(57)【要約】  本発明は、二次電池の製造方法及び製造装置に関する。  正負の極板間にセパレータを介在させて二次電池を製造するが、従来は、セパレータを一対のローラで挟み、このローラを水平方向に往復させて、セパレータをジグザグ折りし、一対のローラが往復する都度正負の極板を交互にセパレータ上に載せていたため、タクトタイムの大幅な短縮は難しいとの問題があった。  本発明は、二次電池の製造方法を、所定枚数の正極板（５）又は負極板（６）をカセット部材（５０）に載置する工程と、前記正極板又は前記負極板を極板搬送部材（１９）に一括して供給する工程と、複数のガイド部材（１１）でセパレータ（４）を押して、前記セパレータをジグザグ折りにする工程と、前記ジグザグ折りにされた前記セパレータの各谷溝内に前記正極板と前記負極板とを交互に挿入し、積層体を形成する工程と、前記セパレータの各谷溝内から前記ガイド部材を抜去する工程と、前記積層体を積層方向に押圧する工程と、を有する方法とすること等で、上記問題の解決を図ったものである。
2012144007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定枚数の正極板又は負極板を正極板用又は負極板用カセット部材に載置する極板載置工程と、
前記正極板用又は前記負極板用カセット部材に載置された所定枚数の前記正極板又は前記負極板を正極板用又は負極板用極板搬送部材に一括して供給する極板供給工程と、
複数のガイド部材でセパレータを押すことにより、前記セパレータをジグザグ折りにするジグザグ折り工程と、
前記ジグザグ折りにされた前記セパレータの各谷溝内に前記正極板用極板搬送部材に載置された前記正極板と前記負極板用極板搬送部材に載置された前記負極板とを交互に挿入することにより、前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とが交互に重なり合う積層体を形成する積層体形成工程と、
前記セパレータの各谷溝内から前記ガイド部材を抜去する抜去工程と、
前記積層体を前記正極板と前記負極板とが積層された方向に押圧する押圧工程と、を有することを特徴とする二次電池の製造方法。
【請求項２】
所定枚数の正極板を正極板用カセット部材に載置する極板載置工程と、
前記正極板用カセット部材に載置された所定枚数の前記正極板を正極板用極板搬送部材に一括して供給する極板供給工程と、
複数のガイド部材で負極板を２枚のセパレータで挟んだ重畳体を押すことにより、前記重畳体をジグザグ折りにするジグザグ折り工程と、
前記ジグザグ折りにされた前記重畳体の各谷溝内に前記正極板用極板搬送部材に載置された前記正極板を挿入することにより、前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とが交互に重なり合う積層体を形成する積層体形成工程と、
前記重畳体の各谷溝内から前記ガイド部材を抜去する抜去工程と、
前記積層体を前記正極板と前記負極板とが積層された方向に押圧する押圧工程と、を有することを特徴とする二次電池の製造方法。
【請求項３】
前記複数のガイド部材を鉛直方向にジグザグ状に配置し、前記ガイド部材の一方の列を他方の列との間に前記セパレータ又は前記重畳体を配置するセパレータ配置工程をさらに有し、
前記ジグザグ折り工程は、前記ガイド部材を列同士間で水平方向に交差させることにより行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の二次電池の製造方法。
【請求項４】
前記極板供給工程は、前記ジグザグ折り工程の前に行われることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の二次電池の製造方法。
【請求項５】
前記極板載置工程は、一つ前の二次電池を製造するために行われる前記押圧工程までに行われることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の二次電池の製造方法。
【請求項６】
前記極板載置工程は、一つ前の二次電池を製造するために行われる前記極板載置工程で用いられた前記正極板用又は前記負極板用カセット部材とは異なる前記正極板用又は前記負極板用カセット部材に前記正極板又は前記負極板を載置することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の二次電池の製造方法。
【請求項７】
鉛直方向にジグザグ状に配列された複数のガイド部材を有し、前記ガイド部材の一方の列と他方の列との間にセパレータが配置されると、前記ガイド部材を列同士間で水平方向に交差させて前記セパレータをジグザグ折りするジグザグ折り手段と、
所定枚数の前記正極板又は前記負極板が載置される正極板用又は負極板用極板搬送部材を備え、前記正極板用又は前記負極板用極板搬送部材を前記セパレータの各谷溝内に移動させることで各谷溝内に前記正極板と前記負極板とを交互に挿入する極板挿入手段と、
前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とが交互に重なり合う積層体を各極板が積層される方向で押圧するプレス手段と、を備えると共に、
所定枚数の前記正極板又は前記負極板が載置される正極板用又は負極板用カセット部材を有し、前記正極板用又は前記負極板用カセット部材に載置されている複数枚の前記正極板又は前記負極板を前記正極板用又は前記負極板用極板搬送部材に一括して供給する供給手段を備えることを特徴とする二次電池の製造装置。
【請求項８】
鉛直方向にジグザグ状に配列された複数のガイド部材を有し、前記ガイド部材の一方の列と他方の列との間に、負極板を２枚のセパレータで挟んだ重畳体が配置されると、前記ガイド部材が列同士間で水平方向に交差して前記重畳体をジグザグ折りするジグザグ折り手段と、
所定枚数の前記正極板が載置される正極板用極板搬送部材を備え、前記正極板用極板搬送部材を前記重畳体の各谷溝内に移動させることで各谷溝内に前記正極板を挿入する極板挿入手段と、
