and 17 at both ends.
  • the original sheet material 1 has coating portions 11, 12, and 13 coated at the same position on both surfaces of a metal foil 10, and is wound around a supply reel 121 after the electrode materials 11, 12, and 13 are dried. It has been. As shown in FIG. 1, the original sheet material 1 has cutting lines z1 to z5 set between the centers in the width direction of the coating portions 11, 12, and 13 and between the coating portions 11, 12, and 13, respectively. Yes. By cutting the cutting lines z1 to z5, it is possible to cut out a plurality (six in this embodiment) of electrode sheets coated with the electrode material with a predetermined width biased to one side in the width direction of the strip-shaped metal foil 10.
  • First cutting machine 104 First cutting process >> As shown in FIGS. 2 and 3, the first cutting machine 104 divides the original sheet material 1 conveyed by the conveyance mechanism 102.
  • the 1st cutting machine 104 is the cutting
  • the original sheet material 1 is cut along the lines z2 and z4.
  • the first cutting machine 104 includes a plurality of slitters 104a and 104b corresponding to the cutting lines z2 and z4. As the slitters 104a and 104b, those capable of appropriately cutting the metal foil 10 from various slitters (cutters) may be adopted.
  • the material and thickness of the metal foil differ depending on the battery, and the positive electrode and the negative electrode. For this reason, as the slitters 104a and 104b, those that can appropriately change the cutting conditions in accordance with the material and thickness of the metal foil 10 are preferably adopted.
  • Position adjustment mechanism 120a is disposed upstream of the first cutting machine 104 in the transport path.
  • the position adjustment mechanism 120a is, for example, an EPC device (edge position control device) or a CPC device (center position) that combines a detection device that detects the position of the original sheet material 1 and a correction mechanism that corrects the position of the original sheet material 1. control device).
  • the EPC apparatus includes a sensor 120 a 1 that detects the edge position of the original sheet material 1, and aligns the edge position based on the detection of the sensor 120 a 1 to determine the position in the width direction of the original sheet material 1.
  • the CPC apparatus detects the center position of the original sheet material 1 by detecting the edge positions of both ends of the original sheet material 1, and matches the center position to the width direction of the original sheet material 1. This is a device for correcting the position of.
  • Both the EPC apparatus and the CPC apparatus can be used as a mechanism for adjusting the position of the original sheet material 1.
  • an EPC device may be used to manage the edge position
  • a CPC device may be used to manage the center position.
  • an EPC apparatus is used as the position adjustment mechanism 120 a that manages the position of the original sheet material 1 supplied to the first cutting machine 104. By this position adjustment mechanism 120a, the cutting lines z2 and z4 of the original sheet material 1 can be appropriately adjusted to the slitters 104a and 104b of the first cutting machine 104.
  • interval adjuster 106 interval adjustment process
  • the original sheet material 1 having slits in the cutting lines z ⁇ b> 2 and z ⁇ b> 4 by the first cutting machine 104 is supplied to the interval adjuster 106.
  • the interval adjuster 106 increases the interval between the original sheet materials 1 a, 1 b, 1 c divided by the first cutting machine 104. That is, the slits put in the cutting lines z ⁇ b> 2 and z ⁇ b> 4 are expanded by the first cutting machine 104 to adjust the intervals between the divided original sheet materials 1 a, 1 b, and 1 c.
  • such a mechanism may be a mechanism that corrects the position of the conveyed sheet material, such as an inclined roll or a fixed bar.
  • the interval between the original sheet materials 1a, 1b, and 1c divided by the first cutting machine 104 is widened by the interval adjusting device 106, the edges of the divided original sheet materials 1a, 1b, and 1c are formed. It is possible to prevent rubbing and generation of foreign matters.
  • One transport path is set along the same straight line z3.
  • tensile_strength acts appropriately between the original sheet material 1a, 1b, 1c after a division
  • the speed adjustment mechanism 108 is a mechanism that adjusts the speed at which the original sheet materials 1 a, 1 b, and 1 c divided by the first cutting machine 104 are supplied to the press machine 110.
  • the interval adjuster 106 when the interval between the original sheet materials 1a, 1b, and 1c is adjusted by the interval adjuster 106, a difference occurs in the path lengths of the divided original sheet materials 1a, 1b, and 1c.
  • the thicknesses of the coating portions 11, 12, and 13 are not uniform, and a difference may occur in the rolling amount by the press machine 110. As shown in FIG.
  • the speed adjusting mechanism 108 is provided upstream of the press machine 110. As shown in FIG. 2, the speed adjusting mechanism 108 uses another original sheet material based on the original original sheet material 1 b among the original sheet materials 1 a, 1 b, 1 c divided by the first cutting machine 104. The speeds 1a and 1c are adjusted. The middle original sheet material 1b serving as a reference is passed through a tension adjusting mechanism (in this embodiment, dancer roller 108a) to adjust the tension. Although not shown, the speed supplied to the press machine 110 through the motor or brake mechanism is adjusted. The other original sheet materials 1a and 1c are provided with a reservoir mechanism 108b that maintains a predetermined tension and varies the path length. The reservoir mechanism 108b is interlocked with the operation of the dancer roller 108a.
  • a tension adjusting mechanism in this embodiment, dancer roller 108a
  • the speed adjustment mechanism 108 adjusts the speeds of the other original sheet materials 1a and 1c with reference to the middle original sheet material 1b.
  • the speed adjustment mechanism 108 adjusts the speeds of the other original sheet materials 1a and 1c with reference to the middle original sheet material 1b, but the reference original sheet material is divided. Any of the original sheet materials 1a, 1b, and 1c thus formed may be used. In view of the machine configuration, an appropriate raw sheet material may be selected as a reference.
  • the press machine 110 is disposed on the downstream side of the first cutting machine 104 in the conveyance path of the conveyance mechanism 102, and each original sheet material 1 a divided by the first cutting machine 104. Press 1b, 1c.
  • the press machine 110 arranges the original sheet materials 1a, 1b, and 1c divided by the first cutting machine 104 in the width direction and presses them with a pair of rolls 110a and 110b.
  • each original sheet material 1a, 1b, 1c can be rolled, and each electrode sheet can be made into appropriate thickness.
  • the electrode sheets constituting the secondary battery are wound in a state where they are stacked with a separator interposed therebetween. At this time, if each electrode sheet has an appropriate thickness, variations in the thickness of the wound body can be suppressed, and winding deviation at the time of winding can be prevented.
  • electrode materials 11 to 13 are coated on the metal foil 10, respectively.
  • the metal foil 10 when rolling is performed with a pair of rolls 110 a and 110 b, pressure is applied to the metal foil 10 in the coating part 11 (12, 13) where the electrode material is applied, and the metal foil 10 is stretched.
  • the metal foil 10 extends not only in the width direction but also in the length direction.
  • no pressure is applied to the uncoated portions 16 and 18 ((18, 19), (19, 17)), and the elongation of the metal foil 10 is larger than that of the coated portions 11 (12, 13). It hardly occurs.
  • the distortion corrector 112 is disposed downstream of the press 110 in the transport path.
  • the distortion corrector 112 corrects the distortion generated in the original sheet materials 1a, 1b, and 1c divided by the first cutting machine 104.
  • the distortion correcting machine 112 has a correction roller 112a on which the original sheet materials 1a, 1b, and 1c are hung.
  • the outer diameter of the correction roller 112 a is larger than that of the portion that supports the coated portions 11, 12, 13 of the original sheet materials 1 a, 1 b, 1 c (16, 18), (18, 19), and the portions 112a1 and 112a2 that support (19, 17) are thick.
  • the uncoated portions (16, 18), (18, 18) on both sides in the width direction are compared to the coated portions 11, 12, 13 of the intermediate portion. 19) and (19, 17) are stretched.
  • the portions 112a1 and 112a2 that support the uncoated portions (16, 18), (18, 19), and (19, 17) are thickened in a tapered shape from the inside toward the outside. For this reason, the uncoated portions (16, 18), (18, 19), (19, 17) are uniformly extended in the length direction when passing through the correction roller 112a.
  • size of the distortion produced by factors such as the material and thickness of metal foil, and the coating amount of electrode material
  • the degree of taper of the portions 112a1 and 112a2 that support the uncoated portions 16, 18 depends on the material of the metal foil, the magnitude of distortion, etc. Adjust according to the factors.
  • two correction rollers 112a are attached to the same rotation mechanism 112b, and the original sheet materials 1a, 1b, 1c are hung on the two rollers 112a in order. Yes.
  • the angle of the rotation mechanism 112b may be adjusted depending on factors such as the material of the metal foil and the magnitude of distortion.
  • the portions 112a1 and 112a2 that support the uncoated portions 16 and 18 ((18, 19), (19, 17)) are configured to be replaceable. That is, in this embodiment, in the correction roller 112a, the spacers 154 and 155 are rotatably mounted on the shaft member 151 via the bearings 152 and 153. A cylindrical member 156 that constitutes an intermediate portion of the correction roller 112a is attached to the spacers 154 and 155. Further, the portions 112a1 and 112a2 that support the uncoated portions 16 and 18 ((18, 19) and (19, 17)) are formed of different members from the intermediate portion, and both sides of the spacers 154 and 155 are formed. Is attached.
  • the degree of taper can be changed by exchanging only the parts 112a1 and 112a2.
  • the portions 112a1 and 112a2 may be replaced with an optimum one. This ensures the versatility of the equipment.
  • the portions 112a1 and 112a2 that support the uncoated portions (16, 18), (18, 19), (19, 17) The taper increases from the inside toward the outside.
  • the correction roller 112a is not limited to such a form.
  • the portions 112a1 and 112a2 that support the uncoated portions 16 and 18 of the correction roller 112a may be thickened from the inside toward the outside by providing a step. Even in this case, the uncoated portions 16 and 18 can be uniformly extended in the length direction when passing through the correction roller 112a.
  • the portions 112a1 and 112a2 that support the uncoated portions 16 and 18 can be replaced to change the shape of the step and the degree of the step.
  • the electrode sheet to be manufactured is changed in this way, specifically, when the conditions such as the coating amount of the metal foil or the electrolytic material are changed, the portions 112a1 and 112a2 may be replaced with an optimum one. This ensures the versatility of the equipment.
  • the raw sheet materials 1a, 1b, and 1c whose distortion has been corrected by the distortion correcting machine 112 are respectively sent to the second cutting machine 114 as shown in FIGS.
  • the second cutting machine 114 is a cutting machine that cuts the original sheet materials 1 a, 1 b, and 1 c at the coating portions 11, 12, and 13 after being pressed by the press machine 110. That is, in this embodiment, as shown in FIGS. 3 and 8, the cutting lines z1, z3, and z5 cut by the second cutting machine 114 are applied to the coating portions 11 and 12 of the original sheet materials 1a, 1b, and 1c, respectively. 13 is set at the center in the width direction.
  • the second cutting machine 114 includes three slitters 114a, 114b, and 114c corresponding to the cutting lines z1, z3, and z5.
  • the three slitters 114a, 114b, and 114c are fixed at positions in the width direction with respect to the conveyance paths of the original sheet materials 1a, 1b, and 1c. Therefore, the original sheet materials 1a, 1b, and 1c are conveyed so that the width direction centers of the coating portions 11, 12, and 13 of the original sheet materials 1a, 1b, and 1c are aligned with the slitters 114a, 114b, and 114c. There is a need to. For this reason, the position adjusting mechanism 120b is disposed upstream of the second cutting machine 114.
  • a CPC device center position control device
  • the position adjustment mechanism 120b detects edge positions of both ends of the original sheet materials 1a, 1b, and 1c by sensors 120b1 and 120b2 disposed at both ends of the original sheet materials 1a, 1b, and 1c. To do. Based on the edge positions detected by the sensors 120b1 and 120b2, the center positions (cutting lines z1, z3, and z5) of the original sheet materials 1a, 1b, and 1c are determined, and the center positions are determined by the slitter 114a of the second cutting machine 114. 114b, 114c. Accordingly, the cutting lines z1, z3, and z5 of the original sheet materials 1a, 1b, and 1c can be appropriately adjusted to the slitters 114a, 114b, and 114c.
  • the 2nd cutting machine 114 slitter 114a, 114b, 114c which can cut
  • a slitter that performs a required function may be selected from known slitters (cutters).
  • the electrode sheet has a different material and thickness of the metal foil, a coated electrode material, and its thickness depending on the battery and between the positive electrode and the negative electrode. For this reason, as the slitters 114a, 114b, and 114c, it is preferable to adopt those that can appropriately change the cutting conditions according to the original sheet materials 1a, 1b, and 1c.
  • the conveyance path of the electrode sheet 5d and the conveyance path of the original sheet material 1 before being cut by the first cutting machine 104 are the same straight line z3 (in this embodiment, z3 is the first line). It is set along the center line in the width direction of the original sheet material 1 before being cut by the cutting machine 104.
  • an appropriate tension is applied between the original sheet material 1 before being divided by the first cutting machine 104 and the electrode sheets 5a to 5f divided by the second cutting machine 114, and the original sheet before being divided.
  • the material 1 can be conveyed appropriately.
  • the divided electrode sheets 5a to 5f are wound around the winding devices 126 and 127, respectively, as shown in FIG.
