WO2017131027A1 - 電極積層装置及び電極積層方法 - Google Patents
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Definitions
- One aspect of the present invention relates to an electrode stacking apparatus and an electrode stacking method.
- a P & P (pick and place) method using a robot provided with a suction means is often used.
- a P & P (pick and place) method using a robot provided with a suction means is often used.
- the electrode laminating apparatus described in Patent Document 1 includes two supply mechanisms that respectively supply a positive electrode and a negative electrode, and a positive electrode and a negative electrode that are respectively disposed below the supply mechanisms so as to be orthogonal to each other and supplied from each supply mechanism.
- Two drop moving means that drop and move the negative electrode to a predetermined position using gravity, and a positive electrode and a negative electrode that are disposed below the drop moving means and discharged from the discharge portion of each drop moving means, respectively.
- Guiding and laminating means for sequentially laminating by guiding to a predetermined position.
- the guide laminating means includes two bottom walls on which the laminated body is placed, and two electrodes that project perpendicularly to the bottom wall and stop the movement of the electrodes discharged from the discharge portion of the drop moving means. And a standing wall.
- the positive electrode and the negative electrode When laminating the positive electrode and the negative electrode, the positive electrode is supplied in a direction facing one standing wall and the negative electrode is supplied in a direction facing the other standing wall.
- the positive electrode and the negative electrode supplied to the guide laminating means fall on the bottom wall or the laminated positive electrode and negative electrode, and then collide with the standing wall and stop.
- the supply mechanism of Patent Document 1 directly drops the positive electrode or the negative electrode cut from the strip-shaped positive electrode material or the negative electrode material onto the drop moving means.
- a tab serving as a current path between the external terminals has a shape protruding from a rectangular electrode body. Therefore, when the above supply mechanism is applied to an electrode having a tab, an electrode in which a separate tab is joined to the electrode body or an electrode in which the tab shape is integrally formed by a plurality of cuts is used in the electrode production line. It is conceivable that after being transported by a transport device such as a conveyor, it is dropped onto the drop moving means.
- the electrode laminating apparatus described in Patent Document 2 is arranged on a gantry, and transports by holding three supply units that respectively supply a positive electrode, a negative electrode, and a separator, and a positive electrode, a negative electrode, and a separator that are supplied from each supply unit.
- the three roller pairs are arranged on the downstream side in the conveying direction of the roller pair, and are laminated at the end of the laminated portion, and the laminated portion for laminating the positive electrode, the negative electrode and the separator conveyed from each roller pair.
- a regulating means for regulating the positions of the conveyed positive electrode, negative electrode and separator.
- the piling apparatus described in Patent Document 3 sorts the workpieces into upper and lower four branch conveyors, decelerates the sorted workpieces on a speed reduction conveyor, and then stacks them in a four-stage partitioned pile chamber. .
- JP 2012-91372 A JP2011-258418A JP 59-39653 A
- the electrode laminating speed can be increased as compared with the P & P method.
- the supply speed is limited only by the drop movement. Therefore, it is necessary to increase the electrode supply speed using mechanical means such as the roller disclosed in Patent Document 2.
- the transport speed of the transport device increases with the speed of the production line, and the supply speed needs to be higher than this transport speed.
- the electrode on which the active material layer is formed has higher rigidity than paper and resin film of the same size, and when the electrode collides with the standing wall on one side of the outer periphery, the entire electrode bends and then rebounds. Such a tendency becomes more prominent as the electrode supply rate increases.
- Patent Document 1 Even if rebounding occurs, the electrode is finally positioned in a state of hitting the standing wall by the action of gravity. However, if the next electrode is supplied before the movement of the electrode after bounce converges, the electrode where the movement after bounce has not converged is sandwiched between the stacked electrode and the next electrode. It stops in the state that I did. As a result, a laminate including electrodes that are finally displaced is formed.
- An object of one aspect of the present invention is to provide an electrode laminating apparatus and an electrode laminating method capable of achieving a high laminating speed while suppressing an increase in size of the apparatus.
- An electrode stacking apparatus is an electrode stacking apparatus that stacks electrodes supplied by a transport device to form an electrode stack, receives the electrodes supplied by the transport device, and supports the electrodes
- An electrode support part a circulation member having a loop shape extending in the vertical direction and having an electrode support part attached to the outer peripheral surface thereof, and a plurality of stages in which the electrodes are stacked on the opposite side of the conveying device across the circulation member
- a stacking unit having a plurality of stacking sections, an extrusion section that simultaneously extrudes electrodes supported by a plurality of electrode support sections toward a plurality of stacking sections, and a control for controlling circulation and raising / lowering of the circulation member and the operation of the extrusion section.
- a controller controls the operation of the extruding unit to extrude the electrode toward the stacking unit at a speed slower than the conveying speed of the electrode by the conveying device.
- the electrodes sequentially supplied to the electrode support portions are simultaneously pushed out and stacked on different stack portions.
- the discharge speed when extruding the electrodes to the laminated portion is higher than the electrode conveyance speed (supply speed) by the conveyance device.
- supply speed the electrode conveyance speed
- the electrode stacking apparatus it is possible to increase the stacking speed while suppressing the increase in size of the apparatus.
- the electrode laminating apparatus may further include a positioning unit that aligns the positions of the edges of the electrodes in a direction intersecting the electrode transport direction by the transport device. In this case, since the electrode is pushed out toward the laminated portion in a state where the edge positions of the electrodes are aligned, the electrode can be laminated with high positioning accuracy in the laminated portion.
- the electrode support portion may further include an impact relaxation portion that reduces the impact on the electrode when receiving the electrode. According to this configuration, when the electrode is supplied to the electrode support portion, peeling of the active material of the electrode can be suppressed. In other words, even if the electrode supply speed to the electrode support is increased, the impact on the electrode when the electrode support receives the electrode is reduced by the impact mitigation part, thereby preventing the active material from peeling off the electrode. can do.
- Another aspect of the present invention is an electrode laminating apparatus for laminating a positive electrode in which a positive electrode active material layer is formed on the surface of a positive electrode current collector and a negative electrode in which a negative electrode active material layer is formed on the surface of a negative electrode current collector.
- a loop-shaped first circulation member extending in the vertical direction, a plurality of first support parts attached to the outer peripheral surface of the first circulation member and supporting the positive electrode, and rotating the first circulation member and the first circulation
- a first drive unit that moves the member in the vertical direction; a first transport unit that transports the positive electrode; a loop-shaped second circulation member that extends in the vertical direction; and an outer peripheral surface of the second circulation member.
- a second transport unit that transports the negative electrode, and includes a plurality of second support members that support the negative electrode, a second drive unit that rotates the second circulation member and moves the second circulation member in the vertical direction; Between the first transport unit and the second transport unit A stack unit having a plurality of stacked portions in which positive and negative electrodes are alternately stacked, and a plurality of positive electrodes transported by the first transport unit are held at height positions corresponding to the plurality of stacked portions.
- a transport control unit that controls the second drive unit so as to hold the plurality of negative electrodes transported by the second transport unit at height positions corresponding to the plurality of stacked layers, A first extrusion unit that simultaneously extrudes a plurality of positive electrodes toward a plurality of stacked portions, and a second extrusion unit that simultaneously extrudes a plurality of negative electrodes toward a plurality of stacked portions.
- a plurality of positive electrodes conveyed by the first conveying unit are held at height positions corresponding to a plurality of laminated portions, and a plurality of positive electrodes are arranged in a plurality of stages by the first extrusion unit.
- a plurality of positive electrodes are simultaneously laminated in the plurality of laminated portions by extruding simultaneously toward the laminated portion.
- the second extrusion unit simultaneously extrudes the plurality of negative electrodes toward the plurality of stacked portions.
- a plurality of negative electrodes are laminated at the same time in a plurality of laminated portions.
- the electrode laminating apparatus is disposed between the laminating unit and the first transport unit, and includes a first wall portion having a plurality of first slits through which a plurality of positive electrodes extruded by the first extruding unit pass, And a second wall portion having a plurality of second slits through which a plurality of negative electrodes extruded by the second extrusion unit pass, and the conveyance control unit includes a plurality of positive electrodes.
- the first drive unit may be controlled to be held at the height position of the first slit
- the second drive unit may be controlled to hold the plurality of negative electrodes at the height position of the plurality of second slits.
- the plurality of positive electrodes when the plurality of positive electrodes are simultaneously extruded toward the plurality of stacked portions by the first extrusion unit, the plurality of positive electrodes are securely stacked on each stacked portion through the first slits,
- the plurality of negative electrodes When the plurality of negative electrodes are simultaneously extruded toward the plurality of stacked portions by the second extrusion unit, the plurality of negative electrodes pass through the second slits and are reliably stacked on each stacked portion.
- the height position of the first slit and the height position of the second slit are the same, and the lower portion of the first slit on the inner surface of the first wall portion and the second slit on the inner surface of the second wall portion.
- Each side portion may be provided with a taper that increases the distance between the first wall portion and the second wall portion upward. In this case, since the positive electrode that has passed through the first slit and the negative electrode that has passed through the second slit are likely to fall, the positive electrode and the negative electrode are easily stacked on the stacked portion.
- the electrode stacking apparatus includes a third driving unit that moves a plurality of stacked units in the vertical direction, a positive electrode stacking height position that is constant with respect to the first slit, and a negative electrode stacking height position that is the second slit.
- a stack control unit that controls the third drive unit so as to be constant may be further provided. In this case, the falling distances of the positive electrode and the negative electrode are equal regardless of the number of stacked positive electrodes and negative electrodes.
- the laminated portion may have a base on which the positive electrode and the negative electrode are placed, and a side wall that stands on the base and aligns the positions of the edges of the positive electrode and the negative electrode. In this case, when the positive electrode and the negative electrode are stacked on the plurality of stacked portions, the multiple stacked portions are not moved in the vertical direction. Therefore, the control process is facilitated.
- the electrode stacking apparatus includes a third driving unit that moves a plurality of stacked units in the vertical direction, a positive electrode stacking height position that is constant with respect to the first slit, and a negative electrode stacking height position that is the second slit.
- a stack control unit that controls the third drive unit so as to be constant may further be provided, and the height position of the first slit and the height position of the second slit may be alternately shifted.
- the positive electrode that has passed through the first slit is positioned by hitting the inner surface of the second wall portion
- the negative electrode that has passed through the second slit is positioned by hitting the inner surface of the first wall portion.
- the electrode stacking apparatus may further include a positioning unit that aligns the edges of the positive electrode and the negative electrode. In this case, since the positive electrode and the negative electrode are pushed out toward the laminated portion in a state where the edges of the positive electrode and the negative electrode are aligned, the positive electrode and the negative electrode can be laminated with high positioning accuracy in the laminated portion.
- the positioning unit may have a receiving part that contacts the edges of the positive electrode and the negative electrode, and a pressing part that presses the positive electrode and the negative electrode against the receiving part.
- a receiving part that contacts the edges of the positive electrode and the negative electrode
- a pressing part that presses the positive electrode and the negative electrode against the receiving part.
- the positioning unit is a pair of guide plates that guide the positive electrode and the negative electrode downward, and the pair of guide plates each have a tapered portion that narrows the distance between the pair of guide plates downward. Also good. In this case, it is possible to align the edges of the positive electrode and the negative electrode with a simple configuration without using an actuator or the like.
- An electrode stacking apparatus is an electrode stacking apparatus that stacks electrodes supplied by a transport device to form an electrode stack, and includes a plurality of electrode support portions that support the electrodes, and a transport An electrode distribution unit that distributes the electrodes supplied by the apparatus to each of the plurality of electrode support units, and a multi-layer unit that is disposed on the side of the plurality of electrode support units and includes a plurality of multi-layer stack units on which the electrodes are stacked.
- An extruding unit that extrudes the electrodes supported by the plurality of electrode supporting units toward the multi-layered stacking unit, and a control unit that controls the operation of the electrode distributing unit and the extruding unit. The operation of the extruding unit is controlled so that the electrode is pushed out toward the laminated unit at a speed slower than the conveying speed of the electrode.
- a plurality of electrodes are distributed to a plurality of electrode support portions.
- the discharge speed when pushing the electrodes to the lamination portion is made slower than the electrode conveyance speed (supply speed) by the conveyance device.
- supply speed the electrode conveyance speed
- the electrode stacking apparatus it is possible to increase the stacking speed while suppressing the increase in size of the apparatus.
- An electrode stacking method is an electrode stacking method executed by an electrode stacking apparatus that stacks an electrode in which an active material layer is formed on the surface of a current collector, and sequentially supplying electrodes. And a plurality of electrode support portions supported by each of the plurality of electrode support portions at a distribution step of distributing to each of the plurality of electrode support portions for supporting the electrodes, and a discharge speed smaller than a supply speed of the electrodes to the support portions in the distribution step. A discharge step of discharging each of the plurality of electrodes to each of the plurality of stacked portions.
- the distributing step is executed by a circulation member having a loop shape extending in the vertical direction and having an electrode support portion attached to the outer peripheral surface thereof, and a control unit that controls the operation of the circulation member. Also good.
- an electrode stacking apparatus and an electrode stacking method capable of achieving an increase in stacking speed while suppressing an increase in size of the apparatus.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing the inside of a power storage device manufactured by applying an electrode stacking apparatus according to an embodiment.
- 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
- FIG. 3 is a side view (including a partial cross section) showing the electrode stacking apparatus according to the first embodiment.
- 4 is a plan view of the electrode stacking apparatus shown in FIG.
- FIG. 5 is a side view of the laminated unit.
- FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which electrodes are stacked on the stacking portion of the stacking unit together with a stack takeout conveyor.
- FIG. 7 is a configuration diagram of a control system of the electrode stacking apparatus shown in FIGS. 3 and 4.
- FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a control processing procedure executed by the controller when the electrodes are stacked on the stacked portion of the stacked unit.
- FIG. 9 is a table showing operation states of the positive electrode transport unit, the negative electrode transport unit, and the stack unit when the electrodes are stacked on the stack portion of the stack unit.
- FIG. 10 is a side view (including a partial cross-section) showing an operating state of the electrode stacking apparatus shown in FIGS. 3 and 4.
- FIG. 11 is a side view (including a partial cross-section) illustrating an operation state of the electrode stacking apparatus illustrated in FIGS. 3 and 4.
- FIG. 12 is a side view (including a partial cross-section) illustrating an operation state of the electrode stacking apparatus illustrated in FIGS. 3 and 4.
- FIG. 10 is a side view (including a partial cross-section) showing an operating state of the electrode stacking apparatus illustrated in FIGS. 3 and 4.
- FIG. 12 is a side view (including a partial cross-section
- FIG. 13 is a side view (including a partial cross-section) showing the electrode stacking apparatus shown in FIG. 3 together with the stacked body take-out unit.
- FIG. 14 is a plan view showing the electrode stacking apparatus and stacked body take-out unit shown in FIG.
- FIG. 15 is an enlarged cross-sectional view showing a modified example of the stacked portion shown in FIG.
- FIG. 16 is a perspective view of the laminated portion shown in FIG.
- FIG. 17 is a cross-sectional view showing a state in which the stacked portion shown in FIG. 15 is supported while being inclined.
- FIG. 18 is an enlarged cross-sectional view showing another modification of the stacked portion shown in FIG.
- FIG. 19 is a side view (including a partial cross section) showing the electrode stacking apparatus according to the second embodiment.
- FIG. 20 is a plan view of the electrode stacking apparatus shown in FIG.
- FIG. 21 is a front view of a pair of guide plates.
- FIG. 22 is a side view (including a partial cross section) showing the electrode stacking apparatus according to the third embodiment.
- FIG. 23 is a plan view of the electrode stacking apparatus shown in FIG.
- FIG. 24 is a diagram illustrating a modified example of the support portion.
- FIG. 25 is a side view (including a partial cross section) showing the electrode stacking apparatus according to the fourth embodiment.
- FIG. 26 is a plan view of the electrode stacking apparatus shown in FIG. 27 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 28 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
- FIG. 29 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
- FIG. 30 is a block diagram of a control system of the electrode stacking apparatus shown in FIG.
- FIG. 31 is a side view (including a partial cross section) showing an electrode stacking apparatus according to the fifth embodiment.
- FIG. 32 is a side view (including a partial cross section) showing the electrode stacking apparatus according to the sixth embodiment.
- FIG. 33 is a diagram illustrating the configuration of the support portion.
- FIG. 34 is a flowchart showing a control flow of the circulation member.
- FIG. 35 is a partial side view for explaining the operation of the circulation member during the preparation operation.
- FIG. 36 is a partial side view for explaining the operation of the circulation member during the stacking operation.
- FIG. 35 is a partial side view for explaining the operation of the circulation member during the preparation operation.
- FIG. 37 is a partial side view for explaining the operation of the circulation member during the return operation.
- FIG. 38 is a flowchart showing a control flow of the positioning unit.
- FIG. 39 is a flowchart showing the control flow of the extrusion unit on the positive electrode supply side.
- FIG. 40 is a flowchart showing a control flow of the extrusion unit on the negative electrode supply side.
- FIG. 41 is a table showing normal operation states of the positive electrode transport unit, the negative electrode transport unit, and the stack unit when electrodes are stacked.
- FIG. 42 is a table showing an operation state at the time of abnormality of the positive electrode transport unit, the negative electrode transport unit, and the stack unit when the electrodes are stacked.
- FIG. 43 is a diagram illustrating the state of the positive electrode transport unit at time A in FIG.
- FIG. 44 is a diagram illustrating a state of the positive electrode transport unit at time B in FIG.
- FIG. 45 is a diagram illustrating a state of the positive electrode transport unit at time C in FIG.
- FIG. 46 is a diagram illustrating a configuration example of a support structure and a drive mechanism of the circulation member of the positive electrode transport unit.
- FIG. 47 is a diagram illustrating a configuration example of a support structure and a driving mechanism of the circulation member of the positive electrode transport unit.
- FIG. 48 is a diagram illustrating a first operation example of the circulation member.
- FIG. 49 is a diagram illustrating a second operation example of the circulation member.
- FIG. 50 is a diagram illustrating a third operation example of the circulation member.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing the inside of a power storage device manufactured by applying an electrode stacking apparatus according to an embodiment.
- 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1 and 2, the power storage device 1 is a lithium ion secondary battery having a stacked electrode assembly.
- the power storage device 1 includes, for example, a substantially rectangular parallelepiped case 2 and an electrode assembly 3 accommodated in the case 2.
- the case 2 is made of a metal such as aluminum.
- a non-aqueous (organic solvent) electrolyte is injected into the case 2.
- the positive terminal 4 and the negative terminal 5 are arranged so as to be separated from each other.
- the positive terminal 4 is fixed to the case 2 via an insulating ring 6, and the negative terminal 5 is fixed to the case 2 via an insulating ring 7.
- an insulating film is disposed between the electrode assembly 3 and the inner side surface and bottom surface of the case 2.
- the case 2 and the electrode assembly 3 are insulated by the insulating film.
- a slight gap is provided between the lower end of the electrode assembly 3 and the bottom surface of the case 2, but in reality, the lower end of the electrode assembly 3 is located inside the case 2 via an insulating film. Is in contact with the bottom of A gap may be formed between the electrode assembly 3 and the case 2 by arranging a spacer between the electrode assembly 3 and the case 2.
- the electrode assembly 3 has a structure in which a plurality of positive electrodes 8 and a plurality of negative electrodes 9 are alternately stacked via bag-like separators 10.
- the positive electrode 8 is wrapped in a bag-like separator 10.
- the positive electrode 8 wrapped in the bag-shaped separator 10 is configured as a positive electrode 11 with a separator. Therefore, the electrode assembly 3 has a structure in which a plurality of separator-attached positive electrodes 11 and a plurality of negative electrodes 9 are alternately stacked.
- the electrodes located at both ends of the electrode assembly 3 are the negative electrodes 9.
- the positive electrode 8 includes a metal foil 14 that is a positive electrode current collector made of, for example, an aluminum foil, and a positive electrode active material layer 15 formed on both surfaces of the metal foil 14.
- the metal foil 14 has a foil body portion 14a having a rectangular shape in plan view, and a tab 14b integrated with the foil body portion 14a.
- the tab 14b protrudes from an edge near one end in the longitudinal direction of the foil body 14a.
- the tab 14b penetrates the separator 10.
- the tab 14 b is connected to the positive electrode terminal 4 through the conductive member 12. In FIG. 2, the tab 14b is omitted for convenience.
- the positive electrode active material layer 15 is formed on both the front and back surfaces of the foil body 14a.
- the positive electrode active material layer 15 is a porous layer formed including a positive electrode active material and a binder.
- the positive electrode active material include composite oxide, metallic lithium, and sulfur.
- the composite oxide includes, for example, at least one of manganese, nickel, cobalt, and aluminum and lithium.
- the negative electrode 9 has a metal foil 16 that is a negative electrode current collector made of, for example, copper foil, and a negative electrode active material layer 17 formed on both surfaces of the metal foil 16.
- the metal foil 16 includes a foil body portion 16a having a rectangular shape in plan view, and a tab 16b integrated with the foil body portion 16a. The tab 16b protrudes from the edge in the vicinity of one end in the longitudinal direction of the foil body 16a. The tab 16 b is connected to the negative electrode terminal 5 through the conductive member 13. In FIG. 2, the tab 16b is omitted for convenience.
- the negative electrode active material layer 17 is formed on both the front and back surfaces of the foil body 16a.
- the negative electrode active material layer 17 is a porous layer formed including a negative electrode active material and a binder.
- the negative electrode active material include carbon such as graphite, highly oriented graphite, mesocarbon microbeads, hard carbon, and soft carbon, alkali metals such as lithium and sodium, metal compounds, SiOx (0.5 ⁇ x ⁇ 1.5 ) And the like or boron-added carbon.
- the separator 10 has a rectangular shape in plan view.
- Examples of the material for forming the separator 10 include a porous film made of a polyolefin-based resin such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP), or a woven or non-woven fabric made of polypropylene, polyethylene terephthalate (PET), methylcellulose, or the like. .
- the positive electrode 11 with separator and the negative electrode 9 are manufactured, and then the positive electrode 11 with separator and the negative electrode 9 are alternately stacked, and the positive electrode 11 with separator and the negative electrode 9 are stacked. Is fixed to obtain the electrode assembly 3. Then, the tab 14b of the positive electrode 11 with the separator is connected to the positive electrode terminal 4 through the conductive member 12, and the tab 16b of the negative electrode 9 is connected to the negative electrode terminal 5 through the conductive member 13, and then the electrode assembly 3 is attached to the case. 2 to accommodate.
- FIG. 3 is a side view (including a partial cross section) showing the electrode stacking apparatus according to the first embodiment.
- 4 is a plan view of the electrode stacking apparatus shown in FIG.
- the electrode stacking apparatus 20 of the present embodiment is an apparatus that alternately stacks the positive electrode 11 with separator and the negative electrode 9.
- the electrode stacking apparatus 20 includes a positive electrode transport unit 21, a negative electrode transport unit 22, a positive electrode supply conveyor 23, a negative electrode supply conveyor 24, and a stack unit 25.
- the positive electrode transport unit 21 is a first transport unit that sequentially transports the positive electrode 11 with the separator while storing it.
- the positive electrode transport unit 21 includes a loop-shaped circulation member 26 (first circulation member) extending in the vertical direction, and a plurality of plate-shaped support portions 27 that are attached to the outer peripheral surface of the circulation member 26 and support the positive electrode 11 with a separator. (First support part) and a drive part 28 (first drive part) for driving the circulation member 26.
- the circulation member 26 is composed of, for example, an endless belt.
- the circulation member 26 is stretched over two rollers 26a that are spaced apart from each other in the vertical direction, and is rotated with the rotation of each roller 26a. As the circulation member 26 rotates (circulates) in this way, each support portion 27 circulates and moves.
- the circulation member 26 is movable in the vertical direction together with the two rollers 26a.
- the separator-attached positive electrode 11 supplied from the positive electrode supply conveyor 23 is distributed to each support portion 27 that circulates and moves as described above. That is, the circulation member 26 functions as a distribution unit that distributes the separator-attached positive electrode 11 supplied by the positive electrode supply conveyor 23 to each of the plurality of support units 27.
- the driving unit 28 rotates the circulation member 26 and moves the circulation member 26 in the vertical direction.
- the drive unit 28 moves the circulating member 26 in the vertical direction via a rotation motor that rotates (circulates) the circulating member 26 by rotating the roller 26a and an elevating mechanism (not shown). And a lifting motor to be moved.
- the drive unit 28 rotates the circulation member 26 clockwise (in the direction of arrow A in the drawing) when viewed from the front side of the electrode stacking apparatus 20 (the front side of the drawing in FIG. 3). Accordingly, the support portion 27 on the positive electrode supply conveyor 23 side rises with respect to the circulation member 26, and the support portion 27 on the stacked unit 25 side descends with respect to the circulation member 26.
- the negative electrode transport unit 22 is a second transport unit that sequentially transports while storing the negative electrode 9.
- the negative electrode transport unit 22 includes a loop-shaped circulation member 29 (second circulation member) that extends in the vertical direction, and a plurality of plate-shaped support portions 30 (first members) that are attached to the outer peripheral surface of the circulation member 29 and support the negative electrode 9. 2 support portions) and a drive portion 31 (second drive portion) for driving the circulation member 29.
- the circulating member 29 is configured by, for example, an endless belt, like the circulating member 26 described above.
- the circulation member 29 is stretched over two rollers 29a that are spaced apart from each other in the vertical direction, and is rotated along with the rotation of each roller 29a. As the circulation member 29 rotates (circulates) in this manner, each support portion 30 circulates and moves. Further, the circulation member 29 is movable in the vertical direction together with the two rollers 29a.
- the negative electrode 9 supplied from the negative electrode supply conveyor 24 is distributed to each support portion 30 that circulates and moves as described above. That is, the circulation member 29 functions as a distribution unit that distributes the negative electrode 9 supplied by the negative electrode supply conveyor 24 to each of the plurality of support units 30.
- the driving unit 31 rotates the circulation member 29 and moves the circulation member 29 in the vertical direction.
- the drive unit 31 moves the circulation member 29 in the vertical direction via a rotation motor that rotates (circulates) the circulation member 29 by rotating the roller 29a and an elevating mechanism (not shown). And a lifting motor to be moved.
- the drive unit 31 rotates the circulation member 29 counterclockwise (in the direction of arrow B in the drawing) when viewed from the front side of the electrode stacking apparatus 20 (the front side of the drawing in FIG. 3). Therefore, the support part 30 on the negative electrode supply conveyor 24 side rises with respect to the circulation member 29, and the support part 30 on the laminated unit 25 side descends with respect to the circulation member 29.
- the positive electrode supply conveyor 23 conveys the positive electrode 11 with separator toward the positive electrode conveyance unit 21 in the horizontal direction, and supplies the positive electrode 11 with separator to the support portion 27 of the positive electrode conveyance unit 21.
- the negative electrode supply conveyor 24 conveys the negative electrode 9 toward the negative electrode conveyance unit 22 in the horizontal direction, and supplies the negative electrode 9 to the support portion 30 of the negative electrode conveyance unit 22.
- the positive electrode 11 with the separator transferred from the positive electrode supply conveyor 23 to the support portion 27 of the positive electrode transport unit 21 circulates and moves so as to rise once and then descend due to the rotation of the circulation member 26. At this time, the front and back of the positive electrode 11 with a separator are reversed in the upper part of the circulation member 26.
- the negative electrode 9 transferred from the negative electrode supply conveyor 24 to the support portion 30 of the negative electrode transport unit 22 circulates and moves so as to rise once and then lower due to the rotation of the circulation member 29. At this time, the front and back of the negative electrode 9 are reversed in the upper part of the circulation member 29.
- the lamination unit 25 is disposed between the positive electrode transport unit 21 and the negative electrode transport unit 22. As shown in FIG. 5, the stacking unit 25 is attached to the loop-shaped circulation member 32 extending in the vertical direction and the outer peripheral surface of the circulation member 32, and the positive electrode 11 with separator and the negative electrode 9 are alternately stacked. A plurality of plate-like stacked portions 33 and a drive portion 34 (third drive portion) that drives the circulation member 32 are provided.
- the circulating member 32 is constituted by, for example, an endless belt, similar to the circulating members 26 and 29 described above.
- the circulation member 32 is stretched over two rollers 32a that are spaced apart from each other in the vertical direction, and is rotated along with the rotation of each roller 32a. As the circulation member 32 rotates (circulates) in this way, each stacked portion 33 circulates and moves. In addition, the circulation member 32 is movable in the vertical direction.
- the laminated portion 33 is provided with two slits 35 into which a part of a laminated body takeout conveyor 72 (described later) enters.
- the drive unit 34 rotates the circulation member 32 and moves the circulation member 32 in the vertical direction.
- the drive unit 34 includes a rotation motor that rotates (circulates) the circulation member 32 by rotating the roller 32a, although not particularly illustrated. At this time, the drive unit 34 rotates the circulation member 29 in both directions (in the direction of the arrow C in the drawing).
- a wall portion 36 (first wall portion) extending in the vertical direction is disposed between the stacked unit 25 and the positive electrode transport unit 21.
- the wall portion 36 is provided with a plurality (four in this case) of slits 37 (first slits) through which the separator-attached positive electrode 11 extruded by an extrusion unit 41 described later passes.
- the slits 37 are arranged at equal intervals in the vertical direction.
- a wall 38 (second wall) extending in the vertical direction is disposed between the laminated unit 25 and the negative electrode transport unit 22.
- the wall portion 38 is provided with a plurality of (here, four) slits 39 (second slits) through which the negative electrode 9 pushed out by an extrusion unit 42 described later passes.
- the height position of each slit 39 is the same as the height position of each slit 37.
- each taper 40 is provided so as to be longer upward.
- the electrode stacking apparatus 20 includes an extrusion unit 41 (first extrusion unit) and an extrusion unit 42 (second extrusion unit).
- the extrusion unit 41 simultaneously extrudes a plurality (four in this case) of the positive electrodes with separators 11 toward the multi-layered portion 33 in the upper and lower stages (here, upper and lower four stages) in the lamination area in which the positive electrodes with separators 11 are laminated.
- the four separator-equipped positive electrodes 11 are simultaneously stacked on the four-layer stacked portion 33.
- the extruding unit 41 has a pair of pushing members 43 that push the four separator-attached positive electrodes 11 together, and a drive unit 44 that moves the pushing members 43 toward the four-layer stacked portion 33 side.
- the drive unit 44 includes a motor and a link mechanism.
- the extrusion unit 42 In the lamination area where the negative electrodes 9 are laminated, the extrusion unit 42 simultaneously extrudes a plurality of (here, four) negative electrodes 9 toward a plurality of (here, four upper and lower) laminated portions 33 to simultaneously form the four negative electrodes 9. Are simultaneously laminated on the four-tiered laminated portion 33.
- the extruding unit 42 has a pair of pushing members 45 that push the four negative electrodes 9 together, and a drive unit 46 that moves the pushing members 45 toward the four-stage laminated portion 33 side.
- the configuration of the drive unit 46 is the same as that of the drive unit 44.
- the drive units 44 and 46 may have a cylinder or the like.
- the electrode stacking device 20 also includes a positioning unit 47 that aligns the position of the bottom edge 11c of the separator-attached positive electrode 11 and a positioning unit 48 that aligns the position of the bottom edge 9c of the negative electrode 9.
- the positioning units 47 and 48 are arranged in a lamination area where the positive electrode 11 with separator and the negative electrode 9 are laminated.
- the bottom edge 11c of the positive electrode 11 with a separator is an edge opposite to the tab 14b side in the positive electrode 11 with a separator.
- the bottom edge 9c of the negative electrode 9 is an edge of the negative electrode 9 on the side opposite to the tab 16b side.
- the positioning unit 47 is disposed on the front side of the positive electrode transport unit 21 (the front side in FIG. 3), and is disposed on the rear side of the positive electrode transport unit 21 and the receiving portion 49 that contacts the bottom edge 11c of the positive electrode 11 with a separator.
- the attached positive electrode 11 has a pressing portion 50 that presses against the receiving portion 49.
- the receiving portion 49 is provided with a plurality of free rollers. Note that the receiving portion 49 may be formed of a resin whose surface is slippery.
- the pressing unit 50 includes a pressing plate 51 that presses the positive electrode 11 with a separator, and a driving unit 52 that moves the pressing plate 51 to the receiving unit 49 side.
- the drive part 52 has a cylinder, for example.
- the push plate 51 is fixed to the tip of the piston rod of the cylinder.
- the push plate 51 is provided with a slit 51a for allowing the tab 14b of the positive electrode 11 with a separator to escape.
- the positioning unit 48 is disposed on the front side of the negative electrode transport unit 22 (the front side in FIG. 3), and is disposed on the rear side of the negative electrode transport unit 22 and the receiving portion 53 that contacts the bottom edge 9c of the negative electrode 9. And a pressing portion 54 that presses against the receiving portion 53.
- the structure of the receiving portion 53 is the same as that of the receiving portion 49.
- the pressing unit 54 includes a pressing plate 55 that presses the negative electrode 9 and a driving unit 56 that moves the pressing plate 55 to the receiving unit 53 side.
- the push plate 55 is provided with a slit 55a for allowing the tab 16b of the negative electrode 9 to escape.
- the configuration of the drive unit 56 is the same as that of the drive unit 52.
- the electrode stacking apparatus 20 includes a controller 60 as shown in FIG.
- the controller 60 includes a CPU, a RAM, a ROM, an input / output interface, and the like.
- the controller 60 includes a transport control unit 61 that controls the drive unit 28 of the positive electrode transport unit 21 and the drive unit 31 of the negative electrode transport unit 22, a stacking control unit 62 that controls the drive unit 34 of the stacking unit 25, and the extrusion unit 41. It has an extrusion control unit 63 that controls the drive unit 44 and the drive unit 46 of the extrusion unit 42, and a positioning control unit 64 that controls the drive unit 52 of the positioning unit 47 and the drive unit 56 of the positioning unit 48.
- FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a control processing procedure executed by the controller 60 when the positive electrode 11 with a separator and the negative electrode 9 are stacked on the stacked portion 33 of the stacked unit 25.
- the circulation member 26 of the positive electrode transport unit 21 is rotated by intermittent driving at a predetermined interval, and the circulation member 29 of the negative electrode transport unit 22 is opposite to the circulation member 26 by the same intermittent drive as the circulation member 26. Rotating in the direction.
- the controller 60 first determines whether or not the electrode stacking timing has come (step S101).
- the condition for electrode stacking timing is, for example, whether or not the four support portions 30 that support the negative electrode 9 have reached positions corresponding to the lower end positions of the slits 37.
- the rotation speed of the circulation member 26 is reduced to half that of the initial operation, and the circulation member 26 is rotated at the same speed as the rotation speed of the circulation member 26.
- the drive unit 28 is controlled so as to raise (step S102).
- the movement amount of the support portion 27 in the initial operation is 1, the movement amount of the support portion 27 due to the rotation of the circulation member 26 is 0.5.
- the amount of movement of the support portion 27 due to the rise is 0.5.
- the movement amount of the support portion 27 on the positive electrode transport unit 21 side (hereinafter referred to as positive electrode supply side) is 1, and the movement amount of the support portion 27 on the lamination unit 25 side (hereinafter referred to as positive electrode lamination side) is 0. . Therefore, the rising amount of the support 27 on the positive electrode supply side is the same as that in the initial operation. Further, the height position of the support portion 27 on the positive electrode stacking side remains constant.