前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とが交互に重なり合う積層体を各極板が積層される方向で押圧するプレス手段と、を備えると共に、
所定枚数の前記正極板が載置される正極板用カセット部材を有し、前記正極板用カセット部材に載置された所定枚数の前記正極板を前記正極板用極板搬送部材に一括して供給する供給手段を備えることを特徴とする二次電池の製造装置。
【請求項９】
前記供給手段は、前記ジグザグ折り手段によって前記セパレータ又は前記重畳体がジグザグ折りされるまでに、所定枚数の前記正極板又は前記負極板を前記正極板用又は前記負極板用カセット部材から前記正極板用又は前記負極板用極板搬送部材に一括して供給することを特徴とする請求項７又は８に記載の二次電池の製造装置。
【請求項１０】
前記供給手段は、前記正極板用又は前記負極板用カセット部材を複数台備えていることを特徴とする請求項７〜９の何れか一項に記載の二次電池の製造装置。
【請求項１１】
前記供給手段は、前記正極板用又は前記負極板用カセット部材に載置された前記正極板又は前記負極板の縁部を押圧する押圧部材を備えることを特徴とする請求項７〜１０の何れか一項に記載の二次電池の製造装置。
【請求項１２】
前記押圧部材は、前記正極板又は前記負極板のリード部とは反対側の縁部を押圧することを特徴とする請求項１１に記載の二次電池の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両、電気機器等に用いられる二次電池の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池等の二次電池は、正負の極板間にセパレータが介在するように、正極板と負極板を交互に重ね合わせることによって形成される極板群を有する。この極板群の製造装置の一つとして、セパレータの連続体をジグザグ折りし、その各谷溝内に正極板と負極板とを挿入し、扁平に押し潰すジグザグスタック方式の製造装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２２４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなジグザグスタック方式の製造装置では、例えば、シート状に形成したセパレータと、正極板及び負極板とを、正極板と負極板との間にセパレータが介在するように交互に積み重ねる積み重ね方式の製造装置等に比べて、正負の極板及びセパレータの位置精度を高めることができ、タクトタイムを短縮することができる。しかしながら、極板群の製造においては、正負の電極及びセパレータの位置精度のさらなる向上、またタクトタイムのさらなる短縮が望まれている。【０００５】
例えば、特許文献１に記載の製造方法では、連続状のセパレータを一対のローラで挟み、この一対のローラを水平方向に往復運動させることによりセパレータをジグザグ折りし、一対のローラが一往復する都度正負の極板を交互にセパレータ上に載せるものであり、タクトタイムを大幅に短縮することは難しい。【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、正負の電極及びセパレータの位置精度を向上することができると共に、タクトタイムの短縮を図ることができる二次電池の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、所定枚数の正極板又は負極板を正極板用又は負極板用カセット部材に載置する極板載置工程と、前記正極板用又は前記負極板用カセット部材に載置された所定枚数の前記正極板又は前記負極板を正極板用又は負極板用極板搬送部材に一括して供給する極板供給工程と、複数のガイド部材でセパレータを押すことにより、前記セパレータをジグザグ折りにするジグザグ折り工程と、前記ジグザグ折りにされた前記セパレータの各谷溝内に前記正極板用極板搬送部材に載置された前記正極板と前記負極板用極板搬送部材に載置された前記負極板とを交互に挿入することにより、前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とが交互に重なり合う積層体を形成する積層体形成工程と、前記セパレータの各谷溝内から前記ガイド部材を抜去する抜去工程と、前記積層体を前記正極板と前記負極板とが積層された方向に押圧する押圧工程と、を有することを特徴とする二次電池の製造方法にある。【０００８】
本発明の第２の態様は、所定枚数の正極板を正極板用カセット部材に載置する極板載置工程と、前記正極板用カセット部材に載置された所定枚数の前記正極板を正極板用極板搬送部材に一括して供給する極板供給工程と、複数のガイド部材で負極板を２枚のセパレータで挟んだ重畳体を押すことにより、前記重畳体をジグザグ折りにするジグザグ折り工程と、前記ジグザグ折りにされた前記重畳体の各谷溝内に前記正極板用極板搬送部材に載置された前記正極板を挿入することにより、前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とが交互に重なり合う積層体を形成する積層体形成工程と、前記重畳体の各谷溝内から前記ガイド部材を抜去する抜去工程と、前記積層体を前記正極板と前記負極板とが積層された方向に押圧する押圧工程と、を有することを特徴とする二次電池の製造方法にある。【０００９】
本発明の第３の態様は、前記複数のガイド部材を鉛直方向にジグザグ状に配置し、前記ガイド部材の一方の列を他方の列との間に前記セパレータ又は前記重畳体を配置するセパレータ配置工程をさらに有し、前記ジグザグ折り工程は、前記ガイド部材を列同士間で水平方向に交差させることにより行うことを特徴とする第１又は２の態様の二次電池の製造方法にある。【００１０】
本発明の第４の態様は、前記極板供給工程は、前記ジグザグ折り工程の前に行われることを特徴とする第１〜３の何れか一つの態様の二次電池の製造方法にある。【００１１】
