WO2022114230A1 - Manufacturing device for battery electrode - Google Patents
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Definitions
- an active material layer containing air may be formed on the current collector. Then, when the active material layer formed on the current collector is compressed in the atmosphere, the compressed air is compressed with the air remaining in the active material, so that the compressed air expands. Problems such as the active material popping off and the surface of the active material becoming uneven may occur.
- the electrodes used in a lithium-ion battery exhibit stable battery performance by uniformly forming an active material layer containing the active material supplied on the current collector, but in the conventional configuration, the above-mentioned problems are exhibited. It is difficult to suppress the above, and there is a possibility that the desired battery performance cannot be obtained.
- the device for manufacturing a battery electrode according to the present invention includes a chamber in which the inside is depressurized from atmospheric pressure, and a transport device for transporting a band-shaped current collector in the chamber in the longitudinal direction of the band-shaped current collector.
- An active material supply device arranged in the chamber and supplying a powdery active material on the band-shaped current collector moving in the chamber, and an active material supply device arranged in the chamber and the band-shaped current collector.
- the active material supply device is provided with a roll press for fixing the active material on the body to the band-shaped current collector, and the active material supply device is opened and closed to supply the active material onto the band-shaped current collector.
- a shutter unit for adjustment is provided.
- each device used in the above-mentioned battery manufacturing method is provided in a chamber in which the pressure is reduced from the atmospheric pressure.
- the active material can be placed and pressed on the band-shaped current collector under a reduced pressure environment. Therefore, the active material can be placed on the band-shaped current collector without leaving air in the active material before pressing, and the active material can be fixed on the band-shaped current collector.
- the active material supply device is provided with a shutter unit that adjusts the supply of the active material onto the band-shaped current collector by opening and closing. This makes it possible to precisely control the amount of active material placed on the band-shaped current collector.
- the exterior body 12 seals the power generation element 11 inside in order to prevent external impact and environmental deterioration.
- the exterior body 12 is formed in a bag shape by, for example, a laminated film.
- a metal can case or the like may be used.
- the power generation element 11 has a plurality of single cells 20 having a positive electrode layer provided on one side of one resin current collector and a negative electrode layer provided on the other side of the resin current collector via an electrolyte layer. It may be a laminated battery.
- the separator 40 is arranged between the positive electrode 30a and the negative electrode 30b.
- the plurality of single cells 20 are laminated with the positive electrode 30a and the negative electrode 30b oriented in the same direction.
- the positive electrode tab 34a comes into contact with the positive electrode 30a of the single cell 20 arranged at the end on the positive electrode side in the stacking direction, and the negative electrode of the single cell 20 arranged at the end on the negative electrode side in the stacking direction.
- the negative electrode tab 34b comes into contact with 30b.
- a manufacturing device (manufacturing device for battery electrodes) 1000 will be described as a manufacturing device for the electrode 30.
- the manufacturing apparatus 1000 includes a chamber 100, a transfer device 200, an active material supply device 300, a roll press 400, a frame supply device 500, a current collector deployment device 600, and an inlet portion. It is equipped with 700.
- the transport device 200 transports the band-shaped current collector 31B in the chamber 100 in the longitudinal direction of the band-shaped current collector 31B.
- the first transfer device 210 is provided on the upstream side of the roll press 400 and the second transfer device 220 is provided on the downstream side in the transfer direction of the band-shaped current collector 31B.
- the first transfer device 210 and the second transfer device 220 are, for example, known belt conveyors.
- An active material supply device 300 is provided on the first transfer device 210.
- a frame supply device 500 is provided on the second transfer device 220.
- the first transfer device 210 and the second transfer device 220 may be collectively referred to as a transfer device 200.
- the charging chute 320 transports the active material 32c transported from the screw conveyor 310 to the crusher 330.
- the other end of the screw conveyor 310 is connected to one side surface of the charging chute 320.
- the upper surface of the crusher 330 is connected to the lower surface of the charging chute 320.
- the crusher 330 includes a discharge chute 331, a rotor 332, and a screen 333.
- the discharge chute 331 is a container that receives the active material 32c charged from the charging chute 320.
- the lower end portion of the discharge chute 331 is open and is arranged in the chamber 100.
- the active material 32c is placed on the band-shaped current collector 31B in the depressurized chamber 100.
- the steps of placing the active material 32c and press molding are performed inside the chamber 100 under reduced pressure as described above. This makes it possible to perform the above-mentioned work without leaving air in the active material 32c.
- the active material 32c that has been transferred from the first transfer device 210 to the roll press 400 and press-molded is transferred to the second transfer device 220.
- the support 510 includes a base 511 and a gripping arm 512.
- the base 511 is installed on a sliding portion 532 (described later) of the follow-up rail 530.
- the gripping arm 512 is connected to the base 511.
- the gripping arm 512 is a portion for gripping the frame body 45.
- the gripping arm 512 can be moved up and down by the base 511.
- a method of gripping the frame body 45 by the gripping arm 512 for example, a method of sucking the frame body 45 to the tip end portion of the gripping arm 512 by the suction portion 513 is preferably used.
- the supply of the band-shaped current collector 31B to the chamber 100 in the normal state is from the current collector roll 31R held downward by the roll holding portion 610.
- the end of the lower current collector roll 31R and the start end of the upper current collector roll 31R are joined by the splicer 620.
- the supply of the current collector roll 31R to the chamber 100 is switched so as to be supplied from the upper collector roll 31R.
- the entrance portion 700 is provided on the side wall of the chamber 100 in accordance with the position of the slit 110.
- the inlet portion 700 is a portion where the band-shaped current collector 31B enters the chamber 100.
- the inlet portion 700 is provided with a slit guide (not shown) that prevents the atmosphere outside the chamber 100 from entering the chamber 100 at the same time when the band-shaped current collector 31B enters the chamber 100. There is. As a result, the band-shaped current collector 31B is supplied into the chamber 100 while maintaining the air pressure in the decompressed chamber 100.
- the frame body 45 can be installed without stopping the transportation of the band-shaped current collector 31B one by one. Therefore, the time required for manufacturing can be further shortened.
- a supply device for the band-shaped current collector 31B is provided outside the chamber 100. This makes it possible to minimize the size of the chamber 100.
- the frame supply device is provided in the chamber, and the support for moving the frame in the vertical direction is moved in the second direction intersecting the first direction by the moving rail. Since the frame body can be moved in this way and the frame body can be installed on the current collector conveyed in the first direction, the frame body can be smoothly supplied. In addition, the support is moved by the moving rail. As a result, the structure can be further simplified as compared with, for example, a robot arm or the like.
- a follow-up rail for moving the support in the first direction may be further provided.
- the support is attached to the frame.
- the frame is gripped so as to be gripped.
- the frame body is supplied onto the current collector so that the active material layer formed on the current collector is housed inside the frame body. That is, the frame is supplied around the active material in which an appropriate amount is placed in advance. Therefore, by storing an appropriate amount of the active material in the frame, the active material can be arranged without a gap on the inner surface of the frame.
- the device for manufacturing the battery electrode according to this embodiment is arranged in the chamber, the chamber in which the pressure is reduced below the atmospheric pressure, the transport device for transporting the current collector in the chamber, and the inside of the chamber.
- a support that holds the frame body detachably and moves the frame body in the vertical direction, and a moving rail that moves the support tool in the second direction that intersects the first direction in the horizontal direction.
- a frame body supply device including the above, and an active material supply device for supplying a powdery active material on the current collector conveyed by the transfer device.
- the active material supply device is arranged in the chamber and downstream of the frame supply device in the transport direction, and the active material supply device is placed on the current collector frame.
- a powdery active material may be supplied to the inside of the body.
- the moving directions of the support 510 are the X direction (first direction), the Y direction (second direction), and the Z direction (vertical direction) shown in FIG.
- the X direction is the longitudinal direction of the follow rail 530.
- the X direction is parallel to the direction in which the band-shaped current collector 31B is transported by the transport device 200.
- the Y direction is the longitudinal direction of the moving rail 520, which is the horizontal direction orthogonal to the X direction.
- the adsorption unit 513 is provided with a degassing tube 514.
- the suction portion 513 includes, for example, a main body portion 513a, an elastic portion 513b, and a suction cup portion 513c.
- the main body portion 513a is a portion that is the basis of the suction portion 513.
- the main body portion 513a is a member having a U-shaped cross section having an opening on the lower surface side. Further, the opening of the main body portion 513a has a frame shape (annular shape) that matches the shape of the frame body 45.
- the elastic portion 513b is provided so as to close the opening of the main body portion 513a.
- the elastic portion 513b is a portion provided on the main body portion 513a and in contact with the frame body 45. Here, in order to attract the frame body 45 to the suction portion 513, the elastic portion 513b needs to be in close contact with the frame body 45 without a gap.
- the suction cup portion 513c is a portion of the elastic portion 513b provided with a plurality of intervals on the surface in contact with the frame body 45, and the thickness of the elastic portion 513b is thin. Further, in the present embodiment, the suction cup portion 513c is provided so as to be flush with the surface of the elastic portion 513b on the side in contact with the frame body 45 and to have a recess on the surface on the side of the main body portion 513a.
- the frame body 45 is gripped by the suction unit 513 as follows.
- the gap created between the frame body 45 and the suction cup portion 513c becomes a negative pressure.
- the frame body 45 is sucked by the suction cup portion 513c of the suction portion 513, and the frame body 45 is gripped by maintaining this. Further, when the frame body 45 is released, the suction by the degassing tube 514 is stopped, so that the frame body 45 can be gripped freely.
- the frame transport mechanism is provided before coating the active material 32c on the outside of the chamber 100 (decompression chamber) (that is, under normal pressure environment) (that is, on the upstream side in the transport direction)
- the frame Since 45 enters the chamber 100 (decompression chamber) through the slit 110 of the chamber 100 (decompression chamber)
- the width (thickness) of the slit 110 becomes large, and as a result, the inflow amount of outside air increases. Occurs.
- the frame transfer mechanism is provided on the outside of the chamber 100 (decompression chamber) (that is, under normal pressure environment) and after pressing (that is, on the downstream side in the transfer direction).
- the active material 32c applied without the frame 45 is pressed, and then the frame 45 is pressed from above the pressed electrode active material layer 32 after being discharged to the outside of the chamber 100 (under normal pressure environment). Will be placed. In that case, there arises a problem that the electrode active material layer 32 pressed without the frame body 45 does not fit to the end of the frame body 45.
- the above problems can be solved by performing the supply of the frame body 45 in the chamber 100 (decompression chamber) in which the pressure is reduced from the atmospheric pressure as in the present embodiment, and as a result, the lithium ion battery.
- the productivity of the electrodes can be improved.
- the support 510 is moved by the moving rail 520.
- the structure can be further simplified as compared with, for example, a robot arm or the like.
- a frame supply device 500 is provided in the chamber 100.
- the battery manufacturing process that is, the installation of the frame body 45 on the band-shaped current collector 31B is performed in the chamber 100 whose inside is depressurized.
- the frame body supply device 500 is provided in the chamber 100, the frame body 45 can be installed in the band-shaped current collector 31B in the chamber 100. Therefore, the ideal battery manufacturing process can be realized.
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Abstract
Provided are a manufacturing device for a battery electrode, and a manufacturing method therefor, that are capable of suppressing the inclusion of air in an active material layer and of improving the uniformity of the active material layer that is formed on a current collector. A manufacturing device 1000 comprises: a chamber 100 the interior of which is depressurized below atmospheric pressure; a conveyance device 200 that conveys, inside the chamber 100, a strip-shaped current collector 31B in the longitudinal direction of the strip-shaped current collector 31B; an active material feeder 300 that supplies a powder-like active material 32c onto the strip-shaped current collector 31B that moves inside the chamber 100; and a roll press 400 that fixes the active material 32c on the strip-shaped current collector 31B to the strip-shaped current collector 31B. The active material feeder 300 and the roll press 400 are arranged inside the chamber 100. The active material feeder 300 is provided with a shutter unit 350 that opens and closes so as to adjust the supply of the active material 32c onto the strip-shaped current collector 31B.
Description
本発明は、電池用電極の製造装置に関する。
The present invention relates to an apparatus for manufacturing a battery electrode.
リチウムイオン電池は、一般に、正極集電体の表面に正極活物質層が形成された正極と、負極集電体の表面に負極活物質層が形成された負極とが、セパレータを介して積層されて構成される。このリチウムイオン電池用電極の製造方法として、集電体の上に粉体状の活物質を載置し、圧縮することで一体とする成型方法が知られている(特許文献1)。
In a lithium ion battery, generally, a positive electrode having a positive electrode active material layer formed on the surface of a positive electrode current collector and a negative electrode having a negative electrode active material layer formed on the surface of a negative electrode current collector are laminated via a separator. It is composed of. As a method for manufacturing an electrode for a lithium ion battery, there is known a molding method in which a powdery active material is placed on a current collector and compressed to form an integral body (Patent Document 1).
大気圧中において、集電体上への活物質供給が行われると、空気が含まれた活物質層が集電体上に形成されることがある。そして、集電体上に形成された活物質層の圧縮が大気中で行われると、活物質中に空気が残った状態のまま圧縮されることとなるので、圧縮された空気が膨張し、活物質が弾け飛んだり、活物質表面が凹凸になったりする等の問題が生じることがある。リチウムイオン電池に用いる電極は、集電体上に供給された活物質を含む活物質層が均質に形成されることで、安定した電池の性能を発揮するが、従来の構成では、前述した問題を抑制することが困難であり、所望の電池の性能が得られない虞がある。
When the active material is supplied onto the current collector in atmospheric pressure, an active material layer containing air may be formed on the current collector. Then, when the active material layer formed on the current collector is compressed in the atmosphere, the compressed air is compressed with the air remaining in the active material, so that the compressed air expands. Problems such as the active material popping off and the surface of the active material becoming uneven may occur. The electrodes used in a lithium-ion battery exhibit stable battery performance by uniformly forming an active material layer containing the active material supplied on the current collector, but in the conventional configuration, the above-mentioned problems are exhibited. It is difficult to suppress the above, and there is a possibility that the desired battery performance cannot be obtained.
本発明は、活物質層に空気が含まれることを抑制し、集電体上に形成される活物質層の均一性を向上させることができる電池用電極の製造装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
The present invention provides a battery electrode manufacturing apparatus and a method for manufacturing the same, which can suppress the inclusion of air in the active material layer and improve the uniformity of the active material layer formed on the current collector. The purpose is.
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る電池用電極の製造装置は、内部が大気圧よりも減圧されるチャンバと、帯状の集電体を、前記チャンバ内で前記帯状の集電体の長手方向に搬送する搬送装置と、前記チャンバ内に配置され、前記チャンバ内を移動する前記帯状の集電体の上に粉体状の活物質を供給する活物質供給装置と、前記チャンバ内に配置され、前記帯状の集電体上の前記活物質を前記帯状の集電体に定着させるロールプレスと、を備え、前記活物質供給装置には、開閉することで前記帯状の集電体上への前記活物質の供給を調整するシャッタユニットが設けられている。 In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The device for manufacturing a battery electrode according to the present invention includes a chamber in which the inside is depressurized from atmospheric pressure, and a transport device for transporting a band-shaped current collector in the chamber in the longitudinal direction of the band-shaped current collector. An active material supply device arranged in the chamber and supplying a powdery active material on the band-shaped current collector moving in the chamber, and an active material supply device arranged in the chamber and the band-shaped current collector. The active material supply device is provided with a roll press for fixing the active material on the body to the band-shaped current collector, and the active material supply device is opened and closed to supply the active material onto the band-shaped current collector. A shutter unit for adjustment is provided.
