WO2022009594A1 - セパレータ切断装置およびセパレータ切断方法 - Google Patents

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WO2022009594A1
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continuum
drum
pole
separator
tension
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竜太 阿部
達也 正田
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パナソニック株式会社
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
    • H01M50/406—Moulding; Embossing; Cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present disclosure relates to a separator cutting device and a separator cutting method.
  • Laminated and laminated type batteries have been developed as batteries for automobiles.
  • This battery has a structure in which a laminated electrode body in which a plurality of positive electrode plates and a plurality of negative electrode plates are alternately laminated with a separator interposed therebetween and an electrolytic solution are housed in a container.
  • the formation of the laminated electrode body may involve the work of cutting a continuous separator into individual pieces.
  • Patent Document 1 discloses a separator cutting device that irradiates a long separator base material (a continuum of separators) with a laser beam to separate the long separator base material into a rectangular separator.
  • the present disclosure has been made in view of these circumstances, and one of the purposes thereof is to provide a technique for shortening the cutting time of a continuum of separators without relying on an increase in the output intensity of laser light. ..
  • One aspect of the present disclosure is a separator cutting device.
  • This device uses a transport unit that transports a continuum of separators for batteries, a tension applying mechanism that applies tension to at least a part of the continuum in the transport direction of the continuum, and a tension applying mechanism among the continuums. It is provided with a laser irradiation unit that irradiates a portion to which tension is applied with a laser beam and separates the portions into a plurality of separators.
  • One aspect of the present disclosure is a separator cutting method.
  • a continuum of separators for a battery is conveyed, tension is applied to at least a part of the continuum in the transport direction of the continuum, and a laser beam is applied to the tensioned portion of the continuum. It includes the fact that it is separated into multiple separators.
  • the cutting time of the separator continuum can be shortened without relying on the increase in the output intensity of the laser beam.
  • FIG. 1 is a schematic view of the laminated electrode body manufacturing apparatus 1.
  • the laminated electrode body manufacturing apparatus 1 is, for example, a continuous drum type manufacturing apparatus in which a plurality of drums are combined. By executing each step of cutting, heating, adhering, laminating and the like of the electrode body and the separator with a drum, the laminated electrode body can be manufactured at high speed and continuously.
  • the laminated electrode body is used, for example, in a lithium ion secondary battery.
  • the structure of the laminated electrode body manufacturing apparatus 1 is not limited to the continuous drum type.
  • the laminated electrode body manufacturing apparatus 1 includes a first pole cutting drum 2, a first pole heating drum 4, a second pole cutting drum 6, a second pole heating drum 8, an adhesive drum 10, and a separator cutting drum 12. , A laminated drum 14.
  • the first pole cutting drum 2 is a drum that cuts a continuous body of a plurality of first pole plates, separates them into pieces, and conveys them to the plurality of first pole plates.
  • the first electrode is a negative electrode.
  • a strip-shaped first pole continuous body N which is a continuous body of a plurality of first pole plates, is supplied to the first pole cutting drum 2.
  • the first pole continuum N has a first pole current collector and a first pole active material layer.
  • the first pole active material layer is laminated on the first pole current collector.
  • the first pole active material layer is laminated on both sides of the first pole current collector, but even if the first pole active material layer is laminated only on one surface of the first pole current collector. good.
  • Both the 1st pole current collector and the 1st pole active material layer can be made of a known material, and both have a known structure.
  • the first pole current collector is composed of a foil or a porous body made of, for example, copper or aluminum.
  • a first pole mixture slurry containing a first pole active material, a binder, a dispersant, etc. is applied to the surface of the first pole current collector, and the coating film is dried and rolled. It is formed by.
  • the thickness of the first pole current collector is, for example, 3 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the thickness of the first polar active material layer is, for example, 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the first pole cutting drum 2 has a plurality of holding heads arranged in the circumferential direction of the drum, and a cutting blade for cutting the first pole continuous body N.
  • the plurality of holding heads have a holding surface for sucking and holding the first pole continuous body N.
  • the holding surface of each holding head faces the outside of the first pole cutting drum 2.
  • the first pole continuous body N supplied to the first pole cutting drum 2 is conveyed by the rotation of the first pole cutting drum 2 in a state of being sucked and held by the holding surfaces of the plurality of holding heads.
  • the plurality of holding heads can rotate around the central axis of the first pole cutting drum 2 and can move independently of the other holding heads in the circumferential direction of the drum.
  • the relative movement of each holding head is realized by mounting a motor different from the motor for rotating the first pole cutting drum 2 on each holding head.
  • the independent drive of the holding head makes it possible to adjust the cutting position of the first pole continuous body N by the cutting blade, adjust the position of the individualized first pole plate, and the like.
  • the first pole cutting drum 2 sucks and holds the supplied first pole continuous body N and rotationally conveys the first pole continuous body N to cut the first pole continuous body N at the cutting position 16 schematically shown in FIG.
  • the first-pole continuous body N is cut by a cutting blade at a position between adjacent holding heads and is separated into a plurality of first-pole plates.
  • Each of the obtained first electrode plates is conveyed in a state of being sucked and held by each holding head.
  • the positions of the plurality of generated first plates are monitored by a camera or the like.
  • the first pole heating drum 4 is arranged close to the first pole cutting drum 2.
  • the holding head of the first pole cutting drum 2 temporarily increases or decelerates until it becomes substantially the same as the linear velocity of the first pole heating drum 4 in front of the position close to the first pole heating drum 4. As a result, the relative speed of the holding head with the first pole heating drum 4 becomes substantially zero.
  • the holding head discharges the first electrode plate, which has been adsorbed and held, to the first pole heating drum 4 side at the timing when the relative speed becomes substantially zero.
  • the 1st pole heating drum 4 rotates while adsorbing and holding the 1st pole plate discharged from the 1st pole cutting drum 2, and preheats the 1st pole plate with a built-in heater. Preheating is performed to heat-bond the separator and the first electrode plate in a later bonding step.
  • the first electrode plate is heated at the heating position 18, but the present invention is not limited to this, and for example, the first electrode plate may be heated over the entire circumferential direction of the first electrode heating drum 4.
  • the second pole cutting drum 6 is a drum that cuts a continuous body of a plurality of second pole plates, separates them into pieces, and conveys them to the plurality of second pole plates.
  • the second pole is a positive electrode.
  • a strip-shaped second pole continuous body P which is a continuous body of a plurality of second pole plates, is supplied to the second pole cutting drum 6.
  • the second pole continuum P has a second pole current collector and a second pole active material layer.
  • the second pole active material layer is laminated on the second pole current collector.
  • the second pole active material layer is laminated on both sides of the second pole current collector, but even if the second pole active material layer is laminated only on one surface of the second pole current collector. good.
  • Both the second pole current collector and the second pole active material layer can be made of a known material, and both have a known structure.
  • the second pole current collector is made of a foil or a porous body made of, for example, stainless steel or aluminum.
  • a second pole mixture slurry containing a second pole active material, a binder, a dispersant, etc. is applied to the surface of the second pole current collector, and the coating film is dried and rolled. It is formed by.
  • the thickness of the second pole current collector is, for example, 3 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the thickness of the second polar active material layer is, for example, 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the second pole cutting drum 6 has a plurality of holding heads arranged in the circumferential direction of the drum, and a cutting blade for cutting the second pole continuous body P.