本発明の第５の態様は、前記極板載置工程は、一つ前の二次電池を製造するために行われる前記押圧工程までに行われることを特徴とする第１〜４の何れか一つの態様の二次電池の製造方法にある。【００１２】
本発明の第６の態様は、前記極板載置工程は、一つ前の二次電池を製造するために行われる前記極板載置工程で用いられた前記正極板用又は前記負極板用カセット部材とは異なる前記正極板用又は前記負極板用カセット部材に前記正極板又は前記負極板を載置することを特徴とする第１〜５の何れか一つの態様の二次電池の製造方法にある。【００１３】
本発明の第７の態様は、鉛直方向にジグザグ状に配列された複数のガイド部材を有し、前記ガイド部材の一方の列と他方の列との間にセパレータが配置されると、前記ガイド部材を列同士間で水平方向に交差させて前記セパレータをジグザグ折りするジグザグ折り手段と、所定枚数の前記正極板又は前記負極板が載置される正極板用又は負極板用極板搬送部材を備え、前記正極板用又は前記負極板用極板搬送部材を前記セパレータの各谷溝内に移動させることで各谷溝内に前記正極板と前記負極板とを交互に挿入する極板挿入手段と、前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とが交互に重なり合う積層体を各極板が積層される方向で押圧するプレス手段と、を備えると共に、所定枚数の前記正極板又は前記負極板が載置される正極板用又は負極板用カセット部材を有し、前記正極板用又は前記負極板用カセット部材に載置されている複数枚の前記正極板又は前記負極板を前記正極板用又は前記負極板用極板搬送部材に一括して供給する供給手段を備えることを特徴とする二次電池の製造装置にある。【００１４】
本発明の第８の態様は、鉛直方向にジグザグ状に配列された複数のガイド部材を有し、前記ガイド部材の一方の列と他方の列との間に、前記負極板を２枚のセパレータで挟んだ重畳体が配置されると、前記ガイド部材が列同士間で水平方向に交差して前記重畳体をジグザグ折りするジグザグ折り手段と、所定枚数の前記正極板が載置される正極板用極板搬送部材を備え、前記正極板用極板搬送部材を前記重畳体の各谷溝内に移動させることで各谷溝内に前記正極板を挿入する極板挿入手段と、前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とが交互に重なり合う積層体を各極板が積層される方向で押圧するプレス手段と、を備えると共に、所定枚数の前記正極板が載置される正極板用カセット部材を有し、前記正極板用カセット部材に載置された所定枚数の前記正極板を前記正極板用極板搬送部材に一括して供給する供給手段を備えることを特徴とする二次電池の製造装置にある。【００１５】
本発明の第９の態様は、前記供給手段は、前記ジグザグ折り手段によって前記セパレータ又は前記重畳体がジグザグ折りされるまでに、所定枚数の前記正極板又は前記負極板を前記正極板用又は前記負極板用カセット部材から前記正極板用又は前記負極板用極板搬送部材に一括して供給することを特徴とする第７又は８の態様の二次電池の製造装置にある。【００１６】
本発明の第１０の態様は、前記供給手段は、前記正極板用又は前記負極板用カセット部材を複数台備えていることを特徴とする第７〜９の何れか一つの態様の二次電池の製造装置にある。【００１７】
本発明の第１１の態様は、前記供給手段は、前記正極板用又は前記負極板用カセット部材に載置された前記正極板又は前記負極板の縁部を押圧する押圧部材を備えることを特徴とする第７〜１０の何れか一つの態様の二次電池の製造装置にある。【００１８】
本発明の第１２の態様は、前記押圧部材は、前記正極板又は前記負極板のリード部とは反対側の縁部を押圧することを特徴とする第１１の態様の二次電池の製造装置にある。
【発明の効果】
【００１９】
かかる本発明では、極板搬送部材に極板を極めて短時間で供給することができ、タクトタイムを大幅に短縮することができる。【００２０】
また極板を各極板搬送部材に高精度に位置決めした状態で載置することができる。これにより、セパレータの各谷溝内に挿入される極板の位置精度が高まり、ひいては極板群の品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態１に係る極板群が収容された角形電池の概略を示す斜視図である。
【図２】実施形態１に係る極板群の概略構成を示す斜視図である。
【図３】実施形態１に係る極板群の製造装置を示す概略図である。
【図４】実施形態１に係る供給手段の構成を示す概略斜視図である。
【図５】実施形態１に係るカセット部材の概略を示す断面図である。
【図６】実施形態１に係る製造装置を用いた極板群の製造方法を示す概略図である。
【図７】実施形態１に係る製造装置を用いた極板群の製造方法を示す概略図である。
【図８】実施形態１に係る製造装置を用いた極板群の製造方法を示す概略図である。
【図９】実施形態１に係る製造装置を用いた極板群の製造方法を示す概略図である。
【図１０】実施形態２に係る極板群を示す概略図である。
【図１１】実施形態２に係る極板群の製造装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
図１及び図２に示すように、リチウムイオン二次電池である角形電池（二次電池）１は、角形ケース２を備え、この角形ケース２内には極板群３が収容されている。角形ケース２の所定箇所には、図示しない正極端子と負極端子が設けられている。また角形ケース２内には、有機溶媒にリチウム塩を配合してなる電解液が充填されている。
【００２４】
極板群３は、ジグザグ折りされたセパレータ４と、このセパレータ４の各谷溝４ａ内に交互に挿入された正極板５と負極板６とを具備する。正極板５と負極板６とは、各々の間にセパレータ４が介在するように交互に重ね合わせられ、セパレータ４が扁平に畳まれた状態になっている。正極板５と負極板６とはセパレータ４から互いに反対側に突出するリード部５ａ，６ａを備え、各極のリード部５ａ，６ａはそれぞれ束ねられている。そして正極板５のリード部５ａは上記正極端子に接続され、負極板６のリード部６ａは上記負極端子に接続される。