  • the original sheet material 1 is divided by the first cutting machine 104 between the coating parts 11, 12, and 13 coated with the electrode material. To do. Then, the divided original sheet materials 1a, 1b, and 1c are pressed by a press machine 110. For this reason, in this press process, it can suppress that each original sheet material 1a, 1b, 1c does not interfere, and wrinkles arise in the original sheet material 1a, 1b, 1c.
  • the 1st cutting machine 104 cuts only the uncoated parts 18 and 19, the setting of cutting conditions is easy.
  • cutting lines z1 to z5 are set in the original sheet material 1 in the coated portions 11, 12, 13 and the uncoated portions 18, 19, respectively.
  • the cutting conditions are different between the cutting lines z1, z3, and z5 set in the coated portions 11, 12, and 13 and the cutting lines z2 and z4 set in the uncoated portions 18 and 19.
  • setting of the cutting conditions of the first cutting machine 104 is facilitated.
  • a position adjustment mechanism 120 a that adjusts the position in the width direction of the original sheet material 1 supplied to the first cutting machine 104 is disposed upstream of the first cutting machine 104. Yes. For this reason, the positions of the cutting lines z ⁇ b> 2 and z ⁇ b> 4 set in the uncoated portions 18 and 19 of the original sheet material 1 can be appropriately aligned with the first cutting machine 104. Thereby, the original sheet material 1 can be accurately divided at the cutting lines z2 and z4.
  • the press machine 110 has a pair of rolls 110a and 110b as shown in FIG. And as shown in FIG. 3, each raw sheet material 1a, 1b, 1c divided by the 1st cutting machine 104 is arranged in the axial direction of the said roll 110a, 110b at intervals. In this state, the original sheet materials 1a, 1b, and 1c are pressed by the press machine 110. In this case, as compared with the case where a press is provided for each of the original sheet materials 1a, 1b, and 1c, the conveyance mechanism is not complicated, the equipment cost can be reduced, and the space can be saved. .
  • the speed adjusting mechanism 108 is provided between the first cutting machine 104 and the press machine 110 in the transport path.
  • the speed adjusting mechanism 108 adjusts the speed at which the original sheet materials 1 a, 1 b, 1 c divided into a plurality of pieces by the first cutting machine 104 are supplied to the press machine 110. For this reason, the tension
  • the original sheet materials 1 a, 1 b, and 1 c divided by the first cutting machine 104 are disposed downstream of the press machine 110 in the conveyance path. , 12 and 13, a second cutting machine 114 is provided.
  • the first cutting machine 104 cuts only the cutting lines z2 and z4 set in the uncoated parts 18 and 19, and then the second cutting machine 114 sets the coated parts 11, 12, and 13. Cut the cutting lines z1, z3, and z5. For this reason, the setting of the cutting conditions of the second cutting machine 114 is facilitated.
  • a distortion correcting machine 112 is disposed between the press machine 110 and the second cutting machine 114 in the transport path. And the distortion which arose in the original sheet material 1a, 1b, 1c with the press machine 110 is corrected by the distortion correction machine 112. That is, when passing through the press machine 110, as shown in FIG. 4 and FIG. 5, the metal foil extends in the coated parts 11, 12, and 13 to which the electrode material is applied, but compared with that, the uncoated part. 16 and 18 ((18, 19), (19, 17)), the metal foil does not stretch. For this reason, when passing through the press machine 110, the original sheet materials 1a, 1b and 1c are distorted. In this embodiment, as shown in FIGS.
  • the distortion correcting machine 112 since the distortion correcting machine 112 is disposed between the press machine 110 and the second cutting machine 114, the distortion is corrected and the original sheet material 1a. 1b, 1c can be supplied to the second cutting machine 114. Thereby, the position cut by the second cutting machine 114 can be accurately adjusted.
  • the first cutting machine 104 and the second cutting machine 114 fix the cutting blades 1042 and 1142 (fixed blades) on the front and back sides, and the cutting blades on the opposite side. 1041 and 1141 (movable blades) are configured to move.
  • the movable blades 1041 and 1141 are preferably attached to a series of swing arms 1043 and 1143 so that they can be integrally operated. With this configuration, even when there are a plurality of movable blades 1041 and 1141, it is only necessary to adjust the amount of swing of the swing arms 1043 and 1143. Therefore, the amount of penetration of the movable blades 1041 and 1141 with respect to the fixed blades 1042 and 1142 Can be adjusted easily.
  • the first cutting machine 104 includes two slitters 104a and 104b for the cutting lines z2 and z4 set in the uncoated portions 18 and 19, as shown in FIG. Yes.
  • the 2nd cutting machine 114 as shown in FIG. 8, it has three slitters 114a, 114b, and 114c with respect to the cutting lines z1, z3, and z5 set to the coating parts 11, 12, and 13. Yes.
  • the movable blades 1041 and 1141 are attached to the series of swing arms 1043 and 1143 with respect to the fixed blades 1042 and 1422, and can be operated integrally. With this configuration, since the amount of entry of the movable blades 1041 and 1141 is constant, it becomes easy to match the cutting conditions of the slitters 104a, 104b, 114a, 114b, and 114c.
  • the plurality of original sheet materials 1a, 1b, and 1c divided in the first cutting step are cut side by side.
  • the manufacturing method and the apparatus of the electrode sheet which concern on one Embodiment of this invention were demonstrated, this invention is not limited to said embodiment.
  • the raw sheet material 1 has been illustrated in which the electrode material is coated in three parts, the raw sheet material 1 may be coated with three or more electrode materials.
  • the dimensions and the like in the drawings are simplified as appropriate for convenience of illustration and description. Accordingly, each configuration of the electrode sheet manufacturing apparatus 100 is not limited to the illustrated one.
  • the transport mechanism may have versatility so that it can cope with changes in the original sheet material 1.
  • the 1st cutting machine and the 2nd cutting machine may change the position of a slitter according to the position of the cutting line set to the coating part of the original sheet material 1, and the uncoated part.
  • the press machine is preferably composed of a pair of rollers, and the shape and the like of the rollers may be variously changed according to the original sheet material 1. Regardless of the matters mentioned here, the present invention can be modified in various ways.
  • Such an electrode sheet constitutes, for example, a wound electrode body of various secondary batteries.
  • secondary batteries having a wound electrode body include a lithium-ion secondary battery and a nickel-hydride secondary battery.
  • a lithium ion secondary battery will be described.
  • the lithium ion secondary battery is configured in a rectangular metal battery case 300, and a wound electrode body 310 is accommodated in the battery case 300.
  • the wound electrode body 310 includes a positive electrode sheet 311 and a negative electrode sheet 313 as band-like electrodes, as shown in FIGS. 10 and 11.
  • the 1st separator 312 and the 2nd separator 314 are provided as a strip
  • the positive electrode sheet 311, the first separator 312, the negative electrode sheet 313, and the second separator 314 are stacked and wound in this order.
  • the positive electrode sheet 311 and the negative electrode sheet 313 correspond to the electrode sheets according to the present invention, respectively.
  • the positive electrode sheet 311 is a positive electrode sheet
  • the negative electrode sheet 313 is a negative electrode sheet.
  • the positive electrode sheet 311 is coated with an electrode material 311d containing a positive electrode active material on both surfaces of a current collector sheet 311c (corresponding to the metal foil 10) made of an aluminum foil.
  • the positive electrode active material included in the electrode material 311d include lithium manganate (LiMn 2 O 4 ), lithium cobaltate (LiCoO 2 ), and lithium nickelate (LiNiO 2 ).
  • the negative electrode sheet 313 is coated with an electrode material 313d containing a negative electrode active material on both sides of a current collector sheet 313c (corresponding to the metal foil 10) made of copper foil.
  • Examples of the negative electrode active material contained in the electrode material 313d include carbon-based materials such as graphite and amorphous carbon, lithium-containing transition metal oxides, transition metal nitrides, and the like.
  • the separators 312 and 314 are membranes that are permeable to ionic substances. In this embodiment, polypropylene microporous membranes are used.
  • the electrode materials 311d and 313d are applied so as to be biased to one side in the width direction of the current collector sheets 311c and 313c, and applied to the edge of the current collector sheets 311c and 313c on the opposite side in the width direction. It has not been.
  • the portions where the current collector sheets 311c, 313c are coated with the electrode material 311d, 313d are referred to as coating portions 311a, 313a, and the current collector sheets 311c, 313c have the electrode material 311d.
  • a portion where 313d is not applied is referred to as an uncoated portion 311b or 313b.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view in the width direction showing a state in which the positive electrode sheet 311, the first separator 312, the negative electrode sheet 313, and the second separator 314 are sequentially stacked.
  • the coating part 311a of the positive electrode sheet 311 and the coating part 313a of the negative electrode sheet 313 are opposed to each other with the separators 312 and 314 interposed therebetween.
  • the uncoated portions 311 b and 313 b of the positive electrode sheet 311 and the negative electrode sheet 313 are separators on both sides in the direction (winding axis direction) orthogonal to the winding direction of the wound electrode body 310. It protrudes from 312 and 314, respectively.
  • the uncoated portions 311b and 313b of the positive electrode sheet 311 and the negative electrode sheet 313 form positive and negative current collectors 311b1 and 313b1 of the wound electrode body 310, respectively.
  • lithium ions come and go through the strip separators 312 and 314 between the coating part 311a of the positive electrode sheet 311 and the coating part 313a of the negative electrode sheet 313 during discharging.
  • the coating part 311 a of the positive electrode sheet 311 does not protrude from the coating part 313 a of the negative electrode sheet 313.
  • the width (electrode width a) of the coating part 311a of the positive electrode sheet 311 is narrower than the width (electrode width b) of the coating part 313a of the negative electrode sheet 313.
  • the coating part 311 a of the positive electrode sheet 311 is prevented from protruding from the coating part 313 a of the negative electrode sheet 313.
  • the coating portion 311a of the positive electrode sheet 311 and the coating portion 313a of the negative electrode sheet 313 are prevented from protruding from the separators 312, 314, respectively, thereby preventing an internal short circuit.
  • the difference (ba) between the width b of the coating part 313a of the negative electrode sheet 313 and the width a of the coating part 311a of the positive electrode sheet 311, the first separator 312 and the second separator A required distance is set to the difference ((c1, c2) ⁇ b) between the widths c1 and c2 of the separator 314 and the width b of the coating part 313a of the negative electrode sheet 313.
  • the electrode sheet manufacturing apparatus 100 of the present invention as shown in FIG. 1, a plurality of electrode sheets can be cut out from a single original sheet material 1, and the manufacturing cost of the electrode sheet can be reduced. Moreover, although it presses when manufacturing an electrode sheet, since the wrinkle which arises at the time of pressing is reduced, a highly accurate electrode sheet is obtained. Thereby, the difference (b ⁇ a) and the difference ((c1, c2) ⁇ b) described above can be reduced. In addition, wrinkles and distortions generated in the electrode sheets 311 and 313 can be suppressed extremely small. For this reason, winding deviation at the time of manufacturing the wound electrode body 310 hardly occurs.
  • the battery case 300 is provided with a positive terminal 301 and a negative terminal 303 as shown in FIG.
  • the positive electrode terminal 301 is electrically connected to the positive electrode current collector 311b1 (see FIG. 10) of the wound electrode body 310.
  • the negative electrode terminal 303 is electrically connected to the negative electrode current collector 313b1 (see FIG. 10) of the wound electrode body 310.
  • An electrolytic solution is injected into the battery case 300.
  • the electrolytic solution can be composed of a nonaqueous electrolytic solution such as a mixed solvent such as diethyl carbonate and ethylene carbonate containing an appropriate amount of an appropriate electrolyte salt (for example, a lithium salt such as LiPF 6 ). According to the present invention, since the electrode sheet can be manufactured with high accuracy, the life of the storage battery can be extended.
  • a plurality of such lithium-ion secondary batteries are combined to form an assembled battery 1000, which is mounted as a power source of a vehicle 1001, for example, as shown in FIG.
  • the present invention contributes to stability of battery performance and longer life.
  • the present invention is useful as a method and apparatus for manufacturing a secondary battery (storage battery) having a wound electrode body.
  • the original sheet material 1 is cut to obtain a plurality of electrode sheets 5a to 5f (sheet materials).
  • a plurality of sheet materials are obtained by cutting the original sheet material along the length direction.
  • the plurality of cut sheet materials 5a to 5f need to have an interval between adjacent sheet materials so that edges of each other do not rub against each other during conveyance to the next process.
  • the raw sheet material is cut to obtain a plurality of sheet materials, the larger the number of sheet materials obtained by cutting, the harder it is to have a space and it is difficult to widen the interval in a plane.
  • the apparatus 400A shown in FIG. 14 has the original sheet material 500 along the length direction along the cutting lines z1 to z5 (see FIG. 16) at predetermined intervals in the width direction of the original sheet material 500. Used when a plurality of sheet materials 505a to 505f are obtained by cutting. According to this apparatus 400A, the edges of the plurality of cut sheet materials 505a to 505f can be conveyed without rubbing. In this case, as shown in FIG. 14, the apparatus 400A first cuts the original sheet material 500 with the cutting machine 401, and then conveys adjacent sheet materials among the sheet materials 505a to 505f in the vertical direction. This facilitates the interval between the cut sheet materials 505a to 505f.