本発明に係る電池用電極の製造装置は、内部が大気圧よりも減圧されるチャンバと、帯状の集電体を、前記チャンバ内で前記帯状の集電体の長手方向に搬送する搬送装置と、前記チャンバ内に配置され、前記チャンバ内を移動する前記帯状の集電体の上に粉体状の活物質を供給する活物質供給装置と、前記チャンバ内に配置され、前記帯状の集電体上の前記活物質を前記帯状の集電体に定着させるロールプレスと、を備え、前記活物質供給装置には、開閉することで前記帯状の集電体上への前記活物質の供給を調整するシャッタユニットが設けられている。 In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The device for manufacturing a battery electrode according to the present invention includes a chamber in which the inside is depressurized from atmospheric pressure, and a transport device for transporting a band-shaped current collector in the chamber in the longitudinal direction of the band-shaped current collector. An active material supply device arranged in the chamber and supplying a powdery active material on the band-shaped current collector moving in the chamber, and an active material supply device arranged in the chamber and the band-shaped current collector. The active material supply device is provided with a roll press for fixing the active material on the body to the band-shaped current collector, and the active material supply device is opened and closed to supply the active material onto the band-shaped current collector. A shutter unit for adjustment is provided.
上記態様によれば、上述の電池の製造方法に用いる各装置(搬送装置、活物質供給装置、ロールプレス)が大気圧よりも減圧されるチャンバ内に設けられている。このことによって、減圧環境下において帯状の集電体上に活物質を載置し、プレスすることができる。このため、プレス前の活物質内に空気を残すことなく帯状の集電体上に活物質を載置し、活物質を帯状の集電体に定着させることができる。更に、活物質供給装置には開閉することで前記帯状の集電体上への前記活物質の供給を調整するシャッタユニットが設けられている。これにより、帯状の集電体の上に載置する活物質の量を精密に管理することができる。
According to the above aspect, each device (conveyor device, active material supply device, roll press) used in the above-mentioned battery manufacturing method is provided in a chamber in which the pressure is reduced from the atmospheric pressure. As a result, the active material can be placed and pressed on the band-shaped current collector under a reduced pressure environment. Therefore, the active material can be placed on the band-shaped current collector without leaving air in the active material before pressing, and the active material can be fixed on the band-shaped current collector. Further, the active material supply device is provided with a shutter unit that adjusts the supply of the active material onto the band-shaped current collector by opening and closing. This makes it possible to precisely control the amount of active material placed on the band-shaped current collector.
また、前記チャンバ内において、前記活物質供給装置に対して、前記搬送装置による搬送方向の下流側に配置され、前記帯状の集電体の上に載置された前記活物質の周囲に枠体を供給する枠体供給装置を更に備えてもよい。
Further, in the chamber, a frame body is arranged around the active material, which is arranged on the downstream side in the transport direction by the transport device with respect to the active material supply device and is placed on the band-shaped current collector. It may be further provided with a frame supply device for supplying the above.
上記態様によれば、活物質供給装置に対して、搬送装置による帯状の集電体の運搬方向の下流側に、枠体供給装置が備えられる。このことによって、活物質供給装置によって帯状の集電体上に適切な量の活物質が載置された後に、枠体が活物質の周囲に設置される。よって、上述の活物質供給装置によって適切な量を載置された活物質の周囲に枠体を置くことができる。そのため、適切な量の活物質を枠体内に収めることで、活物質を枠体の内面に隙間なく配置することができる。
According to the above aspect, the frame body supply device is provided on the downstream side in the transport direction of the band-shaped current collector by the transport device with respect to the active material supply device. As a result, the frame is placed around the active material after an appropriate amount of the active material is placed on the band-shaped current collector by the active material supply device. Therefore, the frame can be placed around the active material in which an appropriate amount is placed by the above-mentioned active material supply device. Therefore, by storing an appropriate amount of the active material in the frame, the active material can be arranged without a gap on the inner surface of the frame.
また、前記枠体供給装置は、前記搬送装置による前記帯状の集電体の移動方向及び移動速度に合わせて、前記枠体を移動させながら前記帯状の集電体上に設置してもよい。
Further, the frame supply device may be installed on the band-shaped current collector while moving the frame according to the moving direction and moving speed of the band-shaped current collector by the transport device.
上記態様によれば、帯状の集電体の移動方向及び移動速度に合わせて、枠体を移動させながら帯状の集電体の上に設置される。このことによって、帯状の集電体の搬送を逐一停止させることなく枠体を設置することができる。よって、より製造に要する時間を短縮することができる。
According to the above aspect, it is installed on the band-shaped current collector while moving the frame according to the moving direction and moving speed of the band-shaped current collector. As a result, the frame body can be installed without stopping the transportation of the band-shaped current collector one by one. Therefore, the time required for manufacturing can be further shortened.
また、前記帯状の集電体は、前記帯状の端部同士を接合することで連続的に前記搬送装置に供給されてもよい。
Further, the band-shaped current collector may be continuously supplied to the transport device by joining the band-shaped ends to each other.
上記態様によれば、帯状の集電体の端部同士を接合することで、連続的に搬送装置に供給される。このことによって、電池の製造工程において帯状の集電体を途切れさせることなく供給することができる。
According to the above aspect, by joining the ends of the band-shaped current collector to each other, the current collector is continuously supplied to the transport device. This makes it possible to supply the band-shaped current collector without interruption in the battery manufacturing process.
また、前記帯状の集電体は、前記チャンバの外に設けられた供給装置によって前記搬送装置に供給されてもよい。
Further, the band-shaped current collector may be supplied to the transport device by a supply device provided outside the chamber.
上記態様によれば、帯状の集電体の供給装置がチャンバの外に設けられている。このことによって、チャンバの大きさを必要最小限とすることができる。
According to the above aspect, a band-shaped current collector supply device is provided outside the chamber. This allows the size of the chamber to be minimized.
本発明によれば、活物質層に空気が含まれることを抑制し、集電体上に形成される活物質層の均一性を向上させることができる電池用電極の製造装置及びその製造方法を提供することができる。
According to the present invention, there is a battery electrode manufacturing apparatus and a manufacturing method thereof that can suppress the inclusion of air in the active material layer and improve the uniformity of the active material layer formed on the current collector. Can be provided.
以下、図面を参照して本発明を適用した一実施形態について詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴部分を強調する目的で、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、同様の目的で、特徴とならない部分を省略して図示している場合がある。 Hereinafter, an embodiment to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
In addition, in the drawings used in the following description, for the purpose of emphasizing the characteristic parts, the characteristic parts may be enlarged for convenience, and the dimensional ratios of each component may not be the same as the actual ones. do not have. In addition, for the same purpose, there are cases where non-characteristic parts are omitted.
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴部分を強調する目的で、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、同様の目的で、特徴とならない部分を省略して図示している場合がある。 Hereinafter, an embodiment to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
In addition, in the drawings used in the following description, for the purpose of emphasizing the characteristic parts, the characteristic parts may be enlarged for convenience, and the dimensional ratios of each component may not be the same as the actual ones. do not have. In addition, for the same purpose, there are cases where non-characteristic parts are omitted.
<電池(二次電池)>
図1は、一実施形態の電池10の断面模式図である。
本実施形態の電池(二次電池)10は、非水電解質二次電池の1種であるリチウムイオン二次電池である。なお、本明細書におけるリチウムイオン電池(単電池ユニット)は、電荷担体としてリチウムイオンを利用し、正負極間のリチウムイオンの移動により充放電が行われる二次電池をいう。当該リチウムイオン電池(二次電池)は、電解質に液体材料を使用した電池を含み、電解質に固体材料を使用した電池(いわゆる全固体電池)を含む。また本実施形態におけるリチウムイオン電池は、集電体として金属箔(金属集電箔)を有する電池を含み、金属箔に代わって導電性材料が添加された樹脂から構成される、いわゆる樹脂集電体を有する電池を含む。当該樹脂集電体を、後述するバイポーラ電極用樹脂集電体として用いる場合には、当該樹脂集電体の一方の面に正極を形成し、もう一方の面に負極を形成して双極型電極を構成したものであってもよい。なお、本実施形態におけるリチウムイオン電池は、バインダを用いて正極または負極活物質等を正極用または負極用集電体にそれぞれ塗布して電極を構成したものを含み、双極型の電池の場合には、集電体の一方の面にバインダを用いて正極活物質等を塗布して正極層を、反対側の面にバインダを用いて負極活物質等を塗布して負極層を有する双極型電極を構成したものを含む。以下では、正極30aおよび負極30bを区別無く呼ぶときには、電極(電池用電極)30と呼ぶ。 <Battery (secondary battery)>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of thebattery 10 of the embodiment.
The battery (secondary battery) 10 of the present embodiment is a lithium ion secondary battery which is a kind of non-aqueous electrolyte secondary battery. The lithium ion battery (cell unit) in the present specification refers to a secondary battery that uses lithium ions as a charge carrier and is charged and discharged by the movement of lithium ions between the positive and negative electrodes. The lithium ion battery (secondary battery) includes a battery using a liquid material as an electrolyte, and includes a battery using a solid material as an electrolyte (so-called all-solid-state battery). Further, the lithium ion battery in the present embodiment includes a battery having a metal foil (metal collector foil) as a current collector, and is composed of a resin to which a conductive material is added instead of the metal foil, that is, a so-called resin current collector. Includes batteries with body. When the resin current collector is used as a resin current collector for a bipolar electrode described later, a positive electrode is formed on one surface of the resin current collector and a negative electrode is formed on the other surface to form a bipolar electrode. May be configured. The lithium ion battery in the present embodiment includes a bipolar battery in which an electrode is formed by applying a positive electrode or a negative electrode active material or the like to a positive electrode or negative electrode current collector, respectively, using a binder. Is a bipolar electrode having a positive electrode layer by applying a positive electrode active material or the like using a binder on one surface of a current collector, and a negative electrode active material or the like by applying a negative electrode active material or the like using a binder on the opposite surface. Including those that make up. Hereinafter, when thepositive electrode 30a and the negative electrode 30b are referred to without distinction, they are referred to as electrodes (battery electrodes) 30.
図1は、一実施形態の電池10の断面模式図である。
本実施形態の電池(二次電池)10は、非水電解質二次電池の1種であるリチウムイオン二次電池である。なお、本明細書におけるリチウムイオン電池(単電池ユニット)は、電荷担体としてリチウムイオンを利用し、正負極間のリチウムイオンの移動により充放電が行われる二次電池をいう。当該リチウムイオン電池(二次電池)は、電解質に液体材料を使用した電池を含み、電解質に固体材料を使用した電池(いわゆる全固体電池)を含む。また本実施形態におけるリチウムイオン電池は、集電体として金属箔(金属集電箔)を有する電池を含み、金属箔に代わって導電性材料が添加された樹脂から構成される、いわゆる樹脂集電体を有する電池を含む。当該樹脂集電体を、後述するバイポーラ電極用樹脂集電体として用いる場合には、当該樹脂集電体の一方の面に正極を形成し、もう一方の面に負極を形成して双極型電極を構成したものであってもよい。なお、本実施形態におけるリチウムイオン電池は、バインダを用いて正極または負極活物質等を正極用または負極用集電体にそれぞれ塗布して電極を構成したものを含み、双極型の電池の場合には、集電体の一方の面にバインダを用いて正極活物質等を塗布して正極層を、反対側の面にバインダを用いて負極活物質等を塗布して負極層を有する双極型電極を構成したものを含む。以下では、正極30aおよび負極30bを区別無く呼ぶときには、電極(電池用電極)30と呼ぶ。 <Battery (secondary battery)>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the
The battery (secondary battery) 10 of the present embodiment is a lithium ion secondary battery which is a kind of non-aqueous electrolyte secondary battery. The lithium ion battery (cell unit) in the present specification refers to a secondary battery that uses lithium ions as a charge carrier and is charged and discharged by the movement of lithium ions between the positive and negative electrodes. The lithium ion battery (secondary battery) includes a battery using a liquid material as an electrolyte, and includes a battery using a solid material as an electrolyte (so-called all-solid-state battery). Further, the lithium ion battery in the present embodiment includes a battery having a metal foil (metal collector foil) as a current collector, and is composed of a resin to which a conductive material is added instead of the metal foil, that is, a so-called resin current collector. Includes batteries with body. When the resin current collector is used as a resin current collector for a bipolar electrode described later, a positive electrode is formed on one surface of the resin current collector and a negative electrode is formed on the other surface to form a bipolar electrode. May be configured. The lithium ion battery in the present embodiment includes a bipolar battery in which an electrode is formed by applying a positive electrode or a negative electrode active material or the like to a positive electrode or negative electrode current collector, respectively, using a binder. Is a bipolar electrode having a positive electrode layer by applying a positive electrode active material or the like using a binder on one surface of a current collector, and a negative electrode active material or the like by applying a negative electrode active material or the like using a binder on the opposite surface. Including those that make up. Hereinafter, when the
電池10は、例えば、発電要素において電極が並列接続されてなる形式のいわゆる並列積層型電池などの従来公知の任意の二次電池にも適用可能である。なお、以下の説明では、リチウムイオン二次電池を単に「電池」と呼ぶ。
The battery 10 can also be applied to any conventionally known secondary battery such as a so-called parallel laminated battery in which electrodes are connected in parallel in a power generation element. In the following description, the lithium ion secondary battery is simply referred to as a "battery".
本実施形態の電池10は、発電要素11と、正極タブ34aと、負極タブ34bと、外装体12と、を有する。
The battery 10 of the present embodiment has a power generation element 11, a positive electrode tab 34a, a negative electrode tab 34b, and an exterior body 12.
正極タブ34aは、発電要素11の正極側の端面に接触する。同様に、負極タブ34bは、発電要素11の負極側の端面に接触する。正極タブ34aおよび負極タブ34bは、それぞれ外装体12の外側に引き出される。正極タブ34aおよび負極タブ34bは、アルミニウム合金、銅合金等の高導電性材料が用いられる。
The positive electrode tab 34a comes into contact with the end face of the power generation element 11 on the positive electrode side. Similarly, the negative electrode tab 34b contacts the end face of the power generation element 11 on the negative electrode side. The positive electrode tab 34a and the negative electrode tab 34b are each pulled out to the outside of the exterior body 12. Highly conductive materials such as aluminum alloys and copper alloys are used for the positive electrode tabs 34a and the negative electrode tabs 34b.
外装体12は、外部からの衝撃や環境劣化を防止するために、発電要素11を内部に封止する。外装体12は、例えば、ラミネートフィルムによって袋状に構成される。なお、外装体12としては、金属缶ケースなどを用いてもよい。
The exterior body 12 seals the power generation element 11 inside in order to prevent external impact and environmental deterioration. The exterior body 12 is formed in a bag shape by, for example, a laminated film. As the exterior body 12, a metal can case or the like may be used.