【００２５】
このような構成の極板群３を製造する製造装置１０は、以下に説明するように、ジグザグ折り手段と、極板挿入手段と、供給手段と、プレス手段とを少なくとも備えている。
【００２６】
図３（ａ）に示すように、ジグザグ折り手段は、鉛直方向にジグザグ状に配列された複数のガイド棒（ガイド部材）１１を有し、このガイド棒１１の一方の列１２Ａと他方の列１２Ｂとの間にセパレータ４が配置されると、図３（ｂ）に示すようにガイド棒１１を列１２Ａ，１２Ｂ同士間で水平方向に交差させて、セパレータ４をジグザグ折りする。
【００２７】
ガイド棒１１は、セパレータ４に対して供給される正負の極板５，６の枚数と同じ本数か又はそれ以上の本数設けられている。これら複数本のガイド棒１１は、図示しない基台上に垂直方向に二列１２Ａ，１２Ｂで各々水平に配列される。またガイド棒１１は、列１２Ａ，１２Ｂ間でジグザクになるように、すなわち鉛直方向においてジグザグになるように配列される。これらのガイド棒１１は、列１２Ａ，１２Ｂごとに設けられた縦フレーム１３，１４にそれぞれ片持ち状に支持されている。
【００２８】
またジグザグ折り手段は、ガイド棒１１の一方の列１２Ａと他方の列１２Ｂとの間にセパレータ４が配置されると、ガイド棒１１を列１２Ａ，１２Ｂ同士間で交差させてセパレータ４をジグザグ折りするための駆動部を備える。この駆動部は、例えば、ボールネジとボールネジを回転させるモータ等により構成される。なおこのようにボールネジ、モータ等で構成される駆動部は通常の送り手段であるから図示は省略する。
【００２９】
また製造装置１０の図示しない基台上には、ジグザグ折りされるセパレータ４を下方から受け止める定盤１５が移動可能に設置されている。定盤１５の近傍には、セパレータ４の始端を把持するクランプ１６が定盤１５に干渉しないように移動可能に設けられている。定盤１５の上方にはセパレータ４が巻き取られたロール１７が設けられている。ロール１７はセパレータ４の繰り出し方向になるべく負荷がかからないように回転可能に保持されている。これにより、セパレータ４のジグザグ折りされる箇所に生じる張力が低減される。またセパレータ４の走行路には、ロール１７から繰り出されたセパレータ４を所定箇所において切断するためのカッター１８が設けられている。
【００３０】
極板挿入手段は、所定枚数の正極板５又は負極板６が載置される複数の極板搬送トレー１９を有する極板搬送部材２０を備える。極板搬送部材２０の各極板搬送トレー１９をセパレータ４の各谷溝４ａ（図２参照）内に移動させることで、各谷溝４ａ内に正極板５と負極板６とを交互に挿入する。本実施形態では、極板挿入手段は、正極板５を搬送する第１の極板搬送部材（正極板用極板搬送部材）２０Ａと、負極板６を搬送する第２の極板搬送部材（負極板用極板搬送部材）２０Ｂと、を備えている。第１の極板搬送部材２０Ａは、極板群３に必要な正極板５の枚数と同数個の極板搬送トレー１９を備えている。第１の極板搬送部材２０Ａの各極板搬送トレー１９は、一方の列１２Ａを構成するガイド棒１１の後方に水平に配置され、その後端が支持フレーム２１Ａによって連結されている。同様に、第２の極板搬送部材２０Ｂも、複数個の極板搬送トレー１９を備える。第２の極板搬送部材２０Ｂの極板搬送トレー１９は、他方の列１２Ｂを構成するガイド棒１１の後方に水平に配置され、その後端が支持フレーム２１Ｂによって連結されている。
【００３１】
各支持フレーム２１Ａ，２１Ｂは、正極板５又は負極板６の搬送方向に伸縮可能なピストン・シリンダ装置２２のピストンロッド２２ａにそれぞれ連結されている。また各ピストン・シリンダ装置２２は、正極板５又は負極板６の搬送方向に往復移動可能な往復台２３にそれぞれ設置されている。
【００３２】
各往復台２３は、ボールネジ等からなる駆動部により水平方向に移動可能に構成されている。具体的には、各往復台２３は、基台上に回転可能に設置された送りネジであるボールネジ２４に螺合するナット２５に連結されている。ボールネジ２４は図示しないモータによって回転するようになっている。ボールネジ２４が回転すると、第１及び第２の極板搬送部材２０Ａ，２０Ｂがそれぞれ移動され、各極板搬送トレー１９がセパレータ４の各谷溝４ａ内に一括して供給される。
【００３３】
なお極板搬送トレー１９の左右両側（極板搬送トレー１９の移動方向とは直交する方向における両側）には、セパレータ４の縁部に当接される一対の押し部材２６が設けられている。押し部材２６は、具体的には各極板搬送トレー１９の左右両側から突出した正極板５及び負極板６の縁部に当接する一対の縦棒として構成され、各往復台２３に取り付けられている。このため、ボールネジ２４の回転により往復台２３が移動すると、押し部材２６も極板搬送部材２０と共に往復移動する。そして、各極板搬送トレー１９がセパレータ４の谷溝４ａ内へと進入した後に各ピストン・シリンダ装置２２が縮動作すると、各極板搬送トレー１９は谷溝４ａ外へと後退されるが、押し部材２６は前進した位置に留まる。これにより正極板５及び負極板６は押し部材２６によって移動が規制されて、セパレータ４の谷溝４ａ内に残留することになる。
【００３４】
このように極板搬送部材２０によって正極板５及び負極板６をセパレータ４の各谷溝４ａに一括して挿入することで、タクトタイムを短縮することができる。
【００３５】
なお極板搬送部材２０は、ガイド棒１１によるセパレータ４のジグザグ折りの後に移動させるようにしてもよいが、ガイド棒１１が列１２Ａ，１２Ｂ同士間で交差しセパレータ４をジグザグ折りするのと同時に移動させるのが望ましい。これにより、セパレータ４をジグザグ折りしつつ、正極板５及び負極板６をセパレータ４の各谷溝４ａ内に挿入することが可能になり、タクトタイムがより一層短縮される。
【００３６】