- the controller 60 controls the drive unit 28 so as to hold the four separator-attached positive electrodes 11 conveyed by the positive electrode conveyance unit 21 at the height positions corresponding to the upper and lower four-stage stacked portions 33. Specifically, the controller 60 controls the drive unit 28 so as to hold the four positive electrodes 11 with separators at the height positions of the slits 37 of the wall 36. Thereby, it becomes possible to laminate
- step S103 the controller 60 reduces the rotation speed of the circulation member 29 to half that of the initial operation and raises the circulation member 29 at the same speed as the rotation speed of the circulation member 29. Is controlled (step S103). Note that step S103 is actually executed in parallel with step S102.
- the movement amount of the support portion 30 in the initial operation is 1, the movement amount of the support portion 30 due to the rotation of the circulation member 29 is 0.5, and The amount of movement of the support portion 30 due to the rise is 0.5.
- the movement amount of the support part 30 on the negative electrode transport unit 22 side (hereinafter referred to as negative electrode supply side) is 1, and the movement amount of the support part 30 on the laminated unit 25 side (hereinafter referred to as negative electrode lamination side) is 0. . Therefore, the rising amount of the support 30 on the negative electrode supply side is the same as that during the initial operation. Further, the height position of the support portion 30 on the negative electrode stacking side remains constant.
- the controller 60 controls the drive unit 31 so as to hold the four negative electrodes 9 conveyed by the negative electrode conveyance unit 22 at the height positions corresponding to the upper and lower four-stage stacked units 33. Specifically, the controller 60 controls the drive unit 31 so as to hold the four negative electrodes 9 at the height positions of the slits 39 of the wall portion 38. As a result, the four negative electrodes 9 can be stacked on the four-layer stacked portion 33.
- the controller 60 controls the drive unit 56 so as to press the four negative electrodes 9 against the receiving unit 53 by the push plate 55 (step S104). Thereby, the bottom edge 9c of the negative electrode 9 is aligned.
- the controller 60 controls the driving unit 46 so that the pushing unit 45 simultaneously pushes the four negative electrodes 9 toward the upper and lower four-stage laminated parts 33 in the extrusion unit 42 (step S105).
- the four negative electrodes 9 are simultaneously stacked on the four-layer stacked portion 33 (see FIG. 10).
- the controller 60 determines whether or not a predetermined number of electrodes are respectively stacked on the four-layered stack 33 (step S106).
- the controller 60 determines that the predetermined number of electrodes are not stacked on the four-layered stack 33, as shown in FIG. 9, in the stacked unit 25, the four-layered stack 33 is inserted into the slits 37,
- the drive unit 34 is controlled so as to be lowered by one electrode with respect to 39 (see FIG. 11) (step S107). That is, the controller 60 controls the drive unit 34 so that the stack height position of the separator-attached positive electrode 11 is constant with respect to the slit 37.
- the controller 60 increases the rotational speed of the circulation member 29 by 5 times and lowers the circulation member 29 by 3 times to lower the support portion 30 on the negative electrode stacking side by four stages.
- the drive unit 31 is controlled so as to be lowered (step S108).
- the movement amount of the support portion 30 due to the rotation of the circulation member 29 becomes 2.5, and the movement amount of the support portion 30 due to the lowering of the circulation member 29 is ⁇ 1.5 ( ⁇ is lower). It becomes. Therefore, the amount of movement of the support 30 on the negative electrode supply side is 1, and the amount of movement of the support 30 on the negative electrode stacking side is ⁇ 4.
- the rising amount of the support portion 30 on the negative electrode supply side becomes the same as that in the initial operation, and the support portion 30 on the negative electrode stacking side is lowered by four steps (see FIG. 12).
- the controller 60 controls the drive unit 31 so as to return the circulation member 29 to the original operation state (the state in Step S103) (Step S109).
- controller 60 controls the drive unit 52 in the positioning unit 47 so as to press the four separator-attached positive electrodes 11 against the receiving unit 49 by the push plate 51 (step S110). Thereby, the bottom edge 11c of the positive electrode 11 with a separator is positioned.
- step S111 the controller 60 controls the drive unit 28 in the extrusion unit 41 so as to simultaneously push the four separator-attached positive electrodes 11 toward the four-stage laminated portion 33 by the push member 43 (step S111).
- the four positive electrodes 11 with a separator are laminated
- step S110 and step S111 are actually executed in parallel with step S108, as shown in FIG.
- the controller 60 controls the drive unit 34 to lower the four-stage stacking portion 33 by one electrode with respect to the slits 37 and 39 in the stacking unit 25 (step S112). That is, the controller 60 controls the drive unit 34 so that the stack height position of the negative electrode 9 is constant with respect to the slit 39.
- the controller 60 increases the rotational speed of the circulation member 26 by 5 times and lowers the circulation member 26 by 3 times to lower the support portion 27 on the positive electrode stacking side by four stages.
- the drive unit 28 is controlled to be lowered at step S113.
- the movement amount of the support portion 27 due to the rotation of the circulation member 26 is 2.5, and the movement amount of the support portion 27 due to the lowering of the circulation member 26 is ⁇ 1.5 ( ⁇ is a decrease). It becomes.
- the movement amount of the support portion 27 on the positive electrode supply side is 1, and the movement amount of the support portion 27 on the positive electrode stacking side is ⁇ 4.
- the rising amount of the support portion 27 on the positive electrode supply side becomes the same as that in the initial operation, and the support portion 27 on the positive electrode stacking side is lowered by four steps.
- the controller 60 controls the drive unit 28 to return the circulation member 26 to the original operation state (the state in Step S102) (Step S114). And the controller 60 performs step S104 and step S105. Note that step S104 and step S105 are actually executed in parallel with step S113, as shown in FIG.
- step S106 When the controller 60 determines in step S106 that the predetermined number of electrodes are respectively stacked on the four-layered stack 33, the present process is terminated.
- FIG. 10 to 12 are side views (including a partial cross section) showing the operating state of the electrode stacking apparatus 20.
- FIG. 10 shows that the support 27 on the positive electrode stacking side of the positive electrode transport unit 21 is lowered by four stages, and the four negative electrodes 9 are simultaneously pushed out toward the four-stage stacking section 33 by the extrusion unit 42. A state in which two negative electrodes 9 are stacked on a four-layered stack 33 is shown. At this time, when the negative electrode 9 is pushed out by the extrusion unit 42, the negative electrode 9 that has passed through the slit 39 of the wall portion 38 falls and is stacked on the stacked portion 33 as shown in FIG.
- FIG. 11 shows a state in which the four separators 33 are simultaneously pushed out toward the four-layer stack 33 by the extrusion unit 41 in a state where the four-layer stack 33 is lowered by one electrode. At this time, the four positive electrodes 11 with separators are held at a certain height position.
- the four separator-attached positive electrodes 11 are simultaneously extruded toward the four-layer laminated portion 33 by the extrusion unit 41 so that the four separator-attached positive electrodes 11 are laminated on the negative electrode 9 and the negative electrode transport unit 22.
- the separator-attached positive electrode 11 supplied from the positive electrode supply conveyor 23 is sequentially stored in the support portion 27 of the positive electrode transport unit 21.
- the electrode stacking apparatus 20 takes out a stacked body 70 that takes out a stacked body 70 (see FIG. 6B) in which a plurality of separator-attached positive electrodes 11 and negative electrodes 9 are stacked.
- a unit 71 is provided.
- the laminate take-out unit 71 includes two laminate take-out conveyors 72 for taking out the laminate 70, and a support that supports the laminate take-out conveyors 72 so as to be movable up and down. 73 and a drive unit 74 for raising and lowering the laminate take-out conveyor 72.
- the laminated body 70 When the laminated body 70 is taken out by the laminated body take-out unit 71, as shown in FIG. The bottom surface of the laminate 70 is brought into contact with the slit 35. Then, the laminated body 70 is mounted on each laminated body taking-out conveyor 72, and the laminated body 70 is conveyed by each laminated body taking-out conveyor 72. In this way, the stacked body 70 stacked on the upper and lower stacked sections 33 is sequentially taken out from the lower stage side.
- the plurality of separators positive electrodes 11 conveyed by the positive electrode conveyance unit 21 are held at the height positions corresponding to the plurality of stacked portions 33, and the plurality of separators are formed by the extrusion unit 41.
- the plurality of negative electrodes 9 are held by the extrusion unit 42 with respect to the plurality of stacked portions 33 in a state where the plurality of negative electrodes 9 transported by the negative electrode transport unit 22 are held at the height positions corresponding to the plurality of stacked portions 33.
- a plurality of negative electrodes 9 are simultaneously laminated on the plurality of laminated portions 33.
- the separators are provided even if the supply speed of the separator-attached positive electrodes 11 and negative electrodes 9 to the laminate 33 is reduced. It is possible to ensure the high speed of the lamination of the positive electrode 11 and the negative electrode 9.
- the positive electrode 11 and the negative electrode 9 with separators When the positive electrode 11 and the negative electrode 9 with separators are stacked on the laminated part 33 by lowering the supply speed of the positive electrode 11 and the negative electrode 9 with separators to the laminated part 33, the positive electrode 11 with separator hits the wall 38 and the negative electrode 9 Even if it hits the wall portion 36, the positive electrode active material layer 15 of the positive electrode 11 with a separator and the negative electrode active material layer 17 of the negative electrode 9 are unlikely to peel off. Thereby, peeling of the positive electrode active material layer 15 and the negative electrode active material layer 17 can be suppressed.
- the plurality of separator-attached positive electrodes 11 are held at the height positions of the plurality of slits 37 provided in the wall portion 36, and the plurality of negative electrodes 9 are provided at the height positions of the plurality of slits 39 provided in the wall portion 38. Retained. Therefore, when the plurality of separator-attached positive electrodes 11 are simultaneously extruded toward the plurality of stacked portions 33 by the extrusion unit 41, the plurality of separator-attached positive electrodes 11 pass through the slits 37 and are reliably stacked on the stack portions 33.
- the plurality of negative electrodes 9 are simultaneously pushed out toward the plurality of stacked portions 33 by the extrusion unit 42, the plurality of negative electrodes 9 pass through the slits 39 and are reliably stacked on the stacked portions 33.
- each slit 37 on the inner side surface 36a of the wall portion 36 and the lower portion of each slit 39 on the inner side surface 38a of the wall portion 38 the distance between the wall portions 36 and 38 is increased upward. Since such a taper 40 is provided, the separator-attached positive electrode 11 that has passed through the slit 37 and the negative electrode 9 that has passed through the slit 39 are likely to fall into the stacked portion 33. As a result, the separator-attached positive electrode 11 and the negative electrode 9 are easily stacked on the stacked portion 33.
- the stacking height position of the positive electrode 11 with separator and the negative electrode 9 is constant with respect to the slit 37 of the wall portion 36 and the slit 39 of the wall portion 38, regardless of the number of stacks of the positive electrode 11 with separator and the negative electrode 9, The falling distance of the positive electrode 11 with a separator and the negative electrode 9 becomes uniform.
- the laminated portion 33 has a separator.
- the positive electrode 11 and the negative electrode 9 can be laminated with high positioning accuracy.
- the positioning units 47 and 48 are disposed in the same lamination area as the extrusion units 41 and 42, when the positive electrode 11 with a separator and the negative electrode 9 are pushed out toward the lamination part 33, the positive electrode 11 with a separator and the negative electrode 9 is less likely to be displaced.
- the positioning units 47 and 48 are arranged in the same lamination area as the extrusion units 41 and 42. However, as the arrangement positions of the positioning units 47 and 48, the lamination units in which the extrusion units 41 and 42 are arranged. It may be above the area. In this case, since the positioning of the positive electrode 11 with the separator and the negative electrode 9 and the extrusion of the positive electrode 11 with the separator 11 and the negative electrode 9 with respect to the stacked portion 33 can be performed at the same time, it is possible to reduce the operating speed of both.
- the electrodes (the positive electrode 11 with the separator 11 or the negative electrode 9) are received by the support portions 27 and 30 and the electrodes are stacked on the stacking unit 25. Efficient continuous work is realized. Specifically, since the circulation members 26 and 29 are in a loop shape, a return operation for returning the support portions 27 and 30 to their original positions becomes unnecessary, thereby realizing an efficient continuous operation. Is done.
- FIG. 15 is an enlarged cross-sectional view illustrating a state in which the separator-attached positive electrode 11 and the negative electrode 9 are stacked in a modification of the stacked portion in the first embodiment, and corresponds to FIG. 6B.
- FIG. 16 is a perspective view of the laminated portion shown in FIG.
- the laminated portion 77 of the present modification includes a plate-like base 78 on which the positive electrode 11 with a separator and the negative electrode 9 are placed, and the stand 78 on the base 78.
- a side wall 79 having a U-shaped cross section for positioning the bottom edge 11c and the side edge 11d (see FIG. 4) and the bottom edge 9c and the side edge 9d (see FIG. 4) of the negative electrode 9 is provided.
- the base 78 is provided with the slit 35 described above. Both side surfaces of the side wall 79 are fixed to the wall portions 36 and 38, respectively.
- the laminated portion 77 is inclined so that the front side of the base 78 (the front side in FIG. 3) is lower than the rear side of the base 78. It may be supported by.
- the positive electrode 11 with separator and the negative electrode 9 pushed out toward the laminated portion 77 are positioned in contact with the inner wall surface on the rear side of the side wall 79 in the laminated portion 77.
- the positioning units 47 and 48 can be omitted.
- FIG. 18 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which the separator-attached positive electrode 11 and the negative electrode 9 are laminated in another modification of the laminated portion in the first embodiment, and corresponds to FIG.
- the laminated portion 95 of the present modification includes a laminated support portion 96 fixed to the wall portions 36 and 38, and a laminated jig 97 that is detachably supported on the laminated support portion 96. ing.
- the stacking support part 96 is provided with two slits 98 into which a part of the stack takeout conveyor 72 enters.
- the stacking jig 97 has a plate-like base 97a on which the positive electrode 11 with separator and the negative electrode 9 are placed, and is erected on the base 97a.
- the bottom edge 11c and the side edge 11d of the positive electrode 11 with separator (FIG. 4).
- a side wall 97b having a U-shaped cross section for positioning the bottom edge 9c and the side edge 9d (see FIG. 4) of the negative electrode 9.
- a convex portion is provided on the upper surface of the stacking support portion 96, and a concave portion is provided on the bottom surface of the stacking jig 97.
- a tool 97 is positioned with respect to the laminated support portion 96.
- the lamination jig 97 rides on the respective laminate take-out conveyors 72, so that the projections and the depressions are not fitted, and the laminate 70 becomes the lamination jig 97. Together with the stacked body take-out conveyor 72. As described above, since the stacked body 70 is accommodated in the stacking jig 97 when the stacked body 70 is transported, a transport shift of the stacked body 70 can be suppressed.
- FIG. 19 is a side view (including a partial cross section) showing the electrode stacking apparatus according to the second embodiment.
- FIG. 20 is a plan view of the electrode stacking apparatus shown in FIG. 19 and 20, an electrode stacking apparatus 80 according to this embodiment includes positioning units 81 and 82 instead of the positioning units 47 and 48 in the first embodiment.
- the positioning unit 81 is disposed above the extrusion unit 41, and the positioning unit 82 is disposed above the extrusion unit 42.
- the positioning units 81 and 82 are composed of a pair of guide plates 83A and 83B for respectively guiding the positive electrode 11 with separator and the negative electrode 9 downward.
- the guide plates 83A and 83B are arranged so as to face each other across the plurality of support portions 27 and 30 on the electrode stack side in the positive electrode transport unit 21 and the negative electrode transport unit 22 from both sides.
- the guide plate 83B is provided with a slit 84 for releasing the tab 14b of the positive electrode 11 with a separator and the tab 16b of the negative electrode 9.
- the guide plates 83A and 83B are disposed above the positioning portion 85 and a positioning portion 85 that aligns the positions of the bottom edge 11c of the positive electrode 11 with a separator and the bottom edge 9c of the negative electrode 9. And a taper portion 86 that narrows the interval between the plates 83A and 83B downward.
- the separator-attached positive electrode 11 and the negative electrode 9 come with a separator as the plurality of support portions 27, 30 on the electrode stacking side in the positive electrode transport unit 21 and the negative electrode transport unit 22 descend.
- the positive electrode 11 and the negative electrode 9 along the guide plates 83A and 83B, the positions of the bottom edge 11c of the positive electrode 11 with a separator and the bottom edge 9c of the negative electrode 9 are aligned.
- the positions of the bottom edge 11c of the positive electrode 11 with a separator and the bottom edge 9c of the negative electrode 9 can be aligned with a simple configuration without using an actuator or the like.
- FIG. 22 is a side view (including a partial cross section) showing the electrode stacking apparatus according to the third embodiment.
- FIG. 23 is a plan view of the electrode stacking apparatus shown in FIG. 22 and 23, in the electrode stacking apparatus 90 of the present embodiment, the height position of each slit 37 in the wall portion 36 and the height position of each slit 39 in the wall portion 38 are alternately shifted. Specifically, the height position of each slit 37 is higher than the height position of each slit 39.
- the drive unit 44 of the extrusion unit 41 and the drive unit 46 of the extrusion unit 42 are composed of a pair of cylinders.
- the stack control unit 62 controls the drive unit 34 (see FIG. 5) so that the stack height positions of the positive electrode 11 with separator and the negative electrode 9 are constant with respect to the slit 37 and the slit 39. Specifically, the stacking control unit 62 controls the drive unit 34 so as to raise the four-stage stacked unit 33 when the positive electrode 11 with separator is stacked on the four-stage stacked unit 33 by the extrusion unit 41. When the negative electrode 9 is stacked on the four-stage stacked portion 33 by the extrusion unit 42, the drive unit 34 is controlled so that the four-stage stacked portion 33 is lowered.
- the positive electrode 11 with separator and the negative electrode 9 are stacked on the stacked portion 33, the positive electrode with separator 11 that has passed through the slit 37 is positioned against the inner surface 38a of the wall portion 38, and the slit The negative electrode 9 that has passed through 39 is positioned by hitting the inner side surface 36 a of the wall portion 36.
- the height position of each slit 37 is higher than the height position of each slit 39, but the height position of each slit 39 is the height position of each slit 37. May be higher.
- the four-layer stack 33 is lowered, and when the negative electrode 9 is stacked on the four-layer stack 33, four stages are stacked.
- the stacked portion 33 is raised.
- the laminated unit 25 is attached to the loop-shaped circulation member 32 extending in the vertical direction and the outer peripheral surface of the circulation member 32, and the positive electrode 11 with separator and the negative electrode 9 are alternately arranged. And a plurality of plate-shaped stacked portions 33 stacked on each other.
- the structure of the laminated unit is not particularly limited to this, and it is only necessary to have a plurality of laminated parts in which the positive electrode 11 with separator and the negative electrode 9 are alternately laminated.
- the components of the electrode stacking apparatuses 20, 80, 90 according to the first to third embodiments can be described as follows.
- the electrode stacking devices 20, 80, 90 stack the electrodes (the positive electrode 11 with the separator 11 and the negative electrode 9) supplied by the positive electrode supply conveyor 23 (transport device) and the negative electrode supply conveyor 24 (transport device), and the stacked body 70.
- This is an apparatus for forming (electrode laminate).
- the electrode laminating apparatus 20, 80, 90 includes support portions 27, 30 (electrode support portions), circulation members 26, 29, a lamination unit 25, extrusion units 41, 42, and a controller 60 (control portion). Prepare.
- the support portions 27 and 30 receive the separator-attached positive electrode 11 and the negative electrode 9 supplied by the positive electrode supply conveyor 23 and the negative electrode supply conveyor 24 and support the positive electrode 11 and the negative electrode 9 with separator.
- the circulation members 26 and 29 have a loop shape extending in the vertical direction, and support portions 27 and 30 are attached to the outer peripheral surfaces thereof.
- the laminated unit 25 is disposed on the opposite side of the positive electrode supply conveyor 23 with the circulation member 26 interposed therebetween, and is disposed on the opposite side of the negative electrode supply conveyor 24 with the circulation member 29 interposed therebetween. Have a plurality of stacked portions 33 on which are stacked.
- the extrusion unit 41 simultaneously extrudes the positive electrode 11 with separator supported by the plurality of support portions 27 toward the multi-layer stack portion 33.
- the extrusion unit 42 simultaneously extrudes the negative electrode 9 supported by the plurality of support portions 30 toward the plurality of stacked portions 33.
- the controller 60 controls the circulation and elevation of the circulation members 26 and 29 and the operation of the extrusion units 41 and 42.
- the controller 60 controls the operation of the extrusion unit 41 so as to push out the positive electrode 11 with separator toward the stacking unit 33 at a speed slower than the conveying speed of the positive electrode 11 with separator by the positive electrode supply conveyor 23.
- the controller 60 controls the operation of the extrusion unit 42 so as to push the negative electrode 9 toward the laminated portion 33 at a speed slower than the conveyance speed of the negative electrode 9 by the negative electrode supply conveyor 24.
- the electrodes (the positive electrode 11 with separator or the negative electrode 9) sequentially supplied to the support portions 27, 30 are simultaneously extruded and stacked on the different stacking portions 33.
- the discharging speed when extruding the electrodes to the laminating portion 33 can be controlled by the transport device (positive electrode supply conveyor 23 or negative electrode supply). It can be made slower than the conveying speed (supply speed) of the electrodes by the conveyor 24).
- stacking can be suppressed, preventing the fall of the pace where an electrode is laminated
- the positive electrode transport unit 21 may have a support portion 99A shown in FIG. 24A instead of the plate-like support portion 27.
- the support portion 99A is a member having a U-shaped cross section having a bottom wall 99a and a pair of side walls 99b and 99c.
- the bottom wall 99 a is a rectangular plate member that is attached to the outer peripheral surface of the circulation member 26.
- the pair of side walls 99b and 99c are rectangular plate-like members erected on both edges of the bottom wall 99a in the direction in which the circulation member 26 circulates.
- the pair of side walls 99b and 99c face each other and are separated to such an extent that the separator-attached positive electrode 11 can be accommodated.
- the bottom wall 99a and the side walls 99b and 99c are integrally formed of a metal such as stainless steel.
- the support 99A is attached to the circulation member 26 so that the side wall 99b is positioned below the side wall 99c in the section where the support 99A rises with respect to the circulation member 26.
- the separator-attached positive electrode 11 is supported by the side wall 99b.
- the separator-attached positive electrode 11 is separated from the side wall 99b by gravity and changes to a state supported by the side wall 99c.
- the surface of the side wall 99b may be formed of a material (eg, rubber) that is less slippery than the side wall 99c.
- the side wall 99b may have an adsorption function for adsorbing the separator-attached positive electrode 11 to the surface of the side wall 99b. According to this, the speed of the positive electrode 11 with the separator supplied from the positive electrode supply conveyor 23 and sliding on the side wall 99b can be reduced, and the impact when the positive electrode 11 with the separator collides with the bottom wall 99a is reduced. be able to. That is, the side wall 99b functions as an impact relaxation portion that reduces the impact on the positive electrode 11 with separator when the support 99A receives the positive electrode 11 with separator. As a result, when the separator-attached positive electrode 11 is supplied to the support portion 99A, peeling of the positive electrode active material layer 15 of the separator-attached positive electrode 11 can be suppressed.
- a material eg, rubber
- the positive electrode transport unit 21 may have a support part 99B shown in FIG. 24B instead of the plate-like support part 27.
- the support portion 99B is different from the support portion 99A in that a cushioning material 99d such as a sponge is provided on the inner surface of the bottom wall 99a, and the other configuration is the same as that of the support portion 99A.
- the cushioning material 99d functions as an impact reducing portion that reduces the impact on the positive electrode 11 with separator when the support portion 99B receives the positive electrode 11 with separator.
- peeling of the positive electrode active material layer 15 of the separator-attached positive electrode 11 can be suppressed when the separator-attached positive electrode 11 is supplied to the support portion 99B.
- the above-described support 99 ⁇ / b> A or 99 ⁇ / b> B may be used instead of the plate-like support 30.
- the effects obtained in that case are the same as the effects described above. That is, when the support part 99A or the support part 99B is used in the negative electrode transport unit 22, when the negative electrode 9 is supplied to the support part 99A or the support part 99B, the peeling of the negative electrode active material layer 17 of the negative electrode 9 is suppressed. Can do.
- the extrusion unit 41 may have a pressing member having a size capable of entering the slit 37 of the wall portion 36 instead of the pressing member 43. According to such a pressing member, the separator-equipped positive electrode 11 can be pushed to a position where the entire separator-equipped positive electrode 11 passes through the slit 37, and the separator-provided positive electrode 11 can be appropriately guided to the stacked portion 33. Further, since there is no need to push the separator-equipped positive electrode 11 into the slit 37 vigorously, the possibility that the positive electrode with separator 11 collides with the inner side surface 38a of the wall portion 38 and the positive electrode active material layer 15 is peeled off can be reduced. it can.
- the pushing unit 42 may have a pushing member dimensioned to be able to enter the slit 39 of the wall portion 38 instead of the pushing member 45.
- the negative electrode 9 can be pushed to a position where the entire negative electrode 9 passes through the slit 39, and the negative electrode 9 can be appropriately guided to the laminated portion 33.
- the possibility that the negative electrode 9 collides with the inner side surface 36a of the wall portion 36 and the negative electrode active material layer 17 is peeled off can be reduced.
- FIG. 25 is a side view showing the electrode stacking apparatus 100 (including a partial cross section).
- FIG. 26 is a plan view of the electrode stacking apparatus 100.
- 27 is a sectional view taken along line AA in FIG. 25
- FIG. 28 is a sectional view taken along line BB in FIG. 25
- FIG. 29 is a sectional view taken along line CC in FIG.
- FIG. 30 is a diagram illustrating a configuration of a control system of the electrode stacking apparatus 100.
- the electrode stacking apparatus 100 includes a positive electrode supply conveyor 110 (conveyance device), a negative electrode supply conveyor 120 (conveyance device), a positive electrode receiving unit 130, a negative electrode receiving unit 140, and rotating plates 150 and 160 (electrode distribution unit). ), Pressing members 170 and 180 (extrusion part), and a stacking unit 190.
- the electrode stacking apparatus 100 includes a drive unit for operating each mechanism included in the electrode stacking apparatus 20 and a controller 101 (control unit) that controls the drive unit. ).
- the positive electrode supply conveyor 110 conveys the positive electrode 11 with a separator in a horizontal direction toward the positive electrode receiving unit 130, and supplies the positive electrode 11 with a separator to the positive electrode receiving unit 130 (a support unit 132 described later) via a rotating plate 150. To do.
- the negative electrode supply conveyor 120 conveys the negative electrode 9 toward the negative electrode receiving unit 140 in the horizontal direction, and supplies the negative electrode 9 to the negative electrode receiving unit 140 (a support unit 142 described later) via the rotating plate 160.
- the positive electrode receiving part 130 has a wall part 131 extending in the vertical direction, a plurality of support parts 132 (electrode support parts) provided on the wall part 131, and a shutter 133.
- the support portion 132 is a member that temporarily stops and supports the separator-attached positive electrode 11 supplied from the positive electrode supply conveyor 110, and is erected on the outer wall surface 131 a of the wall portion 131. As shown in FIGS. 25 and 27, in the present embodiment, as an example, in the upper portion of the wall portion 131, four support portions 132A are arranged at equal intervals in the vertical direction. Similarly, in the lower portion of the wall 131, four support portions 132B are arranged at equal intervals in the vertical direction.
- the support part 132 is erected along the edge of the plate-like base 132a on which the positive electrode 11 with a separator is placed and the front side of the base 132a (the front side in FIG. 25). And a side wall 132b for positioning the edge 11c.
- the support portion 132 is supported by the wall portion 131 in a state where the support portion 132 is inclined so that the front side of the base 132a is lower than the rear side.
- the separator-attached positive electrode 11 supplied to the support portion 132 is positioned in contact with the inner wall surface of the side wall 132b on the base 132a.
- the front end portion of the support portion 132 is disposed in front of the front end portion of the rotation plate 150 in a plan view.
- the reason for this is as follows. That is, in order to prevent interference between a pressing member 170 described later and a rotating plate 150 that performs a rotating operation described later, it is necessary to dispose the pressing member 170 and the rotating plate 150 so as not to overlap each other in plan view. . Even in such an arrangement, in order to allow the positive electrode 11 with a separator supported by the support portion 132 to be pushed out by the pressing member 170, the front end portion of the support portion 132 is in front of the front end portion of the rotating plate 150. Has been placed.
- the front side of the base 132a of the support portion 132 is inclined so as to be lower than the rear side as described above. Accordingly, the positive electrode 11 with the separator in the front-rear direction is appropriately positioned. That is, the separator-attached positive electrode 11 delivered from the rotating plate 150 onto the base 132a of the support portion 132 slides down to the side wall 132b due to gravity on the base 132a, and the bottom edge 11c of the separator-equipped positive electrode 11 becomes the side wall. It abuts on 132b.
- the wall 131 is provided with a plurality of slits 131b (in this case, a total of eight slits, four on the upper side and four on the lower side) through which the positive electrode 11 with a separator passes.
- the upper four slits 131b and the lower four slits 131b are arranged at equal intervals in the vertical direction.
- Each slit 131 b is provided corresponding to each support portion 132.
- the bottom surface of the slit 131b is provided so as to be flush with the upper surface of the base 132a of the support portion 132 corresponding to the slit 131b.
- the shutter 133 opens and closes the entrance of the slit 131b provided on the wall 131 (the entrance on the outer wall 131a side).
- the positive electrode receiving unit 130 includes a shutter 133A for opening and closing the entrances of the upper four slits 131b and a shutter 133B for opening and closing the entrances of the lower four slits 131b.
- each shutter 133 is provided in a comb shape so that the entrances of four slits 131b arranged at equal intervals in the vertical direction can be opened and closed.
- the shutter 133 is attached to the outer wall surface 131a so as to be slidable in the vertical direction.
- the shutters 133A and 133B are slid in the vertical direction by the drive units 134A and 134B, respectively.
- each of the shutters 133A and 133B is at the lowest position in the vertically movable range and shields the entrances of the four slits 131b. From this state, when the shutters 133A and 133B are moved upward by the drive units 134A and 134B, the entrances of the slits 131b are opened.
- the shutter 133 also has a function of stopping the positive electrode 11 with a separator supplied from the positive electrode supply conveyor 110 to the support part 132 via the rotating plate 150 in a state where the entrance of the slit 131b is closed. Specifically, when the positive electrode 11 with a separator is supplied to the support part 132, the positive electrode 11 with a separator is caused to collide with the shutter 133 and stopped by blocking the entrance of the slit 131 b with the shutter 133. Can do.
- the shutter 133 is formed of a flexible material such as a sponge, for example. As described above, since the shutter 133 is formed of a flexible material, it is possible to reduce an impact when the positive electrode 11 with a separator collides with the shutter 133. That is, the shutter 133 functions as an impact relaxation unit that reduces the impact on the positive electrode 11 with separator when the support unit 132 receives the positive electrode 11 with separator.
- the negative electrode receiving unit 140 is disposed to face the positive electrode receiving unit 130 with the stacked unit 190 interposed therebetween.
- the negative electrode receiving part 140 includes a wall part 141 extending in the vertical direction, a plurality of support parts 142 (electrode support parts) provided on the wall part 141, and a shutter 143.
- the support portion 142 is a member that temporarily stops and supports the negative electrode 9 supplied from the negative electrode supply conveyor 120, and is erected on the outer wall surface 141 a of the wall portion 141.
- the support portion 142A are arranged at equal intervals in the vertical direction.
- four support parts 142B are arranged at equal intervals in the vertical direction.
- the height positions of the four support portions 142A and the four support portions 142B are equal to the height positions of the four support portions 132A and the four support portions 132B.
- the support portion 142 is erected along a plate-like base 142a on which the negative electrode 9 is placed and an edge of the front side of the base 142a (the front side in FIG. 25), and positions the bottom edge 9c of the negative electrode 9 And a side wall 142b.
- the support part 142 is supported by the wall part 141 in a state where the front side of the base 142a is inclined so as to be lower than the rear side.
- the negative electrode 9 supplied to the support portion 142 is positioned in contact with the inner wall surface of the side wall 142b on the base 142a.
- the front end portion of the support portion 142 is disposed in front of the front end portion of the rotation plate 160 in plan view.
- the reason for this is as follows. That is, in order to prevent interference between a pressing member 180 described later and a rotating plate 160 that performs a rotating operation described later, it is necessary to dispose the pressing member 180 and the rotating plate 160 so as not to overlap each other in plan view. . Even in such an arrangement, the front end portion of the support portion 142 is arranged in front of the front end portion of the rotating plate 160 so that the negative electrode 9 supported by the support portion 142 can be pushed out by the pressing member 180. ing. Even if the position of the support portion 142 in the front-rear direction is deviated from the position of the rotation plate 160 as described above, the front side of the base 142a of the support portion 142 is inclined so as to be lower than the rear side as described above.
- the negative electrode 9 is properly positioned in the front-rear direction. That is, the negative electrode 9 delivered from the rotating plate 160 onto the base 142a of the support portion 142 slides down to the side wall 142b due to gravity on the base 142a, and the bottom edge 9c of the negative electrode 9 contacts the side wall 142b. .
- the wall 141 is provided with a plurality of slits 141b (in this case, a total of eight slits, four on the upper side and four on the lower side) through which the negative electrode 9 passes.
- the upper four slits 141b and the lower four slits 141b are arranged at equal intervals in the vertical direction.
- Each slit 141 b is provided corresponding to each support portion 142.
- the bottom surface of the slit 141b is provided so as to be flush with the upper surface of the base 142a of the support portion 142 corresponding to the slit 141b.
- the shutter 143 opens and closes the entrance of the slit 141b provided on the wall 141 (the entrance on the outer wall surface 141a side).
- the negative electrode receiving unit 140 includes a shutter 143A for opening and closing the entrances of the upper four slits 141b and a shutter 143B for opening and closing the entrances of the lower four slits 141b.
- each shutter 143 is provided in a comb shape so that the entrances of four slits 141b arranged at equal intervals in the vertical direction can be opened and closed.
- the shutter 143 is attached to the outer wall surface 141a so as to be slidable in the vertical direction.
- the shutters 143A and 143B are slid in the vertical direction by the drive units 144A and 144B, respectively.
- the lower shutter 143B is at the lowest position in the vertically movable range and shields the entrances of the four slits 141b.
- the upper shutter 143A is at the highest position in the vertically movable range and opens the entrances of the four slits 141b.
- the shutter 143 also has a function of stopping the negative electrode 9 supplied from the negative electrode supply conveyor 120 to the support portion 142 via the rotating plate 160 in a state where the entrance of the slit 141b is closed. Specifically, when the negative electrode 9 is supplied to the support portion 142, the entrance of the slit 141 b is shielded by the shutter 143, so that the negative electrode 9 can collide with the shutter 143 and can be stopped.
- the shutter 143 is formed of a flexible material such as a sponge, for example. As described above, since the shutter 143 is formed of a flexible material, the impact when the negative electrode 9 collides with the shutter 143 can be reduced. That is, the shutter 143 functions as an impact mitigating unit that mitigates the impact on the negative electrode 9 when the support unit 142 receives the negative electrode 9.
- the rotating plate 150 is disposed between the positive electrode supply conveyor 110 and the positive electrode receiving unit 130, and distributes the positive electrode 11 with a separator sequentially supplied from the positive electrode supply conveyor 110 to each of the plurality of support units 132.