本実施形態の電池10の発電要素11は、複数の単セル(電池セル)20を有する。発電要素11において、複数の単セル20は、厚さ方向に積層される。単セル20の積層数は、所望する電圧に応じて調節される。発電要素11における単セル20の積層方法は、任意である。一例として、発電要素11は、第1面に正極樹脂集電体を有し、第2面に負極樹脂集電体を有する単セル20を、隣り合う一対の単セル20の第1面と第2面とが隣接するように直列に複数積層した積層電池としても良い。別の一例として、発電要素11は、一枚の樹脂集電体の片面に正極層を設け、樹脂集電体の他方の面に負極層を設けた単セル20を、電解質層を介して複数積層した積層電池としても良い。
The power generation element 11 of the battery 10 of the present embodiment has a plurality of single cells (battery cells) 20. In the power generation element 11, the plurality of single cells 20 are stacked in the thickness direction. The number of stacked single cells 20 is adjusted according to a desired voltage. The method of stacking the single cells 20 in the power generation element 11 is arbitrary. As an example, the power generation element 11 has a single cell 20 having a positive electrode resin current collector on the first surface and a negative electrode resin current collector on the second surface, and the first surface and the first surface of a pair of adjacent single cells 20. A laminated battery may be used in which a plurality of batteries are stacked in series so that the two surfaces are adjacent to each other. As another example, the power generation element 11 has a plurality of single cells 20 having a positive electrode layer provided on one side of one resin current collector and a negative electrode layer provided on the other side of the resin current collector via an electrolyte layer. It may be a laminated battery.
<単セル(電池セル)>
図2は、単セル20の断面模式図である。
単セル20は、2つの電極(電池用電極)としての正極30aおよび負極30bと、セパレータ40と、を有する。 <Single cell (battery cell)>
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of thesingle cell 20.
Thesingle cell 20 has a positive electrode 30a and a negative electrode 30b as two electrodes (battery electrodes), and a separator 40.
図2は、単セル20の断面模式図である。
単セル20は、2つの電極(電池用電極)としての正極30aおよび負極30bと、セパレータ40と、を有する。 <Single cell (battery cell)>
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the
The
セパレータ40は、正極30aと負極30bとの間に配置される。発電要素11において、複数の単セル20は、正極30aと負極30bとを同方向に向けて積層される。発電要素11において、積層方向の正極側の端部に配置される単セル20の正極30aには、正極タブ34aが接触し、積層方向の負極側の端部に配置される単セル20の負極30bには、負極タブ34bが接触する。
The separator 40 is arranged between the positive electrode 30a and the negative electrode 30b. In the power generation element 11, the plurality of single cells 20 are laminated with the positive electrode 30a and the negative electrode 30b oriented in the same direction. In the power generation element 11, the positive electrode tab 34a comes into contact with the positive electrode 30a of the single cell 20 arranged at the end on the positive electrode side in the stacking direction, and the negative electrode of the single cell 20 arranged at the end on the negative electrode side in the stacking direction. The negative electrode tab 34b comes into contact with 30b.
セパレータ40には、電解質が保持される。これにより、セパレータ40は、電解質層として機能する。セパレータ40は、正極30aおよび負極30bの電極活物質層32の間に配置され、これらが互いに接触することを抑制する。これにより、セパレータ40は、正極30aと負極30bとの間の隔壁として機能する。
Electrolyte is retained in the separator 40. As a result, the separator 40 functions as an electrolyte layer. The separator 40 is arranged between the electrode active material layer 32 of the positive electrode 30a and the negative electrode 30b, and prevents them from coming into contact with each other. As a result, the separator 40 functions as a partition wall between the positive electrode 30a and the negative electrode 30b.
セパレータ40に保持される電解質としては、例えば、電解液またはゲルポリマー電解質などが挙げられる。これらの電解質を用いることで、高いリチウムイオン伝導性が確保される。セパレータの形態としては、例えば、上記電解質を吸収保持するポリマーや繊維からなる多孔性シートのセパレータや不織布セパレータ等を挙げることができる。セパレータとして、硫化物系、酸化物系の無機系固体電解質、または高分子系の有機系固体電解質などを適用することもできる。固体電解質の適用により、全固体電池を構成することができる。
Examples of the electrolyte held in the separator 40 include an electrolytic solution or a gel polymer electrolyte. By using these electrolytes, high lithium ion conductivity is ensured. Examples of the form of the separator include a separator of a porous sheet made of a polymer or fiber that absorbs and retains the electrolyte, a non-woven fabric separator, and the like. As the separator, a sulfide-based or oxide-based inorganic solid electrolyte, a polymer-based organic solid electrolyte, or the like can also be applied. By applying a solid electrolyte, an all-solid-state battery can be constructed.
正極30aおよび負極30bは、それぞれ、集電体31と、電極活物質層32と、枠体45と、を有する。電極活物質層32と集電体31とは、セパレータ40側からこの順に並ぶ。枠体45は、額縁状(環状)である。枠体45は、電極活物質層32の周囲を囲む。正極30aの枠体45と負極30bの枠体45とは、互いに溶着され一体化されている。
The positive electrode 30a and the negative electrode 30b each have a current collector 31, an electrode active material layer 32, and a frame body 45, respectively. The electrode active material layer 32 and the current collector 31 are arranged in this order from the separator 40 side. The frame body 45 has a frame shape (annular shape). The frame 45 surrounds the periphery of the electrode active material layer 32. The frame body 45 of the positive electrode 30a and the frame body 45 of the negative electrode 30b are welded to each other and integrated.
以下の説明において、正極30aおよび負極30bの電極活物質層32を互いに区別する場合、これらをそれぞれ正極活物質層32a、負極活物質層32bと呼ぶ。
In the following description, when the electrode active material layers 32 of the positive electrode 30a and the negative electrode 30b are distinguished from each other, they are referred to as a positive electrode active material layer 32a and a negative electrode active material layer 32b, respectively.
枠体45は、集電体31同士の接触や単セル20の端部における短絡を防止する。枠体45を構成する材料としては、絶縁性、シール性(液密性)、電池動作温度下での耐熱性等を有するものであればよく、樹脂材料が好適に採用される。
The frame body 45 prevents contact between the current collectors 31 and a short circuit at the end of the single cell 20. As the material constituting the frame body 45, any material having insulating property, sealing property (liquidtightness), heat resistance under the battery operating temperature and the like may be used, and a resin material is preferably adopted.
集電体31は、導電性のシート状の部材である。集電体31を構成する材料は、特に限定されないが、例えば、導電性を有する樹脂や、金属が用いられうる。軽量化の観点からは、集電体31は、導電性を有する樹脂によって形成された樹脂集電体であることが好ましい。なお、単セル20間のリチウムイオンの移動を遮断する観点からは、樹脂製の集電体31の一部に金属層を設けてもよい。
The current collector 31 is a conductive sheet-like member. The material constituting the current collector 31 is not particularly limited, and for example, a conductive resin or a metal can be used. From the viewpoint of weight reduction, the current collector 31 is preferably a resin current collector formed of a conductive resin. From the viewpoint of blocking the movement of lithium ions between the single cells 20, a metal layer may be provided on a part of the resin current collector 31.
樹脂製の集電体31を構成する導電性を有する樹脂としては、例えば、導電性高分子材料または非導電性高分子材料に必要に応じて導電性フィラーが添加された樹脂が挙げられる。
Examples of the conductive resin constituting the resin collector 31 include a conductive polymer material or a non-conductive polymer material to which a conductive filler is added as needed.
電極活物質層32は、電極活物質(正極活物質または負極活物質)および導電助剤を含む電極用造粒粒子(以下、単に造粒粒子)を有する。また、電極活物質層32は、必要に応じて、電解液および粘着剤のうち何れか一方又は両方をさらに含んでいてもよい。また、電極活物質層32は、必要に応じて、イオン伝導性ポリマー等を含んでもよい。
以下の説明において、正極活物質層32aおよび負極活物質層32bの電極活物質を互いに区別する場合、これらをそれぞれ正極活物質、負極活物質と呼ぶ。 The electrodeactive material layer 32 has electrode granulated particles (hereinafter, simply granulated particles) containing an electrode active material (positive electrode active material or negative electrode active material) and a conductive auxiliary agent. Further, the electrode active material layer 32 may further contain either one or both of the electrolytic solution and the pressure-sensitive adhesive, if necessary. Further, the electrode active material layer 32 may contain an ion conductive polymer or the like, if necessary.
In the following description, when the electrode active materials of the positive electrodeactive material layer 32a and the negative electrode active material layer 32b are distinguished from each other, they are referred to as a positive electrode active material and a negative electrode active material, respectively.
以下の説明において、正極活物質層32aおよび負極活物質層32bの電極活物質を互いに区別する場合、これらをそれぞれ正極活物質、負極活物質と呼ぶ。 The electrode
In the following description, when the electrode active materials of the positive electrode
イオン伝導性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシド(PEO)系及びポリプロピレンオキシド(PPO)系の公知のポリオキシアルキレンオキサイドポリマーが挙げられる。
Examples of the ion conductive polymer include known polyoxyalkylene oxide polymers such as polyethylene oxide (PEO) -based and polypropylene oxide (PPO) -based.
<電池用電極の製造装置及び電池用電極の製造方法>
次に、本実施形態の電池用電極(正極30aおよび負極30b)の製造装置について説明する。
集電体31は、電極30の製造工程において、帯状の集電体31Bを適宜切断することにより設けられるものとする。帯状の集電体31Bは、製造装置に投入される前はロール状となって保管される。このように、ロール状に保管される帯状の集電体31Bを、集電体ロール31Rとする。
なお、本実施形態では帯状の集電体31Bから集電体31とする方法を好適に用いられるものとして説明するが、その他方法であってもよい。
正極活物質層32a及び負極活物質層32bを区別なく呼ぶときには、活物質32cと呼ぶ。活物質32cは、電極活物質および導電助剤を含む、複数の電極用造粒粒子のことを意味する。活物質32cは、粉体状である。 <Battery electrode manufacturing equipment and battery electrode manufacturing method>
Next, the apparatus for manufacturing the battery electrodes (positive electrode 30a and negative electrode 30b) of the present embodiment will be described.
Thecurrent collector 31 is provided by appropriately cutting the band-shaped current collector 31B in the manufacturing process of the electrode 30. The band-shaped current collector 31B is stored in a roll shape before being charged into the manufacturing apparatus. The band-shaped current collector 31B stored in a roll shape in this way is referred to as a current collector roll 31R.
In this embodiment, the method of changing from the band-shapedcurrent collector 31B to the current collector 31 will be described as being preferably used, but other methods may be used.
When the positive electrodeactive material layer 32a and the negative electrode active material layer 32b are referred to without distinction, they are referred to as an active material 32c. The active material 32c means a plurality of electrode granulated particles containing an electrode active material and a conductive auxiliary agent. The active material 32c is in the form of powder.
次に、本実施形態の電池用電極(正極30aおよび負極30b)の製造装置について説明する。
集電体31は、電極30の製造工程において、帯状の集電体31Bを適宜切断することにより設けられるものとする。帯状の集電体31Bは、製造装置に投入される前はロール状となって保管される。このように、ロール状に保管される帯状の集電体31Bを、集電体ロール31Rとする。
なお、本実施形態では帯状の集電体31Bから集電体31とする方法を好適に用いられるものとして説明するが、その他方法であってもよい。
正極活物質層32a及び負極活物質層32bを区別なく呼ぶときには、活物質32cと呼ぶ。活物質32cは、電極活物質および導電助剤を含む、複数の電極用造粒粒子のことを意味する。活物質32cは、粉体状である。 <Battery electrode manufacturing equipment and battery electrode manufacturing method>
Next, the apparatus for manufacturing the battery electrodes (
The
In this embodiment, the method of changing from the band-shaped
When the positive electrode
正極30aの製造方法と負極30bの製造方法とは、主に電極活物質層32に含まれる電極活物質が異なる。そのため、製造装置については正極30aおよび負極30bによる差異はない。ここでは、電極30の製造装置として、製造装置(電池用電極の製造装置)1000を説明する。
図3に示すように、製造装置1000は、チャンバ100と、搬送装置200と、活物質供給装置300と、ロールプレス400と、枠体供給装置500と、集電体展開装置600と、入口部700と、を備える。 The method for manufacturing thepositive electrode 30a and the method for manufacturing the negative electrode 30b differ mainly in the electrode active material contained in the electrode active material layer 32. Therefore, there is no difference between the positive electrode 30a and the negative electrode 30b in the manufacturing apparatus. Here, a manufacturing device (manufacturing device for battery electrodes) 1000 will be described as a manufacturing device for the electrode 30.
As shown in FIG. 3, themanufacturing apparatus 1000 includes a chamber 100, a transfer device 200, an active material supply device 300, a roll press 400, a frame supply device 500, a current collector deployment device 600, and an inlet portion. It is equipped with 700.
図3に示すように、製造装置1000は、チャンバ100と、搬送装置200と、活物質供給装置300と、ロールプレス400と、枠体供給装置500と、集電体展開装置600と、入口部700と、を備える。 The method for manufacturing the
As shown in FIG. 3, the
チャンバ100は、内部を大気圧よりも減圧された状態に保持できる部屋である。チャンバ100の内部は、不図示の減圧ポンプにより大気圧よりも減圧される。チャンバ100の内部の圧力は、大気圧よりも減圧されていれば任意の値でよいが、例えば、大気圧から1×10-1~1×10-2Paまでの低真空環境となるように調整されていてもよいし、1×10-6~1×10-7Paの高真空環境となるように調整されていてもよいし、それ以上の超高真空や10-8~10-9Paレベルの極高真空であってもよい。なお、標準大気圧は、約1013hPa(約105Pa)である。
チャンバ100は、空洞状である。チャンバ100内では、帯状の集電体31Bが搬送される。
チャンバ100内では、本実施形態における電池の製造に係る主要な工程が実施される。すなわち、帯状の集電体31Bの上に粉体状の活物質32cを載置し、載置された活物質32cをプレス加工し、枠体45を設置する工程が実施される。チャンバ100の内部には、少なくとも搬送装置200、活物質供給装置300、ロールプレス400、枠体供給装置500が設けられている。本実施形態において、帯状の集電体31Bはチャンバ100の外部から内部へ挿入される。そのため、チャンバ100には、帯状の集電体31Bの入口として、スリット110が設けられている。
本実施形態に係る電池の製造時には、チャンバ100の内部は大気圧よりも減圧される。これにより、活物質内部に空気が残留することを防ぐ。 Thechamber 100 is a room in which the inside can be kept in a state where the pressure is lower than the atmospheric pressure. The inside of the chamber 100 is depressurized from the atmospheric pressure by a decompression pump (not shown). The pressure inside the chamber 100 may be any value as long as it is depressurized from the atmospheric pressure, but for example, the low vacuum environment from the atmospheric pressure to 1 × 10 -1 to 1 × 10 -2 Pa may be obtained. It may be adjusted, it may be adjusted to have a high vacuum environment of 1 × 10 -6 to 1 × 10 -7 Pa, an ultra-high vacuum higher than that, or 10-8 to 10-9 . It may be a Pa level ultra-high vacuum. The standard atmospheric pressure is about 1013 hPa ( about 105 Pa).
Thechamber 100 is hollow. A band-shaped current collector 31B is conveyed in the chamber 100.
In thechamber 100, the main steps related to the manufacture of the battery according to the present embodiment are carried out. That is, a step of placing the powdery active material 32c on the band-shaped current collector 31B, pressing the placed active material 32c, and installing the frame body 45 is carried out. Inside the chamber 100, at least a transfer device 200, an active material supply device 300, a roll press 400, and a frame supply device 500 are provided. In the present embodiment, the band-shaped current collector 31B is inserted from the outside to the inside of the chamber 100. Therefore, the chamber 100 is provided with a slit 110 as an inlet of the band-shaped current collector 31B.
