(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の正極と負極とをセパレータを介して交互に積層してなる積層型電池の製造装置であって、
正極、負極およびセパレータをそれぞれ切り離し容易な破断線を介して連続形成した連続正極材、連続負極材および連続セパレータ材を素材として、
各素材を、連続セパレータ材、連続正極材、連続セパレータ材、連続負極材または連続セパレータ材、連続負極材、連続セパレータ材、連続正極材の順に、それぞれの破断線を一致させて重ね合わせて形成した連続電池材を巻きつける略円筒形状の巻回手段と、
前記の巻きつけた連続電池材を前記巻回手段の側周面に押さえ付ける押圧手段と、
前記巻回手段に前記連続電池材を必要積層数巻きつけた後、前記連続電池材を破断線ごとに切断する切断手段とを備え、
前記切断手段が、前記巻回手段の側周面の円周方向の一部が半径方向に突出するものであることを特徴とする積層型電池製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状の正極と負極とをセパレータを介して交互に積層してなる積層型電池の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車や電気自動車などに用いられる電池として、積層型のリチウムイオン二次電池の需要が増大している。これは、シート状の正極と負極とを、セパレータを介して交互に積層してなるもので、例として、正極にはアルミ箔にコバルト酸リチウムやニッケル酸リチウムを塗布したもの、負極には銅箔に黒鉛を塗布したもの、セパレータには高分子フィルムなどが用いられ、積層数を増やすことで、より大容量化できる。
【０００３】
ところで、需要の増大に伴い、その製造装置において生産速度の高速化が求められるようになったが、上記のリチウムイオン二次電池に代表される積層型電池の製造装置としては、従来、特許文献１に示すような装置があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２８２７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の装置は、正極、負極およびセパレータを積層する一工程ごとにアームの回転動作および上下方向の動作ならびにパッドの吸着および解放が行われるため、生産速度の高速化には限界があった。
【０００６】
本発明は、上記事情を鑑みたものであり、正極、負極およびセパレータを積層した電池材を高速生産できる積層型電池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】
本発明は、シート状の正極と負極とをセパレータを介して交互に積層してなる積層型電池の製造装置であって、正極、負極およびセパレータをそれぞれ切り離し容易な破断線を介して連続形成した連続正極材、連続負極材および連続セパレータ材を素材として、各素材を、連続セパレータ材、連続正極材、連続セパレータ材、連続負極材または連続セパレータ材、連続負極材、連続セパレータ材、連続正極材の順に、それぞれの破断線を一致させて重ね合わせて形成した連続電池材を巻きつける略円筒形状の巻回手段と、前記の巻きつけた連続電池材を前記巻回手段の側周面に押さえ付ける押圧手段と、前記巻回手段に前記連続電池材を必要積層数巻きつけた後、前記連続電池材を破断線ごとに切断する切断手段とを備え、前記切断手段が、前記巻回手段の側周面の円周方向の一部が半径方向に突出するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、連続正極材、連続負極材および連続セパレータ材を素材として、これらを巻回手段に巻きつけるだけで重ね合わせることができる。巻きつけるには巻回手段を回転させればよく、この一工程で各素材を必要積層数だけ積層することができ、あとはこれを破断線ごとに切断すればよいから、従来のように正極、負極およびセパレータを一枚ずつ積層する場合と比べて工程数が少なく、生産速度を高速化できる。また、巻回手段の側周面の円周方向の一部を半径方向に突出させれば、連続電池材の長手方向に引張り力が働き、破断線で切断される。巻回手段の外周側からカッターなどで切断する場合、刃先が切断箇所に正確に位置していなければならないが、本発明によれば、簡易かつ確実に破断線で切断できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の積層型電池製造装置の概要図。
【図２】素材の形状の説明図。
【図３】電池材の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の積層型電池製造装置の具体的な構成について、各図面に基づいて説明する。この装置は、正極Ｐ、負極ＮおよびセパレータＳをそれぞれ切り離し容易なミシン目状の破断線Ｌを介して連続形成した連続正極材Ｐ１、連続負極材Ｎ１および連続セパレータ材Ｓ１を素材とする。正極Ｐおよび負極Ｎはいずれも略矩形であるが、その一辺の一部が延出した電極タブＴが必要であり、図２（ａ）に示すように、破断線Ｌを屈曲させることで電極タブＴを形成している。セパレータＳは矩形であり、破断線Ｌは直線である。