  • the odd-numbered sheet materials 505a, 505c, and 505e are conveyed upward from the end, and the even-numbered sheet materials 505b, 505d, and 505f. May be conveyed downward.
  • the installation space for the conveyance path can be saved on the plane.
  • the plurality of cut sheet materials 505a to 505f may be passed through, for example, a cleaner or an inspection device.
  • cleaners 410a and 410b, inspection devices 420a and 420b, and winding devices 430a and 430b may be arranged on the upper and lower transport paths as in the device 400A shown in FIG.
  • the sheet materials 505a, 505c, and 505e that travel on the upper transport path and the sheet materials 505b, 505d, and 505f that travel on the lower transport path are respectively separate cleaners 410a and 410b and separate inspection apparatuses 420a and 420b. Passed through. And it winds up with the respectively different winding apparatus 430a, 430b.
  • cleaners 410a and 410b, inspection devices 420a and 420b, and winding devices 430a and 430b are required for the upper and lower transport paths, respectively.
  • the conveyance paths divided in the upper and lower directions of the sheet materials 505a to 505f are long and complicated.
  • the number of guide rollers 402 increases, and the equipment cost tends to increase as a whole.
  • a required space is required such as a space for setting a transport path for transporting the electrode sheets 505a to 505f and a space for arranging the cleaners 410a and 410b and the inspection devices 420a and 420b.
  • the apparatus 400B includes a mechanism A (step A) and a mechanism B (step B).
  • Mechanism A cuts the original sheet material 500 into a plurality of sheet materials 505a to 505f, divides adjacent sheet materials into upper and lower parts, and adjusts the position of each sheet material 505a to 505f in the upper and lower conveying paths. That is, in the mechanism A, the apparatus 400 first cuts the original sheet material 500 into a plurality of sheet materials 505a to 505f along the cutting lines z1 to z5 (see FIG. 16), and then the adjacent sheet materials 505a, 505c, 505e and sheet materials 505b, 505d, and 505f are divided into upper and lower parts. Next, the positions (intervals) of the sheet materials 505a to 505f are adjusted by the upper and lower conveying paths.
  • the apparatus 400B guides and conveys the sheet materials 505a to 505f, whose positions (intervals) are adjusted in the upper and lower conveying paths, at intervals in the width direction and guided to one conveying path. To do.
  • the original sheet material 500 is cut into a plurality of sheet materials 505a to 505f by a cutting machine 401.
  • the cut sheet materials 505a to 505f are transported separately in the upper and lower directions.
  • odd-numbered sheet materials 505a, 505c, and 505e are conveyed upward from the right end in the traveling direction, and even-numbered sheet materials 505b, 505d, and 505f are conveyed. It is conveyed downward. For this reason, the sheet materials 505a to 505f cut by the cutting machine 401 do not rub the edges of the adjacent sheet materials 505a to 505f.
  • the conveyance path of the sheet 505d and the conveyance path of the original sheet material 500 before division are respectively It is set along the same straight line z3 (in this embodiment, z3 is a center line in the width direction of the original sheet material 500 before dividing). Accordingly, an appropriate tension is applied between the electrode sheets 505a to 505f after being divided by the cutting machine 401 and the original sheet material 500 before being divided, and the original sheet material 500 before being divided can be appropriately conveyed. .
  • the apparatus 400B shown in FIG. 15 includes guide roll mechanisms 403a and 403b that adjust the position (interval) of the sheet material in the upper and lower transport paths divided into upper and lower parts, respectively.
  • a guide roll mechanism used for CPC or EPC may be used as the guide roll mechanisms 403a and 403b.
  • an EPC guide roll mechanism manufactured by Nireco Corporation can be used as the guide roll mechanisms 403a and 403b.
  • typical EPC guide roll mechanisms there are a center pivot type guide roll mechanism and an end pivot type guide roll mechanism.
  • the guide roll mechanisms 403a and 403b appropriate ones can be selected and used as appropriate.
  • the positions (intervals) of the upper sheet materials 505a, 505c, and 505e and the lower sheet materials 505b, 505d, and 505f are adjusted by the guide roll mechanisms 403a and 403b described above.
  • the sheet materials 505a to 505f are arranged in the width direction with a predetermined interval and conveyed by one conveyance path. That is, as shown in FIG. 16, the positions of the sheet materials 505a, 505c, and 505e passing through the upper conveyance path are adjusted by the guide roll mechanism 403a disposed above. Further, the positions of the sheet materials 505b, 505d, and 505f passing through the lower conveyance path are adjusted by the guide roll mechanism 403b disposed below.
  • the installation positions of the guide roll mechanisms 403 a and 403 b are illustrated in a shifted manner.
  • the sheet materials 505a to 505f are arranged in the width direction so that the edges of the sheet materials 505a to 505f do not rub against each other, and are conveyed by one conveyance path.
  • the guide roll mechanisms 403a and 403b are provided in the conveyance paths of the sheet materials 505a to 505f in the upper and lower conveyance paths, respectively.
  • a required interval can be generated in each of the sheet materials 505a to 505f so that the edges of the sheet materials 505a to 505f do not rub against each other. .
  • odd-numbered sheet materials 505a, 505c, and 505e are conveyed upward from the right end in the traveling direction, and even-numbered sheet materials 505b, 505d, 505f is conveyed downward.
  • the positions (intervals) of the odd-numbered sheet materials 505a, 505c, and 505e are appropriately adjusted by the upper guide roll mechanism 403a.
  • the positions (intervals) of the even-numbered sheet materials 505b, 505d, and 505f are appropriately adjusted by the lower guide roll mechanism 403b.
  • the sheet materials 505a to 505f are arranged in the width direction in the order of 505a to 505f and guided to one conveyance path.
  • the apparatus 400B can adjust the positions (intervals) of the cut electrode sheets 505a to 505f with high accuracy in the upper and lower transport paths by the guide roll mechanisms 403a and 403b. . Then, as shown in FIG. 16, the sheet materials 505a to 505f are provided with a necessary interval so that the edges of the sheet materials 505a to 505f do not rub against each other, so that the sheet materials 505a to 505f are arranged in one transport path. I can guide you. In this way, in the apparatus 400B, a necessary interval can be generated in the plurality of cut sheet materials 505a to 505f, and the sheets can be conveyed in one width along the width direction. Therefore, the plurality of cut sheet materials 505a to 505f can be passed through one cleaner 410 and one inspection device 420. Further, a plurality of sheet materials 505a to 505f can be taken up by one winding device 430.
  • the cleaner 410 may be, for example, a device that can remove foreign matters attached to the sheet materials 505a to 505f while running the plurality of sheet materials 505a to 505f arranged at intervals in the width direction.
  • the inspection apparatus 420 may be an apparatus that can inspect a plurality of sheet materials 505a to 505f arranged at intervals in the width direction. Examples of the inspection apparatus 420 include an apparatus for inspecting the width and thickness of the electrode material applied to the sheet materials 505a to 505f, the coating position with respect to the sheet materials 505a to 505f, and the like.
  • ⁇ Winding device 430 In the winding device 430, as shown in FIG. 17, a plurality of winding reels 432 are mounted on a friction shaft 434.
  • the friction shaft 434 is a shaft that can adjust the torque acting on the take-up reel 432.
  • Various commercially available friction shafts can be adopted as the “friction shaft 434”.
  • As a commercially available friction shaft for example, an air friction shaft manufactured by Seiwa Co., Ltd. can be used. This air friction shaft can adjust the torque acting on each take-up reel 432 by the action of air (compressed air).
  • the friction shaft 434 includes a shaft portion 434a, a torque applying ring 434b, and a spacing retaining ring 434c.
  • the shaft portion 434a is a hollow rod-like member, and a torque applying ring 434b and a spacing retaining ring 434c are alternately mounted on the outer peripheral surface.
  • a plurality of take-up reels 432 are mounted on the outer periphery of the friction shaft 434.
  • Spacers 436 are interposed between the take-up reels 432, and the position of each take-up reel 432 with respect to the outer periphery of the friction shaft 434 is set.
  • the take-up reel 432 is arranged with a gap in the length direction corresponding to the position of the sheet materials 505a to 505f conveyed toward the take-up device 430.
  • a torque applying ring 434 b is disposed on the inner peripheral side of the take-up reel 432. Further, the shaft portion 434a of the friction shaft 434 is supplied with compressed air from the compressor C in the hollow portion.
  • the torque applying ring 434b generates a frictional force with the take-up reel 432 according to the air pressure of the hollow portion of the shaft portion 434a, and causes the required torque to act on the take-up reel 432.
  • the distance retaining ring 434c is a ring member that retains the distance between the torque applying rings 434b.
  • a motor M that rotates the friction shaft 434 is connected to the shaft portion 434 a of the friction shaft 434. The driving force of the motor M and the air pressure of the compressed air supplied from the compressor C are controlled by the control device S.
  • the friction shaft 434 is adjusted so that the air pressure of the compressor C is controlled and the required torque required for the take-up reel 432 to take up the sheet materials 505a to 505f is generated. That is, when the tension acting on the sheet materials 505a to 505f is low, the sheet materials 505a to 505f are wound up by the take-up reel 432 as the friction shaft 434 rotates. When the tension acting on the sheet materials 505a to 505f becomes higher than a predetermined level, slip occurs between the torque application ring 434b of the friction shaft 434 and the take-up reel 432. Thereby, it is possible to prevent the tension acting on the sheet materials 505a to 505f from increasing suddenly.
  • a plurality of winding reels 432 are arranged on the friction shaft 434 at intervals corresponding to the plurality of sheet materials 505a to 505f.
  • the friction shaft 434 can adjust the torque acting on each take-up reel 432. Therefore, the winding device 430 can wind up the sheet materials 505a to 505f so that the tension acting on the sheet materials 505a to 505f is not excessively increased or decreased.
  • the apparatus 400B shown in FIG. 15 cuts the original sheet material 500 into a plurality of sheet materials 505a to 505f, and then moves the adjacent sheet materials 505a, 505c, and 505e and the sheet materials 505b, 505d, and 505f up and down. Divide. Next, the positions (intervals) of the sheet materials 505a to 505f are adjusted by the upper and lower conveying paths. Next, in the upper and lower conveyance paths, the sheet materials 505a to 505f whose positions (intervals) are adjusted can be arranged in the width direction at intervals and conveyed by one conveyance path.
  • the plurality of cut sheet materials 505a to 505f can be conveyed by one conveyance path, they can be passed through one cleaner 410 and one inspection device 420. Further, each of the sheet materials 505a to 505f can be taken up by the single winding device 430 described above. Thus, since the cleaner, the inspection device, and the winding device can be made into one device, the equipment cost can be reduced and the space of the equipment can be saved.
  • the guide roller 402 when the plurality of sheet materials 505a to 505f are conveyed the plurality of sheet materials 505a to 505f can be conveyed corresponding to the difference in tension acting on the sheet materials 505a to 505f.
  • a guide roller that can be used is recommended.
  • the guide roller 402 includes a rotation shaft 441, a bearing for tendency drive roller 442, and a shell 443.
  • the rotating shaft 441 is rotatably supported via a bearing.
  • the rotating shaft 441 is rotatably mounted on a frame 446 that supports the guide roller 402 via a bearing 447.
  • a plurality of bearings for tendencies 442 are mounted on the outer peripheral surface of the rotating shaft 441 at predetermined intervals.
  • the sliding bearing 442 has a higher slip resistance than the bearing 447 that supports the rotating shaft 441.
  • the shell 443 is a member that guides the sheet materials 505a to 505f, and is attached to the outer ring of the bearing for the tendencies 442.
  • Each shell 443 of the guide roller 402 is attached to the rotary shaft 441 via a bearing for bearing 442.
  • the tension bearing 442 absorbs the tension acting on the conveyed sheet material 505a by the relative rotation of the rotating shaft 441 and the shell 443.
  • each shell 443 is configured by a so-called tendency roller (tendency drive roller).
  • the guide roller 402 conveys the sheet materials 505a to 505f arranged at intervals in the width direction by the plurality of shells 443 that respectively constitute the tension roller. That is, in the guide roller 402, each shell 443 is rotated by the rotation of the rotating shaft 441 supported by the bearing 447. Further, the shells 443 are appropriately rotated relative to the rotation shaft 441 by the tendency bearing 442 in accordance with the difference in tension acting on the sheet materials 505a to 505f. As a result, a required difference occurs in the rotational speed of each shell 443 that conveys each of the sheet materials 505a to 505f.
  • the sheet materials 505a to 505f can be conveyed by the plurality of shells 443 attached to one rotating shaft 441 while allowing a difference in tension acting on the sheet materials 505a to 505f.
  • the sheet materials 505a to 505f arranged at intervals in the width direction can be guided while allowing a difference in tension.
  • the apparatus 400B cuts the original sheet material 500 into a plurality of sheet materials 505a to 505f, then divides the adjacent sheet materials into upper and lower parts, and separates each sheet in the upper and lower conveying paths. The positions (intervals) of the materials 505a to 505f are adjusted. Next, the sheet materials 505a to 505f whose positions are adjusted in the upper and lower transport paths are arranged at intervals in the width direction, and are guided and transported to one transport path.