  • the plurality of holding heads have a holding surface for sucking and holding the second pole continuous body P.
  • the holding surface of each holding head faces the outside of the second pole cutting drum 6.
  • the second pole continuous body P supplied to the second pole cutting drum 6 is conveyed by the rotation of the second pole cutting drum 6 in a state of being sucked and held by the holding surfaces of the plurality of holding heads.
  • the plurality of holding heads can rotate around the central axis of the second pole cutting drum 6 and can move independently of the other holding heads in the circumferential direction of the drum.
  • the relative movement of each holding head is realized by mounting a motor different from the motor for rotating the second pole cutting drum 6 on each holding head.
  • the independent drive of the holding head makes it possible to adjust the cutting position of the second pole continuous body P by the cutting blade, adjust the position of the individualized second pole plate, and the like.
  • the second pole cutting drum 6 sucks and holds the supplied second pole continuum P and rotationally conveys the second pole continuum P to cut the second pole continuum P at the cutting position 20 schematically shown in FIG.
  • the second pole continuum P is cut by a cutting blade at a position between adjacent holding heads and is separated into a plurality of second pole plates.
  • Each of the obtained second electrode plates is conveyed in a state of being sucked and held by each holding head.
  • the positions of the plurality of second plates generated are monitored by a camera or the like.
  • the second pole heating drum 8 is arranged close to the second pole cutting drum 6.
  • the holding head of the second pole cutting drum 6 temporarily increases or decelerates until it becomes substantially the same as the linear velocity of the second pole heating drum 8 in front of the position close to the second pole heating drum 8. As a result, the relative speed of the holding head with the second pole heating drum 8 becomes substantially zero.
  • the holding head discharges the second electrode plate, which has been adsorbed and held, to the second pole heating drum 8 side at the timing when the relative speed becomes substantially zero.
  • the second pole heating drum 8 rotates while adsorbing and holding the second pole plate discharged from the second pole cutting drum 6, and preheats the second pole plate with the built-in heater. Preheating is performed to heat-bond the separator and the second electrode in a later bonding step.
  • the second electrode plate is heated at the heating position 22, but the present invention is not limited to this, and for example, the second electrode plate may be heated over the entire circumferential direction of the second electrode heating drum 8.
  • the adhesive drum 10 is a drum that forms a continuous laminated body 26 in which a plurality of unit laminated bodies are continuous. Each unit laminate is composed of a first separator, a first electrode plate, a second separator and a second electrode plate.
  • the adhesive drum 10 is supplied with a strip-shaped first separator continuum S1 in which a plurality of first separators are continuous and a strip-shaped second separator continuum S2 in which a plurality of second separators are continuous.
  • a heat-bonding layer is provided on the surface of each of the first separator continuum S1 and the second separator continuum S2.
  • the heat-adhesive layer does not exhibit adhesiveness at room temperature, but has the property of exhibiting adhesiveness when heated.
  • the thermally adhesive layer is a thermoplastic layer containing a thermoplastic polymer, and exhibits adhesiveness based on the plastic deformation of the thermoplastic polymer due to heating.
  • the adhesive drum 10 is arranged close to the first pole heating drum 4 and the second pole heating drum 8.
  • a plurality of first pole plates are supplied to the adhesive drum 10 from the first pole cutting drum 2 via the first pole heating drum 4, and from the second pole cutting drum 6 via the second pole heating drum 8.
  • a plurality of second plates are supplied.
  • the first pole plate is rotationally conveyed while being preheated by the first pole heating drum 4, and is discharged to the adhesive drum 10 side at a position close to the first pole heating drum 4 and the adhesive drum 10.
  • the second pole plate is rotationally conveyed while being preheated by the second pole heating drum 8, and is discharged to the adhesive drum 10 side at a position close to the second pole heating drum 8 and the adhesive drum 10.
  • the supply positions of the first separator continuum S1, the first electrode plate, the second separator continuum S2, and the second electrode plate with respect to the adhesive drum 10 are arranged in the order listed from the upstream side in the rotation direction of the adhesive drum 10. Therefore, first, the first separator continuum S1 is supplied to the adhesive drum 10 at a predetermined position. The first separator continuum S1 is adsorbed and held by the adhesive drum 10 and is rotationally conveyed. Subsequently, the first electrode plate is supplied from the first pole heating drum 4 to the adhesive drum 10 on the downstream side of the supply position of the first separator continuum S1, and is placed on the first separator continuum S1. .. The plurality of first electrode plates are arranged on the first separator continuum S1 at predetermined intervals in the transport direction of the first separator continuum S1.
  • the second separator continuum S2 is supplied to the adhesive drum 10 on the downstream side of the supply position of the first electrode plate, and is placed on the plurality of first electrode plates.
  • the first separator continuum S1, the plurality of first electrode plates, and the second separator continuum S2 are pressurized by the thermocompression bonding roller 24 on the downstream side of the supply position of the second separator continuum S2, and these are pressed by the thermocompression bonding roller 24. Adhered to each other.
  • the second electrode plate is supplied from the second pole heating drum 8 to the adhesive drum 10 on the downstream side of the crimping position by the thermocompression bonding roller 24, and is placed on the second separator continuum S2.
  • the plurality of second electrode plates are arranged on the second separator continuum S2 at predetermined intervals in the transport direction of the second separator continuum S2. Further, the pressing force of the second pole heating drum 8 causes the plurality of second pole plates to be adhered to the second separator continuum S2.
  • the first separator continuum S1, the plurality of first electrode plates, the second separator continuum S2 and the plurality of second electrode plates are laminated and bonded in this order to form the continuous laminate 26. ..
  • a unit laminate composed of a first separator, a first electrode plate, a second separator, and a second electrode plate is continuously connected by a first separator continuum S1 and a second separator continuum S2.
  • the continuous laminate 26 is conveyed from the adhesive drum 10 to the separator cutting drum 12. Since the second pole plate is not supplied from the second pole cutting drum 6 side, a unit laminate having a three-layer structure that does not include the second pole plate may be generated for each fixed number. Further, the electrode plate that is not supplied may be the first electrode plate.
  • the separator cutting drum 12 is a drum that cuts the first separator continuous body S1 and the second separator continuous body S2 of the continuous laminated body 26 and separates them into a plurality of unit laminated bodies.
  • the separator cutting drum 12 attracts and holds the continuous laminated body 26 by a plurality of holding heads arranged in the circumferential direction of the drum, and conveys the drum 12 by rotation of the drum.
  • the separator cutting drum 12 cuts the continuous laminated body 26 at the cutting position 28 schematically shown in FIG.
  • the continuous laminate 26 is cut at a position between adjacent holding heads and individualized into a plurality of unit laminates.
  • the first separator continuous body S1 and the second separator continuous body S2 of the continuous laminated body 26 are cut between the electrode plates adjacent to each other in the transport direction of the continuous laminated body 26.
  • Each unit laminate obtained is transported in a state of being adsorbed and held by each holding head.
  • the holding head discharges the unit laminated body that has been adsorbed and held to the laminated drum 14 side.
  • the positions of the plurality of unit laminates generated are monitored by a camera or the like. The structure of the separator cutting drum 12 will be described in detail later.