【００１３】
これらの連続正極材Ｐ１、連続負極材Ｎ１および連続セパレータ材Ｓ１は、図１に示すように、ロール状に巻回されている。そしてそれぞれの素材が引き出され、回転する円筒形のドラムからなる巻回手段１に巻き取られ、連続電池材Ｂ１が形成される。連続電池材Ｂ１は、図２（ｂ）に示すように、連続セパレータ材Ｓ１、連続正極材Ｐ１、連続セパレータ材Ｓ１、連続負極材Ｎ１の順に、それぞれの破断線Ｌの位置が一致するように重ね合わせられている。ただし、正極Ｐと負極Ｎとで電極タブＴの位置が逆になるよう、互いに反転して重ね合わせられている。
【００１４】
そして、巻回手段１の周囲には、押圧手段２が設けられている。押圧手段２は、回転ローラからなり、巻回手段１に巻きつけられた連続電池材Ｂ１に当接し、連続電池材Ｂ１を巻回手段１の側周面に押さえつけて、連続電池材Ｂ１が巻回手段１から離れることを防いでいる。さらに、巻回手段１は側周面が円周方向に分割されており、その一部を半径方向に突出させることができ、これが切断手段３として機能する。なお、巻回手段１の周長は連続電池材Ｂ１の破断線Ｌの間隔の整数倍と略一致し、分割の間隔は連続電池材Ｂ１の破断線Ｌの間隔と略一致する。
【００１５】
このように構成した本装置においては、まず、各素材が巻回手段１に巻き取られて連続電池材Ｂ１が形成される（図１（ａ））。そして巻回手段１を回転させ続けることで、連続電池材Ｂ１が巻回手段１の側周面に何重にも積層され、必要積層数が巻きつけられた時点で巻回手段１を停止する（図１（ｂ））。ここで、巻回手段１の周長は連続電池材Ｂ１の破断線Ｌの間隔の整数倍と略一致しているから、連続電池材Ｂ１を何重に積層しても破断線Ｌは常に重なり合う（厳密には、積層するごとに周長が長くなるのでズレが生じるが、巻回手段１の直径を十分に大きくすれば、ズレは無視できるほど小さくなる）。この際、押圧手段２が連続電池材Ｂ１の表面に当接しており、連続電池材Ｂ１を巻回手段１の側周面に押さえつけている。そして、押圧手段２に押さえつけられた状態の連続電池材Ｂ１が、切断手段３により切断される。ここで、図２（ｂ）に示すように、重ね合わせられた各素材の破断線Ｌは完全に一致しているものではないから、鋭利な刃で切り裂く方法では各素材の破断線Ｌどおりに切断することはできないが、切断手段３が半径方向に突出することにより、連続電池材Ｂ１には長手方向（円周方向）に引張り力が働き、破断線Ｌで引きちぎられ、正極Ｐ、負極ＮおよびセパレータＳが重なった電池材Ｂが形成される（図１（ｃ））。
【００１６】
こうして形成された電池材Ｂは、各素材がバラバラにならないように結束されて、巻回手段１から取り外される。なお、完成した電池材Ｂの斜視図を図３に示す。この電池材Ｂについては、正極Ｐの電極タブＴ（Ｐ）同士、負極Ｎの電極タブＴ（Ｎ）同士をそれぞれ連結し、これをケースに納めて電解液に浸せば、電池が得られる。
【００１７】
このように構成した積層型電池製造装置は、連続正極材、連続負極材および連続セパレータ材を素材として、これらをドラムからなる巻回手段に巻きつけるだけで重ね合わせることができる。巻きつけるには巻回手段を回転させればよく、この一工程で各素材を必要積層数だけ積層することができ、あとはこれを破断線ごとに切断すればよいから、従来のように正極、負極およびセパレータを一枚ずつ積層する場合と比べて工程数が少なく、生産速度を高速化できる。そして、切断手段は、巻回手段の側周面の円周方向の一部を半径方向に突出させるものであるから、連続電池材の長手方向に引張り力を働かせて、破断線で切断できる。巻回手段の外周側からカッターなどで切断する場合、刃先が切断箇所に正確に位置していなければならず、また本発明の連続電池材のように重なった素材のそれぞれを異なる破断線で切断することは難しいが、本発明によれば、簡易かつ確実に、各素材の破断線どおりに切断できる。
【００１８】
本発明は、上記の実施形態に限定されない。たとえば、押圧手段は、連続電池材を巻回手段の側周面に押さえつけ、連続電池材が巻回手段から離れることを防ぐことができるものであれば、どのようなものであってもよい。また、切断手段は、巻回手段の側周面自体が突出するものではなく、巻回手段に内蔵した別部材が突出するものでもよい。
【符号の説明】
【００１９】
１  巻回手段
２  押圧手段
３  切断手段
Ｐ  正極
Ｐ１  連続正極材
Ｎ  負極
Ｎ１  連続負極材
Ｓ  セパレータ
Ｓ１  連続セパレータ材
Ｌ  破断線
Ｂ１  連続電池材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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