- the rotation plate 150 is provided so as to be rotatable about an end portion on the upstream side (positive electrode supply conveyor 110 side) in the conveying direction of the positive electrode 11 with a separator.
- the rotation plate 150 is rotated by the drive unit 151.
- the inclination angle of the rotation plate 150 is set to any one of eight inclination angles set in advance as inclination angles that can supply the separator-attached positive electrode 11 to each of the eight support portions 132.
- the positive electrode 11 with the separator is supplied to the support unit 132 corresponding to the tilt angle.
- the lower four support portions 132B are provided with slope members 155 for guiding the separator-attached positive electrode 11 discharged from the rotating plate 150 to each support portion 132B.
- the rotating plate 150 is erected along the plate-like base 150a on which the positive electrode 11 with a separator is placed and the front edge of the base 150a. And a side wall 150b for positioning the bottom edge 11c. Similar to the support portion 132, the rotating plate 150 may be inclined such that the front side of the base 150a is lower than the rear side. According to this configuration, the separator-equipped positive electrode 11 supplied to the rotating plate 150 is positioned in contact with the inner wall surface of the side wall 150b on the base 150a.
- the rotating plate 160 is disposed between the negative electrode supply conveyor 120 and the negative electrode receiving unit 140, and distributes the negative electrode 9 sequentially supplied from the negative electrode supply conveyor 120 to each of the plurality of support units 142.
- the rotation plate 160 is provided so as to be rotatable about the upstream end (the negative electrode supply conveyor 120 side) in the conveyance direction of the negative electrode 9 as a rotation axis.
- the rotation plate 160 is rotated by the drive unit 161.
- the inclination angle of the rotation plate 160 is set to any one of eight stages of inclination angles preset as inclination angles that can supply the negative electrode 9 to each of the eight support portions 142.
- the negative electrode 9 is supplied to the support unit 142 corresponding to the tilt angle.
- the lower four support portions 142B are provided with slope members 165 for guiding the negative electrode 9 discharged from the rotation plate 160 to each support portion 142B.
- the rotating plate 160 is erected along a plate-like base 160 a on which the negative electrode 9 is placed and a front edge of the base 160 a, and the bottom edge 9 c of the negative electrode 9. And a side wall 160b for positioning.
- the rotation plate 160 may be inclined so that the front side of the base 160a is lower than the rear side. According to this configuration, the negative electrode 9 supplied to the rotating plate 160 is positioned in contact with the inner wall surface of the side wall 160b on the base 160a.
- the pressing member 170 discharges each of the plurality of separator-attached positive electrodes 11 supported by each of the plurality of support portions 132 to the stacked unit 190 through the slit 131b.
- a plurality of (here, eight) push members 170 are provided corresponding to each of the plurality of support portions 132.
- Each push member 170 is provided at the same height as the corresponding slit 131b.
- each pressing member 170 can pass through the slit 131b and push the separator-attached positive electrode 11 to a predetermined stacking position in a stacking portion 191 described later. As a result, it is possible to appropriately perform positioning in the left-right direction (left-right direction as viewed from the front side of FIG. 25) of the separator-attached positive electrode 11 stacked on the stacking portion 191.
- Each push member 170 is provided so as to be capable of piston movement in the left-right direction by a drive unit 171 configured by, for example, a motor, a link mechanism, and a cylinder.
- each pushing member 170 may operate independently, for example, by using a common driving portion 171A for the four pushing members 170A provided corresponding to the upper four support portions 132A, The pushing operation of the upper four pressing members 170A may be performed simultaneously. Similarly, by using a common drive unit 171B for the four pressing members 170B provided corresponding to the lower four support portions 132B, the lower four pressing members 170B are simultaneously pushed out. Also good. As described above, the drive mechanism of the push member 170 for discharging the separator-attached positive electrode 11 placed on each of the plurality of (here, four) support portions 132 is made common so that the separator-attached positive electrode 11 is discharged. Therefore, the structure of the electrode stacking apparatus 100 can be simplified.
- the pressing member 180 discharges each of the plurality of negative electrodes 9 supported by each of the plurality of support portions 142 to the stacked unit 190 through the slit 141b.
- a plurality (here, eight) of pressing members 180 are provided corresponding to each of the plurality of support portions 142.
- Each pressing member 180 is provided at the same height as the corresponding slit 141b.
- each pressing member 180 can pass through the slit 141b and push the negative electrode 9 to a predetermined stacking position in a stacking portion 191 described later.
- the negative electrode 9 stacked on the stacked portion 191 can be appropriately positioned in the left-right direction. That is, the negative electrode 9 stacked on the stacked portion 191 can be positioned in the left-right direction only by the pushing operation by the pressing member 180, instead of causing the negative electrode 9 to collide with the wall 131 or the like.
- Each push member 180 is provided so as to be capable of piston movement in the left-right direction by a drive unit 181 including, for example, a motor, a link mechanism, and a cylinder.
- each push member 180 may operate independently, but for example, by using a common drive unit 181A for four push members 180A provided corresponding to the upper four support portions 142A, The pushing operation of the upper four pressing members 180A may be performed simultaneously.
- a common drive unit 181B for the four pressing members 180B provided corresponding to the lower four support portions 142B the lower four pressing members 180B are simultaneously pushed out. Also good.
- the mechanism for discharging the negative electrode 9 is simplified by sharing the drive mechanism of the push member 180 for discharging the negative electrode 9 placed on each of the plurality of (here, four) support portions 142.
- the configuration of the electrode stacking apparatus 100 can be simplified.
- the laminated unit 190 is disposed between the wall 131 of the positive electrode receiving unit 130 and the wall 141 of the negative electrode receiving unit 140.
- the stacking unit 190 has a plurality of layers for stacking the positive electrode 11 with separator supplied through the slits 131b provided in the wall 131 and the negative electrode 9 supplied through the slits 141b provided in the wall 141. It has eight (here, eight) laminated portions 191.
- the stacking unit 190 includes a driving unit 192 for changing the height position of the stacking unit 191. In the present embodiment, the detailed configuration of the laminated unit 190 is not shown.
- the laminated unit 190 is, for example, a loop-shaped circulation member that extends in the vertical direction as in the laminated unit 25 according to the first embodiment.
- a plurality of laminated portions 191 may be attached to the outer peripheral surface. According to such a configuration, the plurality of stacked portions 191 can move in the vertical direction by driving the circulation member.
- stacking unit 190 may be comprised so that the height of each lamination
- the timing for changing the height positions of the upper four stacked portions 191 and the timing for changing the height positions of the lower four stacked portions 191 are different. Can do. As a result, it is possible to perform a lowering operation of the stacked unit 191 described later at an appropriate timing for each of the upper side and the lower side.
- the laminated portion 191 is erected along a plate-like base 191a on which the positive electrode 11 with separator and the negative electrode 9 are alternately laminated, and an edge on the front side of the base 191a.
- a side wall 191b for positioning the bottom edge 11c of the separator-attached positive electrode 11 and the bottom edge 9c of the negative electrode 9.
- the stacked portion 191 may be inclined such that the front side of the base 191a is lower than the rear side. According to this configuration, the separator-attached positive electrode 11 and the negative electrode 9 supplied to the laminated portion 191 are positioned in contact with the inner wall surface of the side wall 191b on the base 191a.
- the height of the laminated portion 191 is such that the upper surface of the base 191a is flush with the upper surface of the slit 131b and the upper surface of the slit 141b (or A position slightly lower than the height position).
- the separator-attached positive electrode 11 placed on the base 132a of the support portion 132 is smoothly pushed out from the base 132a through the slit 131b onto the base 191a of the stacked portion 191 by being pushed out by the pressing member 170. It is possible to move to.
- the negative electrode 9 placed on the base 142a of the support portion 142 is smoothly moved from the base 142a to the base 191a of the stacked portion 191 through the slit 141b by being pushed out by the pressing member 180. It is possible.
- the stacked unit 191 is lowered by one electrode under the control of the drive unit 192 by the controller 101.
- the relative height position of the upper surface of the electrode stack formed on the base 191a of the stacked portion 191 with respect to the upper surface of the slit 131b and the upper surface of the slit 141b can be kept constant.
- the stacking conditions (fall distance, etc.) of the positive electrodes 11 and negative electrodes 9 with separators can be made uniform. As a result, the laminating operation of the positive electrode 11 with separator and the negative electrode 9 can be stabilized.
- the controller 101 of the electrode stacking apparatus 100 includes a CPU, a RAM, a ROM, an input / output interface, and the like. As shown in FIG. 30, the controller 101 includes a distribution control unit 102 that controls the drive units 151 and 161 that rotate the rotation plates 150 and 160, and a drive unit that slides the shutters 133A, 133B, 143A, and 143B.
- the shutter control unit 103 that controls 134A, 134B, 144A, and 144B, the extrusion control unit 104 that controls the drive units 171A, 171B, 181A, and 181B that perform the extrusion operation of the push members 170A, 170B, 180A, and 180B, and the stacking And a stacking control unit 105 that controls the driving unit 192 that changes the height position of the unit 191.
- the stacking control unit 105 that controls the driving unit 192 that changes the height position of the unit 191.
- the operation until the separator-attached positive electrode 11 sequentially supplied from the positive electrode supply conveyor 110 is stacked on the individual stacked portions 191 will be described.
- the positive electrode 11 with a separator is continuously supplied from the positive electrode supply conveyor 110 at predetermined time intervals.
- the controller 101 controls the drive unit 151 to change the inclination angle of the rotating plate 150 every time one positive electrode 11 with a separator is supplied from the positive electrode supply conveyor 110 toward the rotating plate 150.
- the following operations can be realized by such control. That is, when the tilt angle of the rotating plate 150 is in the state shown in FIG. 25, the separator-attached positive electrode 11 is supplied to the uppermost support portion 132.
- the controller 101 controls the drive unit 151 and tilts the rotating plate 150 downward by one step toward the conveying direction of the positive electrode 11 with a separator (right direction when viewed from the front side of the paper in FIG. 25).
- the separator-attached positive electrode 11 to be supplied next is supplied to the second support portion 132 from the top.
- the positive electrode 11 with a separator is distributed in order with respect to the eight support parts 132 by sequentially changing the inclination angle of the rotation plate 150 (distribution step).
- the controller 101 controls the drive portion 134A to lower the upper shutter 133A and to make the slit 131b of the wall portion 131 open. Shielded. Thereby, the separator-attached positive electrode 11 supplied from the positive electrode supply conveyor 110 to the support portion 132A via the rotating plate 150 collides with the shutter 133A and is temporarily stopped on the base 132a of the support portion 132A.
- the controller 101 controls the drive unit 134B to lower the lower shutter 133B, so that the wall portion The slit 131b of 131 is shielded.
- the positive electrode 11 with a separator supplied to the support part 132B from the positive electrode supply conveyor 110 via the rotating plate 150 collides with the shutter 133B, and is temporarily stopped on the base 132a of the support part 132B.
- the shutters 133A and 133B are formed of a flexible material such as sponge, the impact on the positive electrode 11 with the separator is alleviated, and the positive electrode active material layer 15 of the positive electrode 11 with the separator is unlikely to peel off. ing.
- the controller 101 controls the drive unit 134A to raise the upper shutter 133A so that the slit 131b of the wall 131 is opened. Then, the controller 101 controls the driving unit 171A to cause the four pushing members 170A provided corresponding to the upper four supporting units 132A to perform the pushing operation.
- the positive electrode 11 with a separator supported by the support part 132A is pushed out to the laminated part 191 through the slit 131b.
- the positive electrode 11 with a separator is newly laminated on the base 191a of the laminated portion 191 (or on a laminated body made of already laminated electrodes).
- the controller 101 controls the drive unit 192 to lower the stacked unit 191 by one electrode.
- the supply of the positive electrode 11 with the separator to the upper four support portions 132A is completed again until the four positive electrodes with the separator. There is a grace period only for the time required for 11 to be supplied to the lower four support portions 132B. Accordingly, in the electrode stacking apparatus 100, the speed of the positive electrode 11 with separator when the positive electrode 11 with separator is supplied from the positive electrode supply conveyor 110 to the support portion 132A (that is, the conveying speed of the positive electrode supply conveyor 110) is smaller. The push-out operation of the push member 170A can be executed at the discharge speed.
- the controller 101 By the same control as the control, the above-described discharge process is performed on the positive electrode 11 with the separator supported by the lower four support portions 132B. That is, in the present embodiment, the separator-attached positive electrode 11 supported by the upper four support portions 132A is discharged to the stacked portion 191 while the separator-attached positive electrode 11 is distributed to the lower four support portions 132B. Is done.
- the separator-attached positive electrode 11 is distributed to the upper four support portions 132A, the separator-attached positive electrode 11 supported by the lower four support portions 132B is discharged to the stacked portion 191.
- the cycle of the distribution process and the discharge process is alternately executed in the upper part and the lower part of the positive electrode receiving unit 130.
- the negative electrode 9 is continuously supplied from the negative electrode supply conveyor 120 at predetermined time intervals.
- the controller 101 controls the drive unit 161 to change the inclination angle of the rotation plate 160.
- the following operations can be realized by such control. That is, when the inclination angle of the rotation plate 160 is in the state shown in FIG. 25, the negative electrode 9 is supplied to the uppermost support portion 142.
- the controller 101 controls the drive unit 161 to tilt the rotating plate 160 downward by one step toward the conveyance direction of the negative electrode 9 (left direction when viewed from the front side of the paper in FIG. 25).
- the supplied negative electrode 9 is supplied to the second support portion 142 from the top. In this way, by sequentially changing the inclination angle of the rotation plate 160, the negative electrodes 9 are distributed in order to the eight support portions 142 (distribution step).
- the controller 101 controls the drive portion 144A to lower the upper shutter 143A and shield the slit 141b of the wall portion 141. State. As a result, the negative electrode 9 supplied from the negative electrode supply conveyor 120 to the support portion 142A via the rotating plate 160 collides with the shutter 143A and is temporarily stopped on the base 142a of the support portion 142A. Similarly, when the negative electrode 9 is supplied to any one of the lower four support portions 142B, the controller 101 controls the drive portion 144B to lower the lower shutter 143B so that the wall portion 141 The slit 141b is shielded.
- the negative electrode 9 supplied from the negative electrode supply conveyor 120 to the support portion 142B via the rotating plate 160 collides with the shutter 143B and is temporarily stopped on the base 142a of the support portion 142B.
- the shutters 143A and 143B are formed of a flexible material such as sponge, the impact on the negative electrode 9 is reduced, and the negative electrode active material layer 17 of the negative electrode 9 is less likely to be peeled off.
- the controller 101 supplies the upper four support portions 142A to the upper four support portions 142A.
- the operations of the shutter 143A and the pressing member 180A are controlled so that the supported negative electrodes 9 are discharged to the corresponding stacked portions 191 (discharge process).
- the controller 101 controls the drive unit 144A to raise the upper shutter 143A so that the slit 141b of the wall 141 is opened.
- the controller 101 controls the driving unit 181A to cause the four pushing members 180A provided corresponding to the upper four support units 142A to perform the pushing operation.
- the negative electrode 9 supported by the support part 142A is pushed out to the laminated part 191 through the slit 141b.
- the negative electrode 9 is newly laminated on the base 191a of the laminated portion 191 (or on the laminated body composed of already laminated electrodes).
- the controller 101 controls the driving unit 192 to lower the laminated portion 191 by one electrode.
- the discharge speed is lower than the speed of the negative electrode 9 when the negative electrode 9 is supplied from the negative electrode supply conveyor 120 to the support portion 142A (that is, the conveyance speed of the negative electrode supply conveyor 120), The pushing operation of the pushing member 180A can be executed. For this reason, the impact to the negative electrode 9 when the pressing member 180A hits the negative electrode 9 can be suppressed.
- the same control as that of the controller 101 described above is performed.
- the operation of the discharging process described above is performed on the negative electrode 9 supported by the lower four support portions 142B. That is, in the present embodiment, while the negative electrodes 9 are distributed to the lower four support portions 142B, the negative electrodes 9 supported by the upper four support portions 142A are discharged to the stacked portion 191. On the other hand, while the negative electrodes 9 are distributed to the upper four support portions 142A, the negative electrodes 9 supported by the lower four support portions 142B are discharged to the stacked portion 191.
- the cycle of the distribution process and the discharge process is executed alternately in the upper part and the lower part of the negative electrode receiver 140.
- the processes (distribution process or discharge process) performed on the positive electrode receiving unit 130 and the negative electrode receiving unit 140 described above are opposite to each other in the corresponding part (upper part or lower part).
- the operations of the rotating plates 150 and 160, the shutters 133 and 143, and the pressing members 170 and 180 are controlled.
- the controller 101 performs a process (discharge process) for discharging the separator-attached positive electrode 11 supported by the support part 132A in the upper part (or lower part) of the positive electrode receiving part 130 to the stacking part 191.
- each mechanism is controlled so that the process (distribution process) of supplying the negative electrode 9 to the support part 142A is executed in the upper part (or lower part) of the negative electrode receiving part 140. .
- the separator-attached positive electrode 11 and the negative electrode 9 are alternately stacked on each stacked portion 191.
- the electrode laminating apparatus 100 described above is an apparatus for laminating electrodes (a positive electrode 11 with a separator 11 and a negative electrode 9) supplied by a conveying device (a positive electrode supplying conveyor 110 and a negative electrode supplying conveyor 120) to form an electrode stack. is there.
- the electrode stacking apparatus 100 includes a plurality of support portions 132 that support the positive electrode 11 with separator, a plurality of support portions 142 that support the negative electrode 9, and a plurality of support portions that support the positive electrode 11 with separator supplied by the positive electrode supply conveyor 110.
- Rotating plate 150 that distributes to each of 132, rotating plate 160 that distributes negative electrode 9 supplied by negative electrode supply conveyor 120 to each of a plurality of support portions 142, and sides of a plurality of support portions 132 and 142
- a stack unit 190 having a plurality of stacked portions 191 on which electrodes are stacked, and a pressing member 170 that pushes the separator-attached positive electrode 11 supported by the plurality of support portions 132 toward the plurality of stacked portions 191.
- a pressing member 180 that pushes the negative electrode 9 supported by the plurality of support portions 142 toward the multi-layer stack portion 191, and a rotating plate 150. It provided 160 and a controller 101 for controlling the operation of the pushing member 170 and 180, a.
- the controller 101 controls the operation of the pressing member 170 so that the positive electrode 11 with separator is pushed out toward the stacking unit 191 at a speed slower than the conveying speed of the positive electrode 11 with separator by the positive electrode supply conveyor 110.
- the controller 101 controls the operation of the pressing member 180 so that the negative electrode 9 is pushed out toward the laminated portion 191 at a speed slower than the conveying speed of the negative electrode 9 by the negative electrode supply conveyor 120.
- a plurality of electrodes (a positive electrode 11 with a separator or a negative electrode 9) are distributed to a plurality of support portions 132 and 142.
- the discharge speed when extruding the electrodes to the laminating portion 191 can be determined by the conveying device (the positive electrode supply conveyor 110 or the negative electrode supply conveyor). 120) can be made slower than the electrode conveyance speed (supply speed).
- stacking can be suppressed, preventing the fall of the pace where an electrode is laminated
- the separator-attached positive electrode 11 sequentially supplied to the positive electrode receiving unit 130 is distributed to each of the plurality of support units 132 and then discharged to a different stack unit 191 and stacked. In this way, by discharging the supplied positive electrode 11 with separators to the plurality of support portions 132 and stacking them, discharging the positive electrode 11 with separators when discharging the positive electrode 11 with separators supported by each support portion 132.
- the speed (that is, the supply speed of the separator-attached positive electrode 11 to the stacking section 191) is the supply speed of the separator-attached positive electrode 11 that is sequentially supplied to the positive electrode receiving section 130 (in this embodiment, the conveyance of the positive electrode supply conveyor 110). Speed).
- the negative electrodes 9 sequentially supplied to the negative electrode receiving unit 140 are distributed to each of the plurality of support units 142, and then discharged and stacked on different stack units 191.
- the discharge speed of the negative electrode 9 when discharging the negative electrode 9 supported by each support part 142 (that is, the stacked part)
- the supply speed of the negative electrode 9 to 191) can be lower than the supply speed of the negative electrode 9 sequentially supplied to the negative electrode receiving unit 140 (in this embodiment, the conveyance speed of the negative electrode supply conveyor 120).
- peeling of the negative electrode active material layer 17 of the negative electrode 9 can be suppressed when the negative electrode 9 is laminated on the laminated portion 191.
- the positive electrode receiving unit 130 includes a shutter 133 as an impact reducing unit that reduces the impact on the positive electrode 11 with separator when the positive electrode receiving unit 130 receives the positive electrode 11 with separator.
- a shutter 133 as an impact reducing unit that reduces the impact on the positive electrode 11 with separator when the positive electrode receiving unit 130 receives the positive electrode 11 with separator.
- the negative electrode receiving unit 140 includes a shutter 143 as an impact reducing unit that reduces the impact on the negative electrode 9 when the negative electrode receiving unit 140 receives the negative electrode 9.
- a shutter 143 as an impact reducing unit that reduces the impact on the negative electrode 9 when the negative electrode receiving unit 140 receives the negative electrode 9.
- the electrode stacking method realized by the controller 101 described above includes a distribution step of distributing sequentially supplied electrodes (the positive electrode 11 with separator or the negative electrode 9) to each of the plurality of support portions 132 and 142.
- the electrode stacking method has a discharge speed (that is, the transport speed of the positive electrode supply conveyor 110 and the negative electrode supply conveyor 120 in this embodiment) that is lower than the supply speed of the electrodes to the support portions 132 and 142 in the distribution step (ie And a discharge step of discharging each of the plurality of electrodes supported by each of the plurality of support portions 132 and 142 to each of the plurality of stacked portions 191 at the speed of the pushing operation of the push members 170 and 180). including.
- the electrode laminating apparatus 100 instead of the configuration in which the positive electrode 11 with separators is supplied by the positive electrode supply conveyor 110, a plurality of positive electrodes 11 with separators are continuously stacked at predetermined time intervals from a magazine that is stored in advance.
- a configuration in which the positive electrode 11 with a separator is supplied to the rotating plate 150 may be employed.
- the negative electrode 9 is supplied by the negative electrode supply conveyor 120, the negative electrode 9 is continuously supplied to the rotating plate 160 at predetermined time intervals from a magazine in which a plurality of negative electrodes 9 are stacked and accommodated in advance.
- a configuration may be adopted.
- FIG. 31 is a side view (including a partial cross section) showing the electrode stacking apparatus 200.
- the electrode stacking apparatus 200 is different from the electrode stacking apparatus 20 according to the first embodiment in the following points. That is, in the electrode lamination apparatus 200, the negative electrode conveyance unit 22 is abbreviate
- the electrode stacking apparatus 200 includes a negative electrode supply conveyor 24 ⁇ / b> A for supplying the negative electrode 9 to the positive electrode transport unit 21 instead of the negative electrode supply conveyor 24.
- the electrode stacking apparatus 200 includes a wall portion 38 ⁇ / b> A in which the slit 39 is not formed instead of the wall portion 38. Regarding other configurations, the electrode stacking apparatus 200 is the same as the electrode stacking apparatus 20. In the electrode stacking apparatus 200, the circulation member 26 distributes the positive electrode 11 with a separator supplied by the positive electrode supply conveyor 23 and the negative electrode 9 supplied by the negative electrode supply conveyor 24A to each of the plurality of support parts 27. Function as.
- the negative electrode supply conveyor 24 ⁇ / b> A is disposed above the positive electrode supply conveyor 23. That is, the negative electrode supply conveyor 24 ⁇ / b> A is disposed on the downstream side of the circulation path formed by circulation of the circulation member 26 from the supply position where the positive electrode 11 with separator is supplied by the positive electrode supply conveyor 23. With this arrangement, the negative electrode supply conveyor 24 ⁇ / b> A supplies the negative electrode 9 to the support portion 27 that supports the separator-attached positive electrode 11 supplied from the positive electrode supply conveyor 23. Specifically, the negative electrode supply conveyor 24 ⁇ / b> A supplies the negative electrode 9 so as to overlap the positive electrode 11 with a separator supported by the support portion 27.
- a set of one positive electrode 11 with a separator and one negative electrode 9 (hereinafter referred to as an “electrode set”) is supported and conveyed by each support portion 27.
- the controller 60 holds the drive unit 28 so as to hold the four electrode sets transported by the positive electrode transport unit 21 at the height positions corresponding to the upper and lower four-stage stacked units 33. Control.
- four electrode sets can be stacked on the four-layered stack 33. Specifically, the four electrode sets can be simultaneously stacked on the four-stage stacked portion 33 by simultaneously extruding the four electrode sets toward the four-layer stacked section 33 by the extrusion unit 42.
- the electrode stacking apparatus 200 described above stacks the electrodes (the positive electrode 11 with the separator 11 and the negative electrode 9) supplied by the positive electrode supply conveyor 23 (conveyance device) and the negative electrode supply conveyor 24A (conveyance device). It is an apparatus to form.
- the electrode stacking apparatus 200 includes a support portion 27 (electrode support portion), a circulation member 26, a stacking unit 25, an extrusion unit 41, and a controller 60 (control portion).
- the support unit 27 receives the positive electrode 11 and the negative electrode 9 with separators supplied by the positive electrode supply conveyor 23 and the negative electrode supply conveyor 24A, and supports the positive electrode 11 with separators and the negative electrode 9.
- the circulation member 26 has a loop shape extending in the vertical direction, and a support portion 27 is attached to the outer peripheral surface thereof.
- the stacking unit 25 is disposed on the opposite side of the positive electrode supply conveyor 23 and the negative electrode supply conveyor 24 ⁇ / b> A with the circulation member 26 interposed therebetween, and has a multi-stage stacking section 33 on which the positive electrode 11 with separator and the negative electrode 9 are stacked.
- the extrusion unit 41 simultaneously extrudes the positive electrode 11 with separator and the negative electrode 9 supported by the plurality of support portions 27 toward the multi-layer stack portion 33.
- the controller 60 controls the circulation and elevation of the circulation member 26 and the operation of the extrusion unit 41.
- the controller 60 pushes the separator-attached positive electrode 11 and the negative electrode 9 toward the laminated portion 33 at a speed slower than the conveyance speed of the positive electrode 11 with the separator by the positive electrode supply conveyor 23 and the conveyance speed of the negative electrode 9 by the negative electrode supply conveyor 24A.
- the operation of the extrusion unit 41 is controlled.
- the electrodes (the positive electrode 11 with separator and the negative electrode 9) that are sequentially supplied to the support portion 27 are simultaneously extruded and laminated on different laminating portions 33.
- the discharging speed when extruding the electrodes to the laminating portion 33 can be controlled by the transport device (positive electrode supply conveyor 23 or negative electrode supply). It can be made slower than the electrode conveyance speed (supply speed) by the conveyor 24A).
- the transport device positive electrode supply conveyor 23 or negative electrode supply
- stacking can be suppressed, preventing the fall of the pace where an electrode is laminated
- the above-described support portion 99A or support portion 99B having a U-shaped cross section may be used.
- FIG. 32 is a side view (including a partial cross section) showing the electrode stacking apparatus 300.
- FIG. 33 is a diagram illustrating a configuration of a support portion of the electrode stacking apparatus 300.
- the electrode stacking apparatus 300 includes a positive electrode transport unit 301, a negative electrode transport unit 302, a positive electrode supply conveyor 303, a negative electrode supply conveyor 304, and a stack unit 305.
- the electrode lamination apparatus 300 includes electrode supply sensors 306 and 307 and lamination position sensors 308 and 309.
- the positive electrode transport unit 301 is a unit that sequentially transports the positive electrode 11 with the separator while storing the positive electrode transport unit 21 of the first embodiment.
- the positive electrode transport unit 301 includes a loop-shaped circulation member 310 that extends in the vertical direction, a plurality of support portions 311 that are attached to the outer peripheral surface of the circulation member 310 and support the positive electrode 11 with a separator, and a drive that drives the circulation member 310. Part 312.
- the configurations of the circulation member 310 and the drive unit 312 are the same as, for example, the circulation member 26 and the drive unit 28 of the positive electrode transport unit 21.
- the circulation member 310 functions as a distribution unit that distributes the separator-attached positive electrode 11 supplied by the positive electrode supply conveyor 303 to each of the plurality of support units 311.
- FIG. 33A is a side view of the support portion 311 in a state where the separator-attached positive electrode 11 is supported
- FIG. 33B is a cross-sectional view taken along line bb in FIG. 33A.
- the support portion 311 is a U-shaped member having a bottom wall 311a and a pair of side walls 311b.
- the bottom wall 311 a is a rectangular plate member that is attached to the outer peripheral surface of the circulation member 310.
- the pair of side walls 311b are rectangular plate-like members erected on both edges of the bottom wall 311a in the direction in which the circulation member 310 circulates. As shown in FIG.
- the side wall 311b is formed in a bifurcated shape.
- the side wall 311b may have any shape as long as it can support the positive electrode 11 with a separator.
- the pair of side walls 311b face each other and are separated to such an extent that the separator-equipped positive electrode 11 can be accommodated.
- the bottom wall 311a and the side wall 311b are integrally formed of a metal such as stainless steel.
- a cushioning material 311d such as a sponge is provided on the inner surface of the bottom wall 311a.
- the separator-attached positive electrode 11 supplied from the positive electrode supply conveyor 303 to the support portion 311 collides with the buffer material 311d, but the shock of the collision is reduced by the buffer material 311d.
- the buffer material 311d functions as an impact reducing portion that reduces the impact on the positive electrode 11 with the separator when the support portion 311 receives the positive electrode 11 with the separator.
- peeling of the positive electrode active material layer 15 of the separator-attached positive electrode 11 can be suppressed when the separator-attached positive electrode 11 is supplied to the support portion 311.
- the negative electrode conveyance unit 302 is a unit that sequentially conveys the negative electrode 9 while storing the negative electrode 9, similarly to the negative electrode conveyance unit 22 of the first embodiment.
- the negative electrode transport unit 302 includes a loop-shaped circulation member 313 that extends in the vertical direction, a plurality of support portions 314 that are attached to the outer peripheral surface of the circulation member 313 and support the negative electrode 9, and a drive unit 315 that drives the circulation member 313. And have.
- the configurations of the circulation member 313 and the drive unit 315 are the same as, for example, the circulation member 29 and the drive unit 31 of the negative electrode transport unit 22.
- the configuration of the support portion 314 is the same as that of the support portion 311.
- the circulation member 313 functions as a distribution unit that distributes the negative electrode 9 supplied by the negative electrode supply conveyor 304 to each of the plurality of support units 314.
- the positive electrode supply conveyor 303 conveys the positive electrode 11 with a separator toward the positive electrode conveyance unit 301 in the horizontal direction, and the support portion 311 of the positive electrode conveyance unit 301 has a separator.
- a positive electrode 11 is supplied.
- the positive electrode supply conveyor 303 is different from the positive electrode supply conveyor 23 in that the positive electrode supply conveyor 303 includes a plurality of claw portions 303 a provided at equal intervals along the circulation direction of the positive electrode supply conveyor 303.
- the claw portion 303a extends in a direction orthogonal to the circulation direction, and abuts on an end portion of the positive electrode 11 with a separator in the rear direction in the conveyance direction.
- the positive electrode 11 with a separator is supplied to the positive electrode transport unit 301 at a constant interval.
- the negative electrode supply conveyor 304 conveys the negative electrode 9 toward the negative electrode conveyance unit 302 in the horizontal direction and supplies the negative electrode 9 to the support portion 314 of the negative electrode conveyance unit 302.
- the negative electrode supply conveyor 304 is different from the negative electrode supply conveyor 24 in that the negative electrode supply conveyor 304 includes a plurality of claw portions 304 a provided at equal intervals along the circulation direction of the negative electrode supply conveyor 304.
- the claw portion 304a extends in a direction orthogonal to the circulation direction, and abuts on the end of the negative electrode 9 at the rear in the transport direction.
- the negative electrode 9 is supplied to the negative electrode transport unit 302 at a constant interval.
- the positive electrode 11 with the separator transferred from the positive electrode supply conveyor 303 to the support portion 311 of the positive electrode transport unit 301 circulates and moves so as to rise once and then descend due to the rotation of the circulation member 310. At this time, the front and back of the positive electrode 11 with a separator are reversed in the upper part of the circulation member 310.
- the negative electrode 9 transferred from the negative electrode supply conveyor 304 to the support portion 314 of the negative electrode conveyance unit 302 circulates and moves so as to rise once and then lower due to the rotation of the circulation member 313. At this time, the front and back of the negative electrode 9 are reversed in the upper part of the circulation member 313.
- the lamination unit 305 is disposed between the positive electrode transport unit 301 and the negative electrode transport unit 302.
- the configuration of the multilayer unit 305 is the same as that of the multilayer unit 25 of the first embodiment. That is, as an example, the stacking unit 305 includes a plurality of loop-shaped circulation members (not shown) extending in the vertical direction and attached to the outer peripheral surface of the circulation member, and the positive electrodes 11 with separators and the negative electrodes 9 are alternately stacked. It has a laminated part 316 and a drive part (not shown) for driving the circulation member. Since the basic configuration of the laminated unit 305 is the same as that of the laminated unit 25, detailed description thereof is omitted.
- the stacking unit 316 has the same configuration as the stacking unit 77 (see FIG. 16). That is, the laminated portion 316 is provided on a plate-like base 316a on which the positive electrode 11 with separator and the negative electrode 9 are placed, and the base 316a, and the bottom edge 11c and the side edge 11d of the positive electrode 11 with separator (FIG. And a side wall 316b having a U-shaped cross section for positioning the bottom edge 9c and the side edge 9d (see FIG. 4) of the negative electrode 9.
- the upper surface of the side wall 316b on the positive electrode transport unit 301 side is an inclined surface that is inclined downward toward the base 316a.
- the upper surface of the side wall 316b on the negative electrode transport unit 302 side is also an inclined surface that is inclined downward toward the base 316a.
- a wall portion 317 extending in the vertical direction is disposed between the stacking unit 305 and the positive electrode transport unit 301.
- the wall portion 317 is provided with a plurality of (here, four) slits 318 through which the separator-attached positive electrode 11 extruded by an extrusion unit 321 described later passes.
- the slits 318 are arranged at equal intervals in the vertical direction.
- the upper portion of the slit 318 is an inclined surface that is inclined downward from the positive electrode transport unit 301 side toward the stacked portion 316 side.
- the lower portion of the slit 318 is an inclined surface that is inclined upward from the positive electrode transport unit 301 side toward the stacked portion 316 side.
- the separator-equipped positive electrode 11 can be appropriately guided to the stacked portion 316 and the opening portion on the inlet side (positive electrode transport unit 301 side) in the slit 318 can be enlarged.
- the positive electrode 11 with separator can be passed through the slit 318 even if a slight shift occurs in the height position of the positive electrode 11 with separator pushed out by the extrusion unit 321.
- a wall portion 319 extending in the vertical direction is disposed between the laminated unit 305 and the negative electrode transport unit 302, a wall portion 319 extending in the vertical direction is disposed.
- the wall portion 319 is provided with a plurality of (here, four) slits 320 through which the negative electrode 9 extruded by an extrusion unit 322 described later passes.
- the height position of each slit 320 is the same as the height position of each slit 318.
- the upper portion of the slit 320 is an inclined surface that is inclined downward from the negative electrode transport unit 302 side toward the laminated portion 316 side.