At the time of manufacturing the battery according to the present embodiment, the inside of thechamber 100 is depressurized more than the atmospheric pressure. This prevents air from remaining inside the active material.
チャンバ100は、空洞状である。チャンバ100内では、帯状の集電体31Bが搬送される。
チャンバ100内では、本実施形態における電池の製造に係る主要な工程が実施される。すなわち、帯状の集電体31Bの上に粉体状の活物質32cを載置し、載置された活物質32cをプレス加工し、枠体45を設置する工程が実施される。チャンバ100の内部には、少なくとも搬送装置200、活物質供給装置300、ロールプレス400、枠体供給装置500が設けられている。本実施形態において、帯状の集電体31Bはチャンバ100の外部から内部へ挿入される。そのため、チャンバ100には、帯状の集電体31Bの入口として、スリット110が設けられている。
本実施形態に係る電池の製造時には、チャンバ100の内部は大気圧よりも減圧される。これにより、活物質内部に空気が残留することを防ぐ。 The
The
In the
At the time of manufacturing the battery according to the present embodiment, the inside of the
搬送装置200は、チャンバ100内において、帯状の集電体31Bを帯状の集電体31Bの長手方向に搬送する。また、搬送装置200として、帯状の集電体31Bの搬送方向において、ロールプレス400よりも上流側に第1搬送装置210、下流側に第2搬送装置220が設けられている。第1搬送装置210及び第2搬送装置220は、例えば、公知のベルトコンベアである。第1搬送装置210の上には、活物質供給装置300が設けられている。また、第2搬送装置220の上には、枠体供給装置500が設けられている。なお、以下において、第1搬送装置210と第2搬送装置220とをまとめて、搬送装置200と呼ぶことがある。
The transport device 200 transports the band-shaped current collector 31B in the chamber 100 in the longitudinal direction of the band-shaped current collector 31B. Further, as the transfer device 200, the first transfer device 210 is provided on the upstream side of the roll press 400 and the second transfer device 220 is provided on the downstream side in the transfer direction of the band-shaped current collector 31B. The first transfer device 210 and the second transfer device 220 are, for example, known belt conveyors. An active material supply device 300 is provided on the first transfer device 210. Further, a frame supply device 500 is provided on the second transfer device 220. In the following, the first transfer device 210 and the second transfer device 220 may be collectively referred to as a transfer device 200.
活物質供給装置300は、搬送装置200によりチャンバ100内に搬送される帯状の集電体31Bの上に、活物質32cを載置する。活物質供給装置300は、スクリューコンベア310と、投入シュート320と、解砕機330と、超音波振動機340と、シャッタユニット350と、を備える。
スクリューコンベア310は、活物質32cを活物質供給装置300へ運搬する。スクリューコンベア310の一方の端部は活物質32cの貯蔵部等(不図示)へ接続されている。スクリューコンベア310の他方の端部は、投入シュート320へ接続されている。 The activematerial supply device 300 places the active material 32c on the band-shaped current collector 31B which is conveyed into the chamber 100 by the transfer device 200. The active material supply device 300 includes a screw conveyor 310, a charging chute 320, a crusher 330, an ultrasonic vibrator 340, and a shutter unit 350.
Thescrew conveyor 310 transports the active material 32c to the active material supply device 300. One end of the screw conveyor 310 is connected to a storage portion or the like (not shown) of the active material 32c. The other end of the screw conveyor 310 is connected to the charging chute 320.
スクリューコンベア310は、活物質32cを活物質供給装置300へ運搬する。スクリューコンベア310の一方の端部は活物質32cの貯蔵部等(不図示)へ接続されている。スクリューコンベア310の他方の端部は、投入シュート320へ接続されている。 The active
The
投入シュート320は、スクリューコンベア310から運搬された活物質32cを、解砕機330へ運搬する。投入シュート320の一方の側面には、スクリューコンベア310の他方の端部が接続されている。投入シュート320の下面には、解砕機330の上面が接続されている。これにより、投入シュート320へスクリューコンベア310により水平方向に投入された活物質32cは、解砕機330へ自由落下することで投入される。
The charging chute 320 transports the active material 32c transported from the screw conveyor 310 to the crusher 330. The other end of the screw conveyor 310 is connected to one side surface of the charging chute 320. The upper surface of the crusher 330 is connected to the lower surface of the charging chute 320. As a result, the active material 32c horizontally charged into the charging chute 320 by the screw conveyor 310 is charged by free-falling into the crusher 330.
解砕機330は、チャンバ100内を搬送される帯状の集電体31Bの上に設けられている。解砕機330の上には投入シュート320が設けられている。解砕機330の下にはシャッタユニット350が設けられている。
ここで、投入シュート320から解砕機330内に投入された活物質32cは、その材料の性質上塊状となっていることがある。この状態のまま活物質32cを帯状の集電体31Bの上に載置すると、完成後の電極30の性能に影響を及ぼす。解砕機330は、この問題を解消するために、載置前の活物質32cを粉砕する役割を有する。 The crusher 330 is provided on the band-shapedcurrent collector 31B carried in the chamber 100. An input chute 320 is provided on the crusher 330. A shutter unit 350 is provided below the crusher 330.
Here, theactive material 32c charged into the crusher 330 from the charging chute 320 may be in the form of a lump due to the nature of the material. If the active material 32c is placed on the band-shaped current collector 31B in this state, the performance of the electrode 30 after completion is affected. The crusher 330 has a role of crushing the active material 32c before loading in order to solve this problem.
ここで、投入シュート320から解砕機330内に投入された活物質32cは、その材料の性質上塊状となっていることがある。この状態のまま活物質32cを帯状の集電体31Bの上に載置すると、完成後の電極30の性能に影響を及ぼす。解砕機330は、この問題を解消するために、載置前の活物質32cを粉砕する役割を有する。 The crusher 330 is provided on the band-shaped
Here, the
解砕機330は、排出シュート331と、ロータ332と、スクリーン333と、を備える。排出シュート331は、投入シュート320から投入された活物質32cを受け入れる容器である。本実施形態において、排出シュート331の下端部は開口しており、チャンバ100内に配置されているものとする。これにより、減圧されたチャンバ100内における帯状の集電体31B上に、活物質32cが載置される。
The crusher 330 includes a discharge chute 331, a rotor 332, and a screen 333. The discharge chute 331 is a container that receives the active material 32c charged from the charging chute 320. In the present embodiment, it is assumed that the lower end portion of the discharge chute 331 is open and is arranged in the chamber 100. As a result, the active material 32c is placed on the band-shaped current collector 31B in the depressurized chamber 100.
ロータ332は、排出シュート331内に配置された回転部材である。排出シュート331内に投入された活物質32cは、回転するロータ332に接触することにより攪拌される。これにより、塊状の活物質32cが粉砕される。
スクリーン333は、排出シュート331内において、ロータ332の下部に配置される。スクリーン333は、網状の部材である。スクリーン333は、ロータ332によって粉砕された活物質32cを、より細かくするふるいの役割を有する。スクリーン333は、塊状の活物質32cが回転するロータ332とスクリーン333との間に挟まれることで、塊状の活物質32cをすりつぶすように粉砕する役割を有する。 The rotor 332 is a rotating member arranged in thedischarge chute 331. The active material 32c charged into the discharge chute 331 is agitated by coming into contact with the rotating rotor 332. As a result, the massive active material 32c is crushed.
Thescreen 333 is located at the bottom of the rotor 332 in the discharge chute 331. The screen 333 is a net-like member. The screen 333 has the role of a sieve for making the active material 32c crushed by the rotor 332 finer. The screen 333 has a role of grinding the massive active material 32c so as to be crushed by being sandwiched between the rotating rotor 332 and the screen 333 in which the massive active material 32c is rotated.
スクリーン333は、排出シュート331内において、ロータ332の下部に配置される。スクリーン333は、網状の部材である。スクリーン333は、ロータ332によって粉砕された活物質32cを、より細かくするふるいの役割を有する。スクリーン333は、塊状の活物質32cが回転するロータ332とスクリーン333との間に挟まれることで、塊状の活物質32cをすりつぶすように粉砕する役割を有する。 The rotor 332 is a rotating member arranged in the
The
超音波振動機340は、排出シュート331下部の外壁に設けられている。つまり、ロータ332及びスクリーン333によって粉砕された活物質32cが堆積する部位の外側に設けられている。超音波振動機340は、超音波を発生することで排出シュート331の下部に堆積した活物質32cを振動させ、堆積した活物質32cを均一にならす役割を有する。
The ultrasonic vibrator 340 is provided on the outer wall below the discharge chute 331. That is, it is provided outside the portion where the active material 32c crushed by the rotor 332 and the screen 333 is deposited. The ultrasonic vibration machine 340 has a role of vibrating the active material 32c deposited on the lower part of the discharge chute 331 by generating ultrasonic waves and evening out the deposited active material 32c.
シャッタユニット350は、上述のように開口した排出シュート331の下端部に設けられている。つまり、シャッタユニット350の真上には、解砕機330によって粉砕された活物質32cが堆積する。この状態でシャッタユニット350を開閉することで、活物質32cがチャンバ100内を搬送される帯状の集電体31Bの上に落下する。これにより、帯状の集電体31Bの上に活物質32cを載置する。
The shutter unit 350 is provided at the lower end of the discharge chute 331 opened as described above. That is, the active material 32c crushed by the crusher 330 is deposited directly above the shutter unit 350. By opening and closing the shutter unit 350 in this state, the active material 32c falls onto the band-shaped current collector 31B conveyed in the chamber 100. As a result, the active material 32c is placed on the band-shaped current collector 31B.
シャッタユニット350は、第1シャッタ扉351と、第2シャッタ扉352と、を備える。本実施形態では、第1シャッタ扉351は、チャンバ100内において、帯状の集電体31Bの搬送方向の上流側に設けられている。第2シャッタ扉352は、帯状の集電体31Bの搬送方向の下流側に設けられている。
搬送装置200により搬送される帯状の集電体31Bの移動に合わせてシャッタユニット350を適宜開閉することで、帯状の集電体31Bの上に載置する活物質32cの量を調整する。これにより、帯状の集電体31Bの上に載置する活物質32cの量を精密に管理する。 Theshutter unit 350 includes a first shutter door 351 and a second shutter door 352. In the present embodiment, the first shutter door 351 is provided in the chamber 100 on the upstream side of the band-shaped current collector 31B in the transport direction. The second shutter door 352 is provided on the downstream side of the band-shaped current collector 31B in the transport direction.
By appropriately opening and closing theshutter unit 350 in accordance with the movement of the band-shaped current collector 31B transported by the transport device 200, the amount of the active material 32c placed on the band-shaped current collector 31B is adjusted. As a result, the amount of the active material 32c placed on the band-shaped current collector 31B is precisely controlled.
搬送装置200により搬送される帯状の集電体31Bの移動に合わせてシャッタユニット350を適宜開閉することで、帯状の集電体31Bの上に載置する活物質32cの量を調整する。これにより、帯状の集電体31Bの上に載置する活物質32cの量を精密に管理する。 The
By appropriately opening and closing the
ロールプレス400は、チャンバ100内において、第1搬送装置210と第2搬送装置220との間に設けられる。ロールプレス400は、上述の工程でチャンバ100内の帯状の集電体31Bの上に載置された活物質32cを、帯状の集電体31Bとともにプレス成形する。これにより、活物質32cを帯状の集電体31Bに定着させる役割を有する。
The roll press 400 is provided between the first transfer device 210 and the second transfer device 220 in the chamber 100. The roll press 400 press-molds the active material 32c placed on the band-shaped current collector 31B in the chamber 100 together with the band-shaped current collector 31B in the above step. As a result, it has a role of fixing the active material 32c to the band-shaped current collector 31B.
このとき、大気圧中において上述の載置を行うと、活物質32cの内部に空気が残留することがある。この状態のままロールプレス400によるプレス成型を行うと、プレス終了後に圧縮された空気が膨張し、活物質32cが弾け飛んだり、活物質32cの表面が凹凸になったりする等の不都合が生ずる。これに対し、本実施形態では、活物質32cの載置及びプレス成型の工程を、上述のように減圧されたチャンバ100の内部にて行う。これにより、活物質32c内に空気が残留することなく、上述の作業を行うことを可能とする。
第1搬送装置210からロールプレス400に搬送され、プレス成型された活物質32cは、第2搬送装置220へ搬送される。 At this time, if the above-mentioned placement is performed in atmospheric pressure, air may remain inside theactive material 32c. If press molding is performed by the roll press 400 in this state, the compressed air expands after the press is completed, causing inconveniences such as the active material 32c popping off and the surface of the active material 32c becoming uneven. On the other hand, in the present embodiment, the steps of placing the active material 32c and press molding are performed inside the chamber 100 under reduced pressure as described above. This makes it possible to perform the above-mentioned work without leaving air in the active material 32c.
Theactive material 32c that has been transferred from the first transfer device 210 to the roll press 400 and press-molded is transferred to the second transfer device 220.
第1搬送装置210からロールプレス400に搬送され、プレス成型された活物質32cは、第2搬送装置220へ搬送される。 At this time, if the above-mentioned placement is performed in atmospheric pressure, air may remain inside the
The
枠体供給装置500は、第2搬送装置220の上に設けられる。枠体供給装置500は上述の工程によりプレス成型された活物質32cの周囲に、枠体45を設置する。枠体供給装置500は、活物質供給装置300よりも搬送方向下流側に配置されている。枠体供給装置500は、帯状の集電体31B上の活物質32cを枠体45の内部に収容するように、枠体45を帯状の集電体31B上に供給する。枠体供給装置500は、支持具510と、移動レール520と、追従レール530と、を備える。
支持具510は、チャンバ100内に予め用意された枠体45を把持し、第2搬送装置220の上を搬送される活物質32cの周囲に移動する。 Theframe supply device 500 is provided on the second transfer device 220. The frame body supply device 500 installs the frame body 45 around the active material 32c press-molded by the above-mentioned process. The frame supply device 500 is arranged on the downstream side in the transport direction with respect to the active material supply device 300. The frame body supply device 500 supplies the frame body 45 onto the band-shaped current collector 31B so as to accommodate the active material 32c on the band-shaped current collector 31B inside the frame body 45. The frame supply device 500 includes a support 510, a moving rail 520, and a follow-up rail 530.
Thesupport 510 grips the frame 45 prepared in advance in the chamber 100 and moves around the active material 32c to be conveyed on the second transfer device 220.
支持具510は、チャンバ100内に予め用意された枠体45を把持し、第2搬送装置220の上を搬送される活物質32cの周囲に移動する。 The
The
支持具510は、ベース511と、把持アーム512と、を備える。ベース511は、追従レール530の摺動部532(後述する)に設置されている。
把持アーム512は、ベース511に接続されている。把持アーム512は、枠体45を把持する部位である。把持アーム512は、ベース511によって上下方向に移動可能である。把持アーム512による枠体45の把持方法は、例えば、吸着部513によって、枠体45を把持アーム512の先端部に吸着させる方法が好適に用いられる。 Thesupport 510 includes a base 511 and a gripping arm 512. The base 511 is installed on a sliding portion 532 (described later) of the follow-up rail 530.
Thegripping arm 512 is connected to the base 511. The gripping arm 512 is a portion for gripping the frame body 45. The gripping arm 512 can be moved up and down by the base 511. As a method of gripping the frame body 45 by the gripping arm 512, for example, a method of sucking the frame body 45 to the tip end portion of the gripping arm 512 by the suction portion 513 is preferably used.