  • the laminated drum 14 is a drum that forms a laminated electrode body by laminating a plurality of unit laminated bodies on a laminated stage 30.
  • the laminated drum 14 has a plurality of laminated heads arranged in the circumferential direction of the drum. Each laminated head has a holding surface for sucking and holding the unit laminated body. The holding surface of each laminated head faces the outside of the laminated drum 14.
  • Each of the plurality of laminated heads rotates around the central axis of the laminated drum 14, and sequentially advances to the laminated position facing the laminated stage 30.
  • the laminated head that has reached the laminated position discharges the holding unit laminated body to the laminated stage 30.
  • the laminated stage 30 is arranged directly below the laminated drum 14.
  • the unit laminates discharged from each stacking head of the stacking drum 14 are sequentially laminated on the stacking stage 30.
  • a laminated electrode body is formed.
  • the stacking stage 30 can be driven in the X-axis direction and the Y-axis direction orthogonal to each other. Further, the stacking stage 30 can adjust the tilt angle on the XY plane. As a result, the positions and tilt angles of the unit laminated body discharged from the laminated drum 14 in the X-axis direction and the Y-axis direction with respect to the unit laminated body already laminated on the laminated stage 30 are adjusted.
  • the separator cutting drum 12 is composed of the separator cutting device 100 according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic view of a part of the separator cutting device 100 according to the embodiment. Note that FIG. 2 shows a state in which the continuous body W is seen through.
  • the separator cutting device 100 includes a transport unit 102, a tension applying mechanism 104, and a laser irradiation unit 106.
  • the transport unit 102 transports the continuum W of the separator Wa for the battery.
  • the continuous body W corresponds to the first separator continuous body S1 and the second separator continuous body S2 in the continuous laminated body 26.
  • the separator Wa corresponds to the first separator and the second separator in the unit laminate.
  • the continuum W may be a single first separator continuum S1 or a second separator continuum S2.
  • the transport unit 102 of the present embodiment has a plurality of holding heads 108 and a drum unit 110.
  • the plurality of holding heads 108 hold the continuum W.
  • Each holding head 108 has a holding surface 112 that holds the continuum W.
  • the holding surface 112 has a suction mechanism for sucking atmospheric gas such as air, and can suck and hold the continuum W.
  • the drum portion 110 has a disk shape (see FIG. 1), and a plurality of holding heads 108 are arranged on the circumference at substantially equal intervals.
  • the drum portion 110 is schematically shown in a flat shape.
  • a drive mechanism such as a motor is connected to the central axis of the drum portion 110, and the drum portion 110 can rotate around the central axis.
  • the drum portion 110 rotates to advance each holding head 108 toward the cutting position 28, and further passes the holding head 108. As a result, the continuous body W can be continuously conveyed to the cutting position 28.
  • the cutting position 28 is a position where the drum portion 110 and the laser irradiation portion 106 (more strictly speaking, the emission port that emits the laser beam L toward the drum portion 110) face each other.
  • the tension applying mechanism 104 applies tension to at least a part of the continuum W in the transport direction A of the continuum W.
  • two adjacent holding heads 108 are displaced relative to each other in the circumferential direction of the drum portion 110, and the distance between the two holding heads 108 is widened to increase the distance between the two holding heads 108.
  • Tension is applied to the continuum W in.
  • the tension applying mechanism 104 widens the distance G1 between the two holding heads 108 arranged across the cutting position 28 from the distance G2 between the two holding heads 108 arranged in the other region. As a result, tension is applied to the portion of the continuum W at the cutting position 28.
  • the tension application mechanism 104 includes a plurality of motors 114 provided on each holding head 108, and a control unit 116 that controls the drive of each motor 114.
  • the motor 114 a known stepping motor or the like can be used.
  • Each holding head 108 is connected to the drum portion 110 via the motor 114.
  • Each motor 114 moves each holding head 108 independently of the movement due to the rotation of the drum portion 110. Therefore, each holding head 108 rotates around the central axis of the drum portion 110 due to the rotation of the drum portion 110, and is driven by the motor 114 in the circumferential direction of the drum portion 110 independently of the other holding heads 108. It is movable.
  • the control unit 116 controls the drive of the motor 114 provided on the corresponding holding head 108 so as to widen the distance G1 between the two holding heads 108 adjacent to each other across the cutting position 28.
  • the control unit 116 is drawn as a functional block.
  • This functional block is realized by elements and circuits such as a computer CPU and memory as a hardware configuration, and is realized by a computer program or the like as a software configuration. It is understood by those skilled in the art that these functional blocks can be realized in various forms by combining hardware and software.
  • the control unit 116 can control the drive of each motor 114 based on a preset operation program.
  • the plurality of holding heads 108 adsorb and hold the continuum W in a state of being arranged with an interval G2. Then, the holding head 108 that has reached the cutting position 28 passes through the cutting position 28 while accelerating more than the subsequent holding head 108. As a result, the distance G1 between the two holding heads 108 arranged across the cutting position 28 is wider than the distance G2 between the two holding heads 108 arranged in the other region. As a result, tension is applied to the portion extending to the cutting position 28 of the continuum W in the conveyed state.
  • the expansion of the distance between the two adjacent holding heads 108 is realized by a cam mechanism including a cam groove that does not follow the rotation of the drum portion 110 and a protrusion provided on each holding head 108 and engaging with the cam groove. You can also do it.
  • the tension applying mechanism 104 may apply tension to the continuous body W before being supplied to the transport unit 102, and the transport unit 102 may transport the continuous body W while maintaining the tension.
  • the tension applying mechanism 104 can be configured by, for example, a combination of a nip roll, a suction roll, a dancer roll, and the like provided in the supply line for supplying the continuum W to the transport unit 102.
  • the transport unit 102 is not limited to the roll type that transports the continuous body W in the circumferential direction of the drum portion 110, and may be, for example, a stage type that transports the continuous body W in the horizontal direction or the like.
  • the tension applying mechanism 104 may be composed of a combination of a nip roll, a suction roll, a dancer roll, and the like provided in the transport unit 102.
  • the tension applying mechanism 104 may apply tension to a portion other than the portion extending to the cutting position 28 of the continuum W.
  • tension may be applied to the entire continuum W by the unwinding device located at the upstream end of the transport line of the continuous body W and the winding device located at the downstream end.
  • the magnitude of the tension applied per unit area of the cross section perpendicular to the transport direction A of the continuum W is preferably 1.9 N / mm 2 or more, more preferably 2.9 N / mm 2 or more, and further preferably. Is 3.8 N / mm 2 or more, and more preferably 4.8 N / mm 2 or more.
  • the continuum W can be more easily cut when the irradiation conditions of the laser beam L are, for example, an output of 100 W and a scanning speed of 5000 mm / s.
  • the present inventor has confirmed that the continuum W cannot be cut if no tension is applied to the continuum W under the same irradiation conditions (excluding the tension applied to the continuum W during transportation).
  • the laser irradiation unit 106 irradiates the continuum W with the laser beam L at the cutting position 28. Therefore, the laser beam L is applied to the portion of the continuum W to which tension is applied by the tension applying mechanism 104. As a result, the continuous body W is cut and separated into a plurality of separators Wa.