- the lower portion of the slit 320 is an inclined surface that is inclined upward from the negative electrode transport unit 302 side toward the stacked portion 316 side.
- the negative electrode 9 can be appropriately guided to the laminated portion 316 and the opening portion on the inlet side (negative electrode transport unit 302 side) of the slit 320 can be enlarged. As a result, even if a slight shift occurs in the height position of the negative electrode 9 extruded by the extrusion unit 322, the negative electrode 9 can be passed through the slit 320.
- the electrode stacking apparatus 20 includes an extrusion unit 321 and an extrusion unit 322.
- the extrusion unit 321 has the same configuration as the extrusion unit 41 of the first embodiment as an example. That is, the extrusion unit 321 simultaneously extrudes a plurality (four in this case) of the positive electrodes with separators 11 toward the multi-layered portion 316 in the upper and lower stages (here, upper and lower four stages) in the lamination area where the positive electrodes with separators 11 are laminated. As a result, the four separator-attached positive electrodes 11 are simultaneously laminated on the four-layer laminated portion 316.
- the push-out unit 321 includes a pair of push members 321a (push-out portions) that push the four separator-attached positive electrodes 11 together, and a drive portion (not shown) that moves the push members 321a toward the four-layer stacked portion 316 side.
- This drive part is comprised, for example from the motor and the link mechanism.
- the extrusion unit 322 has the same configuration as the extrusion unit 42 of the first embodiment as an example. In the laminating area where the negative electrodes 9 are laminated, a plurality of (here, four) negative electrodes 9 are simultaneously extruded toward a plurality of (here, four upper and lower) laminated portions 316 to form four negative electrodes 9 in four layers. Stacked on the portion 316 at the same time.
- the push-out unit 322 has a pair of push members 322a (push-out portions) that push the four negative electrodes 9 together, and a drive portion (not shown) that moves the push members 322a toward the four-layer stacked portion 316 side. ing.
- the configuration of this drive unit is the same as that of the extrusion unit 321.
- the drive part of the extrusion units 321 and 322 may have a cylinder etc.
- the electrode stacking device 300 includes a positioning unit 47 (see FIG. 4) that aligns the position of the bottom edge 11 c of the positive electrode 11 with a separator and a positioning unit that aligns the position of the bottom edge 9 c of the negative electrode 9. 48 (see FIG. 4).
- the electrode stacking apparatus 300 includes a controller 350.
- the controller 350 includes a CPU, a RAM, a ROM, an input / output interface, and the like.
- the controller 350 includes a conveyance control unit that controls the driving units 312 and 315, a stacking control unit that controls the driving unit of the stacking unit 305, and the extrusion units 321 and 322.
- An extrusion control unit that controls the drive unit and a positioning control unit that controls the drive units of the positioning units 47 and 48 are provided.
- the controller 350 is connected to the electrode supply sensors 306 and 307 and the stack position sensors 308 and 309, and can receive detection signals from these sensors.
- the electrode supply sensor 306 is arranged near the end of the positive electrode supply conveyor 303 on the positive electrode transport unit 301 side, and detects the presence or absence of the claw portion 303a or the positive electrode 11 with a separator.
- the electrode supply sensor 306 periodically transmits a detection signal indicating the presence or absence of the claw portion 303a or the positive electrode 11 with a separator to the controller 350.
- the electrode supply sensor 307 is disposed near the end of the negative electrode supply conveyor 304 on the negative electrode transport unit 302 side, and detects the presence or absence of the claw portion 304a or the negative electrode 9.
- the electrode supply sensor 307 periodically transmits a detection signal indicating the presence or absence of the claw portion 304a or the negative electrode 9 to the controller 350.
- the stacking position sensor 308 indicates that the support portion 311 that supports the separator-attached positive electrode 11 has reached a predetermined stacking position (for example, the lower end position of the slit 318 corresponding to the lowermost stacking section 316 of the stacking unit 305). Detect.
- the stack position sensor 308 is independent of the vertical movement of the circulation member 310, and the height position of the stack position sensor 308 is fixed with respect to the slit 318.
- the stack position sensor 308 transmits a detection signal indicating that to the controller 350.
- the stacking position sensor 309 detects that the support unit 314 supporting the negative electrode 9 has reached a predetermined stacking position (for example, the lower end position of the slit 320 corresponding to the lowermost stacking unit 316 of the stacking unit 305). .
- the stack position sensor 309 is independent of the vertical movement of the circulation member 313, and the height position of the stack position sensor 309 is fixed with respect to the slit 320.
- the stack position sensor 309 transmits a detection signal indicating that to the controller 350.
- FIG. 34 is a flowchart showing a control flow common to the circulation member 310 and the circulation member 313.
- FIG. 35 is a partial side view for explaining the operation of the circulation member 310 during the preparation operation (step S201 in FIG. 34).
- FIG. 36 is a partial side view for explaining the operation of the circulation member 310 during the stacking operation (step S203 in FIG. 34).
- FIG. 37 is a partial side view for explaining the operation of the circulation member 310 during the return operation (step S206 in FIG. 34). Note that the control flow of the circulation member 313 of the negative electrode transport unit 302 is the same as the control flow of the circulation member 310, and thus the description thereof is omitted.
- the controller 350 receives a trigger for starting the operation of the production line including the electrode stacking apparatus 300 (for example, input by an operator or the like), and starts the preparation operation of the circulation member 310 (step S201).
- each support portion 311 between the receiving position of the positive electrode 11 with separator and the stacking position supports the positive electrode 11 with separator from the initial state where none of the support portions 311 supports the positive electrode 11 with separator.
- This is an operation for setting a state to be performed.
- the preparatory operation is an operation of circulating the support portion 311 only by rotation (circulation) of the circulation member 310 (see FIG. 35). More specifically, when the movement amount of the distance between the support portions 311 adjacent to each other in the circulation member 310 is 1, the controller 350 causes the support portion 311 in the receiving position of the separator-attached positive electrode 11 in the circulation member 310 to separate the separator 311.
- the circulating member 310 is circulated clockwise (hereinafter simply referred to as “clockwise”) as viewed from the front side of FIG.
- clockwise the movement of the circulation member 310 is represented by the movement in the clockwise direction as the positive direction
- vertical movement of the circulation member 310 is represented by the upward direction as the positive direction.
- the controller 350 determines whether or not the detection signal is received from the stack position sensor 308 at any time during the preparation operation (that is, whether or not the support portion 311 supporting the positive electrode 11 with separator has reached the stack position) (Ste S202).
- the controller 350 continues the preparatory operation of the circulation member 310 until it receives a detection signal from the stack position sensor 308 (step S202: NO).
- the controller 350 switches the circulation member 310 to the stacking operation ( Step S202: YES, step S203).
- the stacking operation is an operation for stacking the separator-attached positive electrode 11 on the stacking portion 316. Specifically, in the stacking operation, the height position of the support unit 311 on the stacking unit 305 side is stopped relative to the stacking unit 316, and one separator-attached positive electrode 11 is supplied from the positive electrode supply conveyor 303. This is an operation of raising the support portion 311 on the positive electrode supply conveyor 303 side by a movement amount 1 with respect to the positive electrode supply conveyor 303. More specifically, the controller 350 determines the time (hereinafter referred to as “unit time”) from when one positive electrode 11 with separator is supplied from the positive electrode supply conveyor 303 to when the next positive electrode 11 with separator is supplied. ) Circulates the circulation member 310 clockwise with a movement amount of 0.5 and raises it with a movement amount of 0.5 (see FIG. 36).
- the controller 350 determines whether or not the simultaneous supply of the four separator-attached positive electrodes 11 to the four-stage stacking unit 316 is completed at any time during the stacking operation (step S204). Specifically, it is determined whether or not the extrusion operation by the extrusion unit 321 described later has been completed. For example, it is possible to detect that the extrusion operation has been completed by detecting that the pressing member 321a has returned to the original position (position before the separator-attached positive electrode 11 is pushed out). The controller 350 continues the stacking operation of the circulation member 310 until it detects that the extrusion operation by the extrusion unit 321 has been completed (step S204: NO).
- step S204 when detecting that the extrusion operation by the extrusion unit 321 has been completed (step S204: YES), the controller 350 determines whether or not the lamination of the positive electrode 11 with the separator on the lamination unit 305 is completed (step S205). .
- the controller 350 detects, for example, the number of electrodes stacked in each stacking unit 316 with a sensor or the like, and determines whether or not the number of stacked electrodes reaches a predetermined number. It can be determined whether or not the lamination is completed. That is, the controller 350 determines that the stacking is completed when the number of stacked electrodes reaches a predetermined number, and that the stacking is not completed when the number of stacked electrodes does not reach the predetermined number. Can do.
- step S205 When it is determined that the stacking is completed (step S205: YES), the controller 350 ends the control of the circulation member 310. On the other hand, when it is not determined that the stacking is completed (step S205: NO), the controller 350 switches the circulation member 310 to the return operation (step S206). When it is determined that the stacking is completed (step S205: YES), the controller 350 once completes the control of the circulation member 310, and then completes the replacement of the stacking unit 316 and gives an instruction to start control from the operator or the like. After receiving, control of the circulation member 310 may be resumed. In this case, the return operation (step S206) is started.
- the return operation is an operation of returning (lowering) the circulating member 310 that has moved to a position raised from the original position (position before the start of the lamination operation) in the lamination operation. Specifically, in the return operation, the height position of the leading support portion 311 that supports the separator-attached positive electrode 11 on the stacking unit 305 side is slid to the stacking position, and the support portion 311 on the positive electrode supply conveyor 303 side is moved. This is an operation for raising the amount by one. More specifically, the controller 350 circulates the circulation member 310 clockwise with the movement amount 2.5 and lowers it with the movement amount ⁇ 1.5 in the unit time described above (see FIG. 37).
- the support portion 311 is raised by one with respect to the positive electrode supply conveyor 303.
- the support portion 311 is lowered by four with respect to the laminated unit 305.
- an extruding operation for simultaneously extruding the four positive electrodes 11 with separators by the extruding unit 321 is performed while receiving the positive electrodes 11 with separators supplied from the positive electrode supply conveyor 303.
- the controller 350 switches the circulation member 310 to the stacking operation after the return operation of the circulation member 310 is completed (steps S206 ⁇ S203).
- FIG. 38 is a flowchart showing a control flow common to the positioning unit 47 (see FIG. 4) of the positive electrode transport unit 301 and the positioning unit 48 (see FIG. 4) of the negative electrode transport unit 302.
- the control of the positioning unit 47 will be described.
- the control flow of the positioning unit 48 is the same as the control flow of the positioning unit 47, and thus the description thereof is omitted.
- the controller 350 periodically checks whether or not a detection signal is received from the stack position sensor 308, so that the electrode (here, the positive electrode 11 with a separator) is located at a position where positioning by the positioning unit 47 is possible. Whether or not (step S301). The controller 350 continues the above check until it receives the detection signal from the stack position sensor 308 (step S301: NO). When the controller 350 receives the detection signal from the stack position sensor 308 and detects that the support portion 311 that supports the separator-attached positive electrode 11 has reached the stack position (step S301: YES), the controller 350 performs a positioning operation on the positioning unit 47. This is executed (step S302). Specifically, as described in the first embodiment, the controller 350 performs control so that the pressing operation by the pressing unit 54 of the positioning unit 47 is executed. Since such a positioning operation has already been described in the first embodiment, further detailed description thereof is omitted.
- step S303 determines whether or not the stacking is completed by the same determination as in step S205 of FIG. 34 described above.
- step S303: YES the controller 350 ends the control of the positioning unit 47.
- step S303: NO the controller 350 performs a circulation operation in which the height position of the support portion 311 on the stacking unit 305 side changes relative to the stacking unit 305 (that is, The operation of the positioning unit 47 is stopped until the above-described return operation of the circulation member 310 occurs (step S304: NO).
- step S304 NO
- the controller 350 confirms that the circulation operation has occurred (that is, when the controller 350 switches the circulation member 310 to the return operation)
- step S304: YES the controller 350 returns to step S301 and continues the control of the positioning unit 47.
- a determination criterion other than the determination criterion used in the determination described above may be used for the determination for causing the positioning unit 47 to execute the positioning operation.
- the fact that the extrusion unit 321 is stopped may be added as a determination condition for executing the positioning operation in step S302.
- FIG. 39 is a flowchart showing a control flow of the extrusion unit 321.
- the controller 350 confirms whether or not the support portion 311 that supports the separator-attached positive electrode 11 is present at the stacking position based on the detection signal received from the stacking position sensor 308 (step S401). Further, the controller 350 confirms whether or not the positioning operation by the positioning unit 47 (step S302 in FIG. 38) is completed (step S402). The controller 350 confirms that the positioning operation of the positioning unit 47 is completed, for example, by confirming that the pressing portion 54 of the positioning unit 47 has returned to the original position (position before pressing). be able to.
- the controller 350 checks whether or not the negative electrode 9 has been stacked (discharged to the stacked portion 316) in the negative electrode transport unit 302 on the other electrode side (here, the negative electrode 9 side) (step S403).
- the controller 350 confirms that, for example, the extrusion operation of the extrusion unit 322 of the negative electrode transport unit 302 has been completed and the pressing member 322a has returned to the original position (position before performing the extrusion operation). It can be confirmed that the lamination is completed.
- the controller 350 determines whether or not stacking is possible (that is, whether or not the push-out operation by the push member 321a of the push-out unit 321 can be executed) based on the confirmation results of the above-described steps S401 to S403 (step S404). Specifically, when it is confirmed that the support portion 311 that supports the positive electrode 11 with the separator exists at the stacking position, the positioning operation by the positioning unit 47 is completed, and the stacking of the negative electrode 9 is completed. The controller 350 determines that stacking is possible (step S404: YES). On the other hand, if at least one of the above confirmation items cannot be confirmed, the controller 350 determines that stacking is not possible (step S404: NO), and returns to step S401.
- step S404 determines that stacking is possible
- step S405 the controller 350 performs an extrusion operation by the extrusion unit 321 (step S405). Specifically, the controller 350 controls the drive unit in the extrusion unit 321 so as to simultaneously push the four separator-attached positive electrodes 11 toward the upper and lower four-stage stacked portions 316 by the pressing member 321a.
- the controller 350 determines whether or not the stacking is completed by the same determination as in step S205 of FIG. 34 described above (step S406).
- step S406: YES the controller 350 ends the control of the extrusion unit 321.
- step S406: NO the controller 350 performs a circulation operation in which the height position of the support portion 311 on the stacking unit 305 side changes relative to the stacking unit 305 (that is, The operation of the extrusion unit 321 is stopped until the above-described return operation of the circulation member 310 occurs (step S407: NO).
- the controller 350 confirms that the circulation operation has occurred (that is, when the controller 350 switches the circulation member 310 to the return operation)
- the controller 350 returns to step S401 and continues to control the extrusion unit 321 (step S407: YES).
- FIG. 40 is a flowchart showing a control flow of the extrusion unit 322.
- the control flow steps S501 to S505 in the case where the first negative electrode 9 is laminated on the lamination part 316 is the same as that of the second and subsequent negative electrodes 9 in the lamination part. This is partly different from the control flow (steps S506 to S512) in the case of stacking 316.
- step S501 to S505 in the case where the first negative electrode 9 is laminated on the lamination part 316, the operation confirmation on the other pole side (step corresponding to step S403 in FIG. 39) is omitted.
- step S406 in FIG. 39 the determination of whether or not the lamination is completed.
- control flow (steps S506 to S512) when the second and subsequent negative electrodes 9 are laminated on the lamination unit 316 is the same as the control flow of the extrusion unit 321 (steps S401 to 407 in FIG. 39).
- FIG. 41 is a time chart showing an operation in a normal state in which there are no missing parts in the positive electrode 11 with separator and the negative electrode 9 supplied from the positive electrode supply conveyor 303 and the negative electrode supply conveyor 304.
- FIG. 42 is a time chart showing an operation when a shortage occurs in the negative electrode 9 supplied from the negative electrode supply conveyor 304 (at the time of abnormality).
- 43 to 45 are diagrams showing states of the positive electrode transport unit at time points A to C in FIG. 41, respectively.
- “Supply” indicates a period during which the separator-attached positive electrode 11 is supplied from the positive electrode supply conveyor 303 to the support portion 311 of the positive electrode transport unit 301.
- “Circulation / up and down movement” indicates a period during which the circulation member 310 circulates or moves up and down.
- “Width alignment” indicates a period in which the positioning unit 47 performs a positioning operation (pressing operation) on the separator-attached positive electrode 11 on the support portion 311.
- “Return” of the width alignment indicates a period during which the operation of returning the pressing portion 50 of the positioning unit 47 to the original position is executed after the positioning operation is completed.
- Discharge (lamination) indicates a period during which an extrusion operation by the extrusion unit 321 (extrusion by the pressing member 321a) is performed.
- Return of discharge (stacking) indicates a period during which the operation of returning the pushing member 321a of the pushing unit 321 to the original position is executed after the pushing operation is completed.
- Very movement amount” and “Circulation movement amount” of “Servo movement distance” indicate movement amounts during a period in which the circulation member 310 circulates or moves up and down. Here, the amount of movement is such that one support portion 311 is adjacent to the one support portion 311 (a support portion positioned in front of or behind the one support portion 311 in the circulation direction of the circulation member 310).
- the “vertical movement amount” is a relative movement amount with respect to the ground contact surface (or the positive electrode supply conveyor 303) of the positive electrode transport unit 301.
- the upward movement amount is a positive movement, and the downward movement is a negative movement. It is expressed as
- the “circulation movement amount” is a positive movement in the direction in which the positive electrode 11 with separator is conveyed to the stacking unit 305 (the clockwise direction as viewed from the front side of the drawing in FIG. 32).
- “Supply side support portion movement amount” indicates the relative movement amount of the support portion 311 with respect to the end portion (exit) of the positive electrode supply conveyor 303 on the positive electrode transport unit 301 side.
- supply-side support portion movement amount vertical movement amount + circulation movement amount” is established.
- discharge-side support portion movement amount indicates the relative movement amount of the support portion 311 with respect to the slit 318.
- discharge side support portion movement amount vertical movement amount ⁇ circulation movement amount” is established.
- “supply” indicates a period during which the negative electrode 9 is supplied from the negative electrode supply conveyor 304 to the support portion 314 of the negative electrode transport unit 302.
- “Circulation / vertical movement” indicates a period during which the circulation member 313 circulates or moves up and down.
- “Width alignment” indicates a period during which the positioning unit 48 performs a positioning operation (pressing operation) on the negative electrode 9 on the support portion 314.
- the “return” of the width alignment indicates a period during which the operation of returning the pressing portion 54 of the positioning unit 48 to the original position is executed after the positioning operation is completed.
- Discharge (lamination) indicates a period during which an extrusion operation by the extrusion unit 322 (extrusion by the pressing member 322a) is performed.
- Return of discharge (stacking) indicates a period during which the operation of returning the pushing member 322a of the pushing unit 322 to the original position is executed after the pushing operation is completed.
- the “servo movement distance” indicates the movement amounts during the period in which the circulation member 313 circulates or moves vertically.
- the amount of movement is such that one support portion 314 is adjacent to the one support portion 314 (a support portion positioned in front of or behind the one support portion 314 in the circulation direction of the circulation member 313).
- the “up / down movement amount” is a relative movement amount with respect to the ground plane of the negative electrode transport unit 302 (or the negative electrode supply conveyor 304), and the upward movement amount is positive movement, and the downward movement is negative movement. It is expressed as The “circulation movement amount” expresses the direction in which the negative electrode 9 is conveyed to the laminated unit 305 (counterclockwise direction as viewed from the front side of FIG. 32) as a positive movement. “Supply side support portion movement amount” indicates the relative movement amount of the support portion 314 with respect to the end portion (exit) of the negative electrode supply conveyor 304 on the negative electrode transport unit 302 side.
- supply-side support portion movement amount vertical movement amount + circulation movement amount” is established.
- discharge-side support part movement amount indicates a relative movement amount of the support part 314 with respect to the slit 320.
- discharge side support portion movement amount vertical movement amount ⁇ circulation movement amount” is established.
- the separator-attached positive electrode 11 arrives at the stacking position (see FIG. 43), and the positioning operation by the positioning unit 47 is started.
- the extrusion operation by the extrusion unit 321 is started (see FIG. 44).
- the positive electrode 11 with separator is also supplied from the positive electrode supply conveyor 303 to the positive electrode transport unit 301 during the extruding operation, and both the extruding operation and the reception of the positive electrode 11 with separator are made compatible by circulation and rise of the circulation member 310.
- the extrusion operation by the extrusion unit 321 is completed (see FIG. 45).
- the return operation of the circulation member 310 is executed.
- the circulation member 313 stops.
- the controller 350 can grasp the presence or absence of an electrode shortage based on the detection signals from the electrode supply sensors 306 and 307, and controls the operation of the circulation member 313 according to the presence or absence of an electrode shortage. Can do.
- FIGS. Next, another example of a mechanism for realizing driving (vertical movement and circulation) of the conveying member will be described with reference to FIGS.
- the support structure and drive mechanism of the positive electrode transport unit 301 will be described.
- the same support structure and drive mechanism can be adopted for the negative electrode transport unit 302.
- the positive electrode transport unit 301 includes a support frame 401 installed on the floor surface, and a circulation frame 402 supported so as to be movable in the vertical direction with respect to the support frame 401. .
- a pair of sprockets 403 and 404 (members corresponding to the roller 26a of the first embodiment) disposed at a predetermined interval in the vertical direction are rotatably supported on the circulation frame 402.
- a circulating member 310 having a plurality of support portions 311 disposed on the outer peripheral surface is wound around the sprockets 403 and 404.
- the positive electrode transport unit 301 includes motors 405 and 406 fixed to the support frame 401 or the floor surface.
- Drive gears 405 a and 406 a are fixed to the drive shafts of the motors 405 and 406.
- the sprockets 403 and 404 have drive gears 407 and 408 at one end of their rotating shafts.
- a timing belt 409 is wound around the drive gears 405a, 406a, 407, and 408.
- the guide roller 410 (four guide rollers 410 in the example of FIG. 47) supported by the support frame 401 causes the circulation path of the timing belt 409 to extend substantially vertically and horizontally. It has a cross shape.
- the circulation member 310 circulates clockwise on the positive electrode supply conveyor 303 side, while the circulation member 310 stops on the laminated portion 316 side. ing. For this reason, the timing belt 409 rises only at the portion on the positive electrode supply conveyor 303 side. With the operation of the timing belt 409, the circulation frame 402 rises with respect to the support frame 401 or the floor surface. Along with this, the reference height position of the circulation member 310 supported by the circulation frame 402 via the sprockets 403 and 404 (for example, the center position in the vertical direction of the circulation member 310) also rises. As shown in FIG.
- the laminated portion 316 side of the circulation member 310 circulates clockwise, while it stops on the positive electrode supply conveyor 303 side. For this reason, the timing belt 409 is lowered only on the laminated unit 305 side (right side portion in FIG. 50). With the operation of the timing belt 409, the circulation frame 402 is lowered with respect to the support frame 401 or the floor surface. Along with this, the reference height position of the circulation member 310 is also lowered.
- both the drive gears 405a and 406a are rotated by changing the rotation speed of the drive gear 405a and the rotation speed of the drive gear 406a
- the circulation frame 402 is raised or lowered according to the difference in rotation speed
- the reference height position of the circulation member 310 can be raised or lowered. Therefore, by adjusting the rotation speed of the drive gears 405a and 406a, the above-described preparation operation, stacking operation, and return operation can be realized. That is, the controller 350 (see FIG. 32) realizes the preparation operation, the stacking operation, and the return operation by adjusting the rotation speed of the drive gears 405a and 406a according to the operation mode of the circulation member 310 to be executed. Can do.
- the electrode stacking apparatus 300 described above stacks the electrodes (the positive electrode 11 with the separator 11 and the negative electrode 9) supplied by the positive electrode supply conveyor 303 (conveyance device) and the negative electrode supply conveyor 304 (conveyance device). This is a device for forming an electrode laminate formed on the laminate portion 316.
- the electrode lamination apparatus 300 includes support portions 311 and 314 (electrode support portions), circulation members 310 and 313, a lamination unit 305, extrusion units 321 and 322, and a controller 350 (control portion).
- the support portions 311 and 314 receive the positive electrode 11 and the negative electrode 9 with the separator supplied by the positive electrode supply conveyor 303 and the negative electrode supply conveyor 304 and support the positive electrode 11 with the separator and the negative electrode 9.
- the circulation members 310 and 313 have a loop shape extending in the vertical direction, and support portions 311 and 314 are attached to the outer peripheral surfaces thereof.
- the laminated unit 305 is disposed on the opposite side of the positive electrode supply conveyor 303 with the circulation member 310 interposed therebetween, and is disposed on the opposite side of the negative electrode supply conveyor 304 with the circulation member 313 interposed therebetween.
- the extrusion unit 321 simultaneously extrudes the positive electrode 11 with a separator supported by a plurality of support portions 311 toward a plurality of stacked portions 316.
- the extruding unit 322 simultaneously extrudes the negative electrode 9 supported by the plurality of support portions 314 toward the plurality of stacked portions 316.
- the controller 350 controls the circulation and elevation of the circulation members 310 and 313 and the operation of the extrusion units 321 and 322 (that is, the operation of the push members 321a and 321b).
- the controller 350 controls the operation of the extrusion unit 321 so that the positive electrode 11 with separator is pushed out toward the stacking unit 316 at a speed slower than the conveying speed of the positive electrode 11 with separator by the positive electrode supply conveyor 303.
- the controller 350 controls the operation of the extrusion unit 322 so as to push the negative electrode 9 toward the stacking unit 316 at a speed slower than the conveyance speed of the negative electrode 9 by the negative electrode supply conveyor 304.
- the electrodes (the positive electrode 11 with a separator 11 or the negative electrode 9) sequentially supplied to the support portions 311 and 314 are simultaneously extruded and stacked on different stack portions 316, respectively.
- the discharge speed when extruding the electrodes to the laminating unit 316 can be controlled by the transfer device (positive electrode supply conveyor 303 or negative electrode supply). It can be made slower than the electrode conveyance speed (supply speed) by the conveyor 304).
- stacking can be suppressed, preventing the fall of the pace where an electrode is laminated
- the electrode transport speed by the transport device is higher than the electrode discharge speed. For this reason, the position of the electrode transported at high speed varies when stopped on the support portions 311 and 314. If a large number of electrodes are stacked with their positions varied, it is difficult to realign them after stacking due to surface friction of the negative electrode active material layer or the like. However, since the electrodes on the support portions 311 and 314 are in a state of individual pieces before a large number of electrodes are stacked in the stacking portion 316, the reversal by the circulation members 310 and 313 and the action of the positioning unit 47 The position is easily corrected.
- the positive electrode with separator 11 and the negative electrode 9 in which the positive electrode 8 is encased in the bag-shaped separator 10 are alternately stacked in the stacked portion.
- the negative electrode with a separator in a state where the negative electrode is wrapped in a bag-like separator may be alternately stacked on the stacked portion.
- the electrical storage apparatus 1 is a lithium ion secondary battery
- this invention is not restricted especially to a lithium ion secondary battery
- other secondary batteries such as a nickel hydride battery
- an electric double layer
- the present invention can also be applied to the stacking of electrodes in a power storage device such as a capacitor or a lithium ion capacitor.
- control in the electrode laminating apparatus 300 of the sixth embodiment (FIG. 34, FIGS. 38-40) may be employed.
- the control in the electrode stacking apparatus 300 of the sixth embodiment can be appropriately changed according to the configurations of the electrode stacking apparatuses of the respective embodiments and their modifications.
- the electrode laminating apparatus 80 since the electrodes are positioned by the guide plates 83A and 83B of the positioning units 81 and 82, it is related to positioning among the controls of the electrode laminating apparatus 300 according to the sixth embodiment.
- the control (FIG. 38 and steps S402, S502, S507) can be omitted.
- the control of one transport unit can be used in the control of the electrode stacking apparatus 300 of the sixth embodiment.
- the control of FIG. 39 can be used as the control of the extrusion unit. In this case, step S403 is omitted.
- the mode in which the electrodes (the positive electrode 11 with a separator or the negative electrode 9) are transported one by one has been described.
- an electrode unit including a plurality of electrodes may be used as one transport unit. That is, the electrodes supplied by a conveying device such as a belt conveyor may be supplied one by one, or may be supplied in a state in which a plurality of electrodes are grouped in advance.
- the positive electrode supply conveyor 23 is configured to convey, as one conveyance unit, an electrode unit in which one separator-attached positive electrode 11 is sandwiched between two negative electrodes 9. May be.
- the negative electrode supply conveyor 24 may be configured to convey, as one conveyance unit, an electrode unit having a configuration in which one negative electrode 9 is sandwiched between two positive electrodes 11 with a separator.
- three electrodes are laminated on one lamination part 33 by one lamination operation (one extrusion operation by extrusion unit 41 or extrusion unit 42).
- each of the push plates 51 and 55 of the positioning units 47 and 48 may be provided with a slit for releasing both the tab 14b of the positive electrode 11 with a separator and the tab 16b of the negative electrode 9.
- driving unit (first driving unit), 29 ... circulating member (second circulating member), 30 ... supporting unit (second supporting unit), 31 ... driving unit (second driving unit), 33 ... stacking unit, 34 ... Drive part (third drive part), 36... Wall part (first wall part), 3 ... Slit (first slit), 38 ... Wall (second wall), 39 ... Slit (second slit), 40 ... Taper, 41 ... Extrusion unit (first extrusion unit), 42 ... Extrusion unit (second) (Extruding unit), 47, 48 ... positioning unit, 49 ... receiving part, 50 ... pressing part, 53 ... receiving part, 54 ... pressing part, 61 ... transport control part, 62 ... stacking control part, 77 ...