供給手段は、図４に示すように、例えば、所定枚数の正極板５又は負極板６が載置されるカセット部材（正極板用又は負極板用カセット部材）５０を有し、カセット部材５０に載置された所定枚数の正極板５又は負極板６を極板搬送部材２０の各極板搬送トレー１９に一括して供給する。なお図４及び図５には、正極板５が搭載されたカセット部材（正極板用カセット部材）５０を例示する。
【００３７】
カセット部材５０は、第１の極板搬送部材２０Ａ及び第２の極板搬送部材２０Ｂ（図３参照）のそれぞれに対応して設けられている。各カセット部材５０は、正極板５又は負極板６を保持する複数段の極板保持部５１を備える。極板保持部５１は、極板搬送部材２０の各極板搬送トレー１９に対応して複数段に設けられている。各極板保持部５１は、支柱５２に固定された一対の支持板５３で構成されており、支持板５３間には所定幅のスリット部５４が設けられている。また支持板５３には、図５に示すように、正極板５又は負極板６等が挿入されるガイド溝５５がスリット部５４に沿って形成されている。
【００３８】
また供給手段は、このようなカセット部材５０に載置された正極板５又は負極板６の縁部を、極板搬送部材２０に向かって押圧する押圧部材５６を備える。押圧部材５６は、正極板５及び負極板６の縁部に当接する縦棒として構成され、一対の支持板５３間のスリット部５４内を移動可能に設けられている。すなわち押圧部材５６は、スリット部５４よりも若干狭い幅で形成されており、図示しないピストン・シリンダ装置等の駆動手段によって直線移動可能に構成されている。またカセット部材５０と押圧部材５６とは、図示しない移動台に搭載されており、後述するように、ロボットアーム等で正極板５及び負極板６をカセット部材５０に搭載する極板搭載部と、極板搬送部材２０との間を移動可能に構成されている。
【００３９】
そして本発明では、このような構成の供給手段によって極板搬送部材２０の各極板搬送トレー１９に対して所定枚数の正極板５又は負極板６を一括して供給することで、タクトタイムのさらなる短縮を図ると共に、極板群３の品質の向上を図っている。
【００４０】
プレス手段は、基台上で垂直方向に昇降可能なプッシャー２７として構成され、正負の極板５，６の積層方向でセパレータ４を押圧して扁平させる。プッシャー２７は、押し部材２６によって正極板５及び負極板６の移動が規制された状態で、セパレータ４をこれら極板５，６の積層方向で押圧する。これにより、セパレータ４は正極板５と負極板６とを挟んだ状態で押し潰されて扁平となり、所定厚さの扁平形状の極板群３が形成される。
【００４１】
以下、このような構成の製造装置１０による極板群３の製造方法について、図６〜図１０を参照して説明する。
【００４２】
まずは、図６に示すように、ジグザグ状に配列されたガイド棒１１の一方の列１２Ａと他方の列１２Ｂとの間にセパレータ４が配置されて、セパレータ４の先端がクランプ１６により把持される。セパレータ４はロール１７（図３参照）から繰り出され、比較的小さい張力でガイド棒１１の列１２Ａ，１２Ｂ間に鉛直方向に張られる。
【００４３】
この状態で、ガイド棒１１の列１２Ａ，１２Ｂがセパレータ４側に向かって水平に移動され、ガイド棒１１が列同士間で交差される。これにより、図７に示すように、セパレータ４がジグザグ折りされ、一つの極板群３に必要な個数の谷溝４ａがセパレータ４に同時に形成される。つまり、ガイド棒１１でセパレータ４を押すことにより、セパレータ４がジグザグ折りにされている（ジグザグ折り工程）。
【００４４】
また本実施形態では、このようにガイド棒１１が列１２Ａ，１２Ｂ毎に水平方向に移動されるのと同時に、第１及び第２の極板搬送部材２０Ａ，２０Ｂ及び押し部材２６もセパレータ４に向かって水平方向に移動される。これにより、第１の極板搬送部材２０Ａの各極板搬送トレー１９に予め搭載された正極板５、及び第２の極板搬送部材２０Ｂの各極板搬送トレー１９に予め搭載された負極板６が、ジグザグ折りされたセパレータ４の各谷溝内４ａに交互に挿入される（積層体形成工程）。
【００４５】
次に、セパレータ４の各谷溝４ａ内からガイド棒１１が抜き取られる（抜去工程）。その後、押し部材２６を残して第１及び第２の極板搬送部材２０Ａ，２０Ｂがセパレータ４から離れる方向に移動されるのと同時に、プッシャー２７を下降させることでセパレータ４を介して正極板５と負極板６とが交互に積層された積層体が正極板５と負極板６の積層方向で定盤１５に向かって強く押圧される（押圧工程）。すなわち、積層体が正極板５、負極板６の積層方向で押圧されながら、第１及び第２の極板搬送部材２０Ａ，２０Ｂが、元の位置（図７（ａ）中に二点鎖線で示す）まで戻される。これにより、セパレータ４を介して正極板５と負極板６とが交互に積層された扁平形状の積層体が形成される。
【００４６】
なお、セパレータ４の各谷溝４ａ内からガイド棒１１を抜去する際に、プッシャー２７でセパレータ４を軽く押圧するようにしてもよい。これにより、ガイド棒１１の抜去に伴い、セパレータ４のジグザグ状に屈曲形状の崩れを抑制することができる。また、セパレータ４の各谷溝４ａ内からガイド棒１１を抜去する工程の後に、積層体の押圧工程や第１及び第２の極板搬送部材２０Ａ、２０Ｂを元の位置まで戻す工程を行っているが、第１及び第２の極板搬送部材２０Ａ、２０Ｂを元の位置まで戻す工程の後に、セパレータ４の各谷溝４ａ内からガイド棒１１を抜去する工程を行ってもよい。
【００４７】
また扁平形状の積層体が形成された後は、セパレータ４の先端がクランプ１６から解放され、セパレータ４の後端がカッター１８によって切断されることによって極板群３が形成される。さらに、この極板群３が電池のケース２内に収納されることで角形電池１が形成される。
【００４８】
ここで、第１及び第２の極板搬送部材２０Ａ，２０Ｂの各極板搬送トレー１９には、上述したようにカセット部材５０の各支持板５３上に搭載されている正極板５又は負極板６を押圧部材５６で押圧することで、これら正極板５又は負極板６が一括して供給されるようになっている（極板供給工程）。
【００４９】
