(57)【要約】  金属箔に活物質層が形成された電極の製造方法であって、帯状の金属箔に活物質層が形成された帯状電極を電極毎にレーザ光によって切断する切断工程と、前記切断工程で切断された前記電極の端部を画像認識で検出する画像認識工程と、を含み、前記レーザ光によって切断することで前記電極の前記端部を変色させる、電極の製造方法。
2016208679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔に活物質層が形成された電極の製造方法であって、
帯状の金属箔に活物質層が形成された帯状電極を電極毎にレーザ光によって切断する切断工程と、
前記切断工程で切断された前記電極の端部を画像認識で検出する画像認識工程と、
を含み、
前記切断工程では、前記レーザ光によって前記帯状電極を切断することで前記電極の前記端部を変色させる、電極の製造方法。
【請求項２】
前記切断工程では、連続波のレーザ光によって前記帯状電極を切断する、請求項１に記載の電極の製造方法。
【請求項３】
前記帯状電極には、前記活物質層を覆う保護層が形成されている、請求項１又は請求項２に記載の電極の製造方法。
【請求項４】
前記端部の延在方向に交差する方向における前記端部の変色した領域の寸法は、１００μｍ以上である、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電極の製造方法。
【請求項５】
前記画像認識工程では、カメラで撮像された画像に対する画像認識により前記端部を検出し、
前記端部の延在方向に交差する方向における前記端部の変色した領域の寸法は、前記カメラの３画素分の寸法以上である、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電極の製造方法。
【請求項６】
金属箔に活物質層が形成された電極の製造方法であって、
帯状の金属箔に活物質層が形成された帯状電極を電極毎にレーザ光によって切断する切断工程を含み、
前記切断工程では、前記レーザ光によって前記帯状電極を切断することで前記電極の端部を変色させ、
前記端部の延在方向に交差する方向における前記端部の変色した領域の寸法は、１００μｍ以上である、
電極の製造方法。
【請求項７】
金属箔に活物質層が形成された電極であって、
帯状の金属箔に活物質層が形成された帯状電極の切断により製造され、
前記切断により形成される端部には、変色した領域が形成されており、
前記端部の延在方向に交差する方向における前記端部の変色した領域の寸法は、１００μｍ以上である、
電極。
【請求項８】
レーザ光によって前記帯状電極を切断することにより製造される、
請求項７に記載の電極。
【請求項９】
前記レーザ光は、連続波のレーザ光である、
請求項８に記載の電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一側面は、電極の製造方法、及び、電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電極の製造工程では、帯状の金属箔に活物質層が形成された帯状電極から刃具を用いて電極を打ち抜き、後工程の積層工程等で利用するために電極の端部の位置を検出する。この位置の検出には、一般的に、撮像装置で電極を撮像した画像による画像認識が利用される（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２０１３−５１０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
撮像装置で電極を撮像する場合、所定の光量が必要となるので、照明が当てられる。そのため、白系の電極の場合（例えば、白系の活物質からなる活物質層が形成されている電極、活物質層を覆う白系のセラミックからなる保護層を有する電極）、この電極が撮像された画像では電極と背景とのコントラストが低下する。そのため、この画像による画像認識では、電極の端部の認識精度が低下する。【０００５】
そこで、本発明の一側面においては、電極の端部の画像認識精度が向上する電極の製造方法、及び、電極を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面に係る電極の製造方法は、金属箔に活物質層が形成された電極の製造方法であって、帯状の金属箔に活物質層が形成された帯状電極を電極毎にレーザ光によって切断する切断工程と、切断工程で切断された電極の端部を画像認識で検出する画像認識工程とを含み、切断工程では、レーザ光によって帯状電極を切断することで電極の端部を変色させる。【０００７】