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Abstract
電極積層装置20は、セパレータ付き正極11を搬送する正極搬送ユニット21と負極9を搬送する負極搬送ユニット22との間に配置され、セパレータ付き正極11と負極9とが交互に積層される複数段の積層部33を有する積層ユニット25と、正極搬送ユニット21により搬送された複数のセパレータ付き正極11を複数段の積層部33に対応する高さ位置に保持するように駆動部28を制御すると共に、負極搬送ユニット22により搬送された複数の負極9を複数段の積層部33に対応する高さ位置に保持するように駆動部31を制御する搬送制御部61と、複数のセパレータ付き正極11を複数段の積層部33に向けて同時に押し出す押出ユニット41と、複数の負極9を複数段の積層部33に向けて同時に押し出す押出ユニット42とを備える。
Description
本発明の一側面は、電極積層装置及び電極積層方法に関する。
例えばリチウムイオン二次電池のような積層型の電極組立体を有する蓄電装置において、電極を積層する方法としては、吸着手段を備えたロボットを用いたP&P(ピック・アンド・プレース)方式が多用されている。ところで、蓄電装置の製造ラインの生産性を向上させる方法の一つとしては、製造ラインを高速化することが考えられる。このためには、例えば積層工程において、積層部への電極の供給速度(積層速度)を上げる必要がある。しかし、上記のロボットを用いて積層部に電極を積層する場合には、例えば吸着手段の負圧制御等を伴うため、電極の積層速度を上げることが難しく、製造ラインの高速化の障害となってしまう。これに対し、高速積層が可能な電極積層装置として、例えば特許文献1,2に記載されている装置が知られている。
特許文献1に記載の電極積層装置は、正極及び負極をそれぞれ供給する2つの供給機構と、これらの供給機構の下方に互いに直交するように配置されて、各供給機構からそれぞれ供給された正極及び負極を、重力を利用して所定の位置に落下移動させる2つの落下移動手段と、これらの落下移動手段の下方に配置されて、各落下移動手段の排出部からそれぞれ排出された正極及び負極を順次所定の位置に案内して積層させる案内積層手段とを備えている。案内積層手段は、積層体が載置される底壁と、この底壁に対して垂直に突設され、落下移動手段の排出部から排出されてきた電極の移動を停止させて位置決めする2つの立壁とを有している。正極及び負極を積層するときは、一方の立壁に対向する向きに正極を供給すると共に、他方の立壁に対向する向きに負極を供給する。案内積層手段に供給された正極及び負極は、底壁または積層済みの正極及び負極の上に落下した後、立壁に衝突して停止する。
ところで、特許文献1の供給機構は、帯状の正極材料又は負極材料から切断された正極又は負極を、落下移動手段へと直接落下させる。しかし、一般的な積層型電極では、外部端子との間の電流の通路となるタブが、矩形の電極本体から突出した形状を有する。従って、タブを有する電極に上記供給機構を適用する場合、電極製造ラインにて、別体のタブが電極本体に接合された電極、又は複数回の切断でタブ形状が一体に形成された電極をコンベア等の搬送装置にて搬送した後、落下移動手段上に落下させることが考えられる。
特許文献2に記載の電極積層装置は、架台上に配置され、正極、負極及びセパレータをそれぞれ供給する3つの供給部と、各供給部から供給された正極、負極及びセパレータをそれぞれ挟持して搬送する3つのローラ対と、ローラ対の搬送方向下流側に配置され、各ローラ対から搬送された正極、負極及びセパレータを積層する積層部と、積層部の端部に配置され、各ローラ対から搬送された正極、負極及びセパレータの位置を規制する規制手段とを備えている。
また、生産ラインを高速化する場合に、時間短縮が難しい工程又は処理のみを並列化する方法も知られている。例えば特許文献3に記載のパイリング装置は、被切断材を上下4つの分岐コンベアに仕分けし、仕分けされた被切断材を減速コンベア上で減速した後、4段に仕切られたパイリング室にて積み重ねる。
特許文献1,2に記載の電極積層装置では、P&P方式と比較して、電極の積層の高速化を達成することができる。しかし、生産ライン全体をより高速化する場合、以下の不具合が発生する。特許文献1の電極積層装置にて高速化を図る場合、落下移動のみでは供給速度が制限されるため、特許文献2のローラのような機械的な手段で電極の供給速度を上げる必要がある。特に、電極製造ラインから電極を搬送及び供給する場合は、生産ラインの高速化に伴い搬送装置の搬送速度も上がり、供給速度をこの搬送速度以上とする必要がある。ところで、活物質層が形成された電極は、同サイズの紙及び樹脂フィルム等よりも剛性が高く、外周の一辺で立壁に衝突した場合、電極全体が撓み、その後、跳ね返りが生じる。このような傾向は、電極の供給速度が上がるほど、顕著になる。特許文献1の構成であれば、跳ね返りが生じても、重力の作用により、最終的には電極が立壁に当たった状態で位置決めされる。しかし、跳ね返り後の電極の動きが収束するまでに次の電極が供給されると、跳ね返り後の動きが収束していない電極が、積層済みの電極と次の電極とに挟まれることで位置ずれした状態で停止してしまう。その結果、最終的に内部に位置ずれした電極を含む積層体が形成されてしまう。
上記のような積層体の形成を防止するためには、先に積層される電極の動きが収束した後に、次の電極が供給される必要がある。ここで、電極の搬送速度又は供給速度を上げていくと、電極の位置ずれを防止するために、電極の供給間隔を長く設定する必要がある。その結果、積層速度は頭打ちになる。なお、特許文献2に記載の電極積層装置には、衝突後に電極の位置を修正する手段はないため、電極の供給速度が上がると、より顕著に位置ずれが大きくなることが予想される。特許文献3の構造を電極積層装置に適用すれば、このような問題は回避できる。しかし、高速で搬送されるワークを急減速すると、搬送装置上でワークの回転方向等にワークの位置ずれが生じる。このような位置ずれが生じないようにするためには、ワークを減速するための距離を確保する必要がある。このため、分岐後の搬送経路の各々に減速コンベアが必要となり、且つ減速コンベアの小型化も難しいため、装置の大型化は避けられない。その結果、装置を設置するために必要なスペースも大きいものとなる。
本発明の一側面は、装置の大型化を抑えながら、積層速度の高速化を達成できる電極積層装置及び電極積層方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る電極積層装置は、搬送装置により供給される電極を積層し、電極積層体を形成する電極積層装置であって、搬送装置により供給される電極を受け取り、電極を支持する電極支持部と、上下方向に延びるループ状をなし、その外周面に電極支持部が取り付けられた循環部材と、循環部材を挟んで搬送装置の反対側に配置され、電極が積層される複数段の積層部を有する積層ユニットと、複数の電極支持部に支持された電極を複数段の積層部に向けて同時に押し出す押出部と、循環部材の循環及び昇降、並びに押出部の動作を制御する制御部と、を備え、制御部は、搬送装置による電極の搬送速度よりも遅い速度で、積層部に向けて電極を押し出すように、押出部の動作を制御する。
このような電極積層装置では、電極支持部に対して順次供給される電極は、それぞれ異なる積層部に同時に押し出されて積層される。このように、順次供給される電極の数よりも多くの電極を同時に押し出して積層することにより、電極を積層部に押し出す際の排出速度を、搬送装置による電極の搬送速度(供給速度)よりも遅くすることができる。これにより、電極が積層されるペースの低下を防ぎつつ、電極積層時における電極の位置ずれを抑制できる。従って、上記電極積層装置によれば、装置の大型化を抑えながら、積層速度の高速化を達成できる。
電極積層装置は、搬送装置による電極の搬送方向に交差する方向における電極の縁の位置を揃える位置決めユニットを更に備えてもよい。この場合には、電極の縁の位置が揃えられた状態で、電極が積層部に向けて押し出されるため、積層部において電極を位置決め精度良く積層することができる。
電極支持部は、電極を受け取る際における電極への衝撃を緩和する衝撃緩和部を更に有してもよい。この構成によれば、電極が電極支持部に供給される際において、電極の活物質の剥離を抑制することができる。すなわち、電極支持部への電極の供給速度を高速にしたとしても、電極支持部が電極を受け取る際における電極への衝撃が衝撃緩和部によって緩和されることにより、電極の活物質の剥離を抑制することができる。
本発明の他の態様は、正極集電体の表面に正極活物質層が形成されてなる正極と負極集電体の表面に負極活物質層が形成されてなる負極とを積層する電極積層装置において、上下方向に延びるループ状の第1循環部材と、第1循環部材の外周面に取り付けられ、正極を支持する複数の第1支持部と、第1循環部材を回転させると共に、第1循環部材を上下方向に移動させる第1駆動部とを有し、正極を搬送する第1搬送ユニットと、上下方向に延びるループ状の第2循環部材と、第2循環部材の外周面に取り付けられ、負極を支持する複数の第2支持部と、第2循環部材を回転させると共に、第2循環部材を上下方向に移動させる第2駆動部とを有し、負極を搬送する第2搬送ユニットと、第1搬送ユニットと第2搬送ユニットとの間に配置され、正極と負極とが交互に積層される複数段の積層部を有する積層ユニットと、第1搬送ユニットにより搬送された複数の正極を複数段の積層部に対応する高さ位置に保持するように第1駆動部を制御すると共に、第2搬送ユニットにより搬送された複数の負極を複数段の積層部に対応する高さ位置に保持するように第2駆動部を制御する搬送制御部と、複数の正極を複数段の積層部に向けて同時に押し出す第1押出ユニットと、複数の負極を複数段の積層部に向けて同時に押し出す第2押出ユニットとを備えることを特徴とする。
このような電極積層装置においては、第1搬送ユニットにより搬送された複数の正極を複数段の積層部に対応する高さ位置に保持した状態で、第1押出ユニットにより複数の正極を複数段の積層部に向けて同時に押し出すことにより、複数段の積層部には複数の正極が同時に積層される。また、第2搬送ユニットにより搬送された複数の負極を複数段の積層部に対応する高さ位置に保持した状態で、第2押出ユニットにより複数の負極を複数段の積層部に向けて同時に押し出すことにより、複数段の積層部には複数の負極が同時に積層される。このように複数の正極及び複数の負極をそれぞれ複数段の積層部に同時に積層するので、積層部への正極及び負極の供給速度を下げても、正極及び負極の積層の高速化を確保することができる。積層部への正極及び負極の供給速度を下げることにより、正極及び負極を積層部に積層する際に、正極活物質及び負極活物質の剥離が生じにくくなる。
電極積層装置は、積層ユニットと第1搬送ユニットとの間に配置され、第1押出ユニットにより押し出された複数の正極が通過する複数の第1スリットを有する第1壁部と、積層ユニットと第2搬送ユニットとの間に配置され、第2押出ユニットにより押し出された複数の負極が通過する複数の第2スリットを有する第2壁部とを更に備え、搬送制御部は、複数の正極を複数の第1スリットの高さ位置に保持するように第1駆動部を制御すると共に、複数の負極を複数の第2スリットの高さ位置に保持するように第2駆動部を制御してもよい。この場合には、第1押出ユニットにより複数の正極が複数段の積層部に向けて同時に押し出されると、複数の正極が各第1スリットを通過して各積層部に確実に積層されると共に、第2押出ユニットにより複数の負極が複数段の積層部に向けて同時に押し出されると、複数の負極が各第2スリットを通過して各積層部に確実に積層される。
第1スリットの高さ位置と第2スリットの高さ位置とは同じであり、第1壁部の内側面における第1スリットの下側部分及び第2壁部の内側面における第2スリットの下側部分には、第1壁部と第2壁部との間の距離を上方に向けて長くするようなテーパがそれぞれ設けられていてもよい。この場合には、第1スリットを通過した正極及び第2スリットを通過した負極が落下しやすくなるため、正極及び負極が積層部に積層されやすくなる。
電極積層装置は、複数段の積層部を上下方向に移動させる第3駆動部と、正極の積層高さ位置が第1スリットに対して一定になると共に負極の積層高さ位置が第2スリットに対して一定になるように第3駆動部を制御する積層制御部とを更に備えてもよい。この場合には、正極及び負極の積層数に関わらず、正極及び負極の落下距離が均等になる。
積層部は、正極及び負極が載置される基台と、基台に立設され、正極及び負極の縁の位置を揃える側壁とを有してもよい。この場合には、正極及び負極を複数段の積層部に積層する際に、複数段の積層部を上下方向に移動させることがない。従って、制御処理が容易になる。
電極積層装置は、複数段の積層部を上下方向に移動させる第3駆動部と、正極の積層高さ位置が第1スリットに対して一定になると共に負極の積層高さ位置が第2スリットに対して一定になるように第3駆動部を制御する積層制御部とを更に備え、第1スリットの高さ位置と第2スリットの高さ位置とは交互にずれていてもよい。この場合には、第1スリットを通過した正極が第2壁部の内側面に当たって位置決めされ、第2スリットを通過した負極が第1壁部の内側面に当たって位置決めされる。
電極積層装置は、正極及び負極の縁の位置を揃える位置決めユニットを更に備えてもよい。この場合には、正極及び負極の縁の位置が揃えられた状態で、正極及び負極が積層部に向けて押し出されるため、積層部において正極及び負極を位置決め精度良く積層することができる。
位置決めユニットは、正極及び負極の縁と当接する受け部と、正極及び負極を受け部に対して押圧する押圧部とを有してもよい。この場合には、押圧部により正極及び負極が受け部に対して押圧されると、正極及び負極の縁が受け部に当接するため、正極及び負極の縁の位置を正確に揃えることができる。
位置決めユニットは、正極及び負極を下方に案内する1対のガイド板であり、1対のガイド板は、1対のガイド板の間隔を下方に向けて狭くするようなテーパ部をそれぞれ有してもよい。この場合には、アクチュエータ等を使用することなく、簡単な構成で正極及び負極の縁の位置を揃えることができる。
本発明の更に他の態様に係る電極積層装置は、搬送装置により供給される電極を積層し、電極積層体を形成する電極積層装置であって、電極を支持する複数の電極支持部と、搬送装置により供給される電極を、複数の電極支持部の各々に分配する電極分配部と、複数の電極支持部の側方に配置され、電極が積層される複数段の積層部を有する積層ユニットと、複数の電極支持部に支持された電極を複数段の積層部に向けて押し出す押出部と、電極分配部及び押出部の動作を制御する制御部と、を備え、制御部は、搬送装置による電極の搬送速度よりも遅い速度で、積層部に向けて電極を押し出すように、押出部の動作を制御する。
このような電極積層装置では、複数の電極が複数の電極支持部に分配される。このように、複数の電極支持部に分配された電極を押し出して積層することにより、電極を積層部に押し出す際の排出速度を、搬送装置による電極の搬送速度(供給速度)よりも遅くすることができる。これにより、電極が積層されるペースの低下を防ぎつつ、電極積層時における電極の位置ずれを抑制できる。従って、上記電極積層装置によれば、装置の大型化を抑えながら、積層速度の高速化を達成できる。
本発明の一態様に係る電極積層方法は、集電体の表面に活物質層が形成されてなる電極を積層する電極積層装置により実行される電極積層方法であって、順次供給される電極を、該電極を支持する複数の電極支持部の各々に分配する分配工程と、分配工程における電極の支持部への供給速度よりも小さい排出速度で、複数の電極支持部の各々に支持されている複数の電極の各々を、複数段の積層部の各々に対して排出する排出工程と、を含む。なお、上記電極積層方法において、分配工程は、上下方向に延びるループ状をなし、その外周面に電極支持部が取り付けられた循環部材と、循環部材の動作を制御する制御部とによって実行されてもよい。
このような電極積層方法では、順次供給される電極は、複数の電極支持部の各々に分配された後に、それぞれ異なる積層部に排出されて積層される。このように、供給される電極を複数の支持部に分配して積層することにより、各電極支持部に支持されている電極を排出する際の電極の排出速度(すなわち、積層部への電極の供給速度)を、電極支持部に対して順次供給される電極の供給速度よりも下げることができる。このように積層部への電極の供給速度を下げることにより、電極を積層部に積層する際に、電極の活物質の剥離を抑制することができる。また、ループ状の循環部材を用いた分配工程によれば、効率の良い連続作業が実現される。
本発明の一側面によれば、装置の大型化を抑えながら、積層速度の高速化を達成できる電極積層装置及び電極積層方法が提供される。
以下、一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
図1は、一実施形態に係る電極積層装置を適用して製造される蓄電装置の内部を示す断面図である。図2は、図1のII-II線断面図である。図1及び図2において、蓄電装置1は、積層型の電極組立体を有するリチウムイオン二次電池である。
蓄電装置1は、例えば略直方体形状のケース2と、このケース2内に収容された電極組立体3とを備えている。ケース2は、例えばアルミニウム等の金属により形成されている。ケース2の内部には、図示はしないが、例えば非水系(有機溶媒系)の電解液が注液されている。ケース2上には、正極端子4及び負極端子5が互いに離間して配置されている。正極端子4は、絶縁リング6を介してケース2に固定され、負極端子5は、絶縁リング7を介してケース2に固定されている。また、図示はしないが、電極組立体3とケース2の内側の側面及び底面との間には絶縁フィルムが配置されている。当該絶縁フィルムによってケース2と電極組立体3との間が絶縁されている。図1では便宜上、電極組立体3の下端とケース2の底面との間には僅かな隙間が設けられているが、実際には電極組立体3の下端が絶縁フィルムを介してケース2の内側の底面に接触している。なお、電極組立体3とケース2との間にスペーサを配置することにより、電極組立体3とケース2との間に隙間を形成してもよい。
電極組立体3は、複数の正極8と複数の負極9とが袋状のセパレータ10を介して交互に積層された構造を有している。正極8は、袋状のセパレータ10に包まれている。袋状のセパレータ10に包まれた状態の正極8は、セパレータ付き正極11として構成されている。従って、電極組立体3は、複数のセパレータ付き正極11と複数の負極9とが交互に積層された構造を有している。なお、電極組立体3の両端に位置する電極は、負極9である。
正極8は、例えばアルミニウム箔からなる正極集電体である金属箔14と、この金属箔14の両面に形成された正極活物質層15とを有している。金属箔14は、平面視矩形状の箔本体部14aと、この箔本体部14aと一体化されたタブ14bとを有している。タブ14bは、箔本体部14aの長手方向の一端部近傍の縁から突出している。そして、タブ14bは、セパレータ10を突き抜けている。タブ14bは、導電部材12を介して正極端子4に接続されている。なお、図2では、便宜上タブ14bを省略している。
正極活物質層15は、箔本体部14aの表裏両面に形成されている。正極活物質層15は、正極活物質とバインダとを含んで形成された多孔質の層である。正極活物質としては、例えば複合酸化物、金属リチウムまたは硫黄等が挙げられる。複合酸化物には、例えばマンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも1つとリチウムとが含まれる。
負極9は、例えば銅箔からなる負極集電体である金属箔16と、この金属箔16の両面に形成された負極活物質層17とを有している。金属箔16は、平面視矩形状の箔本体部16aと、この箔本体部16aと一体化されたタブ16bとを有している。タブ16bは、箔本体部16aの長手方向の一端部近傍の縁から突出している。タブ16bは、導電部材13を介して負極端子5に接続されている。なお、図2では、便宜上タブ16bを省略している。
負極活物質層17は、箔本体部16aの表裏両面に形成されている。負極活物質層17は、負極活物質とバインダとを含んで形成された多孔質の層である。負極活物質としては、例えば黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、SiOx(0.5≦x≦1.5)等の金属酸化物またはホウ素添加炭素等が挙げられる。
セパレータ10は、平面視矩形状を呈している。セパレータ10の形成材料としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、或いはポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、メチルセルロース等からなる織布または不織布等が例示される。
以上のように構成された蓄電装置1を製造する場合は、まずセパレータ付き正極11及び負極9を製作した後、セパレータ付き正極11と負極9とを交互に積層し、セパレータ付き正極11及び負極9を固定することで電極組立体3を得る。そして、セパレータ付き正極11のタブ14bを導電部材12を介して正極端子4に接続すると共に、負極9のタブ16bを導電部材13を介して負極端子5に接続した後、電極組立体3をケース2内に収容する。
[第1実施形態]
図3は、第1実施形態に係る電極積層装置を示す側面図(一部断面を含む)である。図4は、図3に示された電極積層装置の平面図である。本実施形態の電極積層装置20は、セパレータ付き正極11と負極9とを交互に積層する装置である。
図3は、第1実施形態に係る電極積層装置を示す側面図(一部断面を含む)である。図4は、図3に示された電極積層装置の平面図である。本実施形態の電極積層装置20は、セパレータ付き正極11と負極9とを交互に積層する装置である。
電極積層装置20は、正極搬送ユニット21と、負極搬送ユニット22と、正極供給用コンベア23と、負極供給用コンベア24と、積層ユニット25とを備えている。
正極搬送ユニット21は、セパレータ付き正極11を貯めながら順次搬送する第1搬送ユニットである。正極搬送ユニット21は、上下方向に延びるループ状の循環部材26(第1循環部材)と、この循環部材26の外周面に取り付けられ、セパレータ付き正極11を支持する複数のプレート状の支持部27(第1支持部)と、循環部材26を駆動する駆動部28(第1駆動部)とを有している。
循環部材26は、例えば無端状のベルトで構成されている。循環部材26は、上下方向に離間して配置された2つのローラ26aに架け渡され、各ローラ26aの回転に伴って連れ回る。このように循環部材26が回転(周回)することで、各支持部27が循環移動する。また、循環部材26は、2つのローラ26aと共に上下方向に移動可能である。ここで、正極供給用コンベア23から供給されるセパレータ付き正極11は、上述のように循環移動する各支持部27に分配される。すなわち、循環部材26は、正極供給用コンベア23により供給されるセパレータ付き正極11を複数の支持部27の各々に分配する分配部として機能する。
駆動部28は、循環部材26を回転させると共に、循環部材26を上下方向に移動させる。例えば、駆動部28は、特に図示はしないが、ローラ26aを回転させることで循環部材26を回転(周回)させる回転用モータと、昇降機構(図示せず)を介して循環部材26を上下方向に移動させる昇降用モータとを有している。このとき、駆動部28は、循環部材26を電極積層装置20の前側(図3の紙面表側)から見て時計回り(図示矢印A方向)に回転させる。従って、正極供給用コンベア23側の支持部27は循環部材26に対して上昇し、積層ユニット25側の支持部27は循環部材26に対して下降する。
負極搬送ユニット22は、負極9を貯めながら順次搬送する第2搬送ユニットである。負極搬送ユニット22は、上下方向に延びるループ状の循環部材29(第2循環部材)と、この循環部材29の外周面に取り付けられ、負極9を支持する複数のプレート状の支持部30(第2支持部)と、循環部材29を駆動する駆動部31(第2駆動部)とを有している。
循環部材29は、上記の循環部材26と同様に、例えば無端状のベルトで構成されている。循環部材29は、上下方向に離間して配置された2つのローラ29aに架け渡され、各ローラ29aの回転に伴って連れ回る。このように循環部材29が回転(周回)することで、各支持部30が循環移動する。また、循環部材29は、2つのローラ29aと共に上下方向に移動可能である。ここで、負極供給用コンベア24から供給される負極9は、上述のように循環移動する各支持部30に分配される。すなわち、循環部材29は、負極供給用コンベア24により供給される負極9を複数の支持部30の各々に分配する分配部として機能する。
駆動部31は、循環部材29を回転させると共に、循環部材29を上下方向に移動させる。例えば、駆動部31は、特に図示はしないが、ローラ29aを回転させることで循環部材29を回転(周回)させる回転用モータと、昇降機構(図示せず)を介して循環部材29を上下方向に移動させる昇降用モータとを有している。このとき、駆動部31は、循環部材29を電極積層装置20の前側(図3の紙面表側)から見て反時計回り(図示矢印B方向)に回転させる。従って、負極供給用コンベア24側の支持部30は循環部材29に対して上昇し、積層ユニット25側の支持部30は循環部材29に対して下降する。
正極供給用コンベア23は、セパレータ付き正極11を正極搬送ユニット21に向けて水平方向に搬送し、正極搬送ユニット21の支持部27にセパレータ付き正極11を供給する。負極供給用コンベア24は、負極9を負極搬送ユニット22に向けて水平方向に搬送し、負極搬送ユニット22の支持部30に負極9を供給する。
正極供給用コンベア23から正極搬送ユニット21の支持部27に移載されたセパレータ付き正極11は、循環部材26の回転によって一旦上昇してから下降するように循環移動する。このとき、循環部材26の上部においてセパレータ付き正極11の表裏が反転する。負極供給用コンベア24から負極搬送ユニット22の支持部30に移載された負極9は、循環部材29の回転によって一旦上昇してから下降するように循環移動する。このとき、循環部材29の上部において負極9の表裏が反転する。
積層ユニット25は、正極搬送ユニット21と負極搬送ユニット22との間に配置されている。積層ユニット25は、図5にも示されるように、上下方向に延びるループ状の循環部材32と、この循環部材32の外周面に取り付けられ、セパレータ付き正極11及び負極9が交互に積層される複数のプレート状の積層部33と、循環部材32を駆動する駆動部34(第3駆動部)とを有している。
循環部材32は、上記の循環部材26,29と同様に、例えば無端状のベルトで構成されている。循環部材32は、上下方向に離間して配置された2つのローラ32aに架け渡され、各ローラ32aの回転に伴って連れ回る。このように循環部材32が回転(周回)することで、各積層部33が循環移動する。また、循環部材32は、上下方向に移動可能である。積層部33には、積層体取出用コンベア72(後述)の一部が入り込む2つのスリット35が設けられている。
駆動部34は、循環部材32を回転させると共に、循環部材32を上下方向に移動させる。具体的には、駆動部34は、特に図示はしないが、ローラ32aを回転させることで循環部材32を回転(周回)させる回転用モータを有している。このとき、駆動部34は、循環部材29を双方向(図示矢印C方向)に回転させる。
積層ユニット25と正極搬送ユニット21との間には、上下方向に延びる壁部36(第1壁部)が配置されている。壁部36には、後述する押出ユニット41により押し出されたセパレータ付き正極11が通過する複数(ここでは4つ)のスリット37(第1スリット)が設けられている。各スリット37は、上下方向に等間隔で配置されている。
積層ユニット25と負極搬送ユニット22との間には、上下方向に延びる壁部38(第2壁部)が配置されている。壁部38には、後述する押出ユニット42により押し出された負極9が通過する複数(ここでは4つ)のスリット39(第2スリット)が設けられている。各スリット39の高さ位置は、各スリット37の高さ位置と同じである。
図6に示されるように、壁部36の内側面36aにおける各スリット37の下側部分及び壁部38の内側面38aにおける各スリット39の下側部分には、壁部36,38間の距離を上方に向かって長くするようなテーパ40がそれぞれ設けられている。
また、電極積層装置20は、押出ユニット41(第1押出ユニット)と、押出ユニット42(第2押出ユニット)とを備えている。
押出ユニット41は、セパレータ付き正極11を積層する積層エリアにおいて、複数(ここでは4つ)のセパレータ付き正極11を上下複数段(ここでは上下4段)の積層部33に向けて同時に押し出すことにより、4つのセパレータ付き正極11を4段の積層部33に同時に積層する。押出ユニット41は、4つのセパレータ付き正極11を一緒に押す1対の押し部材43と、この押し部材43を4段の積層部33側に移動させる駆動部44とを有している。駆動部44は、モータ及びリンク機構から構成されている。
押出ユニット42は、負極9を積層する積層エリアにおいて、複数(ここでは4つ)の負極9を複数段(ここでは上下4段)の積層部33に向けて同時に押し出すことにより、4つの負極9を4段の積層部33に同時に積層する。押出ユニット42は、4つの負極9を一緒に押す1対の押し部材45と、この押し部材45を4段の積層部33側に移動させる駆動部46とを有している。駆動部46の構成は、駆動部44と同様である。なお、駆動部44,46は、シリンダ等を有していてもよい。
また、電極積層装置20は、セパレータ付き正極11の底縁11cの位置を揃える位置決めユニット47と、負極9の底縁9cの位置を揃える位置決めユニット48とを備えている。位置決めユニット47,48は、セパレータ付き正極11及び負極9を積層する積層エリアに配置されている。セパレータ付き正極11の底縁11cは、セパレータ付き正極11におけるタブ14b側とは反対側の縁である。負極9の底縁9cは、負極9におけるタブ16b側とは反対側の縁である。
位置決めユニット47は、正極搬送ユニット21の前側(図3の紙面表側)に配置され、セパレータ付き正極11の底縁11cと当接する受け部49と、正極搬送ユニット21の後側に配置され、セパレータ付き正極11を受け部49に対して押圧する押圧部50とを有している。受け部49には、複数のフリーローラが並んで設けられている。なお、受け部49は、表面が滑りやすい樹脂で形成されていてもよい。
押圧部50は、セパレータ付き正極11を押す押し板51と、この押し板51を受け部49側に移動させる駆動部52とを有している。駆動部52は、例えばシリンダを有している。押し板51は、シリンダのピストンロッドの先端に固定されている。押し板51には、セパレータ付き正極11のタブ14bを逃がすためのスリット51aが設けられている。
位置決めユニット48は、負極搬送ユニット22の前側(図3の紙面表側)に配置され、負極9の底縁9cと当接する受け部53と、負極搬送ユニット22の後側に配置され、負極9を受け部53に対して押圧する押圧部54とを有している。受け部53の構造は、受け部49と同様である。押圧部54は、負極9を押す押し板55と、この押し板55を受け部53側に移動させる駆動部56とを有している。押し板55には、負極9のタブ16bを逃がすためのスリット55aが設けられている。駆動部56の構成は、駆動部52と同様である。
また、電極積層装置20は、図7に示されるように、コントローラ60を備えている。コントローラ60は、CPU、RAM、ROM及び入出力インターフェース等から構成されている。コントローラ60は、正極搬送ユニット21の駆動部28及び負極搬送ユニット22の駆動部31を制御する搬送制御部61と、積層ユニット25の駆動部34を制御する積層制御部62と、押出ユニット41の駆動部44及び押出ユニット42の駆動部46を制御する押出制御部63と、位置決めユニット47の駆動部52及び位置決めユニット48の駆動部56を制御する位置決め制御部64とを有している。
図8は、セパレータ付き正極11及び負極9を積層ユニット25の積層部33に積層する際に、コントローラ60により実行される制御処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、初期動作時には、正極搬送ユニット21の循環部材26は所定の間隔による間欠駆動により回転していると共に、負極搬送ユニット22の循環部材29は循環部材26と同じ間欠駆動により循環部材26の反対方向に回転している。
図8において、コントローラ60は、まず電極積層タイミングになったかどうかを判断する(ステップS101)。電極積層タイミングの条件は、例えば負極9を支持した4つの支持部30が、各スリット37の下端位置に対応する位置に至ったかどうかである。
コントローラ60は、電極積層タイミングになったと判断したときは、正極搬送ユニット21において、循環部材26の回転速度を初期動作時の半分に落とすと共に、循環部材26の回転速度と同じ速度で循環部材26を上昇させるように、駆動部28を制御する(ステップS102)。ここで、図9に示されるように、初期動作時における支持部27の移動量を1とした場合、循環部材26の回転による支持部27の移動量は0.5であり、循環部材26の上昇による支持部27の移動量は0.5である。このため、正極搬送ユニット21側(以下、正極供給側という)の支持部27の移動量は1となり、積層ユニット25側(以下、正極積層側という)の支持部27の移動量は0となる。従って、正極供給側の支持部27の上昇量は、初期動作時と同じである。また、正極積層側の支持部27の高さ位置は、変わらず一定となる。
このとき、コントローラ60は、正極搬送ユニット21により搬送された4つのセパレータ付き正極11を上下4段の積層部33に対応する高さ位置に保持するように駆動部28を制御する。具体的には、コントローラ60は、4つのセパレータ付き正極11を壁部36の各スリット37の高さ位置に保持するように駆動部28を制御する。これにより、4つのセパレータ付き正極11を4段の積層部33に積層することが可能となる。
また、コントローラ60は、負極搬送ユニット22において、循環部材29の回転速度を初期動作時の半分に落とすと共に、循環部材29の回転速度と同じ速度で循環部材29を上昇させるように、駆動部31を制御する(ステップS103)。なお、ステップS103は、実際にはステップS102と並行して実行される。ここで、図9に示されるように、初期動作時における支持部30の移動量を1とした場合、循環部材29の回転による支持部30の移動量は0.5であり、循環部材29の上昇による支持部30の移動量は0.5である。このため、負極搬送ユニット22側(以下、負極供給側という)の支持部30の移動量は1となり、積層ユニット25側(以下、負極積層側という)の支持部30の移動量は0となる。従って、負極供給側の支持部30の上昇量は、初期動作時と同じである。また、負極積層側の支持部30の高さ位置は、変わらず一定となる。
このとき、コントローラ60は、負極搬送ユニット22により搬送された4つの負極9を上下4段の積層部33に対応する高さ位置に保持するように駆動部31を制御する。具体的には、コントローラ60は、4つの負極9を壁部38の各スリット39の高さ位置に保持するように駆動部31を制御する。これにより、4つの負極9を4段の積層部33に積層することが可能となる。
続いて、コントローラ60は、位置決めユニット48において、押し板55により4つの負極9を受け部53に対して押圧するように駆動部56を制御する(ステップS104)。これにより、負極9の底縁9cが位置合わせされる。
そして、コントローラ60は、押出ユニット42において、押し部材45により4つの負極9を上下4段の積層部33に向けて同時に押し出すように駆動部46を制御する(ステップS105)。これにより、4つの負極9が4段の積層部33に同時に積層される(図10参照)。
続いて、コントローラ60は、所定枚数の電極が4段の積層部33にそれぞれ積層されていないかどうかを判断する(ステップS106)。コントローラ60は、所定枚数の電極が4段の積層部33にそれぞれ積層されていないと判断したときは、図9に示されるように、積層ユニット25において、4段の積層部33をスリット37,39に対して電極1枚分だけ下降させる(図11参照)ように駆動部34を制御する(ステップS107)。つまり、コントローラ60は、セパレータ付き正極11の積層高さ位置がスリット37に対して一定になるように駆動部34を制御する。
続いて、コントローラ60は、負極搬送ユニット22において、負極積層側の支持部30を4段分だけ下降させるために、循環部材29の回転速度を5倍速くすると共に循環部材29を3倍の速度で下降させるように駆動部31を制御する(ステップS108)。すると、図9に示されるように、循環部材29の回転による支持部30の移動量は2.5となり、循環部材29の下降による支持部30の移動量は-1.5(-は下降)となる。このため、負極供給側の支持部30の移動量は1となり、負極積層側の支持部30の移動量は-4となる。これにより、負極供給側の支持部30の上昇量が初期動作時と同じになると共に、負極積層側の支持部30が4段分だけ下降することとなる(図12参照)。
そして、コントローラ60は、循環部材29を元の動作状態(ステップS103の状態)に戻すように駆動部31を制御する(ステップS109)。
また、コントローラ60は、位置決めユニット47において、押し板51により4つのセパレータ付き正極11を受け部49に対して押圧するように駆動部52を制御する(ステップS110)。これにより、セパレータ付き正極11の底縁11cが位置決めされる。
そして、コントローラ60は、押出ユニット41において、押し部材43により4つのセパレータ付き正極11を4段の積層部33に向けて同時に押し出すように駆動部28を制御する(ステップS111)。これにより、4つのセパレータ付き正極11が4段の積層部33に同時に積層される(図12参照)。なお、ステップS110及びステップS111は、図9に示されるように、実際にはステップS108と並行して実行される。
続いて、コントローラ60は、積層ユニット25において、4段の積層部33をスリット37,39に対して電極1枚分だけ下降させるように駆動部34を制御する(ステップS112)。つまり、コントローラ60は、負極9の積層高さ位置がスリット39に対して一定になるように駆動部34を制御する。
続いて、コントローラ60は、正極搬送ユニット21において、正極積層側の支持部27を4段分だけ下降させるために、循環部材26の回転速度を5倍速くすると共に循環部材26を3倍の速度で下降させるように駆動部28を制御する(ステップS113)。すると、図9に示されるように、循環部材26の回転による支持部27の移動量は2.5となり、循環部材26の下降による支持部27の移動量は-1.5(-は下降)となる。このため、正極供給側の支持部27の移動量は1となり、正極積層側の支持部27の移動量は-4となる。これにより、正極供給側の支持部27の上昇量が初期動作時と同じになると共に、正極積層側の支持部27が4段分だけ下降することとなる。
そして、コントローラ60は、循環部材26を元の動作状態(ステップS102の状態)に戻すように駆動部28を制御する(ステップS114)。そして、コントローラ60は、ステップS104及びステップS105を実行する。なお、ステップS104及びステップS105は、図9に示されるように、実際にはステップS113と並行して実行される。
コントローラ60は、ステップS106において所定枚数の電極が4段の積層部33にそれぞれ積層されたと判断したときは、本処理を終了する。
図10~図12は、電極積層装置20の動作状態を示す側面図(一部断面を含む)である。図10は、正極搬送ユニット21の正極積層側の支持部27が4段分だけ下降すると共に、押出ユニット42によって4つの負極9が4段の積層部33に向けて同時に押し出されることにより、4つの負極9が4段の積層部33に積層される状態を示している。このとき、押出ユニット42により負極9が押し出されると、図6の(a)に示されるように、壁部38のスリット39を通過した負極9が落下して積層部33に積層される。
図11は、4段の積層部33が電極1枚分だけ下降した状態で、押出ユニット41によって4つのセパレータ付き正極11が4段の積層部33に向けて同時に押し出される状態を示している。このとき、4つのセパレータ付き正極11は、一定の高さ位置に保持されている。