把持アーム512は、ベース511に接続されている。把持アーム512は、枠体45を把持する部位である。把持アーム512は、ベース511によって上下方向に移動可能である。把持アーム512による枠体45の把持方法は、例えば、吸着部513によって、枠体45を把持アーム512の先端部に吸着させる方法が好適に用いられる。 The
The
移動レール520は、チャンバ100内において、支持具510を搬送装置200の搬送方向と交差する方向(本実施形態では直交する方向(後述するY方向))に移動させる。本実施形態において、移動レール520は、円柱状の部材が、搬送装置200の搬送方向と直交する方向を長手方向として、一対かつ平行に設けられている。この一対の移動レール520には、後述する追従レール530の両端に設けられた取付部531が、それぞれ取り付けられている。
The moving rail 520 moves the support 510 in the chamber 100 in a direction intersecting the transport direction of the transport device 200 (in the present embodiment, a direction orthogonal to the transport direction (Y direction described later)). In the present embodiment, the moving rail 520 is provided with a pair of columnar members in a pair and parallel with the direction orthogonal to the transport direction of the transport device 200 as the longitudinal direction. Mounting portions 531 provided at both ends of the follow-up rail 530, which will be described later, are mounted on the pair of moving rails 520, respectively.
追従レール530は、支持具510が設置される部位である。本実施形態において、追従レール530は、円柱状の部材であり、搬送装置200の搬送方向を長手方向として設けられている。追従レール530は、取付部531と、摺動部532と、を備える。
取付部531は、追従レール530の両端部に設けられている。取付部531は、1対の移動レール520にそれぞれ取り付けられている。取付部531は、移動レール520の長手方向に移動可能である。これにより、追従レール530は、移動レール520の長手方向に平行移動する。 The follow-uprail 530 is a portion where the support 510 is installed. In the present embodiment, the follow rail 530 is a columnar member, and is provided with the transport direction of the transport device 200 as the longitudinal direction. The follow-up rail 530 includes a mounting portion 531 and a sliding portion 532.
The mountingportions 531 are provided at both ends of the follow-up rail 530. The mounting portions 531 are mounted on a pair of moving rails 520, respectively. The mounting portion 531 is movable in the longitudinal direction of the moving rail 520. As a result, the following rail 530 moves in parallel in the longitudinal direction of the moving rail 520.
取付部531は、追従レール530の両端部に設けられている。取付部531は、1対の移動レール520にそれぞれ取り付けられている。取付部531は、移動レール520の長手方向に移動可能である。これにより、追従レール530は、移動レール520の長手方向に平行移動する。 The follow-up
The mounting
摺動部532は、追従レール530における、円柱状の部位である。上述のように、摺動部532には、支持具510が取り付けられる。これにより、支持具510は、追従レール530に伴い、移動レール520の長手方向に移動する。
これらによって、枠体供給装置500は、第2搬送装置220の側部に用意された枠体45を、支持具510によって持ち上げ、移動レール520によって第2搬送装置220の上部まで移動させ、帯状の集電体31Bの上に設置する。 The slidingportion 532 is a columnar portion of the follow-up rail 530. As described above, the support 510 is attached to the sliding portion 532. As a result, the support 510 moves in the longitudinal direction of the moving rail 520 along with the following rail 530.
As a result, the framebody supply device 500 lifts the frame body 45 prepared on the side portion of the second transfer device 220 by the support member 510, moves it to the upper part of the second transfer device 220 by the moving rail 520, and has a band shape. Install on the current collector 31B.
これらによって、枠体供給装置500は、第2搬送装置220の側部に用意された枠体45を、支持具510によって持ち上げ、移動レール520によって第2搬送装置220の上部まで移動させ、帯状の集電体31Bの上に設置する。 The sliding
As a result, the frame
枠体45を帯状の集電体31Bの上に設置する際は、移動レール520によって、枠体45を搬送装置200の搬送方向と直交する方向にのみ移動させ、活物質32cの位置にあわせて枠体45を降下させることで設置する。
あるいは、枠体45を降下させると同時に、追従レール530の長手方向、すなわち搬送装置200の搬送方向に支持具510を移動させてもよい。つまり、支持具510を、搬送装置200による帯状の集電体31Bの移動方向及び移動速度に合わせて移動させながら枠体45を設置してもよい。 When theframe body 45 is installed on the band-shaped current collector 31B, the frame body 45 is moved only in the direction orthogonal to the transport direction of the transport device 200 by the moving rail 520, and is aligned with the position of the active material 32c. It is installed by lowering the frame body 45.
Alternatively, at the same time as lowering theframe body 45, the support 510 may be moved in the longitudinal direction of the follow-up rail 530, that is, in the transport direction of the transport device 200. That is, the frame body 45 may be installed while the support tool 510 is moved according to the moving direction and the moving speed of the band-shaped current collector 31B by the transport device 200.
あるいは、枠体45を降下させると同時に、追従レール530の長手方向、すなわち搬送装置200の搬送方向に支持具510を移動させてもよい。つまり、支持具510を、搬送装置200による帯状の集電体31Bの移動方向及び移動速度に合わせて移動させながら枠体45を設置してもよい。 When the
Alternatively, at the same time as lowering the
集電体展開装置600は、チャンバ100内に、帯状の集電体31Bを供給する。本実施形態において、集電体展開装置600は、チャンバ100の外に設けられている。
集電体展開装置600は、ロール保持部610と、スプライサ620と、送りローラ630と、を備える。 The currentcollector deploying device 600 supplies a band-shaped current collector 31B into the chamber 100. In the present embodiment, the current collector deploying device 600 is provided outside the chamber 100.
The currentcollector deploying device 600 includes a roll holding unit 610, a splicer 620, and a feed roller 630.
集電体展開装置600は、ロール保持部610と、スプライサ620と、送りローラ630と、を備える。 The current
The current
ロール保持部610には、集電体ロール31Rが保持される。ロール保持部610は、支柱部611と、ロールチェンジャ612と、回転部613と、取付部614と、を備える。
支柱部611は、ロール保持部610のベースとなる部位である。支柱部611は、例えば、棒状の部材が地上に垂直に設けられて構成されている。
ロールチェンジャ612は、棒状の部材である。
回転部613は、支柱部611の上端に設けられる。回転部613は、ロールチェンジャ612の長手方向の中央部を回転可能に保持する。
取付部614は、棒状の部材である。取付部614は、ロールチェンジャ612の両端部に、ロールチェンジャ612が回転する平面に対して垂直に設けられる。
取付部614は、集電体ロール31Rの中心部を挿入することで、集電体ロール31Rを保持する。 Thecurrent collector roll 31R is held in the roll holding portion 610. The roll holding portion 610 includes a support column portion 611, a roll changer 612, a rotating portion 613, and a mounting portion 614.
Thestrut portion 611 is a base portion of the roll holding portion 610. The strut portion 611 is configured, for example, with a rod-shaped member provided vertically on the ground.
Theroll changer 612 is a rod-shaped member.
The rotatingportion 613 is provided at the upper end of the strut portion 611. The rotating portion 613 rotatably holds the central portion of the roll changer 612 in the longitudinal direction.
The mountingportion 614 is a rod-shaped member. The mounting portions 614 are provided at both ends of the roll changer 612 so as to be perpendicular to the plane on which the roll changer 612 rotates.
The mountingportion 614 holds the current collector roll 31R by inserting the central portion of the current collector roll 31R.
支柱部611は、ロール保持部610のベースとなる部位である。支柱部611は、例えば、棒状の部材が地上に垂直に設けられて構成されている。
ロールチェンジャ612は、棒状の部材である。
回転部613は、支柱部611の上端に設けられる。回転部613は、ロールチェンジャ612の長手方向の中央部を回転可能に保持する。
取付部614は、棒状の部材である。取付部614は、ロールチェンジャ612の両端部に、ロールチェンジャ612が回転する平面に対して垂直に設けられる。
取付部614は、集電体ロール31Rの中心部を挿入することで、集電体ロール31Rを保持する。 The
The
The
The rotating
The mounting
The mounting
スプライサ620は、帯状の集電体31Bの端部同士を接合する。集電体ロール31Rが全て展開され、帯状の集電体31Bが全て供給されると、最終的には帯状の集電体31Bの終端がチャンバ100の方向に向けて移動する。この終端と、上述のように複数用意された集電体ロール31Rを展開した帯状の集電体31Bの始端とをスプライサ620により接合する。これにより、複数の帯状の集電体31Bを途切れさせることなく連続的にチャンバ100に供給する。
The splicer 620 joins the ends of the band-shaped current collector 31B to each other. When all the current collector rolls 31R are deployed and all the band-shaped current collectors 31B are supplied, the end of the band-shaped current collector 31B finally moves toward the chamber 100. This end and the start end of the band-shaped current collector 31B in which a plurality of prepared current collector rolls 31R are developed as described above are joined by a splicer 620. As a result, the plurality of band-shaped current collectors 31B are continuously supplied to the chamber 100 without interruption.
送りローラ630は、ロール保持部610とチャンバ100との間に設けられる。送りローラ630は、複数の回転部材からなる。送りローラ630により搬送される帯状の集電体31Bは、前記複数の回転部材に沿って移動する。これにより、帯状の集電体31Bを送りローラ630の途中で緩ませることなく、安定してチャンバ100内に供給する。
The feed roller 630 is provided between the roll holding portion 610 and the chamber 100. The feed roller 630 is composed of a plurality of rotating members. The band-shaped current collector 31B conveyed by the feed roller 630 moves along the plurality of rotating members. As a result, the band-shaped current collector 31B is stably supplied into the chamber 100 without being loosened in the middle of the feed roller 630.
上述の集電体展開装置600によって、チャンバ100への帯状の集電体31Bの供給は、以下のようにされる。ここで、集電体ロール31Rは、ロール保持部610に少なくとも2つ保持される。なお、集電体ロール31Rは、図3に示す上側の集電体ロール31Rの付近、すなわち上側の取付部614の付近に複数用意されているものとする。
まず、取付部614に取付けられた集電体ロール31Rが適宜展開され、集電体ロール31Rから帯状の集電体31Bが供給される。 By the above-mentioned currentcollector deploying device 600, the supply of the band-shaped current collector 31B to the chamber 100 is as follows. Here, at least two current collector rolls 31R are held by the roll holding portion 610. It is assumed that a plurality of current collector rolls 31R are prepared in the vicinity of the upper current collector roll 31R shown in FIG. 3, that is, in the vicinity of the upper mounting portion 614.
First, thecurrent collector roll 31R attached to the mounting portion 614 is appropriately deployed, and the band-shaped current collector 31B is supplied from the current collector roll 31R.
まず、取付部614に取付けられた集電体ロール31Rが適宜展開され、集電体ロール31Rから帯状の集電体31Bが供給される。 By the above-mentioned current
First, the
通常時のチャンバ100への帯状の集電体31Bの供給は、ロール保持部610によって下側に保持された集電体ロール31Rからされる。上述のように、集電体ロール31Rが全て展開されると、下側の集電体ロール31Rの終端と、上側の集電体ロール31Rの始端がスプライサ620によって接合される。これにより、チャンバ100への集電体ロール31Rの供給が、上側の集電体ロール31Rからされるように切り替わる。
The supply of the band-shaped current collector 31B to the chamber 100 in the normal state is from the current collector roll 31R held downward by the roll holding portion 610. As described above, when all the current collector rolls 31R are deployed, the end of the lower current collector roll 31R and the start end of the upper current collector roll 31R are joined by the splicer 620. As a result, the supply of the current collector roll 31R to the chamber 100 is switched so as to be supplied from the upper collector roll 31R.
その後、上側の集電体ロール31Rは、ロールチェンジャ612によって下側に移動する。すると、集電体ロール31Rが取付けられていない状態となった側の取付部614が、上側に移動する。この状態となった後、上述のように、上側の取付部614の付近に用意されていた集電体ロール31Rが、上側に移動した取付部614に取付けられる。
これを繰り返すことにより、チャンバ100への帯状の集電体31Bの供給を止めることなく、集電体ロール31Rを切り替え、連続的に帯状の集電体31Bを供給する。 After that, theupper collector roll 31R is moved downward by the roll changer 612. Then, the mounting portion 614 on the side where the current collector roll 31R is not mounted moves upward. After this state is reached, as described above, the current collector roll 31R prepared in the vicinity of the upper mounting portion 614 is mounted on the mounting portion 614 moved to the upper side.
By repeating this, thecurrent collector roll 31R is switched and the band-shaped current collector 31B is continuously supplied without stopping the supply of the band-shaped current collector 31B to the chamber 100.
これを繰り返すことにより、チャンバ100への帯状の集電体31Bの供給を止めることなく、集電体ロール31Rを切り替え、連続的に帯状の集電体31Bを供給する。 After that, the
By repeating this, the
入口部700は、チャンバ100の側壁において、スリット110の位置に合わせて設けられる。入口部700は、帯状の集電体31Bがチャンバ100内に進入する部位である。また、入口部700には、帯状の集電体31Bがチャンバ100内に進入する際に、同時にチャンバ100外の大気がチャンバ100内に侵入することを防ぐスリットガイド(不図示)が設けられている。これにより、減圧されたチャンバ100内の気圧を保ちながら、帯状の集電体31Bをチャンバ100内に供給する。
The entrance portion 700 is provided on the side wall of the chamber 100 in accordance with the position of the slit 110. The inlet portion 700 is a portion where the band-shaped current collector 31B enters the chamber 100. Further, the inlet portion 700 is provided with a slit guide (not shown) that prevents the atmosphere outside the chamber 100 from entering the chamber 100 at the same time when the band-shaped current collector 31B enters the chamber 100. There is. As a result, the band-shaped current collector 31B is supplied into the chamber 100 while maintaining the air pressure in the decompressed chamber 100.
以上のように、入口部700よりチャンバ100内に供給された帯状の集電体31Bは、集電体展開装置600によって帯状の集電体31Bを載置され、ロールプレス400によってプレス成型された後、枠体供給装置500により枠体を設置される。その後、帯状の集電体31Bを枠体の間隔に合わせ適宜切断することで、電極30を形成する。
As described above, the band-shaped current collector 31B supplied into the chamber 100 from the inlet portion 700 has the band-shaped current collector 31B placed on the current collector deploying device 600 and press-molded by the roll press 400. After that, the frame body is installed by the frame body supply device 500. After that, the band-shaped current collector 31B is appropriately cut according to the distance between the frames to form the electrode 30.
なお、上述の工程により形成された電極30(すなわち、正極30aおよび負極30b)を適宜積層することにより、単セル20とする。
The single cell 20 is formed by appropriately laminating the electrodes 30 (that is, the positive electrode 30a and the negative electrode 30b) formed by the above steps.