カセット部材５０の各極板保持部５１を構成する支持板５３上には、極板搬送部材２０とは離れた位置に設けられた極板搭載部（図示なし）において正極板５又は負極板６がそれぞれ搭載される。そして、極板群３の製造開始時には、カセット部材５０に所定枚数の正極板５又は負極板６が予め載置された状態となっている。なお極板搭載部におけるカセット部材５０への正極板５又は負極板６の搭載方法は、特に限定されるものではない。例えば、極板搭載部に保管されている正極板５又は負極板６をロボットアーム等で吸着保持してカセット部材５０の各支持板５３上に載置すればよい。
【００５０】
極板群３の製造方法が開始されると、図８に示すように、正極板５又は負極板６が載置されたカセット部材５０が各極板搬送部材２０に近接する位置まで移動される。この状態で、図９に示すように、棒状の押圧部材５６をスリット部５４に向かってスライドさせる。これにより、各カセット部材５０に載置されている所定枚数の正極板５又は負極板６が、押圧部材５６によって押し出されて第１又は第２の極板搬送部材２０Ａ，２０Ｂの各極板搬送トレー１９に一括して供給される。
【００５１】
これにより、各極板搬送トレー１９に正極板５又は負極板６を極めて短時間で供給することができ、タクトタイムを大幅に短縮することができる。また本実施形態では、カセット部材５０に搭載されている複数の正極板５又は負極板６を、棒状の押圧部材５６で押圧することで極板搬送部材２０の各極板搬送トレー１９に一括して供給している。このため、各正極板５又は負極板６を各極板搬送トレー１９に対して高精度に位置決めした状態で載置することができる。これにより、セパレータ４の各谷溝４ａ内に挿入される正極板５及び負極板６の位置精度が高まり、ひいては極板群３の品質を向上することができる。
【００５２】
また正極板５及び負極板６を各極板搬送トレー１９に供給する際、押圧部材５６によって正極板５及び負極板６のリード部５ａ，６ａとは異なる縁部、特に、リード部５ａ，６ａとは反対側の縁部を押圧することが好ましい。これにより、押圧部材５６の押圧による正極板５及び負極板６の変形を抑制して、正極板５及び負極板６を各極板搬送トレー１９に良好に供給することができる。
【００５３】
なお極板搬送部材２０に対して正極板５又は負極板６が供給された各カセット部材５０は、極板搭載部に再び移動され、次に製造される極板群３に使用される正極板５又は負極板６が載置される。これにより、次に極板群３の製造が開始される際には、カセット部材５０に所定枚数の正極板５又は負極板６が予め搭載された状態となる。つまり、一つの前の極板群３を製造するために行われる、後述する正極板５と負極板６とが交互に重なり合う積層体を押圧する押圧工程までに、その次の極板群３を製造するための工程として、正極板５又は負極板６をカセット部材５０に載置する極板載置工程を完了させるようにしている。例えば、極板群３が備える極板５，６の枚数が多い場合など、次の極板群３の製造開始までに、カセット部材５０への正負の極板５，６の載置が間に合わないことも考えられる。このような場合には、カセット部材５０を各極板搬送部材２０に対して複数台備えるようにすることが好ましい。すなわち、正極板用と負極板用のカセット部材５０をそれぞれ複数台準備し、一つ前の極板群３の製造工程で用いられたカセット部材５０とは異なるカセット部材５０に正極板５又は負極板６を載置することが好ましい。これにより、次に極板群３の製造開始までに、カセット部材５０に所定枚数の正極板５又は負極板６を載置することができ、タクトタイムをより確実に短縮することができる。
【００５４】
（実施形態２）
図１０は実施形態２に係る極板群の概略構成を示す斜視図であり、図１１は、実施形態２に係る製造装置を示す概略図である。なお同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５５】
図１０に示すように、実施形態２に係る極板群３Ａは、ジグザグ折りされた連続状の重畳体４０と、この重畳体４０の各谷溝４０ａ内に挿入された正極板５とを具備する扁平形状の積層体として構成される。重畳体４０は２枚のセパレータ４Ａで負極板６Ａを挟んでなる積層体である。このため、重畳体４０の各谷溝４０ａ内に挿入された正極板５はセパレータ４Ａを介して負極板６Ａと対峙することになる。
【００５６】
なお、このような本実施形態の構成においても、実施形態１と同様に、正極板５と負極板６Ａとには互いに逆向きにセパレータ４Ａから突出するリード部５ａ，６ａが設けられる（図２参照）。そして、各極のリード部５ａ，６ａはそれぞれ束ねられて角形ケース２（図１参照）の図示しない正極端子及び負極端子にそれぞれ接続される。
【００５７】
図１１に示すように、このような極板群３Ａを製造する製造装置１０Ａは、実施形態１におけるものと同様にジグザグ状に配列された複数本のガイド棒１１、その他を有する構成であるが、ガイド棒１１の一方の列１２Ａと他方の列１２Ｂとの間に、重畳体４０が挿入されるようになっている。また、第１及び第２の極板搬送部材２０Ａ，２０Ｂのそれぞれが、正極板５を重畳体４０の谷溝４０ａ内に搬送するようになっている。実施形態２に係る製造装置１０Ａは、これらの点を除き、実施形態１に係る製造装置１０と同様の構成である。
【００５８】
このような実施形態２に係る製造装置１０Ａでは、重畳体４０に正極板５のみを挿入する谷溝４０ａを形成すればよい。このため、実施形態１の極板群３と同様な性能の極板群３Ａを製造する場合、重畳体４０の谷溝４０ａの数は実施形態１の場合に比べ半数で足りる。したがってガイド棒１１や極板搬送トレー１９の個数も略半数に減らすことができ、ひいてはタクトタイムをさらに短縮することができる。
【００５９】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能なものである。
【００６０】
例えば、上述の実施形態では、カセット部材から各極板搬送トレーへの正負の極板の供給方法として、カセット部材に搭載された正負の極板を押圧部材で押圧する例を説明した。しかしながら、各極板搬送トレーに一括して極板を供給することができれば、その方法は特に限定されるものではない。例えば、カセット部材上の正負の極板を極板搬送トレー側から把持して、カセット部材から極板搬送トレー上に極板を引き出すようにしてもよい。