図12は、押出ユニット41によって4つのセパレータ付き正極11が4段の積層部33に向けて同時に押し出されることにより、4つのセパレータ付き正極11が負極9上に積層されると共に、負極搬送ユニット22の負極積層側の支持部30が4段分だけ下降した状態を示している。このとき、正極供給用コンベア23から供給されたセパレータ付き正極11が、正極搬送ユニット21の支持部27に順次溜められている。
さらに、電極積層装置20は、図13及び図14に示されるように、セパレータ付き正極11と負極9とが複数積層されてなる積層体70(図6の(b)参照)を取り出す積層体取出ユニット71を備えている。積層体取出ユニット71は、図6にも示されるように、積層体70を取り出すための2つの積層体取出用コンベア72と、これらの積層体取出用コンベア72を上下動可能に支持する支持体73と、積層体取出用コンベア72を昇降させる駆動部74とを有している。
積層体取出ユニット71により積層体70を取り出すときは、図6の(b)に示されるように、各積層体取出用コンベア72を上昇させることにより、各積層体取出用コンベア72を積層部33のスリット35を通して積層体70の底面に接触させる。すると、各積層体取出用コンベア72上に積層体70が載置され、各積層体取出用コンベア72により積層体70が搬送される。このようにして上下4段の積層部33に積層された積層体70が下段側から順次取り出される。
以上のような本実施形態においては、正極搬送ユニット21により搬送された複数のセパレータ付き正極11を複数段の積層部33に対応する高さ位置に保持した状態で、押出ユニット41により複数のセパレータ付き正極11を複数段の積層部33に向けて同時に押し出すことにより、複数段の積層部33には複数のセパレータ付き正極11が同時に積層される。また、負極搬送ユニット22により搬送された複数の負極9を複数段の積層部33に対応する高さ位置に保持した状態で、押出ユニット42により複数の負極9を複数段の積層部33に対して同時に押し出すことにより、複数段の積層部33には複数の負極9が同時に積層される。このように複数のセパレータ付き正極11及び複数の負極9をそれぞれ複数段の積層部33に同時に積層するので、積層部33へのセパレータ付き正極11及び負極9の供給速度を下げても、セパレータ付き正極11及び負極9の積層の高速化を確保することができる。積層部33へのセパレータ付き正極11及び負極9の供給速度を下げることにより、セパレータ付き正極11及び負極9を積層部33に積層する際に、セパレータ付き正極11が壁部38に当たり、負極9が壁部36に当たっても、セパレータ付き正極11の正極活物質層15及び負極9の負極活物質層17の剥離が生じにくい。これにより、正極活物質層15及び負極活物質層17の剥離を抑制することができる。
また、複数のセパレータ付き正極11は、壁部36に設けられた複数のスリット37の高さ位置に保持され、複数の負極9は、壁部38に設けられた複数のスリット39の高さ位置に保持される。従って、押出ユニット41により複数のセパレータ付き正極11が複数段の積層部33に向けて同時に押し出されると、複数のセパレータ付き正極11が各スリット37を通過して各積層部33に確実に積層されると共に、押出ユニット42により複数の負極9が複数段の積層部33に向けて同時に押し出されると、複数の負極9が各スリット39を通過して各積層部33に確実に積層される。
さらに、壁部36の内側面36aにおける各スリット37の下側部分及び壁部38の内側面38aにおける各スリット39の下側部分には、壁部36,38間の距離を上方に向かって長くするようなテーパ40がそれぞれ設けられているので、スリット37を通過したセパレータ付き正極11及びスリット39を通過した負極9が積層部33に落下しやすくなる。その結果、セパレータ付き正極11及び負極9が積層部33に積層されやすくなる。
また、セパレータ付き正極11及び負極9の積層高さ位置が壁部36のスリット37及び壁部38のスリット39に対して一定になるので、セパレータ付き正極11及び負極9の積層数に関わらず、セパレータ付き正極11及び負極9の落下距離が均等になる。
さらに、セパレータ付き正極11の底縁11c及び負極9の底縁9cの位置が揃えられた状態で、セパレータ付き正極11及び負極9が積層部33に向けて押し出されるため、積層部33においてセパレータ付き正極11及び負極9を位置決め精度良く積層することができる。
このとき、押圧部50,54によりセパレータ付き正極11及び負極9が受け部49,53に対して押圧されると、セパレータ付き正極11の底縁11c及び負極9の底縁9cが受け部49,53に当接するため、セパレータ付き正極11の底縁11c及び負極9の底縁9cの位置を正確に揃えることができる。
また、位置決めユニット47,48が押出ユニット41,42と同じ積層エリアに配置されているので、セパレータ付き正極11及び負極9が積層部33に向けて押し出されたときに、セパレータ付き正極11及び負極9の位置ずれが生じにくい。
なお、本実施形態では、位置決めユニット47,48が押出ユニット41,42と同じ積層エリアに配置されているが、位置決めユニット47,48の配置位置としては、押出ユニット41,42が配置された積層エリアの上方であってもよい。この場合には、セパレータ付き正極11及び負極9の位置決めと積層部33に対するセパレータ付き正極11及び負極9の押し出しとを同時に行うことができるため、両者の動作速度を遅くすることが可能となる。また、本実施形態では、ループ状の循環部材26,29を用いて支持部27,30による電極(セパレータ付き正極11または負極9)の受け取りと積層ユニット25への電極の積層とを行うことにより、効率の良い連続作業が実現される。具体的には、循環部材26,29がループ状をなしていることにより、支持部27,30を元の位置に復帰させるための戻り動作等が不要となり、それによって効率的な連続動作が実現される。
図15は、上記第1実施形態における積層部の変形例にセパレータ付き正極11及び負極9が積層された状態を示す拡大断面図であり、図6の(b)に対応する図である。図16は、図15に示された積層部の斜視図である。
図15及び図16において、本変形例の積層部77は、セパレータ付き正極11及び負極9が載置されるプレート状の基台78と、この基台78に立設され、セパレータ付き正極11の底縁11c及び側縁11d(図4参照)と負極9の底縁9c及び側縁9d(図4参照)とを位置決めする断面U字状の側壁79とを有している。基台78には、上記のスリット35が設けられている。側壁79の両側面は、壁部36,38にそれぞれ固定されている。
本変形例では、セパレータ付き正極11及び負極9を複数段の積層部77に積層する際に、複数段の積層部77を上下方向に移動させることがない。従って、コントローラ60による制御処理が容易になる。
なお、積層部77は、図17に示されるように、基台78の前側(図3の紙面表側)が基台78の後側よりも低くなるように傾斜した状態で、壁部36,38に支持されていてもよい。このような構成では、積層部77に向けて押し出されたセパレータ付き正極11及び負極9は、積層部77内において側壁79の後側の内壁面に当接して位置決めされる。この場合には、積層部77の傾斜によってセパレータ付き正極11及び負極9の前後方向の位置決めがなされるため、位置決めユニット47,48を省略することができる。
図18は、上記第1実施形態における積層部の他の変形例にセパレータ付き正極11及び負極9が積層された状態を示す拡大断面図であり、図15に対応する図である。
図18において、本変形例の積層部95は、壁部36,38にそれぞれ固定された積層支持部96と、この積層支持部96上に分離可能に支持された積層治具97とを有している。積層支持部96には、積層体取出用コンベア72の一部が入り込む2つのスリット98が設けられている。積層治具97は、セパレータ付き正極11及び負極9が載置されるプレート状の基台97aと、この基台97aに立設され、セパレータ付き正極11の底縁11c及び側縁11d(図4参照)と負極9の底縁9c及び側縁9d(図4参照)とを位置決めする断面U字状の側壁97bとを有している。特に図示はしないが、積層支持部96の上面には凸部が突設され、積層治具97の底面には凹部が設けられており、凸部と凹部とが嵌合することで、積層治具97が積層支持部96に対して位置決めされている。
セパレータ付き正極11及び負極9の積層が完了した後、積層治具97が各積層体取出用コンベア72に乗り上げることで、凸部と凹部との嵌合が外れ、積層体70が積層治具97と一緒に各積層体取出用コンベア72により搬送される。このように積層体70の搬送時には、積層体70は積層治具97内に収容されているため、積層体70の搬送ずれ等を抑制することができる。
[第2実施形態]
図19は、第2実施形態に係る電極積層装置を示す側面図(一部断面を含む)である。図20は、図19に示された電極積層装置の平面図である。図19及び図20において、本実施形態の電極積層装置80は、上記第1実施形態における位置決めユニット47,48に代えて、位置決めユニット81,82を備えている。
図19は、第2実施形態に係る電極積層装置を示す側面図(一部断面を含む)である。図20は、図19に示された電極積層装置の平面図である。図19及び図20において、本実施形態の電極積層装置80は、上記第1実施形態における位置決めユニット47,48に代えて、位置決めユニット81,82を備えている。
位置決めユニット81は、押出ユニット41の上方に配置され、位置決めユニット82は、押出ユニット42の上方に配置されている。位置決めユニット81,82は、セパレータ付き正極11及び負極9をそれぞれ下方に案内する1対のガイド板83A,83Bからなっている。ガイド板83A,83Bは、正極搬送ユニット21及び負極搬送ユニット22における電極積層側の複数の支持部27,30をそれぞれ両側から挟んで対向するように配置されている。ガイド板83Bには、セパレータ付き正極11のタブ14b及び負極9のタブ16bを逃がすためのスリット84が設けられている。
ガイド板83A,83Bは、図21に示されるように、セパレータ付き正極11の底縁11c及び負極9の底縁9cの位置を揃える位置決め部85と、この位置決め部85の上側に配置され、ガイド板83A,83Bの間隔を下方に向けて狭くするようなテーパ部86とを有している。
このような位置決めユニット81,82では、正極搬送ユニット21及び負極搬送ユニット22における電極積層側の複数の支持部27,30の下降に伴ってセパレータ付き正極11及び負極9が下降するに従い、セパレータ付き正極11及び負極9がガイド板83A,83Bに沿って位置決めされることで、セパレータ付き正極11の底縁11c及び負極9の底縁9cの位置が揃うようになる。
本実施形態においては、アクチュエータ等を使用することなく、簡単な構成でセパレータ付き正極11の底縁11c及び負極9の底縁9cの位置を揃えることができる。
[第3実施形態]
図22は、第3実施形態に係る電極積層装置を示す側面図(一部断面を含む)である。図23は、図22に示された電極積層装置の平面図である。図22及び図23において、本実施形態の電極積層装置90では、壁部36の各スリット37の高さ位置と壁部38の各スリット39の高さ位置とが交互にずれている。具体的には、各スリット37の高さ位置は、各スリット39の高さ位置よりも高くなっている。また、押出ユニット41の駆動部44及び押出ユニット42の駆動部46は、1対のシリンダから構成されている。
図22は、第3実施形態に係る電極積層装置を示す側面図(一部断面を含む)である。図23は、図22に示された電極積層装置の平面図である。図22及び図23において、本実施形態の電極積層装置90では、壁部36の各スリット37の高さ位置と壁部38の各スリット39の高さ位置とが交互にずれている。具体的には、各スリット37の高さ位置は、各スリット39の高さ位置よりも高くなっている。また、押出ユニット41の駆動部44及び押出ユニット42の駆動部46は、1対のシリンダから構成されている。
積層制御部62(図7参照)は、セパレータ付き正極11及び負極9の積層高さ位置がスリット37及びスリット39に対して一定になるように駆動部34(図5参照)を制御する。具体的には、積層制御部62は、押出ユニット41によりセパレータ付き正極11を4段の積層部33に積層するときは、4段の積層部33を上昇させるように駆動部34を制御し、押出ユニット42により負極9を4段の積層部33に積層するときは、4段の積層部33を下降させるように駆動部34を制御する。
上記第1~第3実施形態においては、セパレータ付き正極11及び負極9を積層部33に積層する際に、スリット37を通過したセパレータ付き正極11が壁部38の内側面38aに当たって位置決めされ、スリット39を通過した負極9が壁部36の内側面36aに当たって位置決めされる。
なお、上記第1~第3実施形態では、各スリット37の高さ位置が各スリット39の高さ位置よりも高くなっているが、各スリット39の高さ位置が各スリット37の高さ位置よりも高くなっていてもよい。この場合には、セパレータ付き正極11を4段の積層部33に積層するときは、4段の積層部33を下降させ、負極9を4段の積層部33に積層するときは、4段の積層部33を上昇させる。
また、例えば上記第1~第3実施形態では、積層ユニット25は、上下方向に延びるループ状の循環部材32と、この循環部材32の外周面に取り付けられ、セパレータ付き正極11及び負極9が交互に積層される複数のプレート状の積層部33とを有している。ただし、積層ユニットの構造としては、特にそれには限られず、セパレータ付き正極11及び負極9が交互に積層される複数段の積層部があればよい。
なお、上記第1~第3実施形態に係る電極積層装置20,80,90の各構成要素については、以下のようにも説明できる。電極積層装置20,80,90は、正極供給用コンベア23(搬送装置)及び負極供給用コンベア24(搬送装置)により供給される電極(セパレータ付き正極11及び負極9)を積層し、積層体70(電極積層体)を形成する装置である。電極積層装置20,80,90は、支持部27,30(電極支持部)と、循環部材26,29と、積層ユニット25と、押出ユニット41,42と、コントローラ60(制御部)と、を備える。支持部27,30は、正極供給用コンベア23及び負極供給用コンベア24により供給されるセパレータ付き正極11及び負極9を受け取り、セパレータ付き正極11及び負極9を支持する。循環部材26,29は、上下方向に延びるループ状をなし、その外周面に支持部27,30が取り付けられる。積層ユニット25は、循環部材26を挟んで正極供給用コンベア23の反対側に配置されるとともに、循環部材29を挟んで負極供給用コンベア24の反対側に配置され、セパレータ付き正極11及び負極9が積層される複数段の積層部33を有する。押出ユニット41は、複数の支持部27に支持されたセパレータ付き正極11を複数段の積層部33に向けて同時に押し出す。押出ユニット42は、複数の支持部30に支持された負極9を複数段の積層部33に向けて同時に押し出す。コントローラ60は、循環部材26,29の循環及び昇降、並びに押出ユニット41,42の動作を制御する。コントローラ60は、正極供給用コンベア23によるセパレータ付き正極11の搬送速度よりも遅い速度で、積層部33に向けてセパレータ付き正極11を押し出すように、押出ユニット41の動作を制御する。また、コントローラ60は、負極供給用コンベア24による負極9の搬送速度よりも遅い速度で、積層部33に向けて負極9を押し出すように、押出ユニット42の動作を制御する。
以上のような電極積層装置20,80,90では、支持部27,30に対して順次供給される電極(セパレータ付き正極11又は負極9)は、それぞれ異なる積層部33に同時に押し出されて積層される。このように、順次供給される電極の数よりも多くの電極を同時に押し出して積層することにより、電極を積層部33に押し出す際の排出速度を、搬送装置(正極供給用コンベア23又は負極供給用コンベア24)による電極の搬送速度(供給速度)よりも遅くすることができる。これにより、電極が積層されるペースの低下を防ぎつつ、電極積層時における電極の位置ずれを抑制できる。従って、電極積層装置20,80,90によれば、装置の大型化を抑えながら、積層速度の高速化を達成できる。
また、正極搬送ユニット21は、プレート状の支持部27の代わりに、図24の(a)に示される支持部99Aを有してもよい。支持部99Aは、底壁99aと、一対の側壁99b,99cとを有する断面U字状の部材である。底壁99aは、循環部材26の外周面に取り付けられる矩形板状部材である。一対の側壁99b,99cは、循環部材26が循環する方向における底壁99aの両縁部に立設された矩形板状部材である。一対の側壁99b,99cは、互いに対向しており、セパレータ付き正極11を収容可能な程度に離間している。底壁99a及び側壁99b,99cは、例えばステンレス鋼等の金属により一体的に形成されている。
ここで、支持部99Aが循環部材26に対して上昇する区間において、側壁99bが側壁99cよりも下側に位置するように支持部99Aが循環部材26に取り付けられている場合について考える。この場合、支持部99Aがセパレータ付き正極11を正極供給用コンベア23から受け取った直後には、セパレータ付き正極11は、側壁99bによって支持される。その後、当該支持部99Aが循環部材26に対して下降に転じると、セパレータ付き正極11は、重力によって側壁99bから離れ、側壁99cによって支持される状態へと変化する。
側壁99bの表面は、側壁99cと比較して滑りにくい材質(例えばゴム等)によって形成されていてもよい。或いは、側壁99bは、側壁99bの表面に対してセパレータ付き正極11を吸着する吸着機能を有してもよい。これによれば、正極供給用コンベア23から供給され、側壁99b上を滑走するセパレータ付き正極11の速度を減速させることができ、セパレータ付き正極11が底壁99aに衝突する際の衝撃を緩和することができる。すなわち、側壁99bは、支持部99Aがセパレータ付き正極11を受け取る際におけるセパレータ付き正極11への衝撃を緩和する衝撃緩和部として機能する。その結果、セパレータ付き正極11が支持部99Aに供給される際において、セパレータ付き正極11の正極活物質層15の剥離を抑制することができる。
また、正極搬送ユニット21は、プレート状の支持部27の代わりに、図24の(b)に示される支持部99Bを有してもよい。支持部99Bは、底壁99aの内側表面にスポンジ等の緩衝材99dが設けられている点で支持部99Aと相違し、その他の構成は支持部99Aと同様である。支持部99Bを用いた場合、正極供給用コンベア23から供給されるセパレータ付き正極11は、緩衝材99dに衝突することになるが、緩衝材99dによって衝突の衝撃が緩和される。すなわち、緩衝材99dは、支持部99Bがセパレータ付き正極11を受け取る際におけるセパレータ付き正極11への衝撃を緩和する衝撃緩和部として機能する。その結果、セパレータ付き正極11が支持部99Bに供給される際において、セパレータ付き正極11の正極活物質層15の剥離を抑制することができる。
なお、負極搬送ユニット22についても同様に、プレート状の支持部30の代わりに、上述した支持部99A又は支持部99Bが用いられてもよい。その場合に得られる効果は、上述した効果と同様である。すなわち、負極搬送ユニット22において支持部99A又は支持部99Bを用いた場合、負極9が支持部99A又は支持部99Bに供給される際において、負極9の負極活物質層17の剥離を抑制することができる。
また、電極積層装置20,80,90において、押出ユニット41は、押し部材43の代わりに、壁部36のスリット37内に進入可能な寸法とされた押し部材を有してもよい。このような押し部材によれば、セパレータ付き正極11の全体がスリット37を通過する位置までセパレータ付き正極11を押し込むことができ、セパレータ付き正極11を積層部33まで適切に誘導することができる。また、セパレータ付き正極11をスリット37内に勢い良く押し込む必要がなくなるため、セパレータ付き正極11が壁部38の内側面38aに衝突して正極活物質層15が剥離する可能性を低減することができる。同様に、押出ユニット42は、押し部材45の代わりに、壁部38のスリット39内に進入可能な寸法とされた押し部材を有してもよい。このような押し部材によれば、負極9の全体がスリット39を通過する位置まで負極9を押し込むことができ、負極9を積層部33まで適切に誘導することができる。また、負極9をスリット39内に勢い良く押し込む必要がなくなるため、負極9が壁部36の内側面36aに衝突して負極活物質層17が剥離する可能性を低減することができる。
[第4実施形態]
図25~図30を参照して、第4実施形態に係る電極積層装置100について説明する。図25は、電極積層装置100を示す側面図(一部断面を含む)である。図26は、電極積層装置100の平面図である。図27は図25のA-A線断面図であり、図28は図25のB-B線断面図であり、図29は図25のC-C線断面図である。図30は、電極積層装置100の制御系の構成を示す図である。
図25~図30を参照して、第4実施形態に係る電極積層装置100について説明する。図25は、電極積層装置100を示す側面図(一部断面を含む)である。図26は、電極積層装置100の平面図である。図27は図25のA-A線断面図であり、図28は図25のB-B線断面図であり、図29は図25のC-C線断面図である。図30は、電極積層装置100の制御系の構成を示す図である。
電極積層装置100は、正極供給用コンベア110(搬送装置)と、負極供給用コンベア120(搬送装置)と、正極受取部130と、負極受取部140と、回動プレート150,160(電極分配部)と、押し部材170,180(押出部)と、積層ユニット190とを備えている。また、電極積層装置100は、第1実施形態に係る電極積層装置20と同様に、電極積層装置20が備える各機構を動作させるための駆動部、及び当該駆動部を制御するコントローラ101(制御部)を備えている。
正極供給用コンベア110は、セパレータ付き正極11を正極受取部130に向けて水平方向に搬送し、回動プレート150を介して正極受取部130(後述する支持部132)にセパレータ付き正極11を供給する。負極供給用コンベア120は、負極9を負極受取部140に向けて水平方向に搬送し、回動プレート160を介して負極受取部140(後述する支持部142)に負極9を供給する。
正極受取部130は、上下方向に延びる壁部131と、壁部131に設けられた複数の支持部132(電極支持部)と、シャッター133とを有している。
支持部132は、正極供給用コンベア110から供給されるセパレータ付き正極11を一旦停止させて支持する部材であり、壁部131の外壁面131aに立設されている。図25及び図27に示されるように、本実施形態では一例として、壁部131の上側部分において、4つの支持部132Aが上下方向に等間隔で配置されている。同様に、壁部131の下側部分において、4つの支持部132Bが上下方向に等間隔で配置されている。
支持部132は、セパレータ付き正極11が載置されるプレート状の基台132aと、基台132aの前側(図25の紙面表側)の縁部に沿って立設され、セパレータ付き正極11の底縁11cを位置決めする側壁132bとを有している。図27に示されるように、支持部132は、基台132aの前側が後側よりも低くなるように傾斜した状態で、壁部131に支持されている。この構成により、支持部132に供給されたセパレータ付き正極11は、基台132a上において側壁132bの内壁面に当接して位置決めされる。ここで、図26に示されるように、平面視において、支持部132の前端部は、回動プレート150の前端部よりも前側に配置されている。この理由は、以下の通りである。すなわち、後述する押し部材170と後述する回動動作を行う回動プレート150との干渉を防ぐために、平面視において、押し部材170と回動プレート150とを互いに重ならないように配置する必要がある。このような配置でも、支持部132に支持されているセパレータ付き正極11を押し部材170によって押し出せるようにするために、支持部132の前端部は、回動プレート150の前端部よりも前側に配置されている。なお、このように支持部132の前後方向の位置が回動プレート150の位置からずれていても、上述のように支持部132の基台132aの前側が後側よりも低くなるように傾斜していることにより、前後方向におけるセパレータ付き正極11の位置決めが適切になされる。すなわち、回動プレート150から支持部132の基台132a上に受け渡されたセパレータ付き正極11は、基台132a上において重力によって側壁132b側に滑り落ち、セパレータ付き正極11の底縁11cが側壁132bに当接する。
壁部131には、セパレータ付き正極11が通過するための複数(ここでは上側4つと下側4つの計8つ)のスリット131bが設けられている。上側4つのスリット131b及び下側4つのスリット131bは、それぞれ上下方向に等間隔で配置されている。各スリット131bは、各支持部132に対応して設けられている。本実施形態では一例として、図25に示されるように、スリット131bの底面は、当該スリット131bに対応する支持部132の基台132aの上面と面一となるように設けられている。これにより、基台132a上に載置されたセパレータ付き正極11は、後述する押し部材170によって押し出された際に、スリット131bを円滑に通過することができる。
シャッター133は、壁部131に設けられたスリット131bの入口(外壁面131a側の入口)を開閉する。本実施形態では一例として、正極受取部130は、上側4つのスリット131bの入口を開閉するためのシャッター133Aと、下側4つのスリット131bの入口を開閉するためのシャッター133Bとを有している。図27に示されるように、本実施形態では一例として、各シャッター133は、上下方向に等間隔に配置された4つのスリット131bの入口を開閉可能なように、櫛状に設けられている。シャッター133は、外壁面131aに対して上下方向にスライド可能に取り付けられている。シャッター133A,133Bは、それぞれ駆動部134A,134Bによって、上下方向にスライド移動させられる。図27に示される状態において、シャッター133A,133Bは、それぞれ上下移動可能な範囲における最も低い位置にあり、4つのスリット131bの入口を遮蔽している。この状態から、駆動部134A,134Bによってシャッター133A,133Bが上方に移動させられると、各スリット131bの入口が開放された状態となる。
シャッター133は、スリット131bの入口を閉じた状態において、正極供給用コンベア110から回動プレート150を介して支持部132に供給されるセパレータ付き正極11を停止させる機能も有する。具体的には、支持部132にセパレータ付き正極11が供給される際に、シャッター133によってスリット131bの入口を遮蔽した状態とすることで、セパレータ付き正極11をシャッター133に衝突させて停止させることができる。ここで、シャッター133は、例えばスポンジ等の柔軟な材料によって形成されている。このように、柔軟な材料でシャッター133が形成されていることにより、セパレータ付き正極11がシャッター133に衝突する際の衝撃を緩和することができる。すなわち、シャッター133は、支持部132がセパレータ付き正極11を受け取る際におけるセパレータ付き正極11への衝撃を緩和する衝撃緩和部として機能する。
負極受取部140は、積層ユニット190を挟んで正極受取部130に対向して配置される。負極受取部140は、上下方向に延びる壁部141と、壁部141に設けられた複数の支持部142(電極支持部)と、シャッター143とを有している。
支持部142は、負極供給用コンベア120から供給される負極9を一旦停止させて支持する部材であり、壁部141の外壁面141aに立設されている。図25及び図28に示されるように、本実施形態では一例として、壁部141の上側部分において、4つの支持部142Aが上下方向に等間隔で配置されている。同様に、壁部141の下側部分において、4つの支持部142Bが上下方向に等間隔で配置されている。本実施形態では一例として、4つの支持部142A及び4つの支持部142Bの高さ位置は、4つの支持部132A及び4つの支持部132Bの高さ位置と等しくされている。
支持部142は、負極9が載置されるプレート状の基台142aと、基台142aの前側(図25の紙面表側)の縁部に沿って立設され、負極9の底縁9cを位置決めする側壁142bとを有している。図28に示されるように、支持部142は、基台142aの前側が後側よりも低くなるように傾斜した状態で、壁部141に支持されている。この構成により、支持部142に供給された負極9は、基台142a上において側壁142bの内壁面に当接して位置決めされる。ここで、図26に示されるように、平面視において、支持部142の前端部は、回動プレート160の前端部よりも前側に配置されている。この理由は、以下の通りである。すなわち、後述する押し部材180と後述する回動動作を行う回動プレート160との干渉を防ぐために、平面視において、押し部材180と回動プレート160とを互いに重ならないように配置する必要がある。このような配置でも、支持部142に支持されている負極9を押し部材180によって押し出せるようにするために、支持部142の前端部は、回動プレート160の前端部よりも前側に配置されている。なお、このように支持部142の前後方向の位置が回動プレート160の位置からずれていても、上述のように支持部142の基台142aの前側が後側よりも低くなるように傾斜していることにより、前後方向における負極9の位置決めが適切になされる。すなわち、回動プレート160から支持部142の基台142a上に受け渡された負極9は、基台142a上において重力によって側壁142b側に滑り落ち、負極9の底縁9cが側壁142bに当接する。
壁部141には、負極9が通過するための複数(ここでは上側4つと下側4つの計8つ)のスリット141bが設けられている。上側4つのスリット141b及び下側4つのスリット141bは、それぞれ上下方向に等間隔で配置されている。各スリット141bは、各支持部142に対応して設けられている。本実施形態では一例として、図25に示されるように、スリット141bの底面は、当該スリット141bに対応する支持部142の基台142aの上面と面一となるように設けられている。これにより、基台142a上に載置された負極9は、後述する押し部材180によって押し出された際に、スリット141bを円滑に通過することができる。
シャッター143は、壁部141に設けられたスリット141bの入口(外壁面141a側の入口)を開閉する。本実施形態では一例として、負極受取部140は、上側4つのスリット141bの入口を開閉するためのシャッター143Aと、下側4つのスリット141bの入口を開閉するためのシャッター143Bとを有している。図28に示されるように、本実施形態では一例として、各シャッター143は、上下方向に等間隔に配置された4つのスリット141bの入口を開閉可能なように、櫛状に設けられている。シャッター143は、外壁面141aに対して上下方向にスライド可能に取り付けられている。シャッター143A,143Bは、それぞれ駆動部144A,144Bによって、上下方向にスライド移動させられる。図28に示される状態において、下側のシャッター143Bは、上下移動可能な範囲における最も低い位置にあり、4つのスリット141bの入口を遮蔽している。一方、上側のシャッター143Aは、上下移動可能な範囲における最も高い位置にあり、4つのスリット141bの入口を開放している。
シャッター143は、スリット141bの入口を閉じた状態において、負極供給用コンベア120から回動プレート160を介して支持部142に供給される負極9を停止させる機能も有する。具体的には、支持部142に負極9が供給される際に、シャッター143によってスリット141bの入口を遮蔽した状態とすることで、負極9をシャッター143に衝突させて停止させることができる。ここで、シャッター143は、例えばスポンジ等の柔軟な材料によって形成されている。このように、柔軟な材料でシャッター143が形成されていることにより、負極9がシャッター143に衝突する際の衝撃を緩和することができる。すなわち、シャッター143は、支持部142が負極9を受け取る際における負極9への衝撃を緩和する衝撃緩和部として機能する。
回動プレート150は、正極供給用コンベア110と正極受取部130との間に配置され、正極供給用コンベア110から順次供給されるセパレータ付き正極11を複数の支持部132の各々に分配する。図25に示されるように、回動プレート150は、セパレータ付き正極11の搬送方向における上流側(正極供給用コンベア110側)の端部を回動軸として回動可能に設けられている。回動プレート150は、駆動部151によって回動させられる。本実施形態では一例として、回動プレート150の傾斜角度は、8つの支持部132の各々にセパレータ付き正極11を供給可能な傾斜角度として予め設定された8段階の傾斜角度のいずれかに設定される。駆動部151によって回動プレート150の傾斜角度が変更されることにより、当該傾斜角度に応じた支持部132へとセパレータ付き正極11が供給される。なお、本実施形態では一例として、下側4つの支持部132Bについては、回動プレート150から排出されるセパレータ付き正極11を各支持部132Bに誘導するためのスロープ部材155が設けられている。
図26に示されるように、回動プレート150は、セパレータ付き正極11が載置されるプレート状の基台150aと、基台150aの前側の縁部に沿って立設され、セパレータ付き正極11の底縁11cを位置決めする側壁150bとを有している。回動プレート150は、支持部132と同様に、基台150aの前側が後側よりも低くなるように傾斜していてもよい。この構成によれば、回動プレート150に供給されたセパレータ付き正極11は、基台150a上において側壁150bの内壁面に当接して位置決めされる。
回動プレート160は、負極供給用コンベア120と負極受取部140との間に配置され、負極供給用コンベア120から順次供給される負極9を複数の支持部142の各々に分配する。図25に示されるように、回動プレート160は、負極9の搬送方向における上流側(負極供給用コンベア120側)の端部を回動軸として回動可能に設けられている。回動プレート160は、駆動部161によって回動させられる。本実施形態では一例として、回動プレート160の傾斜角度は、8つの支持部142の各々に負極9を供給可能な傾斜角度として予め設定された8段階の傾斜角度のいずれかに設定される。駆動部161によって回動プレート160の傾斜角度が変更されることにより、当該傾斜角度に応じた支持部142へと負極9が供給される。なお、本実施形態では一例として、下側4つの支持部142Bについては、回動プレート160から排出される負極9を各支持部142Bに誘導するためのスロープ部材165が設けられている。
図26に示されるように、回動プレート160は、負極9が載置されるプレート状の基台160aと、基台160aの前側の縁部に沿って立設され、負極9の底縁9cを位置決めする側壁160bとを有している。回動プレート160は、支持部142と同様に、基台160aの前側が後側よりも低くなるように傾斜していてもよい。この構成によれば、回動プレート160に供給された負極9は、基台160a上において側壁160bの内壁面に当接して位置決めされる。
押し部材170は、複数の支持部132の各々に支持されている複数のセパレータ付き正極11の各々を、スリット131bを介して積層ユニット190へ排出する。図25に示されるように、本実施形態では一例として、複数(ここでは8つ)の押し部材170が、複数の支持部132の各々に対応して設けられている。各押し部材170は、それぞれ対応するスリット131bと同じ高さ位置に設けられている。
また、各押し部材170においてセパレータ付き正極11に当接して当該セパレータ付き正極11を押し込む部分の寸法は、スリット131b内を通過可能な寸法に形成されている。これにより、各押し部材170は、スリット131b内を通過し、セパレータ付き正極11を後述する積層部191において予め定められた積層位置まで押し出すことができる。その結果、積層部191に積層されるセパレータ付き正極11の左右方向(図25の紙面表側から見た左右方向)における位置決めを適切に行うことができる。すなわち、セパレータ付き正極11を例えば壁部141等に衝突させて位置決めを行うのではなく、押し部材170による押し出し動作のみによって積層部191に積層されるセパレータ付き正極11の左右方向の位置決めを行うことができる。これにより、積層時におけるセパレータ付き正極11に対する衝撃を抑制し、セパレータ付き正極11の正極活物質層15の剥離を抑制することができる。各押し部材170は、例えばモータ、リンク機構、及びシリンダ等によって構成される駆動部171により、左右方向にピストン運動可能に設けられている。
ここで、各押し部材170は、独立して動作してもよいが、例えば上側4つの支持部132Aに対応して設けられる4つの押し部材170Aに対して共通の駆動部171Aを用いることで、上側4つの押し部材170Aの押し出し動作を同時に行うようにしてもよい。同様に、下側4つの支持部132Bに対応して設けられる4つの押し部材170Bに対して共通の駆動部171Bを用いることで、下側4つの押し部材170Bの押し出し動作を同時に行うようにしてもよい。このように、複数(ここでは4つ)の支持部132の各々に載置されたセパレータ付き正極11を排出するための押し部材170の駆動機構を共通化することで、セパレータ付き正極11を排出する機構を単純化でき、電極積層装置100の構成を簡単化することができる。
押し部材180は、複数の支持部142の各々に支持されている複数の負極9の各々を、スリット141bを介して積層ユニット190へ排出する。図25及び図28に示されるように、本実施形態では一例として、複数(ここでは8つ)の押し部材180が、複数の支持部142の各々に対応して設けられている。各押し部材180は、それぞれ対応するスリット141bと同じ高さ位置に設けられている。
また、各押し部材180において負極9に当接して当該負極9を押し込む部分の寸法は、スリット141b内を通過可能な寸法に形成されている。これにより、各押し部材180は、スリット141b内を通過し、負極9を後述する積層部191において予め定められた積層位置まで押し出すことができる。その結果、積層部191に積層される負極9の左右方向における位置決めを適切に行うことができる。すなわち、負極9を例えば壁部131等に衝突させて位置決めを行うのではなく、押し部材180による押し出し動作のみによって積層部191に積層される負極9の左右方向の位置決めを行うことができる。これにより、積層時における負極9に対する衝撃を抑制し、負極9の負極活物質層17の剥離を抑制することができる。各押し部材180は、例えばモータ、リンク機構、及びシリンダ等によって構成される駆動部181により、左右方向にピストン運動可能に設けられている。
ここで、各押し部材180は、独立して動作してもよいが、例えば上側4つの支持部142Aに対応して設けられる4つの押し部材180Aに対して共通の駆動部181Aを用いることで、上側4つの押し部材180Aの押し出し動作を同時に行うようにしてもよい。同様に、下側4つの支持部142Bに対応して設けられる4つの押し部材180Bに対して共通の駆動部181Bを用いることで、下側4つの押し部材180Bの押し出し動作を同時に行うようにしてもよい。このように、複数(ここでは4つ)の支持部142の各々に載置された負極9を排出するための押し部材180の駆動機構を共通化することで、負極9を排出する機構を単純化でき、電極積層装置100の構成を簡単化することができる。
積層ユニット190は、正極受取部130の壁部131と負極受取部140の壁部141との間に配置されている。積層ユニット190は、壁部131に設けられた各スリット131bを介して供給されるセパレータ付き正極11及び壁部141に設けられた各スリット141bを介して供給される負極9を積層するための複数(ここでは8つ)の積層部191を有する。また、積層ユニット190は、積層部191の高さ位置を変更するための駆動部192を有する。なお、本実施形態では積層ユニット190の詳細な構成の図示を省略しているが、積層ユニット190は、例えば、第1実施形態に係る積層ユニット25と同様に上下方向に延びるループ状の循環部材の外周面に複数の積層部191が取り付けられた構成とされてもよい。このような構成によれば、複数の積層部191は、循環部材の駆動により、上下方向に移動自在となる。また、積層ユニット190は、各積層部191の高さを独立して設定可能なように構成されてもよい。積層ユニット190がこのような構成である場合には、例えば上側4つの積層部191の高さ位置を変更するタイミングと下側4つの積層部191の高さ位置を変更するタイミングとを異ならせることができる。これにより、後述する積層部191の下降動作を上側及び下側の各々について適切なタイミングで実行することが可能となる。