以上説明したように、本実施形態に係る製造装置1000によれば、上述の電池10の製造方法に用いる各装置(搬送装置200、活物質供給装置300、ロールプレス400)が大気圧よりも減圧されるチャンバ100内に設けられている。このことによって、減圧環境下において帯状の集電体31B上に活物質32cを載置し、プレスすることができる。このため、プレス前の活物質32c内に空気を残すことなく帯状の集電体31B上に活物質32cを載置し、活物質32cを帯状の集電体31Bに定着させることができる。更に、活物質供給装置300には開閉することで前記帯状の集電体31B上への前記活物質32cの供給を調整するシャッタユニット350が設けられている。これにより、帯状の集電体31Bの上に載置する活物質32cの量を精密に管理することができる。
As described above, according to the manufacturing apparatus 1000 according to the present embodiment, each apparatus (conveying apparatus 200, active material supply apparatus 300, roll press 400) used in the above-mentioned manufacturing method of the battery 10 has a lower pressure than the atmospheric pressure. It is provided in the chamber 100 to be manufactured. As a result, the active material 32c can be placed and pressed on the band-shaped current collector 31B in a reduced pressure environment. Therefore, the active material 32c can be placed on the band-shaped current collector 31B without leaving air in the active material 32c before pressing, and the active material 32c can be fixed to the band-shaped current collector 31B. Further, the active material supply device 300 is provided with a shutter unit 350 that adjusts the supply of the active material 32c onto the band-shaped current collector 31B by opening and closing. Thereby, the amount of the active material 32c placed on the band-shaped current collector 31B can be precisely controlled.
また、活物質供給装置300に対して、搬送装置200による帯状の集電体31Bの運搬方向の下流側に、枠体供給装置500が備えられる。このことによって、活物質供給装置300によって帯状の集電体31B上に適切な量の活物質32cが載置された後に、枠体45が活物質32cの周囲に設置される。よって、上述の活物質供給装置300によって適切な量を載置された活物質32cの周囲に枠体45を置くことができる。そのため、適切な量の活物質32cを枠体45内に収めることで、活物質32cを枠体45の内面に隙間なく配置することができる。
Further, with respect to the active material supply device 300, the frame body supply device 500 is provided on the downstream side in the transport direction of the band-shaped current collector 31B by the transport device 200. As a result, after an appropriate amount of the active material 32c is placed on the band-shaped current collector 31B by the active material supply device 300, the frame 45 is installed around the active material 32c. Therefore, the frame 45 can be placed around the active material 32c on which an appropriate amount is placed by the above-mentioned active material supply device 300. Therefore, by storing an appropriate amount of the active material 32c in the frame body 45, the active material 32c can be arranged without a gap on the inner surface of the frame body 45.
また、帯状の集電体31Bの移動方向及び移動速度に合わせて、枠体45を移動させながら帯状の集電体31Bの上に設置される。このことによって、帯状の集電体31Bの搬送を逐一停止させることなく枠体45を設置することができる。よって、より製造に要する時間を短縮することができる。
Further, it is installed on the band-shaped current collector 31B while moving the frame 45 according to the moving direction and moving speed of the band-shaped current collector 31B. As a result, the frame body 45 can be installed without stopping the transportation of the band-shaped current collector 31B one by one. Therefore, the time required for manufacturing can be further shortened.
また、帯状の集電体31Bの端部同士を接合することで、連続的に搬送装置200に供給される。このことによって、電池の製造工程において帯状の集電体31Bを途切れさせることなく供給することができる。
Further, by joining the ends of the band-shaped current collectors 31B to each other, the current collectors 200 are continuously supplied to the transport device 200. As a result, the band-shaped current collector 31B can be supplied without interruption in the battery manufacturing process.
また、帯状の集電体31Bの供給装置がチャンバ100の外に設けられている。このことによって、チャンバ100の大きさを必要最小限とすることができる。
Further, a supply device for the band-shaped current collector 31B is provided outside the chamber 100. This makes it possible to minimize the size of the chamber 100.
なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、集電体展開装置600は、チャンバ100内に設置されていてもよい。
また、活物質供給装置300は、その全体がチャンバ100内に設けられていてもよい。
また、枠体供給装置500は、搬送装置200の搬送方向において、集電体展開装置600の上流側に設けられていてもよい。すなわち、帯状の集電体31Bの上に枠体45を設置した後に、枠体45の内側に活物質32cを載置してもよい。 The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, the currentcollector deploying device 600 may be installed in the chamber 100.
Further, the activematerial supply device 300 may be entirely provided in the chamber 100.
Further, the framebody supply device 500 may be provided on the upstream side of the current collector deploying device 600 in the transport direction of the transport device 200. That is, after installing the frame body 45 on the band-shaped current collector 31B, the active material 32c may be placed inside the frame body 45.
例えば、集電体展開装置600は、チャンバ100内に設置されていてもよい。
また、活物質供給装置300は、その全体がチャンバ100内に設けられていてもよい。
また、枠体供給装置500は、搬送装置200の搬送方向において、集電体展開装置600の上流側に設けられていてもよい。すなわち、帯状の集電体31Bの上に枠体45を設置した後に、枠体45の内側に活物質32cを載置してもよい。 The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, the current
Further, the active
Further, the frame
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
In addition, it is appropriately possible to replace the constituent elements in the above-described embodiment with well-known constituent elements without departing from the spirit of the present invention, and the above-mentioned modified examples may be appropriately combined.
<枠体供給装置>
リチウムイオン電池は、一般に、正極集電体の表面に正極活物質層が形成された正極と、負極集電体の表面に負極活物質層が形成された負極とが、セパレータを介して積層されて構成される。このリチウムイオン電池用電極の製造方法として、集電体の上に粉体状の活物質を載置し、プレスすることで一体とする成型方法が知られている。その際、集電体上の活物質の周囲に枠体を載置する方法が知られている。例えば、集電体上に設けられた枠体内部に活物質を充填する方法がある(特許文献1)。また、集電体上に設けられた枠体内側に活物質を配置する方法がある(特許文献2)。 <Frame supply device>
In a lithium ion battery, generally, a positive electrode having a positive electrode active material layer formed on the surface of a positive electrode current collector and a negative electrode having a negative electrode active material layer formed on the surface of a negative electrode current collector are laminated via a separator. It is composed of. As a method for manufacturing an electrode for a lithium ion battery, a molding method is known in which a powdery active material is placed on a current collector and pressed into an integral body. At that time, a method of placing a frame around the active material on the current collector is known. For example, there is a method of filling the inside of a frame provided on a current collector with an active material (Patent Document 1). Further, there is a method of arranging an active material inside a frame provided on a current collector (Patent Document 2).
リチウムイオン電池は、一般に、正極集電体の表面に正極活物質層が形成された正極と、負極集電体の表面に負極活物質層が形成された負極とが、セパレータを介して積層されて構成される。このリチウムイオン電池用電極の製造方法として、集電体の上に粉体状の活物質を載置し、プレスすることで一体とする成型方法が知られている。その際、集電体上の活物質の周囲に枠体を載置する方法が知られている。例えば、集電体上に設けられた枠体内部に活物質を充填する方法がある(特許文献1)。また、集電体上に設けられた枠体内側に活物質を配置する方法がある(特許文献2)。 <Frame supply device>
In a lithium ion battery, generally, a positive electrode having a positive electrode active material layer formed on the surface of a positive electrode current collector and a negative electrode having a negative electrode active material layer formed on the surface of a negative electrode current collector are laminated via a separator. It is composed of. As a method for manufacturing an electrode for a lithium ion battery, a molding method is known in which a powdery active material is placed on a current collector and pressed into an integral body. At that time, a method of placing a frame around the active material on the current collector is known. For example, there is a method of filling the inside of a frame provided on a current collector with an active material (Patent Document 1). Further, there is a method of arranging an active material inside a frame provided on a current collector (Patent Document 2).
上記リチウムイオン電池用電極の生産性を向上させるためには、集電体を連続的に搬送し、当該搬送される集電体上に活物質を供給していく必要がある。この際、搬送されている集電体上に、前述した枠体を設置していく必要があるが、特許文献1及び2では、連続的に搬送される集電体上に、枠体を供給する機構に関する具体的な構成について何ら検討されていない。
In order to improve the productivity of the electrode for the lithium ion battery, it is necessary to continuously transport the current collector and supply the active material onto the transported current collector. At this time, it is necessary to install the above-mentioned frame body on the current collector being transported, but in Patent Documents 1 and 2, the frame body is supplied on the current collector continuously transported. No specific configuration has been considered regarding the mechanism to be used.
本態様は、搬送される集電体上に枠体を円滑に供給することができ、生産性を向上させることができる枠体供給装置及び電池用電極の製造装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a frame body supply device and a battery electrode manufacturing device capable of smoothly supplying a frame body onto a collected current collector and improving productivity. ..
前記課題を解決するために、本態様は以下の手段を提案している。
本態様に係る枠体供給装置は、内部が大気圧よりも減圧されるチャンバ内を水平方向のうちの第1方向に搬送される集電体の上に、枠体を供給する枠体供給装置であって、前記チャンバ内に配置され、前記チャンバ内で前記枠体を離脱自在に保持し、前記枠体を上下方向に移動する支持具と、前記支持具を、水平方向のうちの前記第1方向に交差する第2方向に移動させる移動レールと、を備えている。 In order to solve the above problems, this aspect proposes the following means.
The frame supply device according to this embodiment is a frame supply device that supplies a frame onto a current collector that is conveyed in the first horizontal direction in a chamber whose inside is depressurized from atmospheric pressure. A support that is arranged in the chamber, holds the frame detachably in the chamber, and moves the frame in the vertical direction, and the support is the first in the horizontal direction. It is equipped with a moving rail that intersects in one direction and moves in a second direction.
本態様に係る枠体供給装置は、内部が大気圧よりも減圧されるチャンバ内を水平方向のうちの第1方向に搬送される集電体の上に、枠体を供給する枠体供給装置であって、前記チャンバ内に配置され、前記チャンバ内で前記枠体を離脱自在に保持し、前記枠体を上下方向に移動する支持具と、前記支持具を、水平方向のうちの前記第1方向に交差する第2方向に移動させる移動レールと、を備えている。 In order to solve the above problems, this aspect proposes the following means.
The frame supply device according to this embodiment is a frame supply device that supplies a frame onto a current collector that is conveyed in the first horizontal direction in a chamber whose inside is depressurized from atmospheric pressure. A support that is arranged in the chamber, holds the frame detachably in the chamber, and moves the frame in the vertical direction, and the support is the first in the horizontal direction. It is equipped with a moving rail that intersects in one direction and moves in a second direction.
この態様によれば、枠体供給装置がチャンバ内に設けられ、枠体を上下方向に移動させる支持具が、移動レールによって、第1方向に交差する第2方向に移動する。このように枠体を移動させ、第1方向に搬送される集電体の上に枠体を設置することができるので、枠体を円滑に供給することができる。
また、支持具は移動レールにより移動する。これにより、例えば、ロボットアーム等と比較して、より構造を簡素にすることができる。 According to this aspect, the frame supply device is provided in the chamber, and the support for moving the frame in the vertical direction is moved in the second direction intersecting the first direction by the moving rail. Since the frame body can be moved in this way and the frame body can be installed on the current collector conveyed in the first direction, the frame body can be smoothly supplied.
In addition, the support is moved by the moving rail. As a result, the structure can be further simplified as compared with, for example, a robot arm or the like.
また、支持具は移動レールにより移動する。これにより、例えば、ロボットアーム等と比較して、より構造を簡素にすることができる。 According to this aspect, the frame supply device is provided in the chamber, and the support for moving the frame in the vertical direction is moved in the second direction intersecting the first direction by the moving rail. Since the frame body can be moved in this way and the frame body can be installed on the current collector conveyed in the first direction, the frame body can be smoothly supplied.
In addition, the support is moved by the moving rail. As a result, the structure can be further simplified as compared with, for example, a robot arm or the like.
また、前記支持具を前記第1方向に移動させる追従レールを更に備えていてもよい。
Further, a follow-up rail for moving the support in the first direction may be further provided.
この態様によれば、支持具を第1方向に移動させる追従レールを更に備えている。これにより、集電体の移動速度に合わせて枠体を第1方向へ移動させながら、集電体の上に枠体を設置することができる。
ここで、集電体の上に載置された活物質の周囲に枠体を設置する場合、枠体と活物質との位置合わせを必要とする。つまり、枠体が第1方向に移動しない場合は、集電体の搬送を逐一停止して、枠体を設置する必要がある。
追従レールによって枠体を第1方向に移動させることが出来ることによって、集電体の第1方向への搬送を止めることなく、活物質の周囲に位置を合わせて枠体を設置することができる。 According to this aspect, a follow-up rail for moving the support in the first direction is further provided. Thereby, the frame body can be installed on the current collector while moving the frame body in the first direction according to the moving speed of the current collector.
Here, when the frame is installed around the active material placed on the current collector, it is necessary to align the frame with the active material. That is, if the frame does not move in the first direction, it is necessary to stop the transport of the current collector one by one and install the frame.
Since the frame can be moved in the first direction by the follow-up rail, the frame can be installed by aligning the position around the active material without stopping the transport of the current collector in the first direction. ..
ここで、集電体の上に載置された活物質の周囲に枠体を設置する場合、枠体と活物質との位置合わせを必要とする。つまり、枠体が第1方向に移動しない場合は、集電体の搬送を逐一停止して、枠体を設置する必要がある。
追従レールによって枠体を第1方向に移動させることが出来ることによって、集電体の第1方向への搬送を止めることなく、活物質の周囲に位置を合わせて枠体を設置することができる。 According to this aspect, a follow-up rail for moving the support in the first direction is further provided. Thereby, the frame body can be installed on the current collector while moving the frame body in the first direction according to the moving speed of the current collector.
Here, when the frame is installed around the active material placed on the current collector, it is necessary to align the frame with the active material. That is, if the frame does not move in the first direction, it is necessary to stop the transport of the current collector one by one and install the frame.
Since the frame can be moved in the first direction by the follow-up rail, the frame can be installed by aligning the position around the active material without stopping the transport of the current collector in the first direction. ..
また、前記支持具は、前記枠体に吸着してもよい。
Further, the support may be attached to the frame.
この態様によれば、支持具が枠体に吸着する。これにより、枠体を掴むように把持した場合と比較して、枠体が変形するなどといった事を防ぐことができる。
According to this aspect, the support is attached to the frame. As a result, it is possible to prevent the frame from being deformed as compared with the case where the frame is gripped so as to be gripped.
また、前記支持具に保持された前記枠体を前記移動レールに沿って移動させ、前記集電体上に形成された活物質層を前記枠体の内部に収容するように前記枠体を前記集電体上に供給してもよい。
Further, the frame body held by the support is moved along the moving rail, and the frame body is accommodated inside the frame body so that the active material layer formed on the current collector is accommodated inside the frame body. It may be supplied on the current collector.
この態様によれば、集電体上に形成された活物質層を枠体の内部に収容するように、枠体を集電体上に供給する。つまり、あらかじめ適切な量を載置された活物質の周囲に、枠体を供給する。そのため、適切な量の活物質を枠体内に収めることで、活物質を枠体の内面に隙間なく配置することができる。
According to this aspect, the frame body is supplied onto the current collector so that the active material layer formed on the current collector is housed inside the frame body. That is, the frame is supplied around the active material in which an appropriate amount is placed in advance. Therefore, by storing an appropriate amount of the active material in the frame, the active material can be arranged without a gap on the inner surface of the frame.