  • Such an apparatus 400B can be appropriately applied to the electrode sheet manufacturing apparatus 100 shown in FIG.
  • the original sheet material 1 is divided by the first cutting machine 104 and further divided by the second cutting machine 114 into the electrode sheets 5a to 5f.
  • the original sheet material 1 has three coating portions 11, 12, and 13 coated with an electrode material in the width direction, and three sheet materials 1 a by the first cutting machine 104. 1b and 1c.
  • the raw sheet material 1 may be formed with three or more coated portions coated with the electrode material in the width direction. The productivity increases as the number of electrode sheets that can be taken from one original sheet material 1 increases.
  • the above-described apparatus 400B (see FIG. 15) is suitable for increasing the number of electrode sheets that can be taken from the original sheet material 1. That is, for example, although illustration is omitted, when six coating portions are formed on the original sheet material 1, the original sheet material 1 is cut into six pieces by the first cutting machine 104. In such a case, as shown in FIG. 15, first, adjacent sheet materials are divided into upper and lower parts, and the position (interval) of each sheet material is adjusted by the upper and lower conveying paths. Next, it is preferable that the sheet materials whose positions (intervals) are adjusted in the upper and lower conveying paths are arranged with a gap in the width direction, guided to one conveying path, and conveyed.
  • a some sheet material can be conveyed, without the edge of the some sheet material cut
  • a space can be saved for a press machine, a cleaner, an inspection device, etc., and the number of guide rollers can be reduced. Can be achieved.
  • the number of electrode sheets that can be taken from one original sheet material 1 is increased, and the productivity of the electrode sheets is improved.
  • the productivity of a battery using such an electrode sheet is improved.

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Abstract

 この電極シートの製造方法は、第1切断工程では、帯状の金属箔に、所定の間隔をあけて電極材料が長さ方向に複数本塗工された原シート材を、電極材料が塗工された各塗工部の間で分断する。プレス工程では、当該第1切断工程で分断された各原シート材をプレスする。この場合、プレス機でプレスされる原シート材は、それぞれ独立している。このため塗工部が圧延された影響が各原シート材に留まる。また、原シート材に生じる歪が相互に影響してしわが生じるのを抑制できる。

Description

電極シートの製造方法およびその装置
 本発明は電極シートの製造方法に関する。電極シートは、例えば、二次電池(蓄電池)の捲回電極体に用いられる。
 電極シートの製造方法としては、例えば、日本国特許出願公開2003-68288号公報に開示されている。同公報では、集電体上に活物質層を形成した帯状の部材を走行させながら走行方向に切断している。切断刃は、帯状の部材の走行方向に複数個あり、帯状の部材の幅方向中央部を先に切断し、その後、帯状の部材の両端部に位置する電池電極を最後に切断する。これにより、電極の端面にバリが生じるのを防止できるというものである。
 また、日本国特許出願公開平9-45313号公報には、帯状の集電体に長さ方向と直交させて、一定の間隔で未塗工領域を残して縞状に電極材料を塗工し、当該帯状の集電体を幅方向に裁断して電極シートを製造する技術が開示されている。
 また、日本国特許出願公開平9-63578号公報には、加圧機から塗工機を経由して乾燥機に至るニッケルメッキフェルトのパスラインの張力を調整する機構に関する発明が記載されている。具体的には、塗工機の前後のパスラインに、それぞれ一定のテンション(張力)を付与する前テンション付与手段および後テンション付与手段を設けることが開示されている。
 また、日本国特許出願公開2002-234229号公報には、電極シートについて厚み方向の歪を矯正する装置が開示されている。
日本国特許出願公開2003-68288号公報 日本国特許出願公開平9-45313号公報 日本国特許出願公開平9-63578号公報 日本国特許出願公開2002-234229号公報
 本発明者は、図1に示すように、幅が広い帯状の金属箔10に、所定の間隔をあけて電極材料11、12、13を長さ方向に複数本塗工した原シート材1から複数の電極シートを得ることを考えている。当該原シート材1は、金属箔10に、所定の間隔をあけて電極材料11、12、13を塗工し、乾燥させる。その後、原シート材1をローラで圧延して電極材料11、12、13の密度を上げる。そして、当該原シート材1は、電極材料が塗工された塗工部11、12、13および塗工部11、12、13の間(未塗工部18、19)に、長さ方向に設定された切断線z1~z5に沿って切断される。これによって、複数の電極シートを効率良く製造することができる。
 原シート材1は、上述したようにローラで圧延して電極材料11、12、13の密度を上げるが、本発明者は、かかる工程において、金属箔10にしわが生じることを見出した。品質の良い電極シートを製造するにはかかるしわの発生を抑えたい。本発明はかかるしわの発生を抑えるべく創案された。
 本発明に係る電極シートの製造方法は、第1切断工程と、プレス工程とを有している。第1切断工程では、帯状の金属箔に、所定の間隔をあけて電極材料が長さ方向に複数本塗工された原シート材を、電極材料が塗工された各塗工部の間で分断する。プレス工程では、当該第1切断工程で分断された各原シート材をプレスする。
 この製造方法によれば、プレス工程の前に、電極材料が塗工された各塗工部の間で原シート材が分断される。プレス工程では、当該分断された各原シート材をプレスするので、プレス工程では各原シート材が干渉せず、金属箔にしわが生じるのを抑制できる。
 プレス工程は、第1切断工程で分断された各原シート材を幅方向に並べて、一対のロールで挟んでプレスしてもよい。この場合、一対のロールでプレスできるので、搬送経路が煩雑にならず、また設備コストを安価に抑えることができ、また省スペース化を図ることができる。また、均一な電極シートを得るべく、各原シート材を圧延する設定が容易にできるから作業性もよい。
 また、第1切断工程と前記プレス工程との間に、第1切断工程で複数本に分断された各原シート材の間隔を拡げて、プレス工程に各原シート材を供給する間隔調整工程を有していてもよい。かかる間隔調整工程によって、第1切断工程で分断された原シート材の端部が擦れるのを防止できる。
 また、第1切断工程と前記プレス工程との間に、第1切断工程で複数本に分断された各原シート材の速度を調整する速度調整工程を有し、当該速度調整工程によって前記プレス工程に供給される各原シート材の速度を調整してもよい。かかる速度調整工程によって、各原シート材に作用する張力差を解消することができ、プレス工程に原シート材をスムーズに搬送できる。
 また、プレス工程後に第1切断工程で分断された各原シート材を、電極材料が塗工された塗工部で切断する第2切断工程を有していてもよい。これによって、各原シート材から幅方向片側に塗工部が偏った電極シートを得ることができる。
 この場合、プレス工程後、第2切断工程の前に、第1切断工程で分断された各原シート材の歪を矯正する歪矯正工程を有していてもよい。かかる歪矯正工程では、原シート材の塗工部に比べて未塗工部を伸ばすとよい。
 すなわち、プレス工程では、電極材料が塗工された塗工部では金属箔が延びるが、それに比べて、未塗工部では金属箔の延びは少ない。このため、原シート材に歪が生じ得るが、かかる歪矯正工程によって、かかる歪を矯正することができる。
 また、本発明に係る電極シートの製造装置は、搬送機構と、第1切断機と、プレス機を有している。ここで、搬送機構は、原シート材を搬送する。第1切断機は、搬送機構で搬送された原シート材を分断する。さらに、プレス機は、搬送機構の搬送経路において第1切断機よりも下流側に配設され、第1切断機で分断された各原シート材をプレスする。搬送機構は、帯状の金属箔に所定の間隔をあけて電極材料が長さ方向に複数本塗工された原シート材を搬送できる。第1切断機は、電極材料が塗工された塗工部の間で当該原シート材が分断できるようにスリッターが配設されている。
 この製造装置によれば、プレス機に供給される前に、第1切断機によって電極材料が塗工された各塗工部の間で原シート材が分断される。プレス機は、当該分断された各原シート材をプレスするので、各原シート材が干渉せず、金属箔にしわが生じるのを抑制できる。
 この場合、搬送経路において第1切断機の上流に、第1切断機に供給される原シート材の幅方向位置を調整する位置調整機構を配設してもよい。
 また、プレス機は一対のロールを有し、第1切断機によって分断された各原シート材を当該ロールの軸方向に間隔をあけて並べて、一対のロールで挟んでプレスしてもよい。この場合、一対のロールでプレスできるので、搬送経路が煩雑にならず、また設備コストを安価に抑えることができ、また省スペース化を図ることができる。また、均一な電極シートを得るべく、各原シート材を圧延する設定が容易にできるから作業性もよい。
 また、搬送経路において第1切断機とプレス機との間に、第1切断機で複数本に分断された各原シート材の間隔を拡げる間隔調整機を有していてもよい。これにより、第1切断機で分断された各原シート材の端部が擦れるのを防止できる。
 また、搬送経路において第1切断機とプレス機との間に、第1切断機で複数本に分断された各原シート材の速度を調整する速度調整機構を有し、当該速度調整機構によってプレス機に供給される各原シート材の速度を調整してもよい。かかる速度調整機構によって、各原シート材に作用する張力差を解消することができ、プレス機に原シート材をスムーズに搬送できる。
 また、搬送経路においてプレス機よりも下流側に、第1切断機で分断された各原シート材を、電極材料が塗工された塗工部で分断する第2切断機を配設してもよい。これによって、各原シート材から幅方向片側に塗工部が偏った電極シートを得ることができる。
 また、搬送経路においてプレス機と第2切断機との間に歪矯正機を配設してもよい。歪矯正機は、例えば、原シート材が掛けられる矯正ローラを有し、当該矯正ローラは、原シート材の塗工部を支持する部位に比べて、未塗工部を支持する部位が太いとよい。この場合、矯正ローラは、原シート材の幅方向両側の未塗工部を支持する部位が交換可能であるとよい。
 すなわち、プレス機では、電極材料が塗工された塗工部では金属箔が延びるが、それに比べて、未塗工部では金属箔の延びは少ない。このため、原シート材に歪が生じ得るが、かかる歪矯正機によって、かかる歪を矯正することができる。
 また、搬送経路において第2切断機の上流に、第2切断機に供給される原シート材の幅方向位置を調整する位置調整機構を配設してもよい。
 かかる電極シートの製造方法および電極シートの製造装置は、例えば、電極シートと帯状セパレータが重ねられて捲回された捲回電極体を有する電池の製造方法において、電極シートの製造方法およびその装置として採用することができる。
図1は、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造方法に用いられる原シート材を示す平面図である。 図2は、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造装置の構成を示す図である。 図3は、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造方法の第1切断工程からプレス工程までの工程を示す平面図である。 図4は、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造方法のプレス工程を示す正面図である。 図5は、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造方法のプレス工程を示す斜視図である。 図6は、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造装置の矯正ローラを示す正面図である。 図7は、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造装置の矯正ローラを示す断面図である。 図8は、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造方法のプレス工程から第2切断工程までの工程を示す平面図である。 図9は、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造装置の切断機の構造を示す側面図である。 図10は、捲回電極体の構造例を示す図である。 図11は、捲回電極体の構造例を示す図である。 図12は、蓄電池の構造例を示す図である。 図13は、蓄電池を電源として搭載した車両の一例を示す図である。 図14は、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造装置の構成を示す図である。 図15は、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造装置の構成を示す図である。 図16は、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造装置のガイドロール機構を示す平面図である。 図17は、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造装置の巻取装置を示す部分断面図である。 図18は、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造装置のガイドローラを示す断面図である。 図19は、本発明の他の実施形態に係る電極シートの製造装置の矯正ローラを示す断面図である。