【００６１】
また例えば、上述の実施形態では角形電池の一例としてリチウムイオン二次電池を例示したが、本発明はリチウムイオン二次電池以外の電池や、一次電池等にも適用可能である。さらに上述の実施形態では、ガイド棒を列同士間で交差させる際に双方の列を移動させるものとしたが、一方の列のガイド棒を停止させて他方の列のガイド棒を移動させるようにしても同様なジグザグ折りを行うことができる。そのように構成すれば、ガイド棒の列を移動させる駆動部を少なくすることができ、コストダウンが可能になる。また、ガイド棒や極板搬送トレー等の個数は増減自在であり、上記実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６２】
１  角形電池
２  角形ケース
３  極板群
４  セパレータ
４ａ  谷溝
５  正極板
６  負極板
５ａ，６ａ  リード部
１０  製造装置
１１  ガイド棒
１２  列
１３，１４  縦フレーム
１５  定盤
１６  クランプ
１７  ロール
１８  カッター
１９  極板搬送トレー
２０  極板搬送部材
２１  支持フレーム
２２  ピストン・シリンダ装置
２２ａ  ピストンロッド
２３  往復台
２４  ボールネジ
２５  ナット
２６  押し部材
２７  プッシャー
４０  重畳体
４０ａ  谷溝
５０  カセット部材
５１  極板保持部
５２  支柱
５３  支持板
５４  スリット部
５５  ガイド溝
５６  押圧部材
【図１】
2012144007.tif 000003
【図２】
2012144007.tif 000004
【図３】
2012144007.tif 000005
【図４】
2012144007.tif 000006
【図５】
2012144007.tif 000007
【図６】
2012144007.tif 000008
【図７】
2012144007.tif 000009
【図８】
2012144007.tif 000010
【図９】
2012144007.tif 000011
【図１０】
2012144007.tif 000012
【図１１】
2012144007.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成25年10月17日(2013.10.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定枚数の正極板又は負極板を正極板用又は負極板用カセット部材に載置する極板載置工程と、
前記正極板用又は前記負極板用カセット部材に載置された所定枚数の前記正極板又は前記負極板を正極板用又は負極板用極板搬送部材に一括して供給する極板供給工程と、
複数のガイド部材でセパレータを押すことにより、前記セパレータをジグザグ折りにするジグザグ折り工程と、
前記ジグザグ折りにされた前記セパレータの各谷溝内に前記正極板用極板搬送部材に載置された前記正極板と前記負極板用極板搬送部材に載置された前記負極板とを挿入することにより、前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とが交互に重なり合う積層体を形成する積層体形成工程と、
前記セパレータの各谷溝内から前記ガイド部材を抜去する抜去工程と、
前記積層体を前記正極板と前記負極板とが積層された方向に押圧する押圧工程と、を有することを特徴とする二次電池の製造方法。
【請求項２】
所定枚数の正極板を正極板用カセット部材に載置する極板載置工程と、
前記正極板用カセット部材に載置された所定枚数の前記正極板を正極板用極板搬送部材に一括して供給する極板供給工程と、
複数のガイド部材で負極板を２枚のセパレータで挟んだ重畳体を押すことにより、前記重畳体をジグザグ折りにするジグザグ折り工程と、
前記ジグザグ折りにされた前記重畳体の各谷溝内に前記正極板用極板搬送部材に載置された前記正極板を挿入することにより、前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とが交互に重なり合う積層体を形成する積層体形成工程と、
前記重畳体の各谷溝内から前記ガイド部材を抜去する抜去工程と、
前記積層体を前記正極板と前記負極板とが積層された方向に押圧する押圧工程と、を有することを特徴とする二次電池の製造方法。
【請求項３】
前記複数のガイド部材を鉛直方向にジグザグ状に配置し、前記ガイド部材の一方の列と他方の列との間に前記セパレータ又は前記重畳体を配置するセパレータ配置工程をさらに有し、
前記ジグザグ折り工程は、前記ガイド部材を列同士間で水平方向に交差させることにより行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の二次電池の製造方法。
【請求項４】
前記極板供給工程は、前記ジグザグ折り工程の前に行われることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の二次電池の製造方法。
【請求項５】
前記極板載置工程は、一つ前の二次電池を製造するために行われる前記押圧工程までに行われることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の二次電池の製造方法。
【請求項６】
前記極板載置工程は、一つ前の二次電池を製造するために行われる前記極板載置工程で用いられた前記正極板用又は前記負極板用カセット部材とは異なる前記正極板用又は前記負極板用カセット部材に前記正極板又は前記負極板を載置することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の二次電池の製造方法。
【請求項７】