この電極の製造方法では、レーザ光によるエネルギーを帯状電極に与えることで、熱による溶融で帯状電極から個々の電極を切断する。これにより、電極の切断面（端部）は、例えば熱によって表面物質の蒸発が生じ、それに伴う表面状態の変化で色合いが変化（変色）する。ここで、色合いが変化（変色）した領域を変質した変質部と定義する。変質部は表面の材質に応じて、焦げたり蒸発したりして変質する。例えば、活物質層の場合は、焦げる場合もあり得るし、後述する保護層の場合は蒸発する場合もあり得る。そのため、この電極の製造方法では、画像認識で電極の端部を検出する際に画像における電極の端部と背景とのコントラストが大きくなり、電極の端部の画像認識精度が向上する。【０００８】
一実施形態の電極の製造方法の切断工程では、連続波のレーザ光によって帯状電極を切断してもよい。連続波のレーザ光を用いた場合、所定の大きさのエネルギーを帯状電極に連続的に与えることで、熱による溶融で厚い活物質層も短い時間で切断できると共に活物質層の切断面を熱で変色させることができる。【０００９】
一実施形態の電極の製造方法では、帯状電極には活物質層を覆う保護層が形成されていてもよい。保護層を有する電極の場合でも、レーザ光による熱で電極の端部の保護層が溶融するので、画像における電極の端部と背景とのコントラストが低下しない。【００１０】
一実施形態の電極の製造方法では、端部の延在方向に交差する方向における端部の変色した領域の寸法は、１００μｍ以上であってもよい。【００１１】
一実施形態の電極の製造方法では、画像認識工程では、カメラで撮像された画像に対する画像認識により端部を検出し、端部の延在方向に交差する方向における端部の変色した領域の寸法は、カメラの３画素分の寸法以上であってもよい。【００１２】
これらの場合、画像認識工程において、安定して電極の端部を認識することができる。【００１３】
一実施形態の電極製造方法は、金属箔に活物質層が形成された電極の製造方法であって、帯状の金属箔に活物質層が形成された帯状電極を電極毎にレーザ光によって切断する切断工程を含み、切断工程では、レーザ光によって帯状電極を切断することで電極の端部を変色させ、端部の延在方向に交差する方向における端部の変色した領域の寸法は、１００μｍ以上である。【００１４】
一実施形態の電極は、金属箔に活物質層が形成された電極であって、帯状の金属箔に活物質層が形成された帯状電極の切断により製造され、切断により形成される端部には、変色した領域が形成されており、端部の延在方向に交差する方向における端部の変色した領域の寸法は、１００μｍ以上である。【００１５】
一実施形態の電極は、レーザ光によって帯状電極を切断することにより製造されてもよい。また、レーザ光は、連続波のレーザ光であってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の一側面によれば、電極の端部の画像認識精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一実施形態に係る電極の製造方法が適用される電極の製造ラインの一部を模式的に示す図である。
【図２】（ａ）は切断前の帯状電極の平面図であり、（ｂ）は（ａ）の帯状電極のII−II線に沿った断面図であり、（ｃ）は切断後の電極の平面図である。
【図３】切断後の電極の端部の拡大断面図である。
【図４】（ａ）は帯状のセパレータ上に正極が置かれた状態を模式的に示す図であり、（ｂ）は２枚のセパレータで正極が包まれた状態を模式的に示す図である。
【図５】刃具を用いて切断された電極の模式図である。
【図６】電極とカメラの画素との関係を示す図である。
【図７】レーザ光を用いて切断された電極の模式図である。
【図８】電極とカメラの画素との関係を示す図である。
【図９】電極とカメラの画素との関係、及び、光強度の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の一側面の実施形態に係る電極の製造方法、及び、電極を説明する。なお、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１９】
一実施形態では、帯状電極から電極をレーザ光によって切断する切断工程、切断された電極毎に電極の端部を画像認識で検出する画像認識工程を含む電極の製造方法に適用する。この切断工程及び画像認識工程は、電極の製造ラインの一部に組み込まれている。電極の端部の情報を利用する後工程として、袋状のセパレータに包まれた正極（電極）を作製する際の一つの工程である帯状のセパレータ上に正極を載置する載置工程を例示する。この後工程は、製造ラインにおける画像認識工程の後に組み込まれている。なお、製造される電極は、例えば、二次電池又は電気二重層キャパシタ等の蓄電装置に用いられる。二次電池としては、例えば、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池である。この実施形態では、リチウムイオン二次電池に用いられる電極を製造する場合とする。