 以下、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造方法および製造装置を図面に基づいて説明する。
 この電極シートの製造装置100は、図2に示すように、搬送機構102と、第1切断機104と、間隔調整機106と、速度調整機構108と、プレス機110と、歪矯正機112と、第2切断機114と、位置調整機構120a、120bとを備えている。
≪搬送機構102≫
 搬送機構102は、金属箔10(集電体)に電極材料が塗工された原シート材1を搬送する機構である。この実施形態では、搬送機構102は、供給リール121から原シート材1を引き出し、第1切断機104、間隔調整機106、速度調整機構108、プレス機110、歪矯正機112、第2切断機114に、順に原シート材1を搬送する。当該搬送機構102は、原シート材1をガイドするガイドローラ128を複数備えている。原シート材1は、第1切断機104で分断され、さらに第2切断機114で各電極シート5a~5fに分断される。各電極シート5a~5fは、それぞれ巻取装置126、127にロール状に巻き取られる。
≪原シート材1≫
 原シート材1は、図1に示すように、幅が広い金属箔10に、電極材料11、12、13が塗工されている。この実施形態では、原シート材1は、金属箔10の長さ方向に電極材料が塗工された3本の塗工部11、12、13を有している。また、原シート材1の幅方向両縁部には、電極材料が塗工されていない所定幅の未塗工部16、17を有している。塗工部11、12、13は、上述した未塗工部16、17の内側で、それぞれ所定の間隔をあけて所定の幅で塗工されており、各塗工部11、12、13の間に未塗工部18、19が設けられている。当該未塗工部18、19は、両端の未塗工部16、17の概ね2倍の幅を有している。この原シート材1は、金属箔10の両面に、同じ位置に塗工部11、12、13が塗工されており、電極材料11、12、13を乾燥させてから供給リール121に巻き取られている。
 この原シート材1は、図1に示すように、塗工部11、12、13の幅方向の中心および各塗工部11、12、13の間に、切断線z1~z5が設定されている。かかる切断線z1~z5を切断することによって、帯状の金属箔10の幅方向片側に偏って所定幅で電極材料が塗工された電極シートを複数(この実施形態では、6本)切り出せる。
≪第1切断機104、第1切断工程≫
 第1切断機104は、図2および図3に示すように、搬送機構102で搬送された原シート材1を分断する。この実施形態では、第1切断機104は、図3に示すように、電極材料が塗工された各塗工部11、12、13の間の未塗工部18、19に設定された切断線z2、z4に沿って原シート材1を切断する。第1切断機104には、切断線z2、z4に対応して複数のスリッター104a、104bを備えている。当該スリッター104a、104bには、種々のスリッター(カッター)から、金属箔10を適切に切断できるものを採用するとよい。電極シートは、電池により、また正極と負極によっても、金属箔の材質や厚さなどが異なる。このため、スリッター104a、104bは、好適には、金属箔10の材質や厚さなどに応じて、切断条件を適切に変更できるものを採用するとよい。
≪位置調整機構120a≫
 搬送経路において、第1切断機104の上流には、位置調整機構120aが配設されている。位置調整機構120aは、例えば、原シート材1の位置を検知する検知装置と、原シート材1の位置を補正する補正機構を組み合わせた、EPC装置(edge position control device)又はCPC装置(center position control device)を用いるとよい。EPC装置は、図3に示すように、原シート材1のエッジ位置を検知するセンサ120a1を有し、当該センサ120a1の検知に基づいてエッジ位置を合わせて、原シート材1の幅方向の位置を補正する装置である。なお、原シート材1の幅方向の位置を補正する機構は図示を省略している。また、CPC装置は、図示は省略するが、原シート材1の両端のエッジ位置を検知することで原シート材1のセンター位置を検知し、当該センター位置を合わせて原シート材1の幅方向の位置を補正する装置である。
 EPC装置とCPC装置は、いずれも原シート材1の位置を調整する機構として用いることができる。特に、エッジ位置を管理したい場合はEPC装置を用いるとよく、センター位置を管理したい場合はCPC装置を用いるとよい。この実施形態では、第1切断機104に供給される原シート材1の位置を管理する位置調整機構120aとして、EPC装置を用いている。
 この位置調整機構120aによって、原シート材1の切断線z2、z4を第1切断機104のスリッター104a、104bに適切に合わせることができる。
≪間隔調整機106、間隔調整工程≫
 第1切断機104で切断線z2、z4にスリットが入れられた原シート材1は、間隔調整機106に供給される。間隔調整機106は、図3に示すように、第1切断機104で分断された原シート材1a、1b、1cの間隔を拡げる。すなわち、第1切断機104で切断線z2、z4に入れられたスリットを拡げて、分断された原シート材1a、1b、1cの間隔を調整する。このような機構は、図示は省略するが、傾きロールや固定バーなど、搬送されるシート材の位置を補正する機構を用いるとよい。この実施形態では、かかる間隔調整機106によって、第1切断機104で分断された原シート材1a、1b、1cの間隔が広げられるので、分断された原シート材1a、1b、1cの縁が擦れ合うことを防止でき、異物の発生を防止できる。
 なお、この実施形態では、図3に示すように、第1切断機104で分断された原シート材1a、1b、1cのうち中央の原シート材1bの搬送経路と、分断前の原シート材1の搬送経路とが、同一の直線z3に沿って設定されている。これにより、分断後の原シート材1a、1b、1cと、分断前の原シート材1との間で適切に張力が作用し、分断前の原シート材1を適切に搬送することができる。
≪速度調整機構108、速度調整工程≫
 速度調整機構108は、第1切断機104で分断された原シート材1a、1b、1cが、プレス機110に供給される速度を調整する機構である。
 この実施形態では、間隔調整機106によって原シート材1a、1b、1cの間隔が調整されると、分断された各原シート材1a、1b、1cの経路長に差が生じる。また、原シート材1a、1b、1cは、それぞれ塗工部11、12、13の厚みが均一でなく、プレス機110による圧延量に差が生じる場合がある。図3に示すように、かかる原シート材1a、1b、1cを並走させた状態でプレス機110に供給すると、経路長の差や、圧延量の差に応じて、各原シート材1a、1b、1cに張力差が生じ、スムーズに搬送できない場合がある。
 この実施形態では、プレス機110の上流に速度調整機構108を有している。この速度調整機構108は、図2に示すように、第1切断機104で分断された原シート材1a、1b、1cのうち、真ん中の原シート材1bを基準にして、他の原シート材1a、1cの速度を調整している。基準となる真ん中の原シート材1bは、張力調整機構(この実施形態では、ダンサローラ108a)に通されて張力が調整される。また、図示は省略するが、モータ又はブレーキ機構に通されて、プレス機110に供給される速度が調整されている。他の原シート材1a、1cは、所定の張力を維持するとともに、経路長を変動させるリザーバ機構108bを備えている。かかるリザーバ機構108bは、ダンサローラ108aの動作に連動している。
 この実施形態では、速度調整機構108によって、真ん中の原シート材1bを基準にして、他の原シート材1a、1cの速度が調整される。これによって、プレス機110に供給される各原シート材1a、1b、1cの張力差が解消されるので、各原シート材1a、1b、1cをプレス機110にスムーズに搬送できる。
 なお、この実施形態では、速度調整機構108は、真ん中の原シート材1bを基準にして、他の原シート材1a、1cの速度を調整しているが、基準となる原シート材は、分断された原シート材1a、1b、1cの何れでもよい。機械構成上、基準となる原シート材は、適切なものを選択するとよい。
≪プレス機110、プレス工程≫
 次に、プレス機110を説明する。
 プレス機110は、図2および図3に示すように、搬送機構102の搬送経路において第1切断機104よりも下流側に配設され、第1切断機104で分断された各原シート材1a、1b、1cをプレスする。この実施形態では、プレス機110は、第1切断機104で分断された各原シート材1a、1b、1cを幅方向に並べて、一対のロール110a、110bで挟んでプレスしている。
 当該プレス工程で、原シート材1a、1b、1cを圧延することによって、電極材料の密度を上げることができ、電池の単位容量当たりの能力を向上させることができる。また、プレス機110でプレスすることによって、各原シート材1a、1b、1cを圧延でき、各電極シートを適切な厚さにできる。後述するが、二次電池を構成する電極シートは、セパレータを介して重ねられた状態で捲回される。この際、各電極シートが適切な厚さであれば、捲回体の厚さのばらつきを抑えることができるとともに、捲回時の巻ズレなども防止できる。
 この実施形態では、図4に示すように、原シート材1a、1b、1cは、それぞれ金属箔10に電極材料11~13が塗工されている。この場合、一対のロール110a、110bで圧延すると、電極材料が塗工された塗工部11(12、13)では金属箔10に圧力が作用し、金属箔10が伸ばされる。この場合、金属箔10は幅方向だけでなく長さ方向にも伸びる。これに対して、未塗工部16、18((18、19)、(19、17))には圧力が及ばず、金属箔10の伸びは塗工部11(12、13)に比べてほとんど生じない。
 このため、プレス機110を通過させると、図5に示すように、塗工部11(12、13)と未塗工部16、18((18、19)、(19、17))とで、長さ方向の伸びに差が生じる。この差によって、原シート材1a、1b、1cに歪が生じる。かかる歪は出来る限り矯正したい。このため、この実施形態では、搬送経路においてプレス機110の下流に歪矯正機112を配置している。
≪歪矯正機112、歪矯正工程≫
 歪矯正機112は、第1切断機104で分断された原シート材1a、1b、1cに生じる歪を矯正する。歪矯正機112は、図2および図6に示すように、原シート材1a、1b、1cが掛けられる矯正ローラ112aを有している。
 矯正ローラ112aの外径は、図6および図7に示すように、原シート材1a、1b、1cの塗工部11、12、13を支持する部位に比べて、未塗工部(16、18)、(18、19)、(19、17)を支持する部位112a1、112a2が太い。
 この矯正ローラ112aに原シート材1a、1b、1cが掛けられると、中間部の塗工部11、12、13に比べて、幅方向両側の未塗工部(16、18)、(18、19)、(19、17)が伸ばされる。特に、未塗工部(16、18)、(18、19)、(19、17)を支持する部位112a1、112a2が、内側から外側に向けてテーパ状に太くなっている。このため、未塗工部(16、18)、(18、19)、(19、17)は、当該矯正ローラ112aを通る際に、長さ方向に均一に伸ばされる。
 なお、金属箔の材質や厚さ、また、電極材料の塗工量などの要因によって生じる歪の大きさが異なる。このため、上記当該未塗工部16、18((18、19)、(19、17))を支持する部位112a1、112a2のテーパの度合いは、かかる金属箔の材質や歪の大きさなどの要因によって調整するとよい。
 この実施形態では、図2に示すように、2つの矯正ローラ112aが同じ回動機構112bに取り付けられており、各原シート材1a、1b、1cの表裏を順番に2つのローラ112aに掛けている。この場合、金属箔の材質や歪の大きさなどの要因によって回動機構112bの角度を調整するとよい。
 この実施形態では、図7に示すように、当該未塗工部16、18((18、19)、(19、17))を支持する部位112a1、112a2が交換可能に構成されている。すなわち、この実施形態では、矯正ローラ112aは、軸部材151に、ベアリング152、153を介してスペーサ154、155が回転自在に装着されている。そして、当該スペーサ154、155に、矯正ローラ112aの中間部を構成する円筒部材156が装着されている。また、当該未塗工部16、18((18、19)、(19、17))を支持する部位112a1、112a2は、中間部とは別部材で構成されており、スペーサ154、155の両側に取り付けられている。このため、かかる部位112a1、112a2のみを交換することによって、テーパの度合いを変えることができる。これによって製造する電極シートが変更された場合、具体的には、金属箔や電解材料の塗工量などの条件が変わった場合に、かかる部位112a1、112a2を最適なものに交換するとよい。これによって、設備の汎用性を確保できる。
 また、上述した歪矯正機112では、図6および図7に示すように、未塗工部(16、18)、(18、19)、(19、17)を支持する部位112a1、112a2が、内側から外側に向けてテーパ状に太くなっている。矯正ローラ112aは、かかる形態に限定されない。例えば、図19に示すように、矯正ローラ112aの未塗工部16、18を支持する部位112a1、112a2は、段差を設けて、内側から外側に向けて太くしてもよい。この場合でも、当該矯正ローラ112aを通る際に、未塗工部16、18を長さ方向に均一に伸ばすことができる。この場合、未塗工部16、18を支持する部位112a1、112a2を交換可能に構成してもよい。この場合、未塗工部16、18を支持する部位112a1、112a2を交換し、段差の形状、段差の度合いを変えることができる。これによって製造する電極シートが変更された場合、具体的には、金属箔や電解材料の塗工量などの条件が変わった場合に、かかる部位112a1、112a2を最適なものに交換するとよい。これによって、設備の汎用性を確保できる。