また、本態様に係る電池用電極の製造装置は、内部が大気圧よりも減圧されるチャンバと、前記チャンバ内で集電体を搬送する搬送装置と、前記チャンバ内に配置され、前記チャンバ内で前記枠体を離脱自在に保持し、前記枠体を上下方向に移動する支持具と、前記支持具を、水平方向のうちの前記第1方向に交差する第2方向に移動させる移動レールと、を備える枠体供給装置と、前記搬送装置により搬送される集電体上に、粉体状の活物質を供給する活物質供給装置と、を備えている。
Further, the device for manufacturing the battery electrode according to this embodiment is arranged in the chamber, the chamber in which the pressure is reduced below the atmospheric pressure, the transport device for transporting the current collector in the chamber, and the inside of the chamber. A support that holds the frame body detachably and moves the frame body in the vertical direction, and a moving rail that moves the support tool in the second direction that intersects the first direction in the horizontal direction. A frame body supply device including the above, and an active material supply device for supplying a powdery active material on the current collector conveyed by the transfer device.
この態様によれば、チャンバ内に枠体供給装置を備える。ここで、電池の製造工程、つまり、集電体への枠体の設置は、内部が減圧されたチャンバにて行うことが理想とされることがある。この場合において、チャンバ内に枠体供給装置が設けられていると、集電体への枠体の設置をチャンバ内で行うことができる。そのため、理想の電池製造工程を実現することができる。
According to this aspect, a frame supply device is provided in the chamber. Here, it may be ideal that the battery manufacturing process, that is, the installation of the frame body on the current collector is performed in a chamber whose inside is depressurized. In this case, if the frame body supply device is provided in the chamber, the frame body can be installed in the current collector in the chamber. Therefore, the ideal battery manufacturing process can be realized.
また、前記枠体供給装置は、前記活物質供給装置よりも搬送方向下流側に配置され、前記集電体上に形成された活物質層を前記枠体の内部に収容するように前記枠体を前記集電体上に供給してもよい。
Further, the frame body supply device is arranged on the downstream side in the transport direction from the active material supply device, and the frame body is such that the active material layer formed on the current collector is housed inside the frame body. May be supplied onto the current collector.
この態様によれば、枠体供給装置は、活物質供給装置よりも搬送方向下流側に配置される。このことによって、活物質供給装置によって集電体上に適切な量の活物質が載置された後に、枠体が活物質の周囲に設置される。よって、上述の活物質供給装置によって適切な量を載置された活物質の周囲に枠体を置くことができる。そのため、適切な量の活物質を枠体内に収めることで、活物質を枠体の内面に隙間なく配置することができる。
According to this aspect, the frame supply device is arranged on the downstream side in the transport direction with respect to the active material supply device. As a result, the frame is placed around the active material after an appropriate amount of the active material is placed on the current collector by the active material supply device. Therefore, the frame can be placed around the active material in which an appropriate amount is placed by the above-mentioned active material supply device. Therefore, by storing an appropriate amount of the active material in the frame, the active material can be arranged without a gap on the inner surface of the frame.
また、前記活物質供給装置は、前記チャンバ内に配置されると共に前記枠体供給装置よりも搬送方向下流側に配置され、前記活物質供給装置は、前記集電体上に載置された枠体の内部に、粉体状の活物質を供給してもよい。
Further, the active material supply device is arranged in the chamber and downstream of the frame supply device in the transport direction, and the active material supply device is placed on the current collector frame. A powdery active material may be supplied to the inside of the body.
この態様によれば、活物質供給装置は、チャンバ内に配置されると共に枠体供給装置よりも搬送方向下流側に配置される。これにより、集電体上に載置された枠体の内部に、活物質を供給することができる。
According to this aspect, the active material supply device is arranged in the chamber and is arranged on the downstream side in the transport direction from the frame supply device. As a result, the active material can be supplied to the inside of the frame body placed on the current collector.
本態様によれば、搬送される集電体上に枠体を円滑に供給することができ、生産性を向上させることができる枠体供給装置及び電池用電極の製造装置を提供することができる。
According to this aspect, it is possible to provide a frame body supply device and a battery electrode manufacturing device capable of smoothly supplying a frame body onto a collected current collector and improving productivity. ..
なお、本実施形態において、支持具510の移動方向は、図4に示すX方向(第1方向)、Y方向(第2方向)、Z方向(上下方向)である。また、X方向は追従レール530の長手方向である。X方向は、搬送装置200によって帯状の集電体31Bが搬送される方向と平行である。また、Y方向は移動レール520の長手方向であり、水平方向のうちX方向に直交する方向である。
In the present embodiment, the moving directions of the support 510 are the X direction (first direction), the Y direction (second direction), and the Z direction (vertical direction) shown in FIG. Further, the X direction is the longitudinal direction of the follow rail 530. The X direction is parallel to the direction in which the band-shaped current collector 31B is transported by the transport device 200. Further, the Y direction is the longitudinal direction of the moving rail 520, which is the horizontal direction orthogonal to the X direction.
枠体45を吸着部513に吸着するために、例えば、図5に示すように、吸着部513には、脱気管514を備えている。また、図6に示すように、吸着部513は、例えば、本体部513aと、弾性部513bと、吸盤部513cと、を備えている。
In order to adsorb the frame body 45 to the adsorption unit 513, for example, as shown in FIG. 5, the adsorption unit 513 is provided with a degassing tube 514. Further, as shown in FIG. 6, the suction portion 513 includes, for example, a main body portion 513a, an elastic portion 513b, and a suction cup portion 513c.
本体部513aは、吸着部513の基礎となる部位である。本体部513aは、下面側に開口を有する断面コの字型の部材である。また、本体部513aの開口部は、枠体45の形状に合わせた額縁状(環状)である。
弾性部513bは、本体部513aの開口部を塞ぐように設けられる。弾性部513bは、本体部513aに設けられた、枠体45に接する部位である。ここで、枠体45を吸着部513に吸着するために、弾性部513bは、枠体45に隙間なく密着する必要がある。吸盤部513cは、弾性部513bにおける枠体45に接する面に間隔をあけて複数設けられた、弾性部513bの肉厚が薄くなっている部位である。また本実施形態では、吸盤部513cは、弾性部513bにおいて、枠体45に接する側の面に面一となっており、本体部513aの側の面に窪みがあるように設けられている。
吸着部513による枠体45の把持は、以下のように行う。 Themain body portion 513a is a portion that is the basis of the suction portion 513. The main body portion 513a is a member having a U-shaped cross section having an opening on the lower surface side. Further, the opening of the main body portion 513a has a frame shape (annular shape) that matches the shape of the frame body 45.
Theelastic portion 513b is provided so as to close the opening of the main body portion 513a. The elastic portion 513b is a portion provided on the main body portion 513a and in contact with the frame body 45. Here, in order to attract the frame body 45 to the suction portion 513, the elastic portion 513b needs to be in close contact with the frame body 45 without a gap. The suction cup portion 513c is a portion of the elastic portion 513b provided with a plurality of intervals on the surface in contact with the frame body 45, and the thickness of the elastic portion 513b is thin. Further, in the present embodiment, the suction cup portion 513c is provided so as to be flush with the surface of the elastic portion 513b on the side in contact with the frame body 45 and to have a recess on the surface on the side of the main body portion 513a.
Theframe body 45 is gripped by the suction unit 513 as follows.
弾性部513bは、本体部513aの開口部を塞ぐように設けられる。弾性部513bは、本体部513aに設けられた、枠体45に接する部位である。ここで、枠体45を吸着部513に吸着するために、弾性部513bは、枠体45に隙間なく密着する必要がある。吸盤部513cは、弾性部513bにおける枠体45に接する面に間隔をあけて複数設けられた、弾性部513bの肉厚が薄くなっている部位である。また本実施形態では、吸盤部513cは、弾性部513bにおいて、枠体45に接する側の面に面一となっており、本体部513aの側の面に窪みがあるように設けられている。
吸着部513による枠体45の把持は、以下のように行う。 The
The
The
まず、図7に示すように、弾性部513bが枠体45に密着した状態において、脱気管514によって吸着部513内部の空気を吸引する。すると、吸着部513内の気圧が低下する。これにより、弾性部513bを本体部513aの内側に吸い寄せる力が発生する。この力が発生すると、最初に吸盤部513cが本体部513aの内側へ移動する。
すると、枠体45と吸盤部513cとの間に隙間を生じさせるような力が作用する。それに対し、弾性部513bは、枠体45に接した状態のままとなる。これにより、枠体45と吸盤部513cとの間に生じた隙間は、負圧となる。これにより、枠体45を吸着部513の吸盤部513cによって吸着し、これを維持することによって枠体45を把持する。また、枠体45を離す際は脱気管514による吸引を中止することで、枠体45を離脱自在に把持する。 First, as shown in FIG. 7, in a state where theelastic portion 513b is in close contact with the frame body 45, the air inside the suction portion 513 is sucked by the degassing tube 514. Then, the air pressure in the suction portion 513 decreases. As a result, a force is generated that attracts the elastic portion 513b to the inside of the main body portion 513a. When this force is generated, the suction cup portion 513c first moves to the inside of the main body portion 513a.
Then, a force that creates a gap between theframe body 45 and the suction cup portion 513c acts. On the other hand, the elastic portion 513b remains in contact with the frame body 45. As a result, the gap created between the frame body 45 and the suction cup portion 513c becomes a negative pressure. As a result, the frame body 45 is sucked by the suction cup portion 513c of the suction portion 513, and the frame body 45 is gripped by maintaining this. Further, when the frame body 45 is released, the suction by the degassing tube 514 is stopped, so that the frame body 45 can be gripped freely.
すると、枠体45と吸盤部513cとの間に隙間を生じさせるような力が作用する。それに対し、弾性部513bは、枠体45に接した状態のままとなる。これにより、枠体45と吸盤部513cとの間に生じた隙間は、負圧となる。これにより、枠体45を吸着部513の吸盤部513cによって吸着し、これを維持することによって枠体45を把持する。また、枠体45を離す際は脱気管514による吸引を中止することで、枠体45を離脱自在に把持する。 First, as shown in FIG. 7, in a state where the
Then, a force that creates a gap between the
本実施形態における帯状の集電体31Bの搬送工程において、枠体45を帯状の集電体31Bの上に設置する際は、まず、図8に示すように、第2搬送装置220の付近に用意されている枠体45を、上述の方法により把持する。次に、図9に示すように、枠体45をY方向に移動させる。その後、活物質32cの位置にあわせて枠体45を降下させることで設置する。すなわち、枠体供給装置500は、支持具510に保持された枠体45を移動レール520に沿って移動させ、帯状の集電体31B上の活物質32cを枠体45の内部に収容するように枠体45を帯状の集電体31B上に供給する。
あるいは、図10に示すように、枠体45を降下させると同時に、追従レール530の長手方向、すなわち搬送装置200の搬送方向に支持具510を移動させてもよい。つまり、支持具510を、搬送装置200による帯状の集電体31Bの移動方向及び移動速度に合わせて移動させながら枠体45を設置してもよい。 In the transfer step of the band-shapedcurrent collector 31B in the present embodiment, when the frame body 45 is installed on the band-shaped current collector 31B, first, as shown in FIG. 8, in the vicinity of the second transfer device 220. The prepared frame body 45 is gripped by the above-mentioned method. Next, as shown in FIG. 9, the frame body 45 is moved in the Y direction. After that, it is installed by lowering the frame body 45 according to the position of the active material 32c. That is, the frame body supply device 500 moves the frame body 45 held by the support 510 along the moving rail 520, and accommodates the active material 32c on the band-shaped current collector 31B inside the frame body 45. The frame body 45 is supplied onto the band-shaped current collector 31B.
Alternatively, as shown in FIG. 10, at the same time as lowering theframe body 45, the support 510 may be moved in the longitudinal direction of the follow-up rail 530, that is, in the transport direction of the transport device 200. That is, the frame body 45 may be installed while the support tool 510 is moved according to the moving direction and the moving speed of the band-shaped current collector 31B by the transport device 200.
あるいは、図10に示すように、枠体45を降下させると同時に、追従レール530の長手方向、すなわち搬送装置200の搬送方向に支持具510を移動させてもよい。つまり、支持具510を、搬送装置200による帯状の集電体31Bの移動方向及び移動速度に合わせて移動させながら枠体45を設置してもよい。 In the transfer step of the band-shaped
Alternatively, as shown in FIG. 10, at the same time as lowering the
以上説明したように、本実施形態に係る枠体供給装置500によれば、チャンバ100内に設けられ、枠体45を上下方向に移動させる支持具510が、移動レール520によって、第1方向に交差する第2方向に移動する。このように枠体45を移動させ、第1方向に搬送される帯状の集電体31Bの上に枠体45を設置することができるので、枠体45を円滑に供給することができる。
また、本実施形態に係る枠体供給装置500によれば、枠体45の供給が大気圧よりも減圧されるチャンバ100(減圧チャンバ)内で行われるため、枠体45の供給が常圧環境下で行われる場合に生じる次のような問題を解消することができる。具体的には、例えば、チャンバ100(減圧チャンバ)の外側(すなわち常圧環境下)の活物質32cの塗設前(すなわち搬送方向上流側)に枠体搬送機構がある構成の場合、枠体45がチャンバ100(減圧チャンバ)のスリット110を通ってチャンバ100(減圧チャンバ)内に入ることになるため、スリット110の幅(厚み)が大きくなり、結果として外気の流入量が多くなるという問題が生じる。この構成とは別の構成として、例えば、チャンバ100(減圧チャンバ)の外側(すなわち常圧環境下)の塗設後かつプレス後(すなわち搬送方向下流側)に枠体搬送機構がある構成の場合、枠体45が無いままで塗設された活物質32cをプレスし、その後チャンバ100の外側(常圧環境下)に出た後に、プレスされた電極活物質層32の上から枠体45を配置することになる。その場合、枠体45が無い状態でプレスした電極活物質層32は、枠体45の端まで収まらないことになるという問題が生じる。以上のような問題を、本実施形態のように枠体45の供給が大気圧よりも減圧されるチャンバ100(減圧チャンバ)内で行われることによって解消することができ、その結果、リチウムイオン電池用電極の生産性を向上させることができる。
また、支持具510は移動レール520により移動する。これにより、例えば、ロボットアーム等と比較して、より構造を簡素にすることができる。 As described above, according to theframe supply device 500 according to the present embodiment, the support 510 provided in the chamber 100 for moving the frame 45 in the vertical direction is moved in the first direction by the moving rail 520. Move in the second direction to intersect. Since the frame body 45 can be moved in this way and the frame body 45 can be installed on the band-shaped current collector 31B conveyed in the first direction, the frame body 45 can be smoothly supplied.
Further, according to the framebody supply device 500 according to the present embodiment, since the supply of the frame body 45 is performed in the chamber 100 (decompression chamber) in which the pressure of the frame body 45 is lower than the atmospheric pressure, the supply of the frame body 45 is performed in a normal pressure environment. The following problems that occur when it is done below can be solved. Specifically, for example, in the case of a configuration in which the frame transport mechanism is provided before coating the active material 32c on the outside of the chamber 100 (decompression chamber) (that is, under normal pressure environment) (that is, on the upstream side in the transport direction), the frame Since 45 enters the chamber 100 (decompression chamber) through the slit 110 of the chamber 100 (decompression chamber), the width (thickness) of the slit 110 becomes large, and as a result, the inflow amount of outside air increases. Occurs. As a configuration different from this configuration, for example, in the case of a configuration in which the frame transfer mechanism is provided on the outside of the chamber 100 (decompression chamber) (that is, under normal pressure environment) and after pressing (that is, on the downstream side in the transfer direction). The active material 32c applied without the frame 45 is pressed, and then the frame 45 is pressed from above the pressed electrode active material layer 32 after being discharged to the outside of the chamber 100 (under normal pressure environment). Will be placed. In that case, there arises a problem that the electrode active material layer 32 pressed without the frame body 45 does not fit to the end of the frame body 45. The above problems can be solved by performing the supply of the frame body 45 in the chamber 100 (decompression chamber) in which the pressure is reduced from the atmospheric pressure as in the present embodiment, and as a result, the lithium ion battery. The productivity of the electrodes can be improved.