  • the separator cutting device 100 constitutes the separator cutting drum 12
  • the first separator continuous body S1 and the second separator continuous body S2 included in the continuous laminated body 26 are cut and separated into a plurality of unit laminated bodies. ..
  • the laser irradiation unit 106 has a known laser oscillator.
  • the type of the laser oscillator can be appropriately selected according to the material of the continuum W to be cut.
  • the continuum W to be cut in the present embodiment has a base material layer and a heat-resistant layer covering the surface of the base material layer.
  • the base material layer is composed of a resin such as polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP) and the like.
  • the heat-resistant layer has at least higher heat resistance than the base material layer, and is composed of, for example, ceramics such as boehmite, magnesium oxide, and barium sulfate, and a heat-resistant resin such as aramid.
  • a CO 2 laser oscillator is exemplified as a laser oscillator suitable for cutting such a continuum W.
  • the continuum does not have to have a heat resistant layer. Further, the laser oscillator is not limited to the CO 2 laser oscillator.
  • the continuous body W When the continuous body W is irradiated with the laser beam L, the continuous body W is heated and softened. As a result, at the cutting position 28, the breaking strength of the continuum W is lowered to be equal to or lower than the tension applied by the tension applying mechanism 104, and the continuum W is cut. That is, the continuum W is cut by the synergistic action of the laser beam L and the tension. Therefore, the energy density required for cutting the continuum W can be reduced. Therefore, for example, when the scanning speed of the laser beam L is increased while the output intensity of the laser beam L remains the same, the continuum W is cut by applying the tension even if the continuum W cannot be cut when the tension is not applied. be able to.
  • the magnitude of the tension applied by the tension applying mechanism 104 can be appropriately set based on experiments and simulations by the designer according to the output intensity of the laser beam L, the scanning speed, and the like.
  • the separator cutting device 100 transports the continuum W to the transport unit 102 that transports the continuum W of the separator Wa for the battery and at least a part of the continuum W.
  • a tension applying mechanism 104 that applies tension in the direction A
  • a laser irradiation unit 106 that irradiates a portion of the continuum W to which tension is applied by the tension applying mechanism 104 with laser light L to separate them into a plurality of separators Wa. And prepare.
  • the energy density applied to the continuum W decreases. Attempting to compensate for this by increasing the output intensity of the laser beam L may lead to an increase in the cost of battery manufacturing equipment. Further, since the resin base material layer is easily heat-denatured, increasing the output intensity of the laser beam L may cause an adverse effect. For example, due to thermal denaturation of the separator Wa, the electrode reaction may not occur normally. Further, some batteries are provided with a safety function in which the separator Wa is thermally denatured to stop the electrode reaction when excessive heat is generated, but this safety function may not operate normally. In addition, the surrounding separator Wa may be damaged by the separator Wa that has become hard due to heat denaturation.
  • the separator cutting device 100 of the present embodiment tension is applied to the continuous body W by the tension applying mechanism 104 when the continuous body W is cut.