 かかる歪矯正機112で歪が矯正された原シート材1a、1b、1cは、図2および図8に示すように、それぞれ第2切断機114に送られる。
≪第2切断機114、第2切断工程≫
 第2切断機114は、図2に示すように、プレス機110でプレスされた後で、原シート材1a、1b、1cを塗工部11、12、13で切断する切断機である。
 すなわち、この実施形態では、図3および図8に示すように、第2切断機114によって切断する切断線z1、z3、z5は、それぞれ原シート材1a、1b、1cの塗工部11、12、13の幅方向中心に設定されている。
 この実施形態では、第2切断機114は、切断線z1、z3、z5に対応して3つのスリッター114a、114b、114cを備えている。3つのスリッター114a、114b、114cは、原シート材1a、1b、1cの搬送経路に対して幅方向の位置が固定されている。このため、かかるスリッター114a、114b、114cに対して、原シート材1a、1b、1cの塗工部11、12、13の幅方向中心が合うように、原シート材1a、1b、1cを搬送する必要がある。このため、第2切断機114の上流に位置調整機構120bを配設している。
 また、この実施形態では、位置調整機構120bとして、CPC装置(center position control device)が用いられている。この位置調整機構120bは、図8に示すように、原シート材1a、1b、1cの両端に配設されたセンサ120b1、120b2によって、原シート材1a、1b、1cの両端のエッジ位置を検知する。そして、センサ120b1、120b2で検知されたエッジ位置に基づいて原シート材1a、1b、1cのセンター位置(切断線z1、z3、z5)を割り出し、当該センター位置を第2切断機114のスリッター114a、114b、114cに合わせている。
 これによって、原シート材1a、1b、1cの切断線z1、z3、z5を適切にスリッター114a、114b、114cに合わせることができる。
 なお、第2切断機114には、電極材料が塗工された金属箔10を適切に切断できるスリッター114a、114b、114cを採用するとよい。例えば、公知のスリッター(カッター)から所要の機能を奏するスリッターを選択すると良い。また、電極シートは、電池によってまた正極と負極によって、金属箔の材質および厚さ、塗工された電極材料およびその厚さが異なる。このため、スリッター114a、114b、114cは、好適には、当該原シート材1a、1b、1cに応じて、切断条件を適切に変更できるものを採用するとよい。
 このように第2切断機114で原シート材1a、1b、1cを分断することによって、複数本(この実施形態では、6本)の電極シート5a~5fを得ることができる。
 なお、この実施形態では、図8に示すように、第2切断機114で分断された電極シート5a~5fのうち電極シート5b、5d、5fの搬送経路と、それぞれ分断前の原シート材1a、1b、1cの搬送経路とは、それぞれ同一の直線z1、z3、z5に沿って設定されている。これにより、第2切断機114で分断後の電極シート5a~5fと、分断前の原シート材1a、1b、1cとの間で適切に張力が作用し、分断前の原シート材1a、1b、1cを適切に搬送することができる。
 さらに、この実施形態では、電極シート5dの搬送経路と、第1切断機104で分断される前の原シート材1の搬送経路とが、同一の直線z3(この実施形態では、z3は第1切断機104で分断される前の原シート材1の幅方向の中心線)に沿って設定されている。これにより、第1切断機104で分断される前の原シート材1と、第2切断機114で分断された電極シート5a~5fとの間で適切に張力が作用し、分断前の原シート材1を適切に搬送することができる。
 このように、分断された各電極シート5a~5fは、図2に示すように、それぞれ巻取装置126、127に巻き取られる。
 この電極シートの製造装置100によれば、図3に示すように、第1切断機104によって、電極材料が塗工された各塗工部11、12、13の間で原シート材1を分断する。そして、当該分断された原シート材1a、1b、1cをプレス機110でプレスする。このため、このプレス工程では、各原シート材1a、1b、1cが干渉せず、原シート材1a、1b、1cにしわが生じるのを抑制できる。
 すなわち、図1に示すように、複数本の塗工部11、12、13を有する原シート材1をそのままプレスする場合、塗工部11~13に比べて、未塗工部16~19では金属箔10が伸びない。このため、原シート材1a、1b、1cにしわが発生する。
 これに対し、この実施形態では、プレス機110でプレスされる原シート材1a、1b、1cは、それぞれ独立している。このため塗工部11、12、13が圧延された影響が各原シート材1a、1b、1cに留まる。このため、原シート材1a、1b、1cに生じる歪が相互に影響してしわが生じるのを抑制できる。
 また、第1切断機104は、未塗工部18、19のみを切断するので切断条件の設定が容易である。すなわち、この原シート材1には、図1に示すように、塗工部11、12、13と、未塗工部18、19にそれぞれ切断線z1~z5が設定されている。この場合、塗工部11、12、13に設定された切断線z1、z3、z5と、未塗工部18、19に設定された切断線z2、z4とで、切断条件は異なる。この実施形態では、第1切断機104で、未塗工部18、19に設定された切断線z2、z4のみを切断するので、第1切断機104の切断条件の設定が容易になる。
 また、この実施形態では、搬送機構102において、第1切断機104の上流に、第1切断機104に供給される原シート材1の幅方向位置を調整する位置調整機構120aが配設されている。このため、第1切断機104に対して、原シート材1の未塗工部18、19に設定された切断線z2、z4の位置を適切に合わせることができる。これによって、原シート材1を切断線z2、z4で精度良く分断することができる。
 また、この実施形態では、プレス機110は、図2に示すように、一対のロール110a、110bを有している。そして、図3に示すように、第1切断機104によって分断された各原シート材1a、1b、1cは、当該ロール110a、110bの軸方向に間隔をあけて並べられる。この状態で、各原シート材1a、1b、1cは、プレス機110にプレスされる。この場合、各原シート材1a、1b、1cに対してそれぞれプレス機を配設する場合に比べて、搬送機構も煩雑にならず、設備コストを安価にできるとともに省スペース化を図ることができる。
 また、この実施形態では、搬送経路において第1切断機104とプレス機110との間に速度調整機構108を有している。速度調整機構108は、第1切断機104で複数本に分断された各原シート材1a、1b、1cが、プレス機110に供給される速度を調整する。このため、プレス機110に供給される各原シート材1a、1b、1cの張力を調整でき、原シート材1a、1b、1cをプレス機110にスムーズに供給することができる。
 また、この実施形態では、図2に示すように、搬送経路においてプレス機110よりも下流側に、第1切断機104で分断された各原シート材1a、1b、1cを、塗工部11、12、13で分断する第2切断機114を有している。
 この場合、第1切断機104で、未塗工部18、19に設定された切断線z2、z4のみを切断し、その後、第2切断機114で塗工部11、12、13に設定された切断線z1、z3、z5を切断する。このため、第2切断機114の切断条件の設定が容易になる。
 この実施形態では、図2および図8に示すように、搬送経路においてプレス機110と第2切断機114との間に歪矯正機112が配設されている。そして、歪矯正機112によって、プレス機110で原シート材1a、1b、1cに生じた歪を矯正している。
 すなわち、プレス機110を通過する際、図4および図5に示すように、電極材料が塗工された塗工部11、12、13では金属箔が伸びるが、それに比べて、未塗工部16、18((18、19)、(19、17))では金属箔は伸びない。このため、プレス機110を通過すると、原シート材1a、1b、1cに歪が生じる。この実施形態では、図2および図8に示すように、プレス機110と第2切断機114との間に歪矯正機112が配設されているので、かかる歪を矯正して原シート材1a、1b、1cを第2切断機114に供給することができる。これによって、第2切断機114で切断する位置を精度良く調整することができる。
 この実施形態では、第1切断機104と第2切断機114は、例えば、図9に示すように、表裏片側の切断刃1042、1142(固定刃)を固定しておき、反対側の切断刃1041、1141(可動刃)が可動するように構成している。この場合、可動刃1041、1141を一連の揺動アーム1043、1143に取り付けて一体的に操作できるように構成するとよい。このように構成することによって、可動刃1041、1141が複数ある場合でも、揺動アーム1043、1143の揺動量を調整するだけでよいので、固定刃1042、1142に対する可動刃1041、1141の進入量の調整が簡単に行なえる。
 すなわち、この実施形態では、第1切断機104では、図3に示すように、未塗工部18、19に設定された切断線z2、z4に対して、2つのスリッター104a、104bを備えている。また、第2切断機114では、図8に示すように、塗工部11、12、13に設定された切断線z1、z3、z5に対して、3つのスリッター114a、114b、114cを備えている。この場合において、図9に示すように、固定刃1042、1142に対して、可動刃1041、1141を一連の揺動アーム1043、1143に取り付けて一体的に操作できるように構成するとよい。この構成によって、可動刃1041、1141の進入量が一定するので、各スリッター104a、104b、114a、114b、114cの切断条件を合わせるのが容易になる。
 また、この実施形態では、第2切断工程では、第1切断工程で分断された複数の原シート材1a、1b、1cを横に並べて切断している。このように構成することによって、各原シート材1a、1b、1cを切断する切断機を各個別々に設ける必要がなく、一体の切断機で構成することができる。各原シート材1a、1b、1cに対して切断条件を合わせるのが容易になる。また原シート材1a、1b、1cの搬送機構も煩雑にならず、設備コストを安価にできるとともに省スペース化を図ることができる。
 以上、本発明の一実施形態に係る電極シートの製造方法およびその装置を説明したが、本発明は、上記の実施形態には限定されない。
 例えば、原シート材1には、電極材料が3本に分けて塗工されているものを例示したが、原シート材1には、3本以上の電極材料が塗工されていてもよい。また、各図の寸法等も、図示および説明の便宜上、適宜簡略化している。従って、電極シートの製造装置100の各構成は、図示されたものにも限定されない。
 また、搬送機構は、原シート材1が変更された場合でも対応できるように、汎用性を有していてもよい。また、第1切断機および第2切断機は、原シート材1の塗工部および未塗工部に設定された切断線の位置に応じて、スリッターの位置を変更できるものでもよい。プレス機は、一対のローラで構成されていることが望ましく、原シート材1に応じて、ローラの形状等は種々変更するとよい。ここに言及する事項に関わらず、本発明は、種々の変更が可能である。
 かかる電極シートは、例えば、種々の二次電池の捲回電極体を構成する。例えば、捲回電極体を有する二次電池にはリチウムイオン二次電池(lithium-ion secondary battery)や、ニッケル水素二次電池(nickel-hydride secondary battery)などがある。以下、リチウムイオン二次電池の一例を説明する。
 リチウムイオン二次電池は、例えば、図12に示すように、矩形の金属製の電池ケース300に構成されており、電池ケース300には、捲回電極体310が収容されている。
 この実施形態では、捲回電極体310は、図10および図11に示すように、帯状電極として、正極シート311と、負極シート313を備えている。また、帯状セパレータとして、第1セパレータ312と、第2セパレータ314を備えている。そして、正極シート311と、第1セパレータ312と、負極シート313と、第2セパレータ314の順で重ねられて巻き取られている。ここで、正極シート311と負極シート313は、それぞれ本発明に係る電極シートに相当する。正極シート311は正の電極シートであり、負極シート313は負の電極シートである。
 正極シート311は、この実施形態では、アルミニウム箔からなる集電体シート311c(金属箔10に相当)の両面に、正極活物質を含む電極材料311dが塗工されている。当該電極材料311dに含まれる正極活物質としては、例えば、マンガン酸リチウム(LiMn)、コバルト酸リチウム(LiCoO)、ニッケル酸リチウム(LiNiO)などが挙げられる。
 負極シート313は、この実施形態では、銅箔からなる集電体シート313c(金属箔10に相当)の両面に、負極活物質を含む電極材料313dが塗工されている。当該電極材料313dに含まれる負極活物質としては、例えば、グラファイト(Graphite)やアモルファスカーボン(Amorphous Carbon)などの炭素系材料、リチウム含有遷移金属酸化物や遷移金属窒化物等などが挙げられる。
 セパレータ312、314は、イオン性物質が透過可能な膜であり、この実施形態では、ポリプロピレン製の微多孔膜が用いられている。
 この実施形態では、電極材料311d、313dは集電体シート311c、313cの幅方向片側に偏って塗工されており、集電体シート311c、313cの幅方向反対側の縁部には塗工されていない。正負の電極シート311、313のうち、集電体シート311c、313cに電極材料311d、313dが塗工された部位を塗工部311a、313aといい、集電体シート311c、313cに電極材料311d、313dが塗工されていない部位を未塗工部311b、313bという。
 図11は、正極シート311と、第1セパレータ312と、負極シート313と、第2セパレータ314とが順に重ねられた状態を示す幅方向の断面図である。正極シート311の塗工部311aと負極シート313の塗工部313aは、それぞれセパレータ312、314を挟んで対向している。図10および図11に示すように、捲回電極体310の捲回方向に直交する方向(巻き軸方向)の両側において、正極シート311と負極シート313の未塗工部311b、313bが、セパレータ312、314からそれぞれはみ出ている。当該正極シート311と負極シート313の未塗工部311b、313bは、捲回電極体310の正極と負極の集電体311b1、313b1をそれぞれ形成している。
 かかるリチウムイオン二次電池では、放充電時に、正極シート311の塗工部311aと負極シート313の塗工部313aの間で、帯状セパレータ312、314を通してリチウムイオンが行き来する。この際、リチウムイオンが析出するのを防止するため、正極シート311の塗工部311aは、負極シート313の塗工部313aからはみ出ないようにしたい。正極シート311の塗工部311aは、負極シート313の塗工部313aからはみ出ないように構成することによって、放充電時に、リチウムイオンが析出するのを防止することができる。