図26及び図29に示されるように、積層部191は、セパレータ付き正極11及び負極9が交互に積層されるプレート状の基台191aと、基台191aの前側の縁部に沿って立設され、セパレータ付き正極11の底縁11c及び負極9の底縁9cを位置決めする側壁191bとを有している。積層部191は、基台191aの前側が後側よりも低くなるように傾斜していてもよい。この構成によれば、積層部191に供給されたセパレータ付き正極11及び負極9は、基台191a上において側壁191bの内壁面に当接して位置決めされる。
初期状態(電極が1枚も積層されていない状態)においては、積層部191の高さ位置は、基台191aの上面がスリット131bの上面及びスリット141bの上面と面一になる位置(或いは、当該高さ位置よりも少しだけ低い位置)に設定される。これにより、支持部132の基台132aに載置されたセパレータ付き正極11は、押し部材170によって押し出されることにより、基台132aからスリット131bを介して積層部191の基台191a上へと円滑に移動可能となっている。同様に、支持部142の基台142aに載置された負極9は、押し部材180によって押し出されることにより、基台142aからスリット141bを介して積層部191の基台191a上へと円滑に移動可能となっている。
積層部191に電極(セパレータ付き正極11又は負極9)が積層されると、積層部191は、コントローラ101による駆動部192に対する制御により、電極1枚分だけ下降させられる。このような動作により、スリット131bの上面及びスリット141bの上面に対する、積層部191の基台191a上に形成された電極積層体の上面の相対的な高さ位置を一定に保つことができる。これにより、積層部191におけるセパレータ付き正極11及び負極9の積層枚数に関わらず、セパレータ付き正極11及び負極9の積層条件(落下距離等)を均等にすることができる。その結果、セパレータ付き正極11及び負極9の積層動作を安定化させることができる。
電極積層装置100のコントローラ101は、CPU、RAM、ROM及び入出力インターフェース等から構成されている。図30に示されるように、コントローラ101は、回動プレート150,160を回動させる駆動部151,161を制御する分配制御部102と、シャッター133A,133B,143A,143Bをスライド動作させる駆動部134A,134B,144A,144Bを制御するシャッター制御部103と、押し部材170A,170B,180A,180Bの押出動作を実行させる駆動部171A,171B,181A,181Bを制御する押出制御部104と、積層部191の高さ位置を変更する駆動部192を制御する積層制御部105とを有している。以下、コントローラ101の制御により実現される電極積層装置100の積層動作の一例について説明する。
まず、正極供給用コンベア110から順次供給されるセパレータ付き正極11が個々の積層部191に積層されるまでの動作について説明する。ここで、セパレータ付き正極11は、所定の時間間隔で正極供給用コンベア110から連続的に供給される。コントローラ101は、正極供給用コンベア110から回動プレート150に向かってセパレータ付き正極11が1枚供給される毎に、駆動部151を制御し、回動プレート150の傾斜角度を変更する。このような制御により以下の動作が実現できる。すなわち、回動プレート150の傾斜角度が図25に示される状態の場合には、1番上の支持部132にセパレータ付き正極11が供給される。その後、コントローラ101が駆動部151を制御し、回動プレート150をセパレータ付き正極11の搬送方向(図25の紙面表側から見た場合の右方向)に向かって1段階下方に傾斜させることで、次に供給されるセパレータ付き正極11は、上から2番目の支持部132に供給されることになる。このように回動プレート150の傾斜角度が順次変更されることで、8つの支持部132に対して順番にセパレータ付き正極11が分配される(分配工程)。
コントローラ101は、セパレータ付き正極11が上側4つの支持部132Aのいずれかに供給される際には、駆動部134Aを制御することにより、上側のシャッター133Aを下降させ、壁部131のスリット131bを遮蔽した状態とする。これにより、正極供給用コンベア110から回動プレート150を介して支持部132Aに供給されるセパレータ付き正極11は、シャッター133Aに衝突し、支持部132Aの基台132a上に一旦停止させられる。同様に、コントローラ101は、セパレータ付き正極11が下側4つの支持部132Bのいずれかに供給される際には、駆動部134Bを制御することにより、下側のシャッター133Bを下降させ、壁部131のスリット131bを遮蔽した状態とする。これにより、正極供給用コンベア110から回動プレート150を介して支持部132Bに供給されるセパレータ付き正極11は、シャッター133Bに衝突し、支持部132Bの基台132a上に一旦停止させられる。上述した通り、シャッター133A,133Bがスポンジ等の柔軟な材料で形成されていることにより、セパレータ付き正極11への衝撃が緩和され、セパレータ付き正極11の正極活物質層15の剥離が生じにくくなっている。
上述の分配工程において、上側4つの支持部132Aに対するセパレータ付き正極11の供給が完了し、下側4つの支持部132Bに対するセパレータ付き正極11の供給が開始されると、コントローラ101は、上側4つの支持部132Aに支持されているセパレータ付き正極11をそれぞれに対応する積層部191に対して排出するように、シャッター133A及び押し部材170Aの動作を制御する(排出工程)。具体的には、コントローラ101は、駆動部134Aを制御することにより、上側のシャッター133Aを上昇させ、壁部131のスリット131bが開放された状態とする。そして、コントローラ101は、駆動部171Aを制御することにより、上側4つの支持部132Aに対応して設けられた4つの押し部材170Aに押し出し動作を実行させる。これにより、支持部132Aに支持されているセパレータ付き正極11は、スリット131bを介して積層部191へと押し出される。その結果、積層部191の基台191a上(或いは、既に積層済みの電極からなる積層体上)に、セパレータ付き正極11が新たに積層される。このように積層部191に新たな電極(この場合、セパレータ付き正極11)が積層されると、コントローラ101は、駆動部192を制御することにより、積層部191を電極1枚分だけ下降させる。
ここで、上側4つの支持部132Aに対するセパレータ付き正極11の供給が完了してから、再度上側4つの支持部132Aに対するセパレータ付き正極11の供給が開始されるまでには、4枚のセパレータ付き正極11が下側4つの支持部132Bに供給されるのにかかる時間だけ猶予がある。従って、電極積層装置100では、セパレータ付き正極11が正極供給用コンベア110から支持部132Aへと供給される際のセパレータ付き正極11の速度(すなわち、正極供給用コンベア110の搬送速度)よりも小さい排出速度で、押し部材170Aの押し出し動作を実行することができる。このため、押し部材170Aがセパレータ付き正極11に当たる際におけるセパレータ付き正極11への衝撃を抑制することができる。また、セパレータ付き正極11が押し部材170Aの高速な押し出し動作によって勢い良く押し出され、壁部141等に衝突するといった事態の発生を防止することができる。その結果、セパレータ付き正極11の正極活物質層15の剥離を抑制することができる。なお、一の支持部132にセパレータ付き正極11が供給されてから、再度当該支持部132にセパレータ付き正極11が供給されるまでには、7枚のセパレータ付き正極11が他の支持部132に供給される時間だけ猶予がある。このため、各押し部材170の押し出し動作をそれぞれ独立して行うように構成した場合、各押し部材170の押し出し動作を一層低速にすることができる。
上述の分配工程において、下側4つの支持部132Bに対するセパレータ付き正極11の供給が完了し、上側4つの支持部132Aに対するセパレータ付き正極11の供給が開始された際には、上述したコントローラ101の制御と同様の制御により、下側4つの支持部132Bに支持されているセパレータ付き正極11に対して、上述した排出工程の動作が実行される。すなわち、本実施形態では、下側4つの支持部132Bにセパレータ付き正極11が分配されている間に、上側4つの支持部132Aに支持されているセパレータ付き正極11が積層部191に対して排出される。一方、上側4つの支持部132Aにセパレータ付き正極11が分配されている間に、下側4つの支持部132Bに支持されているセパレータ付き正極11が積層部191に対して排出される。このように、分配工程及び排出工程のサイクルは、正極受取部130の上側部分と下側部分とで互い違いに実行される。
次に、負極供給用コンベア120から順次供給される負極9が個々の積層部191に積層されるまでの動作について説明する。ここで、負極9は、所定の時間間隔で負極供給用コンベア120から連続的に供給される。コントローラ101は、負極供給用コンベア120から回動プレート160に向かって負極9が1枚供給される毎に、駆動部161を制御し、回動プレート160の傾斜角度を変更する。このような制御により以下の動作が実現できる。すなわち、回動プレート160の傾斜角度が図25に示される状態の場合には、1番上の支持部142に負極9が供給される。その後、コントローラ101が駆動部161を制御し、回動プレート160を負極9の搬送方向(図25の紙面表側から見た場合の左方向)に向かって1段階下方に傾斜させることで、次に供給される負極9は、上から2番目の支持部142に供給されることになる。このように回動プレート160の傾斜角度が順次変更されることで、8つの支持部142に対して順番に負極9が分配される(分配工程)。
コントローラ101は、負極9が上側4つの支持部142Aのいずれかに供給される際には、駆動部144Aを制御することにより、上側のシャッター143Aを下降させ、壁部141のスリット141bを遮蔽した状態とする。これにより、負極供給用コンベア120から回動プレート160を介して支持部142Aに供給される負極9は、シャッター143Aに衝突し、支持部142Aの基台142a上に一旦停止させられる。同様に、コントローラ101は、負極9が下側4つの支持部142Bのいずれかに供給される際には、駆動部144Bを制御することにより、下側のシャッター143Bを下降させ、壁部141のスリット141bを遮蔽した状態とする。これにより、負極供給用コンベア120から回動プレート160を介して支持部142Bに供給される負極9は、シャッター143Bに衝突し、支持部142Bの基台142a上に一旦停止させられる。上述した通り、シャッター143A,143Bがスポンジ等の柔軟な材料で形成されていることにより、負極9への衝撃が緩和され、負極9の負極活物質層17の剥離が生じにくくなっている。
上述の分配工程において、上側4つの支持部142Aに対する負極9の供給が完了し、下側4つの支持部142Bに対する負極9の供給が開始されると、コントローラ101は、上側4つの支持部142Aに支持されている負極9をそれぞれに対応する積層部191に対して排出するように、シャッター143A及び押し部材180Aの動作を制御する(排出工程)。具体的には、コントローラ101は、駆動部144Aを制御することにより、上側のシャッター143Aを上昇させ、壁部141のスリット141bが開放された状態とする。そして、コントローラ101は、駆動部181Aを制御することにより、上側4つの支持部142Aに対応して設けられた4つの押し部材180Aに押し出し動作を実行させる。これにより、支持部142Aに支持されている負極9は、スリット141bを介して積層部191へと押し出される。その結果、積層部191の基台191a上(或いは、既に積層済みの電極からなる積層体上)に、負極9が新たに積層される。このように積層部191に新たな電極(この場合、負極9)が積層されると、コントローラ101は、駆動部192を制御することにより、積層部191を電極1枚分だけ下降させる。
ここで、上側4つの支持部142Aに対する負極9の供給が完了してから、再度上側4つの支持部142Aに対する負極9の供給が開始されるまでには、4枚の負極9が下側4つの支持部142Bに供給されるのにかかる時間だけ猶予がある。従って、電極積層装置100では、負極9が負極供給用コンベア120から支持部142Aへと供給される際の負極9の速度(すなわち、負極供給用コンベア120の搬送速度)よりも小さい排出速度で、押し部材180Aの押し出し動作を実行することができる。このため、押し部材180Aが負極9に当たる際における負極9への衝撃を抑制することができる。また、負極9が押し部材180Aの高速な押し出し動作によって勢い良く押し出され、壁部131等に衝突するといった事態の発生を防止することができる。その結果、負極9の負極活物質層17の剥離を抑制することができる。なお、一の支持部142に負極9が供給されてから、再度当該支持部142に負極9が供給されるまでには、7枚の負極9が他の支持部142に供給される時間だけ猶予がある。このため、各押し部材180の押し出し動作をそれぞれ独立して行うように構成した場合、各押し部材180の押し出し動作を一層低速にすることができる。
上述の分配工程において、下側4つの支持部142Bに対する負極9の供給が完了し、上側4つの支持部142Aに対する負極9の供給が開始された際には、上述したコントローラ101の制御と同様の制御により、下側4つの支持部142Bに支持されている負極9に対して、上述した排出工程の動作が実行される。すなわち、本実施形態では、下側4つの支持部142Bに負極9が分配されている間に、上側4つの支持部142Aに支持されている負極9が積層部191に対して排出される。一方、上側4つの支持部142Aに負極9が分配されている間に、下側4つの支持部142Bに支持されている負極9が積層部191に対して排出される。このように、分配工程及び排出工程のサイクルは、負極受取部140の上側部分と下側部分とで互い違いに実行される。
また、コントローラ101は、上述した正極受取部130と負極受取部140とに対して実行される工程(分配工程又は排出工程)が、対応する部分(上側部分又は下側部分)において互いに逆になるように、回動プレート150,160、シャッター133,143、押し部材170,180の動作を制御する。具体的には、コントローラ101は、正極受取部130の上側部分(又は下側部分)において支持部132Aに支持されているセパレータ付き正極11を積層部191に排出する処理(排出工程)が実行されている間には、負極受取部140の上側部分(又は下側部分)において支持部142Aに対して負極9を供給する処理(分配工程)が実行されるように、各機構の動作を制御する。このような制御により、各積層部191に対して、セパレータ付き正極11と負極9とが交互に積層されることになる。
以上述べた電極積層装置100は、搬送装置(正極供給用コンベア110及び負極供給用コンベア120)により供給される電極(セパレータ付き正極11及び負極9)を積層し、電極積層体を形成する装置である。電極積層装置100は、セパレータ付き正極11を支持する複数の支持部132と、負極9を支持する複数の支持部142と、正極供給用コンベア110により供給されるセパレータ付き正極11を複数の支持部132の各々に分配する回動プレート150と、負極供給用コンベア120により供給される負極9を複数の支持部142の各々に分配する回動プレート160と、複数の支持部132,142の側方に配置され、電極が積層される複数段の積層部191を有する積層ユニット190と、複数の支持部132に支持されたセパレータ付き正極11を複数段の積層部191に向けて押し出す押し部材170と、複数の支持部142に支持された負極9を複数段の積層部191に向けて押し出す押し部材180と、回動プレート150,160及び押し部材170,180の動作を制御するコントローラ101と、を備える。コントローラ101は、正極供給用コンベア110によるセパレータ付き正極11の搬送速度よりも遅い速度で、積層部191に向けてセパレータ付き正極11を押し出すように、押し部材170の動作を制御する。また、コントローラ101は、負極供給用コンベア120による負極9の搬送速度よりも遅い速度で、積層部191に向けて負極9を押し出すように、押し部材180の動作を制御する。
このような電極積層装置100では、複数の電極(セパレータ付き正極11又は負極9)が複数の支持部132,142に分配される。このように、複数の支持部132,142に分配された電極を押し出して積層することにより、電極を積層部191に押し出す際の排出速度を、搬送装置(正極供給用コンベア110又は負極供給用コンベア120)による電極の搬送速度(供給速度)よりも遅くすることができる。これにより、電極が積層されるペースの低下を防ぎつつ、電極積層時における電極の位置ずれを抑制できる。従って、電極積層装置100によれば、装置の大型化を抑えながら、積層速度の高速化を達成できる。
また、正極受取部130に対して順次供給されるセパレータ付き正極11は、複数の支持部132の各々に分配された後に、それぞれ異なる積層部191に排出されて積層される。このように、供給されるセパレータ付き正極11を複数の支持部132に分配して積層することにより、各支持部132に支持されているセパレータ付き正極11を排出する際のセパレータ付き正極11の排出速度(すなわち、積層部191へのセパレータ付き正極11の供給速度)を、正極受取部130に対して順次供給されるセパレータ付き正極11の供給速度(本実施形態では、正極供給用コンベア110の搬送速度)よりも下げることができる。このように積層部191へのセパレータ付き正極11の供給速度を下げることにより、セパレータ付き正極11を積層部191に積層する際に、セパレータ付き正極11の正極活物質層15の剥離を抑制することができる。
同様に、電極積層装置100では、負極受取部140に対して順次供給される負極9は、複数の支持部142の各々に分配された後に、それぞれ異なる積層部191に排出されて積層される。このように、供給される負極9を複数の支持部142に分配して積層することにより、各支持部142に支持されている負極9を排出する際の負極9の排出速度(すなわち、積層部191への負極9の供給速度)を、負極受取部140に対して順次供給される負極9の供給速度(本実施形態では、負極供給用コンベア120の搬送速度)よりも下げることができる。このように積層部191への負極9の供給速度を下げることにより、負極9を積層部191に積層する際に、負極9の負極活物質層17の剥離を抑制することができる。
また、正極受取部130は、正極受取部130がセパレータ付き正極11を受け取る際におけるセパレータ付き正極11への衝撃を緩和する衝撃緩和部として、シャッター133を有している。これにより、セパレータ付き正極11を正極受取部130に供給する際においても、セパレータ付き正極11の正極活物質層15の剥離を抑制することができる。すなわち、正極受取部130へのセパレータ付き正極11の供給速度を高速にしたとしても、支持部132がセパレータ付き正極11を受け取る際におけるセパレータ付き正極11への衝撃がシャッター133によって緩和されることにより、セパレータ付き正極11の正極活物質層15の剥離を抑制することができる。
同様に、負極受取部140は、負極受取部140が負極9を受け取る際における負極9への衝撃を緩和する衝撃緩和部として、シャッター143を有している。これにより、負極9を負極受取部140に供給する際においても、負極9の負極活物質層17の剥離を抑制することができる。すなわち、負極受取部140への負極9の供給速度を高速にしたとしても、支持部142が負極9を受け取る際における負極9への衝撃がシャッター143によって緩和されることにより、負極9の負極活物質層17の剥離を抑制することができる。
また、上述したコントローラ101により実現される電極積層方法は、順次供給される電極(セパレータ付き正極11又は負極9)を、複数の支持部132,142の各々に分配する分配工程を含む。また、上記電極積層方法は、分配工程における電極の支持部132,142への供給速度(本実施形態では、正極供給用コンベア110及び負極供給用コンベア120の搬送速度)よりも小さい排出速度(すなわち、押し部材170,180の押出動作の速度)で、複数の支持部132,142の各々に支持されている複数の電極の各々を、複数段の積層部191の各々に対して排出する排出工程を含む。このような電極積層方法では、順次供給される電極は、複数の支持部132,142の各々に分配された後に、それぞれ異なる積層部191に排出されて積層される。このように、供給される電極を複数の支持部132,142に分配して積層することにより、各支持部132,142に支持されている電極を排出する際の電極の排出速度(すなわち、積層部191への電極の供給速度)を、支持部132,142に対して順次供給される電極の供給速度よりも下げることができる。このように積層部191への電極の供給速度を下げることにより、電極を積層部191に積層する際に、電極の活物質(正極活物質層15又は負極活物質層17)の剥離を抑制することができる。
なお、電極積層装置100においては、正極供給用コンベア110によってセパレータ付き正極11を供給する構成の代わりに、複数のセパレータ付き正極11を予め積層して収容したマガジンから所定の時間間隔で連続的にセパレータ付き正極11を回動プレート150に供給する構成を採用してもよい。同様に、負極供給用コンベア120によって負極9を供給する構成の代わりに、複数の負極9を予め積層して収容したマガジンから所定の時間間隔で連続的に負極9を回動プレート160に供給する構成を採用してもよい。
[第5実施形態]
図31を参照して、第5実施形態に係る電極積層装置200について説明する。図31は、電極積層装置200を示す側面図(一部断面を含む)である。電極積層装置200は、以下の点で第1実施形態に係る電極積層装置20と相違する。すなわち、電極積層装置200では、正極搬送ユニット21がセパレータ付き正極11とともに負極9を搬送する構成とすることで、負極搬送ユニット22が省略されている。また、電極積層装置200は、負極供給用コンベア24の代わりに、正極搬送ユニット21に負極9を供給するための負極供給用コンベア24Aを備えている。また、電極積層装置200は、壁部38の代わりにスリット39が形成されていない壁部38Aを備えている。その他の構成については、電極積層装置200は、電極積層装置20と同様である。電極積層装置200においては、循環部材26が、正極供給用コンベア23により供給されるセパレータ付き正極11及び負極供給用コンベア24Aにより供給される負極9を複数の支持部27の各々に分配する分配部として機能する。
図31を参照して、第5実施形態に係る電極積層装置200について説明する。図31は、電極積層装置200を示す側面図(一部断面を含む)である。電極積層装置200は、以下の点で第1実施形態に係る電極積層装置20と相違する。すなわち、電極積層装置200では、正極搬送ユニット21がセパレータ付き正極11とともに負極9を搬送する構成とすることで、負極搬送ユニット22が省略されている。また、電極積層装置200は、負極供給用コンベア24の代わりに、正極搬送ユニット21に負極9を供給するための負極供給用コンベア24Aを備えている。また、電極積層装置200は、壁部38の代わりにスリット39が形成されていない壁部38Aを備えている。その他の構成については、電極積層装置200は、電極積層装置20と同様である。電極積層装置200においては、循環部材26が、正極供給用コンベア23により供給されるセパレータ付き正極11及び負極供給用コンベア24Aにより供給される負極9を複数の支持部27の各々に分配する分配部として機能する。
負極供給用コンベア24Aは、正極供給用コンベア23の上方に配置されている。すなわち、負極供給用コンベア24Aは、セパレータ付き正極11が正極供給用コンベア23によって供給される供給位置よりも、循環部材26の循環により形成される循環経路における下流側に配置されている。このような配置により、負極供給用コンベア24Aは、正極供給用コンベア23から供給されたセパレータ付き正極11を支持する支持部27に負極9を供給する。具体的には、負極供給用コンベア24Aは、支持部27に支持されているセパレータ付き正極11の上に重なるように、負極9を供給する。
このように、電極積層装置200では、1枚のセパレータ付き正極11と1枚の負極9との組(以下「電極組」という。)が各支持部27によって支持されて搬送される。このような構成において、コントローラ60(図7参照)は、正極搬送ユニット21により搬送された4つの電極組を上下4段の積層部33に対応する高さ位置に保持するように駆動部28を制御する。これにより、4つの電極組を4段の積層部33に積層することができる。具体的には、4つの電極組を押出ユニット42によって4段の積層部33に向けて同時に押し出すことにより、4つの電極組を4段の積層部33に同時に積層することができる。
以上説明した電極積層装置200は、正極供給用コンベア23(搬送装置)及び負極供給用コンベア24A(搬送装置)により供給される電極(セパレータ付き正極11及び負極9)を積層し、電極積層体を形成する装置である。電極積層装置200は、支持部27(電極支持部)と、循環部材26と、積層ユニット25と、押出ユニット41と、コントローラ60(制御部)と、を備える。支持部27は、正極供給用コンベア23及び負極供給用コンベア24Aにより供給されるセパレータ付き正極11及び負極9を受け取り、セパレータ付き正極11及び負極9を支持する。循環部材26は、上下方向に延びるループ状をなし、その外周面に支持部27が取り付けられる。積層ユニット25は、循環部材26を挟んで正極供給用コンベア23及び負極供給用コンベア24Aの反対側に配置され、セパレータ付き正極11及び負極9が積層される複数段の積層部33を有する。押出ユニット41は、複数の支持部27に支持されたセパレータ付き正極11及び負極9を複数段の積層部33に向けて同時に押し出す。コントローラ60は、循環部材26の循環及び昇降、並びに押出ユニット41の動作を制御する。コントローラ60は、正極供給用コンベア23によるセパレータ付き正極11の搬送速度及び負極供給用コンベア24Aによる負極9の搬送速度よりも遅い速度で、積層部33に向けてセパレータ付き正極11及び負極9を押し出すように、押出ユニット41の動作を制御する。
以上のような電極積層装置200では、支持部27に対して順次供給される電極(セパレータ付き正極11及び負極9)は、それぞれ異なる積層部33に同時に押し出されて積層される。このように、順次供給される電極の数よりも多くの電極を同時に押し出して積層することにより、電極を積層部33に押し出す際の排出速度を、搬送装置(正極供給用コンベア23又は負極供給用コンベア24A)による電極の搬送速度(供給速度)よりも遅くすることができる。これにより、電極が積層されるペースの低下を防ぎつつ、電極積層時における電極の位置ずれを抑制できる。従って、電極積層装置200によれば、装置の大型化を抑えながら、積層速度の高速化を達成できる。
なお、電極積層装置200において、支持部27の代わりに上述した断面U字状の支持部99A又は支持部99B(図24参照)が用いられてもよい。
[第6実施形態]
図32~図50を参照して、第6実施形態に係る電極積層装置300について説明する。図32は、電極積層装置300を示す側面図(一部断面を含む)である。図33は、電極積層装置300の支持部の構成を示す図である。
図32~図50を参照して、第6実施形態に係る電極積層装置300について説明する。図32は、電極積層装置300を示す側面図(一部断面を含む)である。図33は、電極積層装置300の支持部の構成を示す図である。
電極積層装置300は、正極搬送ユニット301と、負極搬送ユニット302と、正極供給用コンベア303と、負極供給用コンベア304と、積層ユニット305とを備えている。また、電極積層装置300は、電極供給センサ306,307と、積層位置センサ308,309とを備えている。
正極搬送ユニット301は、第1実施形態の正極搬送ユニット21と同様に、セパレータ付き正極11を貯めながら順次搬送するユニットである。正極搬送ユニット301は、上下方向に延びるループ状の循環部材310と、この循環部材310の外周面に取り付けられ、セパレータ付き正極11を支持する複数の支持部311と、循環部材310を駆動する駆動部312とを有している。ここで、循環部材310及び駆動部312の構成は、例えば正極搬送ユニット21の循環部材26及び駆動部28と同様である。ここで、循環部材310は、正極供給用コンベア303により供給されるセパレータ付き正極11を複数の支持部311の各々に分配する分配部として機能する。
図33の(a)は、セパレータ付き正極11が支持された状態の支持部311の側面図であり、図33の(b)は、図33の(a)のb-b線に沿った断面図である。図33に示されるように、支持部311は、底壁311aと、一対の側壁311bとを有する断面U字状の部材である。底壁311aは、循環部材310の外周面に取り付けられる矩形板状部材である。一対の側壁311bは、循環部材310が循環する方向における底壁311aの両縁部に立設された矩形板状部材である。図33の(b)に示されるように、本実施形態では一例として、側壁311bは、二股状に形成されている。ただし、側壁311bの形状は、セパレータ付き正極11を支持可能な形状であれば何でもよい。一対の側壁311bは、互いに対向しており、セパレータ付き正極11を収容可能な程度に離間している。底壁311a及び側壁311bは、例えばステンレス鋼等の金属により一体的に形成されている。
底壁311aの内側表面には、スポンジ等の緩衝材311dが設けられている。正極供給用コンベア303から支持部311に供給されるセパレータ付き正極11は、緩衝材311dに衝突することになるが、緩衝材311dによって衝突の衝撃が緩和される。すなわち、緩衝材311dは、支持部311がセパレータ付き正極11を受け取る際におけるセパレータ付き正極11への衝撃を緩和する衝撃緩和部として機能する。その結果、セパレータ付き正極11が支持部311に供給される際において、セパレータ付き正極11の正極活物質層15の剥離を抑制することができる。
負極搬送ユニット302は、第1実施形態の負極搬送ユニット22と同様に、負極9を貯めながら順次搬送するユニットである。負極搬送ユニット302は、上下方向に延びるループ状の循環部材313と、この循環部材313の外周面に取り付けられ、負極9を支持する複数の支持部314と、循環部材313を駆動する駆動部315とを有している。ここで、循環部材313及び駆動部315の構成は、例えば負極搬送ユニット22の循環部材29及び駆動部31と同様である。また、支持部314の構成は、支持部311と同様である。ここで、循環部材313は、負極供給用コンベア304により供給される負極9を複数の支持部314の各々に分配する分配部として機能する。
正極供給用コンベア303は、第1実施形態の正極供給用コンベア23と同様に、セパレータ付き正極11を正極搬送ユニット301に向けて水平方向に搬送し、正極搬送ユニット301の支持部311にセパレータ付き正極11を供給する。正極供給用コンベア303は、正極供給用コンベア303の循環方向に沿って等間隔に設けられた複数の爪部303aを有する点で、正極供給用コンベア23と相違する。爪部303aは、上記循環方向に直交する方向に延び、セパレータ付き正極11の搬送方向後方の端部に当接する。これにより、セパレータ付き正極11は、正極搬送ユニット301に対して一定の間隔で供給されるようになっている。
負極供給用コンベア304は、第1実施形態の負極供給用コンベア24と同様に、負極9を負極搬送ユニット302に向けて水平方向に搬送し、負極搬送ユニット302の支持部314に負極9を供給する。負極供給用コンベア304は、負極供給用コンベア304の循環方向に沿って等間隔に設けられた複数の爪部304aを有する点で、負極供給用コンベア24と相違する。爪部304aは、上記循環方向に直交する方向に延び、負極9の搬送方向後方の端部に当接する。これにより、負極9は、負極搬送ユニット302に対して一定の間隔で供給されるようになっている。
正極供給用コンベア303から正極搬送ユニット301の支持部311に移載されたセパレータ付き正極11は、循環部材310の回転によって一旦上昇してから下降するように循環移動する。このとき、循環部材310の上部においてセパレータ付き正極11の表裏が反転する。負極供給用コンベア304から負極搬送ユニット302の支持部314に移載された負極9は、循環部材313の回転によって一旦上昇してから下降するように循環移動する。このとき、循環部材313の上部において負極9の表裏が反転する。
積層ユニット305は、正極搬送ユニット301と負極搬送ユニット302との間に配置されている。積層ユニット305の構成は、第1実施形態の積層ユニット25と同様である。すなわち、積層ユニット305は、一例として、上下方向に延びるループ状の循環部材(不図示)と、この循環部材の外周面に取り付けられ、セパレータ付き正極11及び負極9が交互に積層される複数の積層部316と、循環部材を駆動する駆動部(不図示)とを有している。積層ユニット305の基本構成は、積層ユニット25と同様であるため、詳しい説明を省略する。
本実施形態では一例として、積層部316は、積層部77(図16参照)と同様の構成をなしている。すなわち、積層部316は、セパレータ付き正極11及び負極9が載置されるプレート状の基台316aと、基台316aに立設され、セパレータ付き正極11の底縁11c及び側縁11d(図4参照)と負極9の底縁9c及び側縁9d(図4参照)とを位置決めする断面U字状の側壁316bとを有している。また、ここでは一例として、図32に示されるように、正極搬送ユニット301側の側壁316bの上面は、基台316aに向かって下方に傾斜する傾斜面とされている。同様に、負極搬送ユニット302側の側壁316bの上面も、基台316aに向かって下方に傾斜する傾斜面とされている。以上の構成により、セパレータ付き正極11及び負極9が基台316aへと滑らかに移動可能となっている。
積層ユニット305と正極搬送ユニット301との間には、上下方向に延びる壁部317が配置されている。壁部317には、後述する押出ユニット321により押し出されたセパレータ付き正極11が通過する複数(ここでは4つ)のスリット318が設けられている。各スリット318は、上下方向に等間隔で配置されている。なお、本実施形態では一例として、スリット318の上側部分は、正極搬送ユニット301側から積層部316側に向かって下方に傾斜する傾斜面となっている。また、スリット318の下側部分は、正極搬送ユニット301側から積層部316側に向かって上方に傾斜する傾斜面となっている。これにより、セパレータ付き正極11を積層部316へと適切に案内するとともに、スリット318における入口側(正極搬送ユニット301側)の開口部分を大きくすることができる。その結果、押出ユニット321により押し出されるセパレータ付き正極11の高さ位置に多少のずれが生じても、スリット318にセパレータ付き正極11を通過させることが可能となる。
積層ユニット305と負極搬送ユニット302との間には、上下方向に延びる壁部319が配置されている。壁部319には、後述する押出ユニット322により押し出された負極9が通過する複数(ここでは4つ)のスリット320が設けられている。各スリット320の高さ位置は、各スリット318の高さ位置と同じである。なお、本実施形態では一例として、スリット320の上側部分は、負極搬送ユニット302側から積層部316側に向かって下方に傾斜する傾斜面となっている。また、スリット320の下側部分は、負極搬送ユニット302側から積層部316側に向かって上方に傾斜する傾斜面となっている。これにより、負極9を積層部316へと適切に案内するとともに、スリット320における入口側(負極搬送ユニット302側)の開口部分を大きくすることができる。その結果、押出ユニット322により押し出される負極9の高さ位置に多少のずれが生じても、スリット320に負極9を通過させることが可能となる。
また、電極積層装置20は、押出ユニット321と、押出ユニット322とを備えている。
押出ユニット321は、一例として、第1実施形態の押出ユニット41と同様の構成をなしている。すなわち、押出ユニット321は、セパレータ付き正極11を積層する積層エリアにおいて、複数(ここでは4つ)のセパレータ付き正極11を上下複数段(ここでは上下4段)の積層部316に向けて同時に押し出すことにより、4つのセパレータ付き正極11を4段の積層部316に同時に積層する。押出ユニット321は、4つのセパレータ付き正極11を一緒に押す1対の押し部材321a(押出部)と、この押し部材321aを4段の積層部316側に移動させる駆動部(不図示)とを有している。この駆動部は、例えばモータ及びリンク機構から構成されている。
押出ユニット322は、一例として、第1実施形態の押出ユニット42と同様の構成をなしている。負極9を積層する積層エリアにおいて、複数(ここでは4つ)の負極9を複数段(ここでは上下4段)の積層部316に向けて同時に押し出すことにより、4つの負極9を4段の積層部316に同時に積層する。押出ユニット322は、4つの負極9を一緒に押す1対の押し部材322a(押出部)と、この押し部材322aを4段の積層部316側に移動させる駆動部(不図示)とを有している。この駆動部の構成は、押出ユニット321の駆動部と同様である。なお、押出ユニット321,322の駆動部は、シリンダ等を有していてもよい。
また、電極積層装置300は、電極積層装置20と同様に、セパレータ付き正極11の底縁11cの位置を揃える位置決めユニット47(図4参照)と、負極9の底縁9cの位置を揃える位置決めユニット48(図4参照)とを備えている。
また、電極積層装置300は、コントローラ350を備えている。コントローラ350は、CPU、RAM、ROM及び入出力インターフェース等から構成されている。コントローラ350は、第1実施形態のコントローラ60と同様に、上述した駆動部312,315を制御する搬送制御部と、積層ユニット305の駆動部を制御する積層制御部と、押出ユニット321,322の駆動部を制御する押出制御部と、位置決めユニット47,48の駆動部を制御する位置決め制御部とを有している。また、コントローラ350は、電極供給センサ306,307及び積層位置センサ308,309と接続されており、これらのセンサからの検知信号を受信可能となっている。
電極供給センサ306は、正極供給用コンベア303の正極搬送ユニット301側の端部付近に配置され、爪部303a又はセパレータ付き正極11の有無を検知する。電極供給センサ306は、爪部303a又はセパレータ付き正極11の有無を示す検知信号を定期的にコントローラ350に送信する。
電極供給センサ307は、負極供給用コンベア304の負極搬送ユニット302側の端部付近に配置され、爪部304a又は負極9の有無を検知する。電極供給センサ307は、爪部304a又は負極9の有無を示す検知信号を定期的にコントローラ350に送信する。
積層位置センサ308は、セパレータ付き正極11を支持した支持部311が予め定められた積層位置(例えば、積層ユニット305の最下段の積層部316に対応するスリット318の下端位置)に到達したことを検知する。積層位置センサ308は、循環部材310の上下動とは独立しており、積層位置センサ308の高さ位置は、スリット318に対して固定されている。積層位置センサ308は、セパレータ付き正極11を支持した支持部311が積層位置に到達したことを検知すると、その旨を示す検知信号をコントローラ350に送信する。