Further, thesupport 510 is moved by the moving rail 520. As a result, the structure can be further simplified as compared with, for example, a robot arm or the like.
また、本実施形態に係る枠体供給装置500によれば、枠体45の供給が大気圧よりも減圧されるチャンバ100(減圧チャンバ)内で行われるため、枠体45の供給が常圧環境下で行われる場合に生じる次のような問題を解消することができる。具体的には、例えば、チャンバ100(減圧チャンバ)の外側(すなわち常圧環境下)の活物質32cの塗設前(すなわち搬送方向上流側)に枠体搬送機構がある構成の場合、枠体45がチャンバ100(減圧チャンバ)のスリット110を通ってチャンバ100(減圧チャンバ)内に入ることになるため、スリット110の幅(厚み)が大きくなり、結果として外気の流入量が多くなるという問題が生じる。この構成とは別の構成として、例えば、チャンバ100(減圧チャンバ)の外側(すなわち常圧環境下)の塗設後かつプレス後(すなわち搬送方向下流側)に枠体搬送機構がある構成の場合、枠体45が無いままで塗設された活物質32cをプレスし、その後チャンバ100の外側(常圧環境下)に出た後に、プレスされた電極活物質層32の上から枠体45を配置することになる。その場合、枠体45が無い状態でプレスした電極活物質層32は、枠体45の端まで収まらないことになるという問題が生じる。以上のような問題を、本実施形態のように枠体45の供給が大気圧よりも減圧されるチャンバ100(減圧チャンバ)内で行われることによって解消することができ、その結果、リチウムイオン電池用電極の生産性を向上させることができる。
また、支持具510は移動レール520により移動する。これにより、例えば、ロボットアーム等と比較して、より構造を簡素にすることができる。 As described above, according to the
Further, according to the frame
Further, the
また、支持具510を第1方向に移動させる追従レール530を更に備えている、これにより、帯状の集電体31Bの移動速度に合わせて枠体45を第1方向へ移動させながら、帯状の集電体31Bの上に枠体45を設置することができる。
ここで、帯状の集電体31Bの上に載置された活物質32cの周囲に枠体45を設置する場合、枠体45と活物質32cとの位置合わせを必要とする。つまり、枠体45が第1方向に移動しない場合は、帯状の集電体31Bの搬送を逐一停止して、枠体45を設置する必要がある。
追従レール530によって枠体45を第1方向に移動させることが出来ることによって、帯状の集電体31Bの第1方向への搬送を止めることなく、活物質32cの周囲に位置を合わせて枠体45を設置することができる。 Further, a follow-uprail 530 for moving the support 510 in the first direction is further provided, whereby the band-shaped current collector 31B is moved in the first direction according to the moving speed of the band-shaped current collector 31B. The frame body 45 can be installed on the current collector 31B.
Here, when theframe body 45 is installed around the active material 32c placed on the band-shaped current collector 31B, it is necessary to align the frame body 45 with the active material 32c. That is, when the frame body 45 does not move in the first direction, it is necessary to stop the transport of the band-shaped current collector 31B one by one and install the frame body 45.
Since theframe body 45 can be moved in the first direction by the follow-up rail 530, the frame body is aligned with the periphery of the active material 32c without stopping the transport of the band-shaped current collector 31B in the first direction. 45 can be installed.
ここで、帯状の集電体31Bの上に載置された活物質32cの周囲に枠体45を設置する場合、枠体45と活物質32cとの位置合わせを必要とする。つまり、枠体45が第1方向に移動しない場合は、帯状の集電体31Bの搬送を逐一停止して、枠体45を設置する必要がある。
追従レール530によって枠体45を第1方向に移動させることが出来ることによって、帯状の集電体31Bの第1方向への搬送を止めることなく、活物質32cの周囲に位置を合わせて枠体45を設置することができる。 Further, a follow-up
Here, when the
Since the
また、支持具510が枠体45に吸着する。これにより、枠体45を掴むように把持した場合と比較して、枠体45が変形するなどといった事を防ぐことができる。
Further, the support 510 is adsorbed on the frame body 45. As a result, it is possible to prevent the frame body 45 from being deformed as compared with the case where the frame body 45 is gripped so as to be gripped.
また、帯状の集電体31B上の活物質32cを、枠体45の内部に収容するように、枠体45を帯状の集電体31B上に供給する。つまり、あらかじめ適切な量を載置された活物質32cの周囲に、枠体45を供給する。そのため、適切な量の活物質32cを枠体45内に収めることで、活物質32cを枠体45の内面に隙間なく配置することができる。
Further, the frame body 45 is supplied onto the band-shaped current collector 31B so that the active material 32c on the band-shaped current collector 31B is housed inside the frame body 45. That is, the frame 45 is supplied around the active material 32c on which an appropriate amount is placed in advance. Therefore, by storing an appropriate amount of the active material 32c in the frame body 45, the active material 32c can be arranged without a gap on the inner surface of the frame body 45.
また、チャンバ100内に枠体供給装置500を備える。ここで、電池の製造工程、つまり、帯状の集電体31Bへの枠体45の設置は、内部が減圧されたチャンバ100にて行うことが理想とされることがある。この場合において、チャンバ100内に枠体供給装置500が設けられていると、帯状の集電体31Bへの枠体45の設置をチャンバ100内で行うことができる。そのため、理想の電池製造工程を実現することができる。
Further, a frame supply device 500 is provided in the chamber 100. Here, it may be ideal that the battery manufacturing process, that is, the installation of the frame body 45 on the band-shaped current collector 31B is performed in the chamber 100 whose inside is depressurized. In this case, if the frame body supply device 500 is provided in the chamber 100, the frame body 45 can be installed in the band-shaped current collector 31B in the chamber 100. Therefore, the ideal battery manufacturing process can be realized.
また、枠体供給装置500は、活物質供給装置300よりも搬送方向下流側に配置される。このことによって、活物質供給装置300によって帯状の集電体31B上に適切な量の活物質32cが載置された後に、枠体45が活物質32cの周囲に設置される。よって、上述の活物質供給装置300によって適切な量を載置された活物質32cの周囲に枠体45を置くことができる。そのため、適切な量の活物質32cを枠体45内に収めることで、活物質32cを枠体45の内面に隙間なく配置することができる。
Further, the frame body supply device 500 is arranged on the downstream side in the transport direction with respect to the active material supply device 300. As a result, after an appropriate amount of the active material 32c is placed on the band-shaped current collector 31B by the active material supply device 300, the frame 45 is installed around the active material 32c. Therefore, the frame 45 can be placed around the active material 32c on which an appropriate amount is placed by the above-mentioned active material supply device 300. Therefore, by storing an appropriate amount of the active material 32c in the frame body 45, the active material 32c can be arranged without a gap on the inner surface of the frame body 45.
なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、枠体45の移動は、図5に示すようなベースアーム511aのような形態であってもよい。
また、枠体供給装置500は、搬送装置200の搬送方向において、集電体展開装置600の上流側に設けられていてもよい。すなわち、帯状の集電体31Bの上に枠体45を設置した後に、枠体45の内側に活物質32cを載置してもよい。この場合、活物質供給装置300は、チャンバ100内に配置されると共に枠体供給装置500よりも搬送方向下流側に配置される。そして活物質供給装置300は、帯状の集電体31B上に載置された枠体45の内部に、粉体状の活物質32cを供給する。 The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, the movement of theframe body 45 may be in the form of the base arm 511a as shown in FIG.
Further, the framebody supply device 500 may be provided on the upstream side of the current collector deploying device 600 in the transport direction of the transport device 200. That is, after installing the frame body 45 on the band-shaped current collector 31B, the active material 32c may be placed inside the frame body 45. In this case, the active material supply device 300 is arranged in the chamber 100 and on the downstream side in the transport direction with respect to the frame body supply device 500. Then, the active material supply device 300 supplies the powder-like active material 32c to the inside of the frame body 45 placed on the band-shaped current collector 31B.
例えば、枠体45の移動は、図5に示すようなベースアーム511aのような形態であってもよい。
また、枠体供給装置500は、搬送装置200の搬送方向において、集電体展開装置600の上流側に設けられていてもよい。すなわち、帯状の集電体31Bの上に枠体45を設置した後に、枠体45の内側に活物質32cを載置してもよい。この場合、活物質供給装置300は、チャンバ100内に配置されると共に枠体供給装置500よりも搬送方向下流側に配置される。そして活物質供給装置300は、帯状の集電体31B上に載置された枠体45の内部に、粉体状の活物質32cを供給する。 The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, the movement of the
Further, the frame
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
In addition, it is possible to replace the constituent elements in the embodiment with well-known constituent elements as appropriate without departing from the spirit of the present invention, and the above-mentioned modified examples may be appropriately combined.
本発明は、電池用電極の製造に利用できる。
The present invention can be used for manufacturing battery electrodes.
10 電池
30 電極
31 集電体
31B 帯状の集電体
32c 活物質
45 枠体
100 チャンバ
200 搬送装置
300 活物質供給装置
350 シャッタユニット
400 ロールプレス
500 枠体供給装置
510 支持具
520 移動レール
530 追従レール
1000 製造装置 10Battery 30 Electrode 31 Current collector 31B Band-shaped current collector 32c Active material 45 Frame body 100 Chamber 200 Conveyor device 300 Active material supply device 350 Shutter unit 400 Roll press 500 Frame body supply device 510 Support 520 Moving rail 530 Follow-up rail 1000 manufacturing equipment
30 電極
31 集電体
31B 帯状の集電体
32c 活物質
45 枠体
100 チャンバ
200 搬送装置
300 活物質供給装置
350 シャッタユニット
400 ロールプレス
500 枠体供給装置
510 支持具
520 移動レール
530 追従レール
1000 製造装置 10
Claims (10)
- 内部が大気圧よりも減圧されるチャンバと、
帯状の集電体を、前記チャンバ内で前記帯状の集電体の長手方向に搬送する搬送装置と、
前記チャンバ内を移動する前記帯状の集電体の上に粉体状の活物質を供給する活物質供給装置と、
前記帯状の集電体上の前記活物質を前記帯状の集電体に定着させるロールプレスと、
を備え、
前記活物質供給装置及び前記ロールプレスは、前記チャンバ内に配置され、
前記活物質供給装置には、開閉することで前記帯状の集電体上への前記活物質の供給を調整するシャッタユニットが設けられている、
電池用電極の製造装置。 A chamber whose interior is decompressed more than atmospheric pressure,
A transport device that transports a band-shaped current collector in the chamber in the longitudinal direction of the band-shaped current collector, and a transport device.
An active material supply device that supplies a powdery active material onto the band-shaped current collector that moves in the chamber,
A roll press for fixing the active substance on the band-shaped current collector to the band-shaped current collector, and
Equipped with
The active material supply device and the roll press are arranged in the chamber.
The active material supply device is provided with a shutter unit that adjusts the supply of the active material onto the band-shaped current collector by opening and closing.
Battery electrode manufacturing equipment. - 前記チャンバ内において、前記活物質供給装置に対して、前記搬送装置による搬送方向の下流側に配置され、前記帯状の集電体の上に載置された前記活物質の周囲に枠体を供給する枠体供給装置を更に備える、
請求項1に記載の電池用電極の製造装置。 In the chamber, the frame is supplied around the active material placed on the band-shaped current collector, which is arranged on the downstream side in the transport direction by the transport device with respect to the active material supply device. Further equipped with a frame supply device
The device for manufacturing a battery electrode according to claim 1. - 前記枠体供給装置は、前記搬送装置による前記帯状の集電体の移動方向及び移動速度に合わせて、前記枠体を移動させながら前記帯状の集電体上に設置する、
請求項2に記載の電池用電極の製造装置。 The frame body supply device is installed on the band-shaped current collector while moving the frame body according to the moving direction and moving speed of the band-shaped current collector by the transport device.
The device for manufacturing a battery electrode according to claim 2. - 前記帯状の集電体は、前記帯状の端部同士を接合することで連続的に前記搬送装置に供給される、
請求項1から3のいずれか1項に記載の電池用電極の製造装置。 The band-shaped current collector is continuously supplied to the transport device by joining the band-shaped ends to each other.
The device for manufacturing a battery electrode according to any one of claims 1 to 3. - 前記帯状の集電体は、前記チャンバの外に設けられた供給装置によって前記搬送装置に供給される、
請求項1から4のいずれか1項に記載の電池用電極の製造装置。 The band-shaped current collector is supplied to the transport device by a supply device provided outside the chamber.
The device for manufacturing a battery electrode according to any one of claims 1 to 4. - 前記枠体供給装置は、
内部が大気圧よりも減圧されるチャンバ内を水平方向のうちの第1方向に搬送される集電体の上に、枠体を供給する枠体供給装置であって、
前記チャンバ内に配置され、前記チャンバ内で前記枠体を離脱自在に保持し、前記枠体を上下方向に移動する支持具と、
前記支持具を、水平方向のうちの前記第1方向に交差する第2方向に移動させる移動レールと、
を備えている、
請求項2又は3に記載の電池用電極の製造装置。 The frame supply device is
A frame supply device that supplies a frame onto a current collector that is transported in the first horizontal direction in a chamber where the inside is depressurized from atmospheric pressure.
A support that is arranged in the chamber, holds the frame body detachably in the chamber, and moves the frame body in the vertical direction.
A moving rail that moves the support in a second direction that intersects the first direction in the horizontal direction.
Is equipped with
The device for manufacturing a battery electrode according to claim 2 or 3. - 前記支持具を前記第1方向に移動させる追従レールを更に備えている、
請求項6に記載の電池用電極の製造装置。 Further comprising a follow-up rail for moving the support in the first direction.
The device for manufacturing a battery electrode according to claim 6. - 前記支持具は、前記枠体に吸着する、
請求項6又は7に記載の電池用電極の製造装置。 The support is attached to the frame.
The device for manufacturing a battery electrode according to claim 6 or 7. - 前記支持具に保持された前記枠体を前記移動レールに沿って移動させ、前記集電体上に形成された活物質層を前記枠体の内部に収容するように前記枠体を前記集電体上に供給する、
請求項6から8のいずれか一項に記載の電池用電極の製造装置。 The frame body held by the support is moved along the moving rail, and the frame body is housed in the frame body so as to accommodate the active material layer formed on the current collector. Supply on the body,
The device for manufacturing a battery electrode according to any one of claims 6 to 8. - 前記チャンバ内において、前記帯状の集電体の上に枠体を供給する枠体供給装置を更に備え、
前記活物質供給装置は、前記チャンバ内に配置されると共に前記枠体供給装置よりも搬送方向下流側に配置され、
前記活物質供給装置は、前記集電体上に載置された枠体の内部に、粉体状の活物質を供給する、
請求項1に記載の電池用電極の製造装置。 In the chamber, a frame body supply device for supplying the frame body on the band-shaped current collector is further provided.
The active material supply device is arranged in the chamber and downstream of the frame supply device in the transport direction.
The active material supply device supplies a powdery active material to the inside of a frame placed on the current collector.
The device for manufacturing a battery electrode according to claim 1.
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2021
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