【００２０】
図１〜図４を参照して、一実施形態に係る電極の製造方法が適用されている電極の製造ライン１について説明する。図１は、一実施形態に係る電極の製造方法が適用される電極の製造ラインの一部を模式的に示す図である。図２（ａ）は切断前の帯状電極の平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の帯状電極におけるII−II線に沿った断面図であり、図２（ｃ）は切断後の電極の平面図である。図３は、切断後の電極の端部の拡大断面図である。図４（ａ）は帯状のセパレータ上に正極が置かれた状態を模式的に示す図であり、図４（ｂ）は２枚のセパレータで正極が包まれた状態を模式的に示す図である。
【００２１】
製造ライン１について説明する前に電極について説明しておく。電極は、金属箔の少なくとも一面に電極ペーストが塗工されて活物質層が形成され、この活物質層を覆うように保護ペーストが塗工されて保護層が形成されている。保護層は、活物質層を保護する層であり、活物質層の絶縁性、耐熱性等を確保する。保護層は、活物質層に比べて薄い層である。電極は、金属箔の端部に活物質層が形成されていないタブを有している。
【００２２】
金属箔は、例えば、正極の場合にはアルミニウム箔であり、負極の場合には銅箔、ニッケル箔である。電極ペーストは、所定の粘度を有するスラリ状であり、活物質、バインダ、溶剤等を含んでいる。活物質は、正極活物質又は負極活物質である。正極活物質は、例えば、複合酸化物、硫黄系材料である。複合酸化物は、マンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも１つとリチウムとを含む。負極活物質は、例えば、黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．５）等の金属酸化物、ホウ素添加炭素である。バインダは、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂である。溶剤は、例えば、ＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）、メタノール、メチルイソブチルケトン等の有機溶剤である。また、電極ペーストは、カーボンブラック、黒鉛、アセチレンブラック、ケッチェンブラック（登録商標）等の導電助剤を含んでいてもよい。また、電極ペーストは、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等の増粘剤を含んでいてもよい。
【００２３】
保護ペーストは、所定の粘度を有するスラリ状であり、セラミック、バインダ、溶剤を含んでいる。セラミックは、絶縁性及び耐熱性に優れるものでもよく、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ）である。酸化アルミニウムの色は、白色系である。バインダは、例えば、電極ペーストのバインダとして例示したものである。溶媒は、例えば、電極ペーストの溶媒として例示したものである。なお、保護層を形成する物質としては、セラミック以外の物質を用いてもよく、絶縁性及び耐熱性に優れる物質でもよい。
【００２４】
セパレータは、正極と負極とを隔離し、両極の接触による短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。特に、２枚のセパレータによって正極のタブ以外の部分を包み込むために、２枚のセパレータの端部が溶着により接合された袋状のセパレータとなる。セパレータは、略矩形状である。セパレータは、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、メチルセルロース等からなる織布又は不織布である。
【００２５】
電極を製造する場合、電極ペーストを帯状の金属箔に塗工する工程、その塗工された電極ペーストを乾燥する工程が行われ、帯状の金属箔に活物質層が形成される。この活物質層の形成後に、活物質層全体を覆うように保護ペーストを塗工する工程、その塗工された保護ペーストを乾燥する工程が行われ、活物質層を覆う保護層が形成される。これにより、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、帯状の金属箔Ｍに活物質層Ａが形成され、その活物質層Ａを覆う保護層Ｐが形成された帯状電極ＺＥが生成される。この実施形態では、金属箔Ｍの両面に連続塗工で活物質層Ａ及び保護層Ｐが形成された帯状電極ＺＥとし、帯状電極ＺＥの幅方向において２個の電極が配置される２条取りとする。切断工程では、帯状電極ＺＥから、図２（ｃ）に示す電極Ｅを切断する。画像認識工程では、切断された電極Ｅの端部の位置及び傾きを画像認識で検出する。電極を製造する場合、上記した各工程の他にもプレス、ベーク、検査等の工程もある。