積層位置センサ309は、負極9を支持した支持部314が予め定められた積層位置(例えば、積層ユニット305の最下段の積層部316に対応するスリット320の下端位置)に到達したことを検知する。積層位置センサ309は、循環部材313の上下動とは独立しており、積層位置センサ309の高さ位置は、スリット320に対して固定されている。積層位置センサ309は、負極9を支持した支持部314が積層位置に到達したことを検知すると、その旨を示す検知信号をコントローラ350に送信する。
続いて、図34~図40を参照して、コントローラ350による循環部材310,313、位置決めユニット47,48(図4参照)、及び押出ユニット321,322の動作制御について説明する。
まず、図34~図37を参照して、循環部材(ここでは一例として循環部材310)の制御フローについて説明する。図34は、循環部材310及び循環部材313に共通の制御フローを示すフローチャートである。図35は、準備運転時(図34のステップS201)における循環部材310の動作を説明する一部側面図である。図36は、積層運転時(図34のステップS203)における循環部材310の動作を説明する一部側面図である。図37は、復帰運転時(図34のステップS206)における循環部材310の動作を説明する一部側面図である。なお、負極搬送ユニット302の循環部材313の制御フローは、循環部材310の制御フローと同様であるため、説明を省略する。
図34において、コントローラ350は、電極積層装置300を含む製造ラインの稼働開始のトリガ(例えばオペレータ等による入力)を受けて、循環部材310の準備運転を開始する(ステップS201)。
準備運転は、いずれの支持部311にもセパレータ付き正極11が支持されていない初期状態から、セパレータ付き正極11の受取位置から積層位置までの間にある各支持部311がセパレータ付き正極11を支持する状態にするための動作である。具体的には、準備運転は、循環部材310の回転(循環)のみによって、支持部311を循環させる動作である(図35参照)。より具体的には、循環部材310において互いに隣接する支持部311間の距離の移動量を1とした場合、コントローラ350は、循環部材310におけるセパレータ付き正極11の受取位置にある支持部311にセパレータ付き正極11が供給されたことを確認する毎に、循環部材310を移動量1だけ図32の紙面表側から見て時計回り(以下単に「時計回り」という。)に循環させる。なお、以下の説明においては、循環部材310の循環については、時計回り方向の移動を正方向とし、循環部材310の上下移動については、上方向を正方向として、移動量を表現する。
コントローラ350は、準備運転中において、随時、積層位置センサ308からの検知信号の受信の有無(すなわち、セパレータ付き正極11を支持した支持部311が積層位置に到達したか否か)を判定する(ステップS202)。コントローラ350は、積層位置センサ308から検知信号を受信するまで、循環部材310の準備運転を継続する(ステップS202:NO)。一方、コントローラ350は、積層位置センサ308から検知信号を受信すると(すなわち、セパレータ付き正極11を支持した支持部311が積層位置に到達したことを検知すると)、循環部材310を積層運転に切り替える(ステップS202:YES、ステップS203)。
積層運転は、セパレータ付き正極11を積層部316に積層するための動作である。具体的には、積層運転は、積層ユニット305側の支持部311の高さ位置を積層部316に対して相対的に停止させるとともに、セパレータ付き正極11が正極供給用コンベア303から一枚供給される毎に、正極供給用コンベア303側の支持部311を正極供給用コンベア303に対して移動量1だけ上昇させる動作である。より具体的には、コントローラ350は、正極供給用コンベア303から1枚のセパレータ付き正極11が供給されてから次のセパレータ付き正極11が供給されるまでの間の時間(以下「単位時間」という)に、循環部材310を移動量0.5で時計回りに循環させるとともに、移動量0.5で上昇させる(図36参照)。
コントローラ350は、積層運転中において、随時、4段の積層部316に対する4枚のセパレータ付き正極11の同時供給が完了したか否かを判定する(ステップS204)。具体的には、後述する押出ユニット321による押出動作が完了したか否かが判定される。例えば、押し部材321aが元の位置(セパレータ付き正極11を押し出す前の位置)に戻ったことを検知することで、押出動作が完了したことを検知することができる。コントローラ350は、押出ユニット321による押出動作が完了したことを検知するまで、循環部材310の積層運転を継続する(ステップS204:NO)。一方、コントローラ350は、押出ユニット321による押出動作が完了したことを検知すると(ステップS204:YES)、積層ユニット305へのセパレータ付き正極11の積層を完了するか否かを判定する(ステップS205)。
具体的には、コントローラ350は、例えば各積層部316に積層された電極の枚数をセンサ等により検知し、電極の積層枚数が予め定められた枚数に達したか否かを判定することで、積層を完了するか否かを判定することができる。すなわち、コントローラ350は、電極の積層枚数が予め定められた枚数に達した場合に積層を完了し、電極の積層枚数が予め定められた枚数に達していない場合に積層を完了しないと判定することができる。
積層を完了すると判定された場合(ステップS205:YES)、コントローラ350は、循環部材310の制御を終了する。一方、積層を完了すると判定されなかった場合(ステップS205:NO)、コントローラ350は、循環部材310を復帰運転に切り替える(ステップS206)。なお、積層を完了すると判定された場合(ステップS205:YES)、コントローラ350は、循環部材310の制御を一旦終了した後、さらに積層部316の交換が完了してオペレータ等からの制御開始の指示を受けた後に、循環部材310の制御を再開してもよい。この場合、復帰運転(ステップS206)が開始されることになる。
復帰運転は、積層運転において元の位置(積層運転開始前の位置)よりも上昇した位置に移動した循環部材310を元の位置に復帰(下降)させる動作である。具体的には、復帰運転は、積層ユニット305側においてセパレータ付き正極11を支持する先頭の支持部311の高さ位置を積層位置までスライドさせるとともに、正極供給用コンベア303側の支持部311を移動量1だけ上昇させる動作である。より具体的には、コントローラ350は、上述した単位時間に、循環部材310を移動量2.5で時計回りに循環させるとともに、移動量-1.5で下降させる(図37参照)。
これにより、単位時間において、正極供給用コンベア303側では、支持部311が、正極供給用コンベア303に対して、1つ分だけ上昇することになる。一方、積層ユニット305側では、支持部311が、積層ユニット305に対して、4つ分だけ下降することになる。これにより、正極供給用コンベア303から供給されるセパレータ付き正極11を受け取りつつ、4つのセパレータ付き正極11を押出ユニット321によって同時に押し出す押出動作を実行可能な状態となる。従って、コントローラ350は、循環部材310の復帰運転完了後、循環部材310を積層運転に切り替える(ステップS206→S203)。
次に、図38を参照して、位置決めユニット47,48の制御フローについて説明する。図38は、正極搬送ユニット301の位置決めユニット47(図4参照)及び負極搬送ユニット302の位置決めユニット48(図4参照)に共通の制御フローを示すフローチャートである。ここでは一例として、位置決めユニット47の制御について説明を行う。なお、位置決めユニット48の制御フローは、位置決めユニット47の制御フローと同様であるため、説明を省略する。
図38において、コントローラ350は、積層位置センサ308からの検知信号の受信の有無を定期的にチェックすることで、位置決めユニット47による位置決めが可能な位置に電極(ここではセパレータ付き正極11)があるか否かを確認する(ステップS301)。コントローラ350は、積層位置センサ308からの検知信号を受信するまで、上記チェックを継続する(ステップS301:NO)。コントローラ350は、積層位置センサ308からの検知信号を受信し、セパレータ付き正極11を支持する支持部311が積層位置に到達したことを検知すると(ステップS301:YES)、位置決めユニット47に位置決め動作を実行させる(ステップS302)。具体的には、コントローラ350は、第1実施形態で説明した通り、位置決めユニット47の押圧部54による押圧動作を実行するように制御する。このような位置決め動作は、既に第1実施形態で説明した通りであるため、これ以上の詳細な説明を省略する。
続いて、コントローラ350は、上述した図34のステップS205と同様の判定により、積層を完了するか否かを判定する(ステップS303)。積層を完了すると判定された場合(ステップS303:YES)、コントローラ350は、位置決めユニット47の制御を終了する。一方、積層を完了すると判定されなかった場合(ステップS303:NO)、コントローラ350は、積層ユニット305側の支持部311の高さ位置が積層ユニット305に対して相対的に変化する循環動作(すなわち、上述した循環部材310の復帰運転)が発生するまで、位置決めユニット47の動作を停止する(ステップS304:NO)。コントローラ350は、上記循環動作が発生したことを確認すると(すなわち、コントローラ350が循環部材310を復帰運転に切り替えると)、ステップS301に戻り、位置決めユニット47の制御を継続する(ステップS304:YES)。
なお、位置決めユニット47に位置決め動作を実行させる判定には、上述した判定で用いた判定基準以外の判定基準が用いられてもよい。例えば、押出ユニット321が停止していることが、ステップS302の位置決め動作を実行する判定条件として加えられてもよい。
次に、図39を参照して、押出ユニット321の制御フローについて説明する。図39は、押出ユニット321の制御フローを示すフローチャートである。
図39において、コントローラ350は、積層位置センサ308から受信した検知信号に基づいて、セパレータ付き正極11を支持する支持部311が積層位置に存在するか否かを確認する(ステップS401)。また、コントローラ350は、位置決めユニット47による位置決め動作(図38のステップS302)が完了しているか否かを確認する(ステップS402)。コントローラ350は、例えば位置決めユニット47の押圧部54が元の位置(押圧を行う前の位置)に戻っていることを確認することにより、位置決めユニット47の位置決め動作が完了していることを確認することができる。また、コントローラ350は、他極側(ここでは負極9側)の負極搬送ユニット302において、負極9の積層(積層部316への排出)が完了しているか否かを確認する(ステップS403)。コントローラ350は、例えば負極搬送ユニット302の押出ユニット322の押出動作が完了し、押し部材322aが元の位置(押出動作を行う前の位置)に戻っていることを確認することにより、負極9の積層が完了していることを確認することができる。
コントローラ350は、上述したステップS401~S403の確認結果に基づいて、積層可能か否か(すなわち、押出ユニット321の押し部材321aによる押出動作を実行可能か否か)を判定する(ステップS404)。具体的には、セパレータ付き正極11を支持する支持部311が積層位置に存在し、位置決めユニット47による位置決め動作が完了しており、負極9の積層が完了していることが確認できた場合に、コントローラ350は、積層可能であると判定する(ステップS404:YES)。一方、コントローラ350は、上記の確認項目のうち少なくとも一つの状態が確認できなかった場合には、積層可能でないと判定し(ステップS404:NO)、ステップS401に戻る。
続いて、コントローラ350は、積層可能であると判定した場合(ステップS404:YES)、押出ユニット321による押出動作を実行する(ステップS405)。具体的には、コントローラ350は、押出ユニット321において、押し部材321aにより4つのセパレータ付き正極11を上下4段の積層部316に向けて同時に押し出すように駆動部を制御する。
続いて、コントローラ350は、上述した図34のステップS205と同様の判定により、積層を完了するか否かを判定する(ステップS406)。積層を完了すると判定された場合(ステップS406:YES)、コントローラ350は、押出ユニット321の制御を終了する。一方、積層を完了すると判定されなかった場合(ステップS406:NO)、コントローラ350は、積層ユニット305側の支持部311の高さ位置が積層ユニット305に対して相対的に変化する循環動作(すなわち、上述した循環部材310の復帰運転)が発生するまで、押出ユニット321の動作を停止する(ステップS407:NO)。コントローラ350は、上記循環動作が発生したことを確認すると(すなわち、コントローラ350が循環部材310を復帰運転に切り替えると)、ステップS401に戻り、押出ユニット321の制御を継続する(ステップS407:YES)。
次に、図40を参照して、押出ユニット322の制御フローについて説明する。図40は、押出ユニット322の制御フローを示すフローチャートである。本実施形態では一例として、負極9が積層部316に最初に積層されるものと定められている。このため、負極9の押出ユニット322の制御フローにおいては、1枚目の負極9を積層部316に積層する場合の制御フロー(ステップS501~S505)は、2枚目以降の負極9を積層部316に積層する場合の制御フロー(ステップS506~S512)と一部異なる。
具体的には、負極9が積層部316に最初に積層されるため、1枚目の負極9を積層部316に積層する場合には、セパレータ付き正極11側の動作確認をする必要がない。このため、1枚目の負極9を積層部316に積層する場合の制御フロー(ステップS501~S505)においては、他極側の動作確認(図39のステップS403に対応するステップ)が省略される。また、負極9が1枚だけ積層された状態では積層完了しないため、積層完了か否かの判定(図39のステップS406に対応するステップ)も省略される。
一方、2枚目以降の負極9を積層部316に積層する場合の制御フロー(ステップS506~S512)は、上述した押出ユニット321の制御フロー(図39のステップS401~407)と同様である。
次に、図41~図45を参照して、上述したコントローラ350による制御により実現される循環部材、位置決めユニット、及び押出ユニットの動作のタイムチャートについて説明する。図41は、正極供給用コンベア303及び負極供給用コンベア304から供給されるセパレータ付き正極11及び負極9に欠品がない正常時の動作を示すタイムチャートである。図42は、負極供給用コンベア304から供給される負極9に欠品が生じた場合(異常時)の動作を示すタイムチャートである。図43~図45はそれぞれ、図41の時点A~Cにおける正極搬送ユニットの状態を示す図である。
図41及び図42の正極側の表において、「供給」は、セパレータ付き正極11が正極供給用コンベア303から正極搬送ユニット301の支持部311へと供給される期間を示している。「循環・上下動」は、循環部材310が循環又は上下動する期間を示している。「幅位置合せ」は、位置決めユニット47によって支持部311上のセパレータ付き正極11に対する位置決め動作(押圧動作)が実行される期間を示している。幅位置合せの「戻り」は、位置決め動作の完了後、位置決めユニット47の押圧部50を元の位置に戻す動作が実行される期間を示している。「排出(積層)」は、押出ユニット321による押出動作(押し部材321aによる押出し)が実行される期間を示している。排出(積層)の「戻り」は、押出動作の完了後、押出ユニット321の押し部材321aを元の位置に戻す動作が実行される期間を示している。「サーボ移動距離」の「上下移動量」及び「循環移動量」は、それぞれ循環部材310が循環又は上下動する期間における移動量を示している。ここで、移動量の大きさは、一の支持部311が当該一の支持部311に隣接する支持部311(循環部材310の循環方向において一の支持部311の前方又は後方に位置する支持部)の位置に移動する距離を1として換算したものである。「上下移動量」は、正極搬送ユニット301の接地面(又は正極供給用コンベア303)に対する相対的な移動量であり、上方向の移動量をプラスの移動、下方向への移動をマイナスの移動として表現したものである。「循環移動量」は、セパレータ付き正極11を積層ユニット305へと搬送する方向(図32の紙面表側から見た時計回り方向)をプラスの移動として表現したものである。「供給側支持部移動量」は、正極供給用コンベア303の正極搬送ユニット301側の端部(出口)に対する支持部311の相対移動量を示している。「供給側支持部移動量=上下移動量+循環移動量」の関係が成立する。「排出側支持部移動量」は、スリット318に対する支持部311の相対移動量を示している。「排出側支持部移動量=上下移動量-循環移動量」の関係が成立する。
同様に、図41及び図42の負極側の表において、「供給」は、負極9が負極供給用コンベア304から負極搬送ユニット302の支持部314へと供給される期間を示している。「循環・上下動」は、循環部材313が循環又は上下動する期間を示している。「幅位置合せ」は、位置決めユニット48によって支持部314上の負極9に対する位置決め動作(押圧動作)が実行される期間を示している。幅位置合せの「戻り」は、位置決め動作の完了後、位置決めユニット48の押圧部54を元の位置に戻す動作が実行される期間を示している。「排出(積層)」は、押出ユニット322による押出動作(押し部材322aによる押出し)が実行される期間を示している。排出(積層)の「戻り」は、押出動作の完了後、押出ユニット322の押し部材322aを元の位置に戻す動作が実行される期間を示している。「サーボ移動距離」の「上下移動量」及び「循環移動量」は、それぞれ循環部材313が循環又は上下動する期間における移動量を示している。ここで、移動量の大きさは、一の支持部314が当該一の支持部314に隣接する支持部314(循環部材313の循環方向において一の支持部314の前方又は後方に位置する支持部)の位置に移動する距離を1として換算したものである。「上下移動量」は、負極搬送ユニット302の接地面(又は負極供給用コンベア304)に対する相対的な移動量であり、上方向の移動量をプラスの移動、下方向への移動をマイナスの移動として表現したものである。「循環移動量」は、負極9を積層ユニット305へと搬送する方向(図32の紙面表側から見た反時計回り方向)をプラスの移動として表現したものである。「供給側支持部移動量」は、負極供給用コンベア304の負極搬送ユニット302側の端部(出口)に対する支持部314の相対移動量を示している。「供給側支持部移動量=上下移動量+循環移動量」の関係が成立する。「排出側支持部移動量」は、スリット320に対する支持部314の相対移動量を示している。「排出側支持部移動量=上下移動量-循環移動量」の関係が成立する。
図41及び図42の「供給」及び「循環・上下動」に示されるように、セパレータ付き正極11又は負極9が支持部311又は支持部314に乗り移る間には、循環部材310又は循環部材313は停止する。また、積層ユニット305の積層部316へのセパレータ付き正極11の供給と負極9の供給とが交互に行われるように、電極の供給タイミングが調整される。
図41の時点Aにおいては、セパレータ付き正極11が積層位置に到着し(図43参照)、位置決めユニット47による位置決め動作が開始される。図41の時点Bにおいて、位置決めユニット47の位置決め動作が完了し、押圧部50が元の位置に戻ったことが確認された後に、押出ユニット321による押出動作が開始される(図44参照)。押出動作の間もセパレータ付き正極11が正極供給用コンベア303から正極搬送ユニット301へと供給されるが、循環部材310の循環及び上昇により、押出動作とセパレータ付き正極11の受取とを両立することができる。図41の時点Cにおいて、押出ユニット321による押出動作が完了する(図45参照)。その後、正極供給用コンベア303からのセパレータ付き正極11の受取が完了し、押出ユニット321の押し部材321aが元の位置に戻った後に、循環部材310の復帰運転が実行される。
図41の破線で囲んだ部分に示されるように、積層運転と復帰運転との組を1サイクルとした場合、正極供給用コンベア303から供給されるセパレータ付き正極11に欠品のない正常運転では、当該サイクルの前後における循環部材310の上下移動量は0(=0.5+0.5+0.5-1.5)となり、循環部材310の循環移動量は4(=0.5+0.5+0.5+2.5)となる。このようなサイクルが積層完了まで繰り返されることで、循環部材310の高さ位置は一定の高さに保たれる。すなわち、循環部材310は、積層運転時に上昇した分だけ復帰運転において下降することになる。
一方、図42に示されるように、期間T1において、負極供給用コンベア304から供給される負極9に欠品が生じた場合(すなわち、本来供給されるべき負極9が供給されなかった場合)、期間T1を含む期間Tにおいて、循環部材313は停止する。なお、コントローラ350は、電極供給センサ306,307からの検知信号に基づいて電極の欠品の有無を把握することができ、電極の欠品の有無に応じて循環部材313の動作を制御することができる。この場合、図42の破線で囲んだ部分に示されるように、上述した1サイクルの前後において、循環部材313の上下移動量は-0.5(=0.5+0.5-1.5)となり、循環部材313の循環移動量は3.5(=0.5+0.5+2.5)となる。従って、このような負極9の欠品が生じたサイクル以降のサイクルにおいては、循環部材313は、初期高さ位置(積層運転前の高さ位置)から移動量0.5だけ下降した高さ位置を新たな基準位置として、運転を継続することになる。
次に、図46~図50を参照して、搬送部材の駆動(上下動及び循環)を実現するための機構の別例について説明する。ここでは、正極搬送ユニット301の支持構造及び駆動機構について説明する。負極搬送ユニット302についても同様の支持構造及び駆動機構を採用することができる。
図46及び図47は、正極搬送ユニット301の支持構造及び駆動機構の説明に必要な構成に着目した図であり、それ以外の構成については適宜図示を省略している。図46に示されるように、正極搬送ユニット301は、床面に設置された支持フレーム401と、支持フレーム401に対して上下方向に移動可能に支持される循環用フレーム402と、を備えている。循環用フレーム402には、上下方向に所定間隔だけ離間して配置された一対のスプロケット403,404(第1実施形態のローラ26aに対応する部材)が、回転可能に支持されている。スプロケット403,404には、外周面に複数の支持部311が配置された循環部材310が巻き掛けられている。
また、図47に示されるように、正極搬送ユニット301は、支持フレーム401又は床面に対して固定されたモータ405,406を備えている。モータ405,406の駆動軸には、駆動ギヤ405a,406aが固定されている。スプロケット403,404は、その回転軸の一端に駆動ギヤ407,408を有する。駆動ギヤ405a,406a,407,408には、タイミングベルト409が巻き掛けられている。駆動ギヤ405a,406a,407,408に加えて、支持フレーム401に支持されたガイドローラ410(図47の例では4つのガイドローラ410)により、タイミングベルト409の循環経路は、上下左右に延びる略十文字状をなす。
図48に示されるように、駆動ギヤ405a,406aを等速度で回転させた場合、循環用フレーム402及び循環部材310の全体は、支持フレーム401又は床面に対して上下に移動することなく、循環部材310及びタイミングベルト409が循環動作のみを行うことになる。
一方、図49に示されるように、駆動ギヤ405aのみを回転させた場合、正極供給用コンベア303側では循環部材310は時計回りに循環する一方で、積層部316側では循環部材310は停止している。このため、タイミングベルト409は、正極供給用コンベア303側の部分のみが上昇することになる。このようなタイミングベルト409の動作に伴い、循環用フレーム402は、支持フレーム401又は床面に対して上昇することになる。これに伴い、スプロケット403,404を介して循環用フレーム402に支持されている循環部材310の基準高さ位置(例えば、循環部材310の上下方向における中央位置)も上昇することになる。また、図50に示されるように、駆動ギヤ406aのみを回転させた場合、循環部材310の積層部316側は時計回りに循環する一方で、正極供給用コンベア303側では停止している。このため、タイミングベルト409は、積層ユニット305側(図50の右側部分)のみが下降することになる。このようなタイミングベルト409の動作に伴い、循環用フレーム402は、支持フレーム401又は床面に対して下降することになる。これに伴い、循環部材310の基準高さ位置も下降することになる。さらに、駆動ギヤ405aの回転速度と駆動ギヤ406aの回転速度を異ならせて、駆動ギヤ405a,406aの両方を回転させた場合、回転速度の差に応じて循環用フレーム402を上昇又は下降させ、循環部材310の基準高さ位置を上昇又は下降させることができる。従って、駆動ギヤ405a,406aの回転速度を調整することにより、上述した準備運転、積層運転、及び復帰運転を実現することができる。すなわち、コントローラ350(図32参照)は、実行したい循環部材310の運転形態に応じて、駆動ギヤ405a,406aの回転速度を調整することで、準備運転、積層運転、及び復帰運転を実現することができる。
以上述べた電極積層装置300は、正極供給用コンベア303(搬送装置)及び負極供給用コンベア304(搬送装置)により供給される電極(セパレータ付き正極11及び負極9)を積層し、積層体(各積層部316上に形成される電極積層体)を形成する装置である。電極積層装置300は、支持部311,314(電極支持部)と、循環部材310,313と、積層ユニット305と、押出ユニット321,322と、コントローラ350(制御部)と、を備える。支持部311,314は、正極供給用コンベア303及び負極供給用コンベア304により供給されるセパレータ付き正極11及び負極9を受け取り、セパレータ付き正極11及び負極9を支持する。循環部材310,313は、上下方向に延びるループ状をなし、その外周面に支持部311,314が取り付けられる。積層ユニット305は、循環部材310を挟んで正極供給用コンベア303の反対側に配置されるとともに、循環部材313を挟んで負極供給用コンベア304の反対側に配置され、セパレータ付き正極11及び負極9が積層される複数段の積層部316を有する。押出ユニット321は、複数の支持部311に支持されたセパレータ付き正極11を複数段の積層部316に向けて同時に押し出す。押出ユニット322は、複数の支持部314に支持された負極9を複数段の積層部316に向けて同時に押し出す。コントローラ350は、循環部材310,313の循環及び昇降、並びに押出ユニット321,322の動作(すなわち、押し部材321a,321bの動作)を制御する。コントローラ350は、正極供給用コンベア303によるセパレータ付き正極11の搬送速度よりも遅い速度で、積層部316に向けてセパレータ付き正極11を押し出すように、押出ユニット321の動作を制御する。また、コントローラ350は、負極供給用コンベア304による負極9の搬送速度よりも遅い速度で、積層部316に向けて負極9を押し出すように、押出ユニット322の動作を制御する。
以上のような電極積層装置300では、支持部311,314に対して順次供給される電極(セパレータ付き正極11又は負極9)は、それぞれ異なる積層部316に同時に押し出されて積層される。このように、順次供給される電極の数よりも多くの電極を同時に押し出して積層することにより、電極を積層部316に押し出す際の排出速度を、搬送装置(正極供給用コンベア303又は負極供給用コンベア304)による電極の搬送速度(供給速度)よりも遅くすることができる。これにより、電極が積層されるペースの低下を防ぎつつ、電極積層時における電極の位置ずれを抑制できる。従って、電極積層装置300によれば、装置の大型化を抑えながら、積層速度の高速化を達成できる。
また、電極の排出速度に対し、搬送装置(正極供給用コンベア303又は負極供給用コンベア304)による電極の搬送速度はより高速となる。このため、高速で搬送された電極は、支持部311,314上における停止時に、位置のバラツキが生じる。多数の電極が、位置のばらついた状態で積層されてしまうと、負極活物質層等の表面の摩擦により、積層後に揃え直すことは難しい。しかし、支持部311,314上での電極は、積層部316で多数の電極が積層される前の個片の状態であるので、循環部材310,313による反転、及び位置決めユニット47の作用により、容易に位置が修正される。
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。
例えば、上記実施形態では、正極8が袋状のセパレータ10に包まれた状態であるセパレータ付き正極11と負極9とが交互に積層部に積層されるが、特にその形態には限られず、正極と負極が袋状のセパレータに包まれた状態であるセパレータ付き負極とが交互に積層部に積層されてもよい。
さらに、上記実施形態では、蓄電装置1がリチウムイオン二次電池であるが、本発明は、特にリチウムイオン二次電池には限られず、例えばニッケル水素電池等の他の二次電池、電気二重層キャパシタまたはリチウムイオンキャパシタ等の蓄電装置における電極の積層にも適用可能である。
また、第1~第3、及び第5実施形態の電極積層装置(電極積層装置20,80,90,200)及びそれらの変形例においても、第6実施形態の電極積層装置300における制御(図34、図38~40)が採用され得る。この場合、第6実施形態の電極積層装置300における制御は、各実施形態の電極積層装置及びそれらの変形例の構成に応じて適宜変更され得る。
例えば、第2実施形態の電極積層装置80では、位置決めユニット81,82のガイド板83A,83Bによって電極の位置決めを行っているので、第6実施形態の電極積層装置300の制御のうち、位置決めに関する制御(図38、及びステップS402,S502,S507)は省略され得る。
また、第5実施形態の電極積層装置200では、1台の搬送ユニットが用いられるので、第6実施形態の電極積層装置300の制御のうち、一方の搬送ユニットの制御が用いられ得る。例えば、押出ユニットの制御としては、図39の制御が用いられ得る。この場合、ステップS403は省略される。
また、第1~第4、及び第6実施形態では、電極(セパレータ付き正極11又は負極9)が1枚ずつ搬送される形態(すなわち、1枚の電極が搬送単位となる形態)について説明したが、複数の電極からなる電極ユニットが1つの搬送単位とされてもよい。すなわち、ベルトコンベア等の搬送装置により供給される電極は、1枚ずつ供給されてもよいし、予め複数枚まとめてユニット化された状態で供給されてもよい。例えば、第1実施形態において、正極供給用コンベア23は、2枚の負極9の間に1枚のセパレータ付き正極11が挟まれた構成の電極ユニットを1つの搬送単位として搬送するように構成されてもよい。また、負極供給用コンベア24は、2枚のセパレータ付き正極11の間に1枚の負極9が挟まれた構成の電極ユニットを1つの搬送単位として搬送するように構成されてもよい。この場合、1回の積層動作(押出ユニット41又は押出ユニット42による1回の押出動作)により、1つの積層部33に対して3枚の電極が積層されることになる。このように、複数の電極からなる電極ユニットを搬送単位とした場合、電極1枚を搬送単位とする場合と比較して、積層効率を向上させることができる。なお、この場合、位置決めユニット47,48の押し板51,55のそれぞれには、セパレータ付き正極11のタブ14b及び負極9のタブ16bの両方を逃すためのスリットが設けられればよい。
9…負極(電極)、11…セパレータ付き正極(電極)、14…金属箔(正極集電体)、15…正極活物質層、16…金属箔(負極集電体)、17…負極活物質層、20,80,90,100,200,300…電極積層装置、21…正極搬送ユニット(第1搬送ユニット)、22…負極搬送ユニット(第2搬送ユニット)、23,110,303…正極供給用コンベア(搬送装置)、24,120,304…負極供給用コンベア(搬送装置)、25…積層ユニット、26…循環部材(第1循環部材)、27…支持部(第1支持部)、28…駆動部(第1駆動部)、29…循環部材(第2循環部材)、30…支持部(第2支持部)、31…駆動部(第2駆動部)、33…積層部、34…駆動部(第3駆動部)、36…壁部(第1壁部)、37…スリット(第1スリット)、38…壁部(第2壁部)、39…スリット(第2スリット)、40…テーパ、41…押出ユニット(第1押出ユニット)、42…押出ユニット(第2押出ユニット)、47,48…位置決めユニット、49…受け部、50…押圧部、53…受け部、54…押圧部、61…搬送制御部、62…積層制御部、77…積層部、78…基台、79…側壁、81,82…位置決めユニット、83A,83B…ガイド板、86…テーパ部、95…積層部、97a…基台、97b…側壁、99A,99B…支持部、99d…緩衝材(衝撃緩和部)、101…コントローラ(制御部)、130…正極受取部、132,142…支持部(電極支持部)、133,143…シャッター(衝撃緩和部)、140…負極受取部、150,160…回動プレート(電極分配部)、170,180…押し部材(押出部)、190…積層ユニット、191…積層部、310,313…循環部材、311,314…支持部(電極支持部)、305…積層ユニット、316…積層部、321a,322a…押し部材(押出部)、350…コントローラ。
Claims (15)
- 搬送装置により供給される電極を積層し、電極積層体を形成する電極積層装置であって、
前記搬送装置により供給される前記電極を受け取り、前記電極を支持する電極支持部と、
上下方向に延びるループ状をなし、その外周面に前記電極支持部が取り付けられた循環部材と、
前記循環部材を挟んで前記搬送装置の反対側に配置され、前記電極が積層される複数段の積層部を有する積層ユニットと、
複数の前記電極支持部に支持された前記電極を前記複数段の積層部に向けて同時に押し出す押出部と、
前記循環部材の循環及び昇降、並びに前記押出部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記搬送装置による前記電極の搬送速度よりも遅い速度で、前記積層部に向けて前記電極を押し出すように、前記押出部の動作を制御する、
電極積層装置。 - 前記搬送装置による前記電極の搬送方向に交差する方向における前記電極の縁の位置を揃える位置決めユニットを更に備える、
請求項1に記載の電極積層装置。 - 前記電極支持部は、前記電極を受け取る際における前記電極への衝撃を緩和する衝撃緩和部を更に有する、
請求項1又は2に記載の電極積層装置。 - 正極集電体の表面に正極活物質層が形成されてなる正極と負極集電体の表面に負極活物質層が形成されてなる負極とを積層する電極積層装置であって、
上下方向に延びるループ状の第1循環部材と、前記第1循環部材の外周面に取り付けられ、前記正極を支持する複数の第1支持部と、前記第1循環部材を回転させると共に、前記第1循環部材を上下方向に移動させる第1駆動部とを有し、前記正極を搬送する第1搬送ユニットと、
上下方向に延びるループ状の第2循環部材と、前記第2循環部材の外周面に取り付けられ、前記負極を支持する複数の第2支持部と、前記第2循環部材を回転させると共に、前記第2循環部材を上下方向に移動させる第2駆動部とを有し、前記負極を搬送する第2搬送ユニットと、
前記第1搬送ユニットと前記第2搬送ユニットとの間に配置され、前記正極と前記負極とが交互に積層される複数段の積層部を有する積層ユニットと、
前記第1搬送ユニットにより搬送された複数の正極を前記複数段の積層部に対応する高さ位置に保持するように前記第1駆動部を制御すると共に、前記第2搬送ユニットにより搬送された複数の負極を前記複数段の積層部に対応する高さ位置に保持するように前記第2駆動部を制御する搬送制御部と、
前記複数の正極を前記複数段の積層部に向けて同時に押し出す第1押出ユニットと、
前記複数の負極を前記複数段の積層部に向けて同時に押し出す第2押出ユニットと、
を備える電極積層装置。 - 前記積層ユニットと前記第1搬送ユニットとの間に配置され、前記第1押出ユニットにより押し出された前記複数の正極が通過する複数の第1スリットを有する第1壁部と、
前記積層ユニットと前記第2搬送ユニットとの間に配置され、前記第2押出ユニットにより押し出された前記複数の負極が通過する複数の第2スリットを有する第2壁部と、
を更に備え、
前記搬送制御部は、前記複数の正極を前記複数の第1スリットの高さ位置に保持するように前記第1駆動部を制御すると共に、前記複数の負極を前記複数の第2スリットの高さ位置に保持するように前記第2駆動部を制御する、
請求項4記載の電極積層装置。 - 前記第1スリットの高さ位置と前記第2スリットの高さ位置とは同じであり、
前記第1壁部の内側面における前記第1スリットの下側部分及び前記第2壁部の内側面における前記第2スリットの下側部分には、前記第1壁部と前記第2壁部との間の距離を上方に向けて長くするようなテーパがそれぞれ設けられている、
請求項5記載の電極積層装置。 - 前記複数段の積層部を上下方向に移動させる第3駆動部と、
前記正極の積層高さ位置が前記第1スリットに対して一定になると共に前記負極の積層高さ位置が前記第2スリットに対して一定になるように前記第3駆動部を制御する積層制御部と、を更に備える、
請求項6記載の電極積層装置。 - 前記積層部は、前記正極及び前記負極が載置される基台と、前記基台に立設され、前記正極及び前記負極の縁の位置を揃える側壁と、を有する、
請求項6記載の電極積層装置。 - 前記複数段の積層部を上下方向に移動させる第3駆動部と、
前記正極の積層高さ位置が前記第1スリットに対して一定になると共に前記負極の積層高さ位置が前記第2スリットに対して一定になるように前記第3駆動部を制御する積層制御部と、を更に備え、
前記第1スリットの高さ位置と前記第2スリットの高さ位置とは交互にずれている、
請求項5記載の電極積層装置。 - 前記正極及び前記負極の縁の位置を揃える位置決めユニットを更に備える、
請求項4~9のいずれか一項記載の電極積層装置。 - 前記位置決めユニットは、前記正極及び前記負極の縁と当接する受け部と、前記正極及び前記負極を前記受け部に対して押圧する押圧部と、を有する、
請求項10記載の電極積層装置。 - 前記位置決めユニットは、前記正極及び前記負極を下方に案内する1対のガイド板であり、
前記1対のガイド板は、前記1対のガイド板の間隔を下方に向けて狭くするようなテーパ部をそれぞれ有する、
請求項10記載の電極積層装置。 - 搬送装置により供給される電極を積層し、電極積層体を形成する電極積層装置であって、
前記電極を支持する複数の電極支持部と、
前記搬送装置により供給される前記電極を、前記複数の電極支持部の各々に分配する電極分配部と、
前記複数の電極支持部の側方に配置され、前記電極が積層される複数段の積層部を有する積層ユニットと、
複数の前記電極支持部に支持された前記電極を前記複数段の積層部に向けて押し出す押出部と、
前記電極分配部及び前記押出部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記搬送装置による前記電極の搬送速度よりも遅い速度で、前記積層部に向けて前記電極を押し出すように、前記押出部の動作を制御する、
電極積層装置。 - 集電体の表面に活物質層が形成されてなる電極を積層する電極積層装置により実行される電極積層方法であって、
順次供給される前記電極を、該電極を支持する複数の電極支持部の各々に分配する分配工程と、
前記分配工程における前記電極の前記支持部への供給速度よりも小さい排出速度で、前記複数の電極支持部の各々に支持されている複数の電極の各々を、複数段の積層部の各々に対して排出する排出工程と、
を含む電極積層方法。 - 前記分配工程は、上下方向に延びるループ状をなし、その外周面に前記電極支持部が取り付けられた循環部材と、前記循環部材の動作を制御する制御部とによって実行される、
請求項14に記載の電極積層方法。
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