 この実施形態では、図10および図11に示すように、正極シート311の塗工部311aの幅(電極幅a)を、負極シート313の塗工部313aの幅(電極幅b)よりも狭くし、正極シート311の塗工部311aが、負極シート313の塗工部313aからはみ出ないようにしている。また、正極シート311の塗工部311aと負極シート313の塗工部313aが、それぞれセパレータ312、314からはみ出ないようにして内部短絡を防止している。
 しかしながら製造上の誤差があったり、正極シート311と負極シート313、および、セパレータ312、314が重ねられる際に幅方向にずれが生じたりする。このため、誤差やずれを許容するべく、負極シート313の塗工部313aの幅bと正極シート311の塗工部311aの幅aとの差分(b-a)、第1セパレータ312と第2セパレータ314の幅c1、c2と負極シート313の塗工部313aの幅bとの差分((c1、c2)-b)に所要の距離を設定している。
 本発明に係る電極シートの製造装置100によれば、図1に示すように、一枚の原シート材1から複数の電極シートを切り出すことができ、電極シートの製造コストを低減できる。また、電極シートを製造する際にプレスするが、プレス時に生じるしわが低減されるので、精度の良い電極シートが得られる。これにより、上述した差分(b-a)、差分((c1、c2)-b)の低減を図ることができる。また、各電極シート311、313に生じるしわや歪を極めて小さく抑えることができる。このため、当該捲回電極体310の製造時の巻ずれが生じにくい。
 また、電池ケース300には、図12に示すように、正極端子301と負極端子303が設けられている。正極端子301は捲回電極体310の正極集電体311b1(図10参照)に電気的に接続されている。負極端子303は捲回電極体310の負極集電体313b1(図10参照)に電気的に接続されている。かかる電池ケース300には電解液が注入される。電解液は、適当な電解質塩(例えばLiPF等のリチウム塩)を適当量含むジエチルカーボネート、エチレンカーボネート等の混合溶媒のような非水電解液で構成できる。本発明によれば、電極シートを精度よく製造することができるので、蓄電池の長寿命化を図ることができる。
 かかるリチウムイオン二次電池(lithium-ion secondary battery)は、複数個が組み合わされて組電池1000を構成し、例えば、図13に示すように、車両1001の電源として搭載される。本発明は電池性能の安定性や、長寿命化に寄与する。
 このように本発明は、捲回電極体を有する二次電池(蓄電池)の製造方法および製造装置として有益である。
 以下、電極シートの製造方法および製造装置について他の実施形態をさらに説明する。
 上述した電極シートの製造方法では、例えば、図1に示すように、原シート材1の幅方向に所定の間隔をあけて原シート材1の長さ方向に設定された切断線z1~z5に沿って、原シート材1を切断して複数の電極シート5a~5f(シート材)を得ている。このように、電極シートの製造方法では、原シート材が長さ方向に沿って切断されることで、複数のシート材(電極シート)を得る。切断された複数のシート材5a~5fは、次工程への搬送中に互いの縁が擦れ合わないように、隣り合ったシート材の間隔をあける必要がある。しかし、原シート材を切断して複数のシート材を得る場合、切断によって得られるシート材の数が多くなればなるほど、スペース的な余裕がなく平面的に間隔を広げるのが難しくなる。
≪装置400A≫
 図14に示す装置400Aは、同様に、原シート材500の幅方向に所定の間隔をあけて切断線z1~z5(図16参照)に沿って、原シート材500を長さ方向に沿って切断して複数のシート材505a~505fを得る場合に用いる。この装置400Aによれば、切断された複数のシート材505a~505fの縁が擦れ合わないように搬送できる。この場合、装置400Aは、図14に示すように、まず、原シート材500を切断機401で切断した後、シート材505a~505fのうち隣り合うシート材を上下に分けて搬送する。これによって、切断された複数のシート材505a~505fの間隔をあけるのが容易になる。例えば、図14に示すように、原シート材500を切断機401で切断した後、端から奇数番目のシート材505a、505c、505eを上方に搬送し、偶数番目のシート材505b、505d、505fを下方に搬送するとよい。これにより、切断によって得られるシート材505a~505fの数が多い場合でも、切断後に隣り合うシート材505a~505fの縁が擦れ合うのを確実に防止できる。また、平面上、搬送経路の設置スペースを省スペース化することができる。
 また、切断された複数のシート材505a~505fは、例えば、クリーナや検査装置に通されることがある。この場合、例えば、図14に示す装置400Aのように、上下の搬送経路に、クリーナ410a、410b、検査装置420a、420b、巻取装置430a、430bを、それぞれ配設してもよい。この場合、上方の搬送経路を走行するシート材505a、505c、505eと、下方の搬送経路を走行するシート材505b、505d、505fは、それぞれ別のクリーナ410a、410b、別の検査装置420a、420bに通される。そして、それぞれ別の巻取装置430a、430bで巻き取られる。
 しかしながら、この場合には、図14に示すように、クリーナ410a、410b、検査装置420a、420b、巻取装置430a、430bが、上下の搬送経路にそれぞれ必要になる。また、各シート材505a~505fの上下に分かれた搬送経路がそれぞれ長く煩雑になる。さらに、ガイドローラ402の数なども多くなり、総じて設備コストが嵩みやすい。加えて、電極シート505a~505fを搬送する搬送経路を設定するスペース、クリーナ410a、410bや検査装置420a、420bを配置するスペースなど、所要のスペースを要する。
≪装置400B≫
 これに対し、図15に示す装置400Bの構成では、設備コストが低減、省スペース化が図られる。この装置400Bは、図15に示すように、機構A(工程A)と、機構B(工程B)を備えている。
 機構A(工程A)は、原シート材500を複数のシート材505a~505fに切断し、隣り合うシート材を上下に分け、上下の搬送経路で各シート材505a~505fの位置を調整する。すなわち、機構Aでは、装置400は、まず、原シート材500を切断線z1~z5(図16参照)に沿って複数のシート材505a~505fに切断した後、隣り合うシート材505a、505c、505eと、シート材505b、505d、505fを上下に分ける。次に、上下の搬送経路で各シート材505a~505fの位置(間隔)を調整する。
 また、機構B(工程B)では、装置400Bは、上下の搬送経路で位置(間隔)が調整されたシート材505a~505fを幅方向に間隔をあけて並べて1つの搬送経路に案内して搬送する。
 かかる装置400Bでは、原シート材500は切断機401で、複数のシート材505a~505fに切断される。そして、切断されたシート材505a~505fは、隣り合うシート材が上下に分けて搬送される。この実施形態では、切断されたシート材505a~505fのうち、走行方向に向かって右端から奇数番目のシート材505a、505c、505eが上方に搬送され、偶数番目のシート材505b、505d、505fが下方に搬送される。このため、切断機401で切断されたシート材505a~505fは、隣り合うシート材505a~505fの縁が擦れ合わない。
 なお、この実施形態では、図16に示すように、切断機401で分断された電極シート505a~505fのうちシート505dの搬送経路と、それぞれ分断前の原シート材500の搬送経路とは、それぞれ同一の直線z3(この実施形態では、z3は分断前の原シート材500の幅方向の中心線)に沿って設定されている。これにより、切断機401で分断後の電極シート505a~505fと、分断前の原シート材500との間で適切に張力が作用し、分断前の原シート材500を適切に搬送することができる。
≪ガイドロール機構403a、403b≫
 次に、図15に示す装置400Bは、上下に分けられた上下の搬送経路にそれぞれシート材の位置(間隔)を調整するガイドロール機構403a、403bを備えている。
 かかるガイドロール機構403a、403bは、例えば、CPCやEPCに用いられるガイドロール機構を用いると良い。かかるガイドロール機構403a、403bとしては、株式会社ニレコ製のEPC用ガイドロール機構を用いることができる。EPC用ガイドロール機構は、代表的なものとして、センターピボット方式のガイドロール機構や、エンドピポット方式のガイドロール機構がある。ガイドロール機構403a、403bは、適宜、適当なものを選択して用いることができる。かかるガイドロール機構403a、403bを上下の搬送経路に設けることによって、上下の搬送経路において、それぞれ切断された各電極シート505a~505fの位置(間隔)を高精度に管理することができる。
 装置400Bでは、上述したガイドロール機構403a、403bによって、上方のシート材505a、505c、505eと、下方のシート材505b、505d、505fの位置(間隔)が調整される。その後、シート材505a~505fを所要の間隔をあけて幅方向に並べて1つの搬送経路で搬送する。すなわち、図16に示すように、上方の搬送経路を通るシート材505a、505c、505eは、上方に配設されたガイドロール機構403aによってそれぞれ位置が調整される。また、下方の搬送経路を通るシート材505b、505d、505fは、下方に配設されたガイドロール機構403bによってそれぞれ位置が調整される。なお、図示の便宜上、図16では、ガイドロール機構403a、403bの設置位置は、ずらして記載されている。
 各シート材505a~505fは、各シート材505a~505fの縁が擦れ合わないように幅方向に並べられて1つの搬送経路で搬送される。このため、ガイドロール機構403a、403bは、上下の搬送経路において各シート材505a~505fの搬送経路にそれぞれに設けられている。これにより、シート材505a~505fを1つの搬送経路で搬送する際に、各シート材505a~505fの縁が擦れ合わないように、各シート材505a~505fに所要の間隔を生じさせることができる。
 また、この実施形態では、切断されたシート材505a~505fのうち、走行方向に向かって右端から奇数番目のシート材505a、505c、505eが上方に搬送され、偶数番目のシート材505b、505d、505fが下方に搬送される。そして、上方のガイドロール機構403aによって奇数番目のシート材505a、505c、505eの位置(間隔)が適切に調整される。また、下方のガイドロール機構403bによって偶数番目のシート材505b、505d、505fの位置(間隔)が適切に調整される。そして、各シート材505a~505fに所要の間隔を生じさせた後、シート材505a~505fは、505a~505fの順番で幅方向に並べられて、1つの搬送経路へ案内される。
 この装置400Bは、図15に示すように、ガイドロール機構403a、403bによって、上下の搬送経路において、それぞれ切断された各電極シート505a~505fの位置(間隔)を高精度に調整することができる。そして、図16に示すように、各シート材505a~505fの縁が擦れ合わないように、各シート材505a~505fに所要の間隔を生じさせて、シート材505a~505fを1つの搬送経路に案内することができる。このようにして、装置400Bでは、切断された複数のシート材505a~505fに所要の間隔を生じさせて、幅方向に並べて1つの搬送経路で搬送することができる。このため、切断された複数のシート材505a~505fを1つのクリーナ410、1つの検査装置420に通すことができる。さらに、1つの巻取装置430によって、複数のシート材505a~505fを巻き取ることができる。
 この際、クリーナ410は、例えば、幅方向に間隔をあけて並べられた複数のシート材505a~505fを走行させつつ、シート材505a~505fに付着した異物を除去できる装置であるとよい。また、検査装置420は、幅方向に間隔をあけて並べられた複数のシート材505a~505fを走行させつつ検査できる装置であるとよい。検査装置420としては、例えば、シート材505a~505fに塗工された電極材料の幅や厚さ、シート材505a~505fに対する塗工位置などを検査する装置が挙げられる。
≪巻取装置430≫
 また、巻取装置430は、図17に示すように、複数の巻取リール432がフリクションシャフト434(friction shaft)に装着されている。フリクションシャフト434は、当該巻取リール432に作用するトルクを調整できるシャフトである。かかる「フリクションシャフト434」は、種々の市販のフリクションシャフトを採用できる。市販のフリクションシャフトとしては、例えば、株式会社セイワ製のエアフリクションシャフトを採用できる。このエアフリクションシャフトは、空気(圧縮空気)の作用で、各巻取リール432に作用するトルクを調整できる。
 この実施形態にかかるフリクションシャフト434は、軸部434aと、トルク付与リング434bと、間隔保持リング434cとを備えている。軸部434aは、中空の棒状の部材であり、外周面にトルク付与リング434bと間隔保持リング434cとが交互に装着されている。かかるフリクションシャフト434の外周には、複数の巻取リール432が装着されている。巻取リール432の間には、スペーサ436が介在しており、フリクションシャフト434の外周に対する各巻取リール432の位置が設定されている。
 巻取リール432は、巻取装置430に向けて搬送されるシート材505a~505fの位置に対応して、長さ方向に間隔をあけた状態で配置されている。かかる巻取リール432の内周側には、トルク付与リング434bが配置されている。また、このフリクションシャフト434の軸部434aは、中空部分にコンプレッサCから圧縮空気が供給される。
 トルク付与リング434bは、軸部434aの中空部分の空気圧に応じて、巻取リール432との間に摩擦力が生じ、巻取リール432に所要のトルクを作用させる。この際、軸部434aの中空部分の空気圧が高くなると、トルク付与リング434bと巻取リール432との摩擦力が高くなる。また、軸部434aの中空部分の空気圧が低くなると、トルク付与リング434bと巻取リール432との摩擦力が低くなる。間隔保持リング434cは、トルク付与リング434bの間隔を保持するリング部材である。また、このフリクションシャフト434の軸部434aには、フリクションシャフト434を回転させるモーターMが接続されている。モーターMの駆動力およびコンプレッサCから供給される圧縮空気の空気圧は、制御装置Sによって制御される。
 このフリクションシャフト434は、上述したように、コンプレッサCの空気圧が制御され、巻取リール432がシート材505a~505fを巻き取るのに要する、所要のトルクが生じさせるように調整されている。すなわち、シート材505a~505fに作用する張力が低い場合には、フリクションシャフト434の回転に伴って、巻取リール432によりシート材505a~505fが巻き取られる。シート材505a~505fに作用する張力が所定以上に高くなると、フリクションシャフト434のトルク付与リング434bと、巻取リール432との間に滑りが生じる。これにより、シート材505a~505fに作用する張力が急激に増加するのを防止できる。