【００２６】
帯状電極ＺＥは、図２（ｂ）に示すように、金属箔Ｍのみからなる部分と、金属箔Ｍと保護層Ｐからなる部分と、金属箔Ｍと活物質層Ａと保護層Ｐからなる部分とを有している。金属箔Ｍの厚みは、例えば、数１０μｍである。活物質層Ａの厚みは、例えば、数１００μｍである。保護層Ｐの厚みは、例えば、数１０μｍである。したがって、金属箔Ｍと活物質層Ａと保護層Ｐからなる部分は、他の部分に比べて厚い。画像認識工程では、この金属箔Ｍと活物質層Ａと保護層Ｐからなる部分の端部を検出する。なお、図２（ａ）に示す帯状電極ＺＥには、一点鎖線により切断装置で切断される線ＣＬを示している。この切断線ＣＬは、仮想線であり、実際には線が引かれていない。
【００２７】
それでは、製造ライン１について説明する。製造ライン１では、切断装置１０により搬送中の帯状電極ＺＥを電極Ｅ毎に切断し（切断工程）、画像認識装置２０により電極Ｅ毎に電極Ｅの端部の位置及び傾きを検出し（画像認識工程）、電極Ｅ（正極）を帯状のセパレータＳ上に載置する（載置工程）。製造ライン１には、各工程に搬送装置３０，４０，５０がそれぞれ設けられ、各工程間に移載装置６０，７０がそれぞれ設けられている。この各装置１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０は、製造ライン１の制御装置（図示せず）等で制御される。
【００２８】
切断装置１０は、レーザ光を用いて帯状電極ＺＥを切断する装置である。切断装置１０は、搬送中の帯状電極ＺＥの上方からレーザ光Ｌを照射する。また、切断装置１０は、電極Ｅの外形状に相当する切断線ＣＬに沿ってレーザ光Ｌのスポットの中心を移動させて照射する。切断装置１０は、レーザ光発振器１１と、スキャナ１２とを備えている。
【００２９】
レーザ光発振器１１は、連続波のレーザ光Ｌを発振する発振器である。レーザ光発振器１１は、発振したレーザ光Ｌをスキャナ１２に出力する。レーザ光Ｌの波長は、例えば、１０００〜１１００ｎｍである。レーザ光Ｌの出力は、例えば、５００Ｗである。レーザ光発振器１１では、出力を所定の範囲で変更可能である。
【００３０】
スキャナ１２は、搬送中の帯状電極ＺＥに対してレーザ光Ｌを電極Ｅの外形状に相当する切断線ＣＬに沿って移動させる装置である。スキャナ１２は、搬送装置３０で搬送される帯状電極ＺＥの上方に配置され、下方の帯状電極ＺＥに向けてレーザ光Ｌを照射する。スキャナ１２は、例えば、２枚のミラーと、各ミラーの３次元的な角度を変化（つまり、各ミラーを３次元的に回転）させる２個の駆動装置と、集光レンズとを有している。スキャナ１２では、各駆動装置で各ミラーの角度をそれぞれ変化させ、この２枚のミラーでレーザ光Ｌをそれぞれ反射させて照射方向を変化させる。各駆動装置で各ミラーの角度を変化させる速度に応じて、レーザ光Ｌによる切断速度が変化する。切断速度は、例えば、２０〜５０ｍ／分である。切断速度は、搬送装置３０で搬送される帯状電極ＺＥの搬送速度とは独立して設定される。各駆動装置での各ミラーの角度を変化させるパターン及び変化させる速度は、搬送速度毎に予め設定され、スキャナ１２に記憶されている。スキャナ１２では、２枚のミラーで反射されたレーザ光Ｌを集光レンズに入射させ、集光レンズで集光されたレーザ光Ｌを搬送中の帯状電極ＺＥに向けて照射する。レーザ光Ｌのスポット径は、例えば、１００μｍである。
【００３１】
なお、切断装置１０では、帯状電極ＺＥに対してレーザ光Ｌが照射される箇所にアシストガスをそれぞれ噴き付けるようにしてもよい。また、切断装置１０は、連続波のレーザ光以外でもよく、例えば、パルス波のレーザ光でもよい。
【００３２】
画像認識装置２０は、電極Ｅ毎に、画像認識により電極Ｅの端部の位置及び傾き（角度）を検出する装置である。画像認識装置２０では、例えば、図２（ｃ）に示すように、基準位置ＢＣと基準線ＢＬが予め記憶されており、電極Ｅの端部の位置として角部Ｃ（活物質層Ａが形成されている部分の角部であり、面取り形状であってもよい）の基準位置ＢＣに対する相対位置を検出し、電極Ｅの端部の傾きとして端部（活物質層Ａが形成されている部分の端部）に沿う線ＥＬの基準線ＢＬに対する相対角度を検出する。基準位置ＢＣと基準線ＢＬは、帯状のセパレータＳ上に電極Ｅを載置する位置等に基づいて設定される。画像認識装置２０は、カメラ２１と、画像処理部２２とを備えている。
【００３３】
カメラ２１は、電極Ｅを撮像するカメラである。カメラ２１は、