  • the separator Wa can be separated from the continuum W along the portion softened by the irradiation of the laser beam L. Therefore, since the continuum W can be cut with a lower energy density, the scanning speed of the laser beam L can be increased. Therefore, according to the separator cutting device 100 according to the present embodiment, the cutting time of the continuous body W can be shortened without relying on the increase in the output intensity of the laser beam L. As a result, it is possible to improve the production lead time and the throughput while suppressing the production cost of the battery.
  • a plurality of holding heads 108 for holding the continuum W and a plurality of holding heads 108 are arranged and rotated so that each holding head 108 faces the laser irradiation unit 106. It has a drum portion 110, which is advanced toward the cutting position 28 to be cut.
  • the tension applying mechanism 104 applies tension to the continuum W by widening the distance G1 between the two adjacent holding heads 108.
  • the tension applying mechanism 104 includes a plurality of motors 114 that move each holding head 108 independently of the movement of the drum unit 110 due to rotation, and a control unit 116 that controls the drive of each motor 114.
  • control unit 116 controls the drive of the motor 114 so as to widen the distance between the two adjacent holding heads 108.
  • the desired tension can be more reliably and easily applied to the portion of the continuum W irradiated with the laser beam L.
  • the invention according to the above-described embodiment may be specified by the items described below.
  • the present disclosure can be used for a separator cutting device and a separator cutting method.

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Abstract

セパレータ切断装置１００は、電池用のセパレータＷａの連続体Ｗを搬送する搬送部１０２と、連続体Ｗの少なくとも一部に対し、連続体Ｗの搬送方向Ａに張力を付与する張力付与機構１０４と、連続体Ｗのうち張力付与機構１０４により張力が付与された部分にレーザ光Ｌを照射して複数のセパレータＷａに個片化するレーザ照射部１０６とを備える。

Description

セパレータ切断装置およびセパレータ切断方法
　本開示は、セパレータ切断装置およびセパレータ切断方法に関する。
　車載用等の電池として、積層ラミネートタイプの電池が開発されている。この電池は、複数の正極板および複数の負極板がセパレータを挟んで交互に積層された積層電極体と、電解液とが容器に収容された構造を有する。積層電極体の形成には、連続するセパレータを切断して個片化する作業が伴う場合がある。例えば特許文献１には、長尺状のセパレータ基材（セパレータの連続体）にレーザ光を照射して、矩形状のセパレータに個片化するセパレータ切断装置が開示されている。
特開２０１５－７２７８５号公報
　近年、電気自動車や携帯端末等の普及にともなって電池の出荷が増加傾向にあり、電池の生産リードタイムやスループットの向上が求められている。このため、セパレータの連続体の切断時間を短縮したいという要求がある。連続体の切断時間を短縮する方法としては、レーザ光の走査速度を上げることが考えられる。しかしながら、レーザ光の走査速度を上げると、連続体の切断部位に付与されるエネルギー密度が低下して切断が困難になる。これに対し、レーザ光の出力強度を上げることが考えられるが、この場合はより高価なレーザ機器が必要になってコスト増につながり得る。
　本開示はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、レーザ光の出力強度の増加に頼らずに、セパレータの連続体の切断時間を短縮する技術を提供することにある。
　本開示のある態様は、セパレータ切断装置である。この装置は、電池用のセパレータの連続体を搬送する搬送部と、連続体の少なくとも一部に対し、連続体の搬送方向に張力を付与する張力付与機構と、連続体のうち張力付与機構により張力が付与された部分にレーザ光を照射して複数のセパレータに個片化するレーザ照射部と、を備える。
　本開示のある態様は、セパレータ切断方法である。この方法は、電池用のセパレータの連続体を搬送し、連続体の少なくとも一部に対し、連続体の搬送方向に張力を付与し、連続体のうち張力が付与された部分にレーザ光を照射して複数のセパレータに個片化する、ことを含む。
　以上の構成要素の任意の組合せ、本開示の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本開示の態様として有効である。
　本開示によれば、レーザ光の出力強度の増加に頼らずに、セパレータの連続体の切断時間を短縮することができる。
積層電極体製造装置の模式図である。 実施の形態に係るセパレータ切断装置の一部分の模式図である。
　以下、本開示を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、本開示を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも本開示の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、本明細書または請求項中に「第１」、「第２」等の用語が用いられる場合には、特に言及がない限りこの用語はいかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
　図１は、積層電極体製造装置１の模式図である。積層電極体製造装置１は、一例として複数のドラムを組み合わせた連続ドラム式の製造装置である。電極体やセパレータの切断、加熱、接着、積層等の各工程をドラムで実行することで、高速且つ連続的に積層電極体を製造することができる。積層電極体は、例えばリチウムイオン二次電池に用いられる。なお、積層電極体製造装置１の構造は、連続ドラム式に限定されない。
　積層電極体製造装置１は、第１極切断ドラム２と、第１極加熱ドラム４と、第２極切断ドラム６と、第２極加熱ドラム８と、接着ドラム１０と、セパレータ切断ドラム１２と、積層ドラム１４とを備える。
　第１極切断ドラム２は、複数の第１極板の連続体を切断し、複数の第１極板に個片化して搬送するドラムである。本実施の形態では、第１極は負極である。第１極切断ドラム２には、複数の第１極板の連続体である、帯状の第１極連続体Ｎが供給される。第１極連続体Ｎは、第１極集電体と、第１極活物質層とを有する。第１極活物質層は、第１極集電体上に積層される。本実施の形態では、第１極集電体の両面に第１極活物質層が積層されるが、第１極集電体の一方の面のみに第１極活物質層が積層されてもよい。