 このように、この巻取装置430は、フリクションシャフト434に、複数のシート材505a~505fに対応して間隔をあけて複数の巻取リール432が配置されている。フリクションシャフト434は、各巻取リール432に作用するトルクを調整できる。このため、この巻取装置430は、各シート材505a~505fに作用する張力が過度に増減されないように、各シート材505a~505fを巻き取ることができる。
 このように、図15に示す装置400Bは、原シート材500を複数のシート材505a~505fに切断した後、隣り合うシート材505a、505c、505eと、シート材505b、505d、505fを上下に分ける。次に、上下の搬送経路で各シート材505a~505fの位置(間隔)を調整する。次に、上下の搬送経路において、位置(間隔)が調整された各シート材505a~505fを幅方向に間隔をあけて並べて1つの搬送経路で搬送することができる。そして、切断された複数のシート材505a~505fを1つの搬送経路で搬送することができるので、1つのクリーナ410、1つの検査装置420に通すことができる。さらに、上述した1つの巻取装置430によって、各シート材505a~505fを巻き取ることができる。このように、クリーナ、検査装置、巻取装置をそれぞれ1つの装置にできるので、設備コストが低減され、また設備の省スペース化が図られる。
≪ガイドローラ402≫
 また、このように、複数のシート材505a~505fを1つの搬送経路で搬送する場合には、各シート材505a~505fに作用する張力が異なる場合がある。各シート材505a~505fに作用する張力が異なる場合には、搬送経路において、各シート材505a~505fの張りや緩みに差が生じる。各シート材505a~505fの張りや緩みの差が大きくなると、しわの発生や、巻取リール432に巻き取られたシート材505a~505fの硬さや長さに大きな差が生じる場合がある。
 そこで、かかる複数のシート材505a~505fを搬送する場合のガイドローラ402として、かかる各シート材505a~505fに作用する張力の差に対応して、複数のシート材505a~505fを搬送することができるガイドローラを採用するとよい。
 このガイドローラ402は、例えば、図18に示すように、回転軸441と、テンデンシー用ベアリング442(bearing for tendency drive roller)と、シェル443とを備えている。
 回転軸441は、軸受を介して回転自在に支持されており、この実施形態では、ガイドローラ402を支持するフレーム446に軸受447を介して回転自在に装着されている。回転軸441の外周面には、それぞれ所定の間隔をあけて複数のテンデンシー用ベアリング442が装着されている。テンデンシー用ベアリング442は、回転軸441を支持する軸受447に比べて、滑り抵抗が大きい。シェル443は、シート材505a~505fをガイドする部材であり、かかるテンデンシー用ベアリング442の外輪に装着されている。
 かかるガイドローラ402の各シェル443は、テンデンシー用ベアリング442を介して回転軸441に装着されている。この場合、テンデンシー用ベアリング442は、搬送するシート材505aに作用するテンションを、回転軸441とシェル443との相対回転によって吸収する。このように、各シェル443は、いわゆるテンデンシーローラ(tendency drive roller)で構成されている。
 このように、ガイドローラ402は、それぞれテンデンシーローラを構成する複数のシェル443によって、幅方向に間隔をあけて並べられたシート材505a~505fを搬送する。すなわち、このガイドローラ402は、軸受447で支持された回転軸441の回転によって各シェル443が回転する。また、シート材505a~505fに作用する張力の差に応じて、テンデンシー用ベアリング442によって各シェル443が適宜に回転軸441に対して相対回転する。これにより、各シート材505a~505fを搬送する各シェル443の回転速度に所要の差が生じる。これにより、各シート材505a~505fに作用する張力の差を許容しつつ、1つの回転軸441に装着された複数のシェル443によって、それぞれシート材505a~505fを搬送することができる。このように、このガイドローラ402によれば、幅方向に間隔をあけて並べられたシート材505a~505fを、張力の差を許容しつつ案内することができる。
 以上のように、この装置400Bは、図15に示すように、原シート材500を複数のシート材505a~505fに切断した後、隣り合うシート材を上下に分け、上下の搬送経路で各シート材505a~505fの位置(間隔)を調整する。次に、上下の搬送経路で位置が調整されたシート材505a~505fを幅方向に間隔をあけて並べて1つの搬送経路に案内して搬送する。かかる装置400Bは、図2に示される電極シートの製造装置100に適宜に適用できる。
 例えば、図3および図8に示すように、原シート材1は、第1切断機104で分断され、さらに第2切断機114で各電極シート5a~5fに分断される。図3で示した例では、原シート材1は、電極材料が塗工された塗工部11、12、13が幅方向に3本であり、第1切断機104で3本のシート材1a、1b、1cに切断される。しかしながら、原シート材1は、電極材料が塗工された塗工部が幅方向に3本以上形成されていてもよい。1枚の原シート材1から取れる電極シートの本数が多くなればなるほど生産性が向上する。
 上述した装置400B(図15参照)は、原シート材1から取れる電極シートの本数を多くするに好適である。すなわち、例えば、図示は省略するが、原シート材1に6本の塗工部が形成されている場合には、原シート材1は、第1切断機104で6本に切断される。このような場合に、図15に示すように、まず隣り合うシート材を上下に分け、上下の搬送経路で各シート材の位置(間隔)を調整する。次に、上下の搬送経路で位置(間隔)が調整されたシート材を幅方向に間隔をあけて並べて1つの搬送経路に案内して搬送するとよい。これにより、原シート材1から切断された複数のシート材の縁が擦れ合うことなく、複数のシート材を搬送できる。また、複数のシート材を1つの搬送経路で案内できるので、例えば、プレス機や、クリーナ、検査装置などの省スペース化を図ることができるとともに、ガイドローラの数などを少なくできるなど、低コスト化を図ることができる。この場合、1枚の原シート材1から取れる電極シートの本数が多くなり、電極シートの生産性が向上し、しいては、かかる電極シートを用いる電池の生産性が向上する。
1 原シート材
1a、1b、1c 分断された原シート材
5a~5f 電極シート
10 金属箔(集電体)
11~13 塗工部(電極材料)
12 セパレータ
16~19 未塗工部
100 製造装置
102 搬送機構
104 第1切断機
104a、104b スリッター(カッター)
106 間隔調整機
108 速度調整機構
108a ダンサローラ
108b リザーバ機構
110 プレス機
110a、110b ロール
112 歪矯正機
112a 矯正ローラ
112a1、112a2 テーパ部(未塗工部を支持する部位)
114 第2切断機
114a~114c スリッター
120a、120b 位置調整機構
121 供給リール
126、127 巻取装置
128 ガイドローラ
300 電池ケース
301 正極端子
303 負極端子
310 捲回電極体
311 正極シート(電極シート)
311a 塗工部
311b 未塗工部
311b1 正極集電体
311c 集電体シート(金属箔)
311d 電極材料
312、314 セパレータ
313 負極シート(電極シート)
313a 塗工部
313b 未塗工部
313b1 負極集電体
313c 集電体シート(金属箔)
313d 電極材料
401 切断機
402 ガイドローラ
403a、403b ガイドロール機構
410、410a、410b クリーナ
420、420a、420b 検査装置
430、430a、430b 巻取装置
432 巻取リール
434 フリクションシャフト
434a 軸部
434b トルク付与部
434c 間隔保持リング
436 スペーサ
441 回転軸
442 テンデンシー用ベアリング
443 シェル
446 フレーム
447 軸受
500 原シート材
505a~505f シート材(電極シート)
1000 組電池
1001 車両
1041、1141 可動刃
1042、1142 固定刃
1043、1143 揺動アーム
z1~z5 切断線

Claims (23)

  1.  帯状の金属箔に、所定の間隔をあけて電極材料が長さ方向に複数本塗工された原シート材を、前記電極材料が塗工された各塗工部の間で分断する第1切断工程と、
     前記第1切断工程で分断された各原シート材をプレスするプレス工程と、
    を有する、電極シートの製造方法。
  2.  前記プレス工程は、前記第1切断工程で分断された各原シート材を幅方向に並べて、一対のロールで挟んでプレスする、請求項1に記載の電極シートの製造方法。
  3.  前記第1切断工程と前記プレス工程との間に、前記第1切断工程で複数本に分断された各原シート材の間隔を拡げて、前記プレス工程に各原シート材を供給する間隔調整工程を有する、請求項1又は2に記載の電極シートの製造方法。
  4.  前記第1切断工程と前記プレス工程との間に、前記第1切断工程で複数本に分断された各原シート材の速度を調整する速度調整工程を有し、当該速度調整工程によって前記プレス工程に供給される各原シート材の速度が調整される、請求項1から3の何れかに記載の電極シートの製造方法。
  5.  前記プレス工程後に前記第1切断工程で分断された各原シート材を、前記電極材料が塗工された塗工部で切断する第2切断工程を有する、請求項1から4の何れかに記載の電極シートの製造方法。
  6.  前記プレス工程後、前記第2切断工程の前に、前記第1切断工程で分断された各原シート材の歪を矯正する歪矯正工程を有する、請求項5に記載の電極シートの製造方法。
  7.  前記歪矯正工程では、原シート材の塗工部に比べて未塗工部が伸ばされる、請求項6に記載の電極シートの製造方法。
  8.  原シート材を複数のシート材に切断し、隣り合うシート材を上下に分け、上下の搬送経路で各シート材の位置を調整する工程Aと、
     前記工程Aにおいて、前記上下の搬送経路で位置が調整されたシート材を幅方向に間隔をあけて並べて1つの搬送経路に案内して搬送する工程Bと、
    を備えた、請求項1から7までの何れか一項に記載された、電極シートの製造方法。
  9.  電極シートを製造する製造装置であって、
     原シート材を搬送する搬送機構と、
     前記搬送機構で搬送された前記原シート材を分断する第1切断機と、
     前記搬送機構の搬送経路において、前記第1切断機よりも下流側に配設され、前記第1切断機で分断された各原シート材をプレスするプレス機と
    を備え、
     前記搬送機構は、帯状の金属箔に所定の間隔をあけて電極材料が長さ方向に複数本塗工された原シート材を搬送でき、前記第1切断機は、電極材料が塗工された塗工部の間で当該原シート材を分断できるようにスリッターが配設されている、電極シートの製造装置。
  10.  前記搬送経路において、前記第1切断機の上流に、前記第1切断機に供給される原シート材の幅方向位置を調整する位置調整機構を配設した、請求項9に記載の電極シートの製造装置。
  11.  前記プレス機は一対のロールを有し、前記第1切断機によって分断された各原シート材を当該ロールの軸方向に間隔をあけて並べて、前記一対のロールで挟んでプレスすることを特徴とする、請求項9又は10に記載の電極シートの製造装置。
  12.  前記搬送経路において前記第1切断機と前記プレス機との間に、前記第1切断機で複数本に分断された各原シート材の間隔を拡げる間隔調整機が配設されている、請求項9から11の何れかに記載の電極シートの製造装置。
  13.  前記搬送経路において前記第1切断機と前記プレス機との間に、前記第1切断機で複数本に分断された各原シート材の速度を調整する速度調整機構が配設されており、当該速度調整機構によって前記プレス機に供給される各原シート材の速度が調整される、請求項9から12の何れかに記載の電極シートの製造装置。
  14.  前記搬送経路において前記プレス機よりも下流側に、前記第1切断機で分断された各原シート材を、前記電極材料が塗工された塗工部で分断する第2切断機が配設されている、請求項9から13の何れかに記載の電極シートの製造装置。
  15.  前記搬送経路において前記プレス機と前記第2切断機との間に歪矯正機が配設されている、請求項14に記載の電極シートの製造装置。
  16.  前記歪矯正機は、原シート材が掛けられる矯正ローラを有し、当該矯正ローラは、前記原シート材の塗工部を支持する部位に比べて、未塗工部を支持する部位が太い、請求項15に記載の電極シートの製造装置。
  17.  前記矯正ローラは、前記原シート材の幅方向両側の未塗工部を支持する部位が交換可能である、請求項16に記載の電極シートの製造装置。
  18.  前記搬送経路において前記第2切断機の上流に、前記第2切断機に供給される原シート材の幅方向位置を調整する位置調整機構が配設された、請求項14から17の何れかに記載の電極シートの製造装置。
  19.  原シート材を複数のシート材に切断し、隣り合うシート材を上下に分け、上下の搬送経路で各シート材の位置を調整する機構Aと、
     前記機構Aにおいて、前記上下の搬送経路で位置が調整されたシート材を幅方向に間隔をあけて並べて1つの搬送経路に案内して搬送する機構Bと、
    を備えた、請求項9から18までの何れか一項に記載された、電極シートの製造装置。
  20.  幅方向に間隔をあけて並べられたシート材を搬送するガイドローラであって、
     軸受を介して回転自在に支持された回転軸と、
     前記回転軸に間隔をあけて装着され、前記軸受よりも滑り抵抗が大きい、複数のテンデンシー用ベアリングと、
     前記テンデンシー用ベアリングを介して、それぞれ前記回転軸に装着された複数のシェルと、
    を有し、前記複数のシェルによってそれぞれ前記シート材を搬送するガイドローラを備えた、請求項19に記載の電極シートの製造装置。
  21.  前記複数のシート材の間隔に対応して、長さ方向に間隔をあけて複数の巻取リールが配置され、前記巻取リールに作用するトルクを調整できるフリクションシャフトを有し、
     前記フリクションシャフトに配置された巻取リールによって、前記複数のシート材を巻き取る巻取装置を備えた、請求項19又は20に記載の電極シートの製造装置。
  22.  電極シートと帯状セパレータが重ねられて捲回された捲回電極体を有する電池の製造方法であって、前記電極シートの製造方法として請求項1から8の何れかに記載の電極シートの製造方法を含む、電池の製造方法。
  23.  電極シートと帯状セパレータが重ねられて捲回された捲回電極体を有する電池の製造装置であって、前記電極シートの製造装置として請求項9から22の何れかに記載の電極シートの製造装置を含む、電池の製造装置。
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