鉛直方向にジグザグ状に配列された複数のガイド部材を有し、前記ガイド部材の一方の列と他方の列との間にセパレータが配置されると、前記ガイド部材を列同士間で水平方向に交差させて前記セパレータをジグザグ折りするジグザグ折り手段と、
所定枚数の前記正極板又は前記負極板が載置される正極板用又は負極板用極板搬送部材を備え、前記正極板用又は前記負極板用極板搬送部材を前記セパレータの各谷溝内に移動させることで各谷溝内に前記正極板と前記負極板とを挿入する極板挿入手段と、
前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とが交互に重なり合う積層体を各極板が積層される方向で押圧するプレス手段と、を備えると共に、
所定枚数の前記正極板又は前記負極板が載置される正極板用又は負極板用カセット部材を有し、前記正極板用又は前記負極板用カセット部材に載置されている複数枚の前記正極板又は前記負極板を前記正極板用又は前記負極板用極板搬送部材に一括して供給する供給手段を備えることを特徴とする二次電池の製造装置。
【請求項８】
鉛直方向にジグザグ状に配列された複数のガイド部材を有し、前記ガイド部材の一方の列と他方の列との間に、負極板を２枚のセパレータで挟んだ重畳体が配置されると、前記ガイド部材が列同士間で水平方向に交差して前記重畳体をジグザグ折りするジグザグ折り手段と、
所定枚数の前記正極板が載置される正極板用極板搬送部材を備え、前記正極板用極板搬送部材を前記重畳体の各谷溝内に移動させることで各谷溝内に前記正極板を挿入する極板挿入手段と、
前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とが交互に重なり合う積層体を各極板が積層される方向で押圧するプレス手段と、を備えると共に、
所定枚数の前記正極板が載置される正極板用カセット部材を有し、前記正極板用カセット部材に載置された所定枚数の前記正極板を前記正極板用極板搬送部材に一括して供給する供給手段を備えることを特徴とする二次電池の製造装置。
【請求項９】
前記供給手段は、前記ジグザグ折り手段によって前記セパレータ又は前記重畳体がジグザグ折りされるまでに、所定枚数の前記正極板又は前記負極板を前記正極板用又は前記負極板用カセット部材から前記正極板用又は前記負極板用極板搬送部材に一括して供給することを特徴とする請求項７又は８に記載の二次電池の製造装置。
【請求項１０】
前記供給手段は、前記正極板用又は前記負極板用カセット部材を複数台備えていることを特徴とする請求項７〜９の何れか一項に記載の二次電池の製造装置。
【請求項１１】
前記供給手段は、前記正極板用又は前記負極板用カセット部材に載置された前記正極板又は前記負極板の縁部を押圧する押圧部材を備えることを特徴とする請求項７〜１０の何れか一項に記載の二次電池の製造装置。
【請求項１２】
前記押圧部材は、前記正極板又は前記負極板のリード部とは反対側の縁部を押圧することを特徴とする請求項１１に記載の二次電池の製造装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、所定枚数の正極板又は負極板を正極板用又は負極板用カセット部材に載置する極板載置工程と、前記正極板用又は前記負極板用カセット部材に載置された所定枚数の前記正極板又は前記負極板を正極板用又は負極板用極板搬送部材に一括して供給する極板供給工程と、複数のガイド部材でセパレータを押すことにより、前記セパレータをジグザグ折りにするジグザグ折り工程と、前記ジグザグ折りにされた前記セパレータの各谷溝内に前記正極板用極板搬送部材に載置された前記正極板と前記負極板用極板搬送部材に載置された前記負極板とを挿入することにより、前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とが交互に重なり合う積層体を形成する積層体形成工程と、前記セパレータの各谷溝内から前記ガイド部材を抜去する抜去工程と、前記積層体を前記正極板と前記負極板とが積層された方向に押圧する押圧工程と、を有することを特徴とする二次電池の製造方法にある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の第３の態様は、前記複数のガイド部材を鉛直方向にジグザグ状に配置し、前記ガイド部材の一方の列と他方の列との間に前記セパレータ又は前記重畳体を配置するセパレータ配置工程をさらに有し、前記ジグザグ折り工程は、前記ガイド部材を列同士間で水平方向に交差させることにより行うことを特徴とする第１又は２の態様の二次電池の製造方法にある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の第７の態様は、鉛直方向にジグザグ状に配列された複数のガイド部材を有し、前記ガイド部材の一方の列と他方の列との間にセパレータが配置されると、前記ガイド部材を列同士間で水平方向に交差させて前記セパレータをジグザグ折りするジグザグ折り手段と、所定枚数の前記正極板又は前記負極板が載置される正極板用又は負極板用極板搬送部材を備え、前記正極板用又は前記負極板用極板搬送部材を前記セパレータの各谷溝内に移動させることで各谷溝内に前記正極板と前記負極板とを挿入する極板挿入手段と、前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とが交互に重なり合う積層体を各極板が積層される方向で押圧するプレス手段と、を備えると共に、所定枚数の前記正極板又は前記負極板が載置される正極板用又は負極板用カセット部材を有し、前記正極板用又は前記負極板用カセット部材に載置されている複数枚の前記正極板又は前記負極板を前記正極板用又は前記負極板用極板搬送部材に一括して供給する供給手段を備えることを特徴とする二次電池の製造装置にある。
【国際調査報告】
2012144007.tif 000014
2012144007.tif 000015
2012144007.tif 000016
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