　第１極集電体および第１極活物質層は、いずれも公知の材料で構成することができ、いずれも公知の構造を有する。第１極集電体は、例えば銅やアルミニウム等からなる、箔や多孔体で構成される。第１極活物質層は、例えば第１極活物質、結着材および分散剤等を含む第１極合材スラリーを第１極集電体の表面に塗布し、塗膜を乾燥、圧延することで形成される。第１極集電体の厚さは、例えば３μｍ以上５０μｍ以下である。第１極活物質層の厚さは、例えば１０μｍ以上１００μｍ以下である。
　第１極切断ドラム２は、ドラムの円周方向に配置される複数の保持ヘッドと、第１極連続体Ｎを切断する切断刃とを有する。複数の保持ヘッドは、第１極連続体Ｎを吸着保持する保持面を有する。各保持ヘッドの保持面は、第１極切断ドラム２の外側を向く。第１極切断ドラム２に供給される第１極連続体Ｎは、複数の保持ヘッドの保持面に吸着保持された状態で、第１極切断ドラム２の回転によって搬送される。
　複数の保持ヘッドは、それぞれ第１極切断ドラム２の中心軸回りに回転するとともに、他の保持ヘッドに対して互いに独立にドラムの円周方向に移動することができる。各保持ヘッドの相対的な移動は、第１極切断ドラム２を回転させるモータとは別のモータが各保持ヘッドに搭載されることで実現される。保持ヘッドの独立駆動により、切断刃による第１極連続体Ｎの切断位置の調整や、個片化された第１極板の位置調整等が可能となる。
　第１極切断ドラム２は、供給される第１極連続体Ｎを吸着保持して回転搬送し、図１に模式的に示す切断位置１６において第１極連続体Ｎを切断する。第１極連続体Ｎは、隣り合う保持ヘッドの間の位置で切断刃により切断されて、複数の第１極板に個片化される。得られた各第１極板は、各保持ヘッドに吸着保持された状態で搬送される。生成される複数の第１極板の位置は、カメラ等で監視される。
　第１極加熱ドラム４は、第１極切断ドラム２に近接配置される。第１極切断ドラム２の保持ヘッドは、第１極加熱ドラム４との近接位置の手前において、第１極加熱ドラム４の線速度と略同一になるまで一時的に増速または減速する。これにより、保持ヘッドは、第１極加熱ドラム４との相対速度が略ゼロになる。保持ヘッドは、相対速度が略ゼロになったタイミングで、吸着保持していた第１極板を第１極加熱ドラム４側に排出する。
　第１極加熱ドラム４は、第１極切断ドラム２から排出された第１極板を吸着保持しながら回転し、内蔵するヒータで第１極板を予備加熱する。予備加熱は、後の接着工程においてセパレータと第１極板とを熱接着するために実施される。本実施の形態では、加熱位置１８において第１極板を加熱するが、これに限らず、例えば第１極加熱ドラム４の円周方向の全域で第１極板を加熱してもよい。
　第２極切断ドラム６は、複数の第２極板の連続体を切断し、複数の第２極板に個片化して搬送するドラムである。本実施の形態では、第２極は正極である。第２極切断ドラム６には、複数の第２極板の連続体である、帯状の第２極連続体Ｐが供給される。第２極連続体Ｐは、第２極集電体と、第２極活物質層とを有する。第２極活物質層は、第２極集電体上に積層される。本実施の形態では、第２極集電体の両面に第２極活物質層が積層されるが、第２極集電体の一方の面のみに第２極活物質層が積層されてもよい。
　第２極集電体および第２極活物質層は、いずれも公知の材料で構成することができ、いずれも公知の構造を有する。第２極集電体は、例えばステンレス鋼やアルミニウム等からなる、箔や多孔体で構成される。第２極活物質層は、例えば第２極活物質、結着材および分散剤等を含む第２極合材スラリーを第２極集電体の表面に塗布し、塗膜を乾燥、圧延することで形成される。第２極集電体の厚さは、例えば３μｍ以上５０μｍ以下である。第２極活物質層の厚さは、例えば１０μｍ以上１００μｍ以下である。
　第２極切断ドラム６は、ドラムの円周方向に配置される複数の保持ヘッドと、第２極連続体Ｐを切断する切断刃とを有する。複数の保持ヘッドは、第２極連続体Ｐを吸着保持する保持面を有する。各保持ヘッドの保持面は、第２極切断ドラム６の外側を向く。第２極切断ドラム６に供給される第２極連続体Ｐは、複数の保持ヘッドの保持面に吸着保持された状態で、第２極切断ドラム６の回転によって搬送される。
　複数の保持ヘッドは、それぞれ第２極切断ドラム６の中心軸回りに回転するとともに、他の保持ヘッドに対して互いに独立にドラムの円周方向に移動することができる。各保持ヘッドの相対的な移動は、第２極切断ドラム６を回転させるモータとは別のモータが各保持ヘッドに搭載されることで実現される。保持ヘッドの独立駆動により、切断刃による第２極連続体Ｐの切断位置の調整や、個片化された第２極板の位置調整等が可能となる。
　第２極切断ドラム６は、供給される第２極連続体Ｐを吸着保持して回転搬送し、図１に模式的に示す切断位置２０において第２極連続体Ｐを切断する。第２極連続体Ｐは、隣り合う保持ヘッドの間の位置で切断刃により切断されて、複数の第２極板に個片化される。得られた各第２極板は、各保持ヘッドに吸着保持された状態で搬送される。生成される複数の第２極板の位置は、カメラ等で監視される。
　第２極加熱ドラム８は、第２極切断ドラム６に近接配置される。第２極切断ドラム６の保持ヘッドは、第２極加熱ドラム８との近接位置の手前において、第２極加熱ドラム８の線速度と略同一になるまで一時的に増速または減速する。これにより、保持ヘッドは、第２極加熱ドラム８との相対速度が略ゼロになる。保持ヘッドは、相対速度が略ゼロになったタイミングで、吸着保持していた第２極板を第２極加熱ドラム８側に排出する。
　第２極加熱ドラム８は、第２極切断ドラム６から排出された第２極板を吸着保持しながら回転し、内蔵するヒータで第２極板を予備加熱する。予備加熱は、後の接着工程においてセパレータと第２極板とを熱接着するために実施される。本実施の形態では、加熱位置２２において第２極板を加熱するが、これに限らず、例えば第２極加熱ドラム８の円周方向の全域で第２極板を加熱してもよい。
　接着ドラム１０は、複数の単位積層体が連続する連続積層体２６を形成するドラムである。各単位積層体は、第１セパレータ、第１極板、第２セパレータおよび第２極板で構成される。接着ドラム１０には、複数の第１セパレータが連続する、帯状の第１セパレータ連続体Ｓ１と、複数の第２セパレータが連続する、帯状の第２セパレータ連続体Ｓ２とが供給される。第１セパレータ連続体Ｓ１および第２セパレータ連続体Ｓ２のそれぞれの表面には、熱接着層が設けられる。熱接着層は、室温では接着性を発現しないが、加熱により接着性を発現する性質を有する。例えば熱接着層は、熱可塑性ポリマーを含有する熱可塑性層であり、加熱による熱可塑性ポリマーの塑性変形に基づいて接着性を発現する。
　また、接着ドラム１０は、第１極加熱ドラム４および第２極加熱ドラム８に近接配置される。そして、接着ドラム１０には、第１極加熱ドラム４を介して第１極切断ドラム２から複数の第１極板が供給され、第２極加熱ドラム８を介して第２極切断ドラム６から複数の第２極板が供給される。第１極板は、第１極加熱ドラム４で予備加熱されながら回転搬送され、第１極加熱ドラム４と接着ドラム１０との近接位置において接着ドラム１０側に排出される。第２極板は、第２極加熱ドラム８で予備加熱されながら回転搬送され、第２極加熱ドラム８と接着ドラム１０との近接位置において接着ドラム１０側に排出される。
　接着ドラム１０に対する第１セパレータ連続体Ｓ１、第１極板、第２セパレータ連続体Ｓ２および第２極板の供給位置は、接着ドラム１０の回転方向の上流側から、列挙した順に並ぶ。したがって、まず所定位置において、接着ドラム１０に第１セパレータ連続体Ｓ１が供給される。第１セパレータ連続体Ｓ１は、接着ドラム１０に吸着保持されて、回転搬送される。続いて、第１セパレータ連続体Ｓ１の供給位置よりも下流側において、第１極加熱ドラム４から接着ドラム１０に第１極板が供給され、第１セパレータ連続体Ｓ１の上に載置される。複数の第１極板は、第１セパレータ連続体Ｓ１の搬送方向に所定の間隔をあけて第１セパレータ連続体Ｓ１の上に配列される。
　続いて、第１極板の供給位置よりも下流側において、接着ドラム１０に第２セパレータ連続体Ｓ２が供給され、複数の第１極板の上に載置される。続いて、第２セパレータ連続体Ｓ２の供給位置よりも下流側において、第１セパレータ連続体Ｓ１、複数の第１極板および第２セパレータ連続体Ｓ２が熱圧着ローラ２４によって加圧され、これらが互いに接着される。続いて、熱圧着ローラ２４による圧着位置よりも下流側において、第２極加熱ドラム８から接着ドラム１０に第２極板が供給され、第２セパレータ連続体Ｓ２の上に載置される。複数の第２極板は、第２セパレータ連続体Ｓ２の搬送方向に所定の間隔をあけて第２セパレータ連続体Ｓ２の上に配列される。また、第２極加熱ドラム８の押圧力によって、複数の第２極板は第２セパレータ連続体Ｓ２に接着される。
　以上の工程により、第１セパレータ連続体Ｓ１、複数の第１極板、第２セパレータ連続体Ｓ２および複数の第２極板がこの順に積層され、接着されて、連続積層体２６が形成される。連続積層体２６は、第１セパレータ、第１極板、第２セパレータおよび第２極板で構成される単位積層体が、第１セパレータ連続体Ｓ１および第２セパレータ連続体Ｓ２でつながれて連続する構造を有する。連続積層体２６は、接着ドラム１０からセパレータ切断ドラム１２に搬送される。なお、第２極切断ドラム６側から第２極板が供給されないことで、一定個数毎に、第２極板を含まない３層構造の単位積層体が生成されてもよい。また、供給されない電極板は第１極板であってもよい。
　セパレータ切断ドラム１２は、連続積層体２６の第１セパレータ連続体Ｓ１および第２セパレータ連続体Ｓ２を切断して、複数の単位積層体に個片化するドラムである。セパレータ切断ドラム１２は、ドラムの円周方向に配置される複数の保持ヘッドで連続積層体２６を吸着保持して、ドラムの回転によって搬送する。セパレータ切断ドラム１２は、図１に模式的に示す切断位置２８において連続積層体２６を切断する。連続積層体２６は、隣り合う保持ヘッドの間の位置で切断されて、複数の単位積層体に個片化される。このとき、連続積層体２６の第１セパレータ連続体Ｓ１および第２セパレータ連続体Ｓ２は、連続積層体２６の搬送方向で隣り合う電極板の間において切断される。
　得られた各単位積層体は、各保持ヘッドに吸着保持された状態で搬送される。保持ヘッドは、吸着保持していた単位積層体を積層ドラム１４側に排出する。生成される複数の単位積層体の位置は、カメラ等で監視される。セパレータ切断ドラム１２の構造については、後に詳細に説明する。
　積層ドラム１４は、複数の単位積層体を積層ステージ３０に積層して積層電極体を形成するドラムである。積層ドラム１４は、ドラムの円周方向に配置される複数の積層ヘッドを有する。各積層ヘッドは、単位積層体を吸着保持する保持面を有する。各積層ヘッドの保持面は、積層ドラム１４の外側を向く。複数の積層ヘッドは、それぞれ積層ドラム１４の中心軸回りに回転して、積層ステージ３０と対向する積層位置に順次進行する。積層位置に到達した積層ヘッドは、保持している単位積層体を積層ステージ３０に排出する。
　積層ステージ３０は、積層ドラム１４の直下に配置される。積層ステージ３０には、積層ドラム１４の各積層ヘッドから排出される単位積層体が順次積層される。これにより、積層電極体が形成される。積層ステージ３０は、互いに直交するＸ軸方向およびＹ軸方向に駆動可能である。また、積層ステージ３０は、Ｘ―Ｙ平面上における傾き角を調整可能である。これにより、積層ステージ３０に既に積層されている単位積層体に対する、積層ドラム１４から排出される単位積層体のＸ軸方向およびＹ軸方向の位置、および傾き角が調整される。
　セパレータ切断ドラム１２は、本実施の形態に係るセパレータ切断装置１００で構成される。図２は、実施の形態に係るセパレータ切断装置１００の一部分の模式図である。なお、図２では、連続体Ｗを透視した状態を示している。セパレータ切断装置１００は、搬送部１０２と、張力付与機構１０４と、レーザ照射部１０６とを備える。
　搬送部１０２は、電池用のセパレータＷａの連続体Ｗを搬送する。セパレータ切断装置１００がセパレータ切断ドラム１２を構成する場合、連続体Ｗは、連続積層体２６中の第１セパレータ連続体Ｓ１および第２セパレータ連続体Ｓ２に相当する。また、セパレータＷａは、単位積層体中の第１セパレータおよび第２セパレータに相当する。なお、連続体Ｗは、単独の第１セパレータ連続体Ｓ１、第２セパレータ連続体Ｓ２であってもよい。
　本実施の形態の搬送部１０２は、複数の保持ヘッド１０８と、ドラム部１１０とを有する。複数の保持ヘッド１０８は、連続体Ｗを保持する。各保持ヘッド１０８は、連続体Ｗを保持する保持面１１２を有する。例えば保持面１１２は、空気などの雰囲気ガスを吸引する吸引機構を有し、連続体Ｗを吸着保持することができる。
　ドラム部１１０は、円盤状であり（図１参照）、複数の保持ヘッド１０８が円周上に略等間隔に配列される。なお、図２では、ドラム部１１０を模式的に平坦形状に図示している。ドラム部１１０に配列された状態で、各保持ヘッド１０８の保持面１１２は、ドラム部１１０の半径方向の外側を向く。ドラム部１１０は、中心軸にモータ等の駆動機構（図示せず）が連結され、中心軸周りに回転することができる。
　ドラム部１１０は、回転して各保持ヘッド１０８を切断位置２８に向けて進行させ、さらに通過させる。これにより、連続体Ｗを切断位置２８に連続搬送することができる。切断位置２８は、ドラム部１１０とレーザ照射部１０６（より厳密にはドラム部１１０に向けてレーザ光Ｌを出射する出射口）とが対向する位置である。
　張力付与機構１０４は、連続体Ｗの少なくとも一部に対し、連続体Ｗの搬送方向Ａに張力を付与する。本実施の形態の張力付与機構１０４は、隣り合う２つの保持ヘッド１０８をドラム部１１０の円周方向で互いに相対的に変位させて、この２つの保持ヘッド１０８の間隔を広げることで、搬送状態にある連続体Ｗに張力を付与する。例えば、張力付与機構１０４は、切断位置２８を挟んで並ぶ２つの保持ヘッド１０８の間隔Ｇ１を他の領域に並ぶ２つの保持ヘッド１０８の間隔Ｇ２よりも広げる。これにより、連続体Ｗのうち切断位置２８にある部分に張力が付与される。
　このような張力の付与を実現するために、張力付与機構１０４は、各保持ヘッド１０８に設けられる複数のモータ１１４と、各モータ１１４の駆動を制御する制御部１１６とを有する。モータ１１４としては、公知のステッピングモータ等を用いることができる。各保持ヘッド１０８は、モータ１１４を介してドラム部１１０に連結される。各モータ１１４は、各保持ヘッド１０８をドラム部１１０の回転による移動とは独立に移動させる。したがって、各保持ヘッド１０８は、ドラム部１１０の回転によりドラム部１１０の中心軸回りに回転するとともに、モータ１１４の駆動により他の保持ヘッド１０８に対して互いに独立にドラム部１１０の円周方向に移動可能である。
　制御部１１６は、切断位置２８を挟んで隣り合う２つの保持ヘッド１０８の間隔Ｇ１を広げるように、該当する保持ヘッド１０８に設けられるモータ１１４の駆動を制御する。図２では、制御部１１６を機能ブロックとして描いている。この機能ブロックは、ハードウェア構成としてはコンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や回路で実現され、ソフトウェア構成としてはコンピュータプログラム等によって実現される。これらの機能ブロックがハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。制御部１１６は、予め設定された動作プログラムに基づいて、各モータ１１４の駆動を制御することができる。
　例えば、複数の保持ヘッド１０８は、間隔Ｇ２をあけて配列した状態で連続体Ｗを吸着保持する。そして、切断位置２８に到達した保持ヘッド１０８は、後続の保持ヘッド１０８よりも加速しながら切断位置２８を通過する。これにより、切断位置２８を挟んで並ぶ２つの保持ヘッド１０８の間隔Ｇ１が、他の領域に並ぶ２つの保持ヘッド１０８の間隔Ｇ２よりも広げられる。この結果、搬送状態にある連続体Ｗの切断位置２８に延在する部分に張力が付与される。
　なお、隣り合う２つの保持ヘッド１０８の間隔の拡張は、ドラム部１１０の回転に追従しないカム溝と、各保持ヘッド１０８に設けられてカム溝に係合する突起部とを含むカム機構によって実現することもできる。また、張力付与機構１０４が搬送部１０２に供給される前の連続体Ｗに張力を付与し、搬送部１０２が張力を保ったまま連続体Ｗを搬送する構成であってもよい。この場合、張力付与機構１０４は、例えば搬送部１０２に連続体Ｗを供給する供給ラインに設けられるニップロール、サクションロール、ダンサーロール等の組み合わせで構成することができる。
　また、搬送部１０２は、連続体Ｗをドラム部１１０の円周方向に搬送するロールタイプに限定されず、例えば水平方向等に搬送するステージタイプであってもよい。この場合、張力付与機構１０４は、搬送部１０２に設けられるニップロール、サクションロール、ダンサーロール等の組み合わせで構成されてもよい。
　また、張力付与機構１０４は、連続体Ｗの切断位置２８に延在する部分以外にも張力を付与してもよい。例えば、連続体Ｗの搬送ラインの上流端に位置する巻き出し装置と、下流端に位置する巻き取り装置とによって、連続体Ｗの全体に張力が付与されてもよい。ただし、本実施の形態のように、搬送にともなって連続体Ｗにかかる張力とは別に局所的に張力を付与する方が、連続体Ｗの切断位置２８に延在する部分に所望の張力をより確実且つより簡単に付加することができるため、より好ましい。
　連続体Ｗの搬送方向Ａに垂直な断面の単位面積当たりにかかる張力の大きさは、好ましくは１．９Ｎ／ｍｍ２以上であり、より好ましくは２．９Ｎ／ｍｍ２以上であり、さらに好ましくは３．８Ｎ／ｍｍ２以上であり、またさらに好ましくは４．８Ｎ／ｍｍ２以上である。張力を１．９Ｎ／ｍｍ２以上とすることで、レーザ光Ｌの照射条件を例えば出力１００Ｗ、走査速度５０００ｍｍ／ｓとした場合において、連続体Ｗをより切断しやすくすることができる。なお、同じ照射条件で連続体Ｗに張力を付与しなかった（搬送にともなって連続体Ｗにかかる張力を除く）場合は、連続体Ｗを切断できないことを本発明者は確認している。
　レーザ照射部１０６は、切断位置２８において連続体Ｗにレーザ光Ｌを照射する。したがって、レーザ光Ｌは、連続体Ｗのうち張力付与機構１０４により張力が付与された部分に照射される。これにより、連続体Ｗが切断されて、複数のセパレータＷａに個片化される。セパレータ切断装置１００がセパレータ切断ドラム１２を構成する場合、連続積層体２６に含まれる第１セパレータ連続体Ｓ１および第２セパレータ連続体Ｓ２が切断されて、複数の単位積層体に個片化される。
　レーザ照射部１０６は、公知のレーザ発振器を有する。レーザ発振器の種類は、切断対象である連続体Ｗの材質に応じて適宜選択することができる。本実施の形態において切断対象となる連続体Ｗは、基材層と、基材層の表面を覆う耐熱層とを有する。基材層は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂で構成される。耐熱層は、少なくとも基材層より耐熱性が高く、例えばベーマイト、酸化マグネシウム、硫酸バリウム等のセラミックスや、アラミド等の耐熱性樹脂等で構成される。このような連続体Ｗの切断に好適なレーザ発振器としては、ＣＯ２レーザ発振器が例示される。なお、連続体は耐熱層を有しなくてもよい。また、レーザ発振器はＣＯ２レーザ発振器に限定されない。
　連続体Ｗにレーザ光Ｌが照射されると、連続体Ｗが加熱されて軟化する。これにより、切断位置２８において、連続体Ｗの破断強度が張力付与機構１０４により付与される張力以下に低下し、連続体Ｗが切断される。つまり、連続体Ｗは、レーザ光Ｌと張力との相乗作用によって切断される。このため、連続体Ｗの切断に必要なエネルギー密度を低下させることができる。よって、例えばレーザ光Ｌの出力強度を同じままでレーザ光Ｌの走査速度を上げた際に、張力が付与されないときは連続体Ｗを切断できない場合でも、張力の付与によって連続体Ｗを切断することができる。張力付与機構１０４が付与する張力の大きさは、レーザ光Ｌの出力強度や走査速度等に応じて、設計者による実験やシミュレーションに基づき適宜設定することができる。
　以上説明したように、本実施の形態に係るセパレータ切断装置１００は、電池用のセパレータＷａの連続体Ｗを搬送する搬送部１０２と、連続体Ｗの少なくとも一部に対し、連続体Ｗの搬送方向Ａに張力を付与する張力付与機構１０４と、連続体Ｗのうち張力付与機構１０４により張力が付与された部分にレーザ光Ｌを照射して複数のセパレータＷａに個片化するレーザ照射部１０６とを備える。
　連続体Ｗの切断時間短縮のためにレーザ光Ｌの走査速度を上げた場合、連続体Ｗに付与されるエネルギー密度が低下する。これをレーザ光Ｌの出力強度の増加で補おうとすると、電池の製造設備にかかるコストの増加につながり得る。また、樹脂製の基材層は熱変性しやすいため、レーザ光Ｌの出力強度を増加させると弊害が生じ得る。例えば、セパレータＷａの熱変性によって、電極反応が正常に起こらなくなるおそれがある。また、一部の電池には過度に発熱するとセパレータＷａが熱変性して電極反応が停止する安全機能が設けられるが、この安全機能が正常に作動しなくなるおそれがある。また、熱変性により硬くなったセパレータＷａによって周囲のセパレータＷａが破損するおそれがある。
　これに対し、本実施の形態のセパレータ切断装置１００では、連続体Ｗの切断時に張力付与機構１０４によって連続体Ｗに張力を付与している。これにより、レーザ光Ｌの照射によって軟化した部分に沿って、連続体ＷからセパレータＷａを切り離すことができる。したがって、より低いエネルギー密度で連続体Ｗを切断することが可能になるため、レーザ光Ｌの走査速度を上げることができる。よって、本実施の形態に係るセパレータ切断装置１００によれば、レーザ光Ｌの出力強度の増加に頼らずに、連続体Ｗの切断時間を短縮することができる。この結果、電池の生産コストを抑えながら、生産リードタイムやスループットの向上を図ることができる。
　また、本実施の形態の搬送部１０２は、連続体Ｗを保持する複数の保持ヘッド１０８と、複数の保持ヘッド１０８が配列されるとともに、回転して各保持ヘッド１０８をレーザ照射部１０６と対向する切断位置２８に向けて進行させるドラム部１１０と、を有する。張力付与機構１０４は、隣り合う２つの保持ヘッド１０８の間隔Ｇ１を広げることで、連続体Ｗに張力を付与する。また、張力付与機構１０４は、各保持ヘッド１０８をドラム部１１０の回転による移動とは独立に移動させる複数のモータ１１４と、各モータ１１４の駆動を制御する制御部１１６とを有する。そして、制御部１１６は、隣り合う２つの保持ヘッド１０８の間隔を広げるようにモータ１１４の駆動を制御する。これらにより、連続体Ｗのレーザ光Ｌが照射される部分に、所望の張力をより確実且つより簡単に付与することができる。
　以上、本開示の実施の形態について詳細に説明した。前述した実施の形態は、本開示を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施の形態の内容は、本開示の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された本開示の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。設計変更が加えられた新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形それぞれの効果をあわせもつ。前述の実施の形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「本実施の形態の」、「本実施の形態では」等の表記を付して強調しているが、そのような表記のない内容でも設計変更が許容される。以上の構成要素の任意の組み合わせも、本開示の態様として有効である。図面の断面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。
　上述した実施の形態に係る発明は、以下に記載する項目によって特定されてもよい。
［項目１］
　電池用のセパレータ（Ｗａ）の連続体（Ｗ）を搬送し、
　連続体（Ｗ）の少なくとも一部に対し、連続体（Ｗ）の搬送方向（Ａ）に張力を付与し、
　連続体（Ｗ）のうち張力が付与された部分にレーザ光（Ｌ）を照射して複数のセパレータ（Ｗａ）に個片化する、ことを含む、
セパレータ切断方法。
　本開示は、セパレータ切断装置およびセパレータ切断方法に利用することができる。
　１００　セパレータ切断装置、　１０２　搬送部、　１０４　張力付与機構、　１０６　レーザ照射部、　１０８　保持ヘッド、　１１０　ドラム部、　１１４　モータ、　１１６　制御部。

Claims (4)

  1. 　電池用のセパレータの連続体を搬送する搬送部と、
    　前記連続体の少なくとも一部に対し、前記連続体の搬送方向に張力を付与する張力付与機構と、
    　前記連続体のうち前記張力付与機構により張力が付与された部分にレーザ光を照射して複数のセパレータに個片化するレーザ照射部と、を備える、
    セパレータ切断装置。
  2. 　前記搬送部は、前記連続体を保持する複数の保持ヘッドと、前記複数の保持ヘッドが配列されるとともに、回転して各保持ヘッドを前記レーザ照射部と対向する切断位置に向けて進行させるドラム部と、を有し、
    　前記張力付与機構は、隣り合う２つの前記保持ヘッドの間隔を広げることで、前記連続体に張力を付与する、
    請求項１に記載のセパレータ切断装置。
  3. 　前記張力付与機構は、各保持ヘッドを前記ドラム部の回転による移動とは独立に移動させる複数のモータと、各モータの駆動を制御する制御部と、を有し、
    　前記制御部は、隣り合う２つの前記保持ヘッドの間隔を広げるように前記モータの駆動を制御する、
    請求項２に記載のセパレータ切断装置。
  4. 　電池用のセパレータの連続体を搬送し、
    　前記連続体の少なくとも一部に対し、前記連続体の搬送方向に張力を付与し、
    　前記連続体のうち前記張力が付与された部分にレーザ光を照射して複数のセパレータに個片化する、ことを含む、
    セパレータ切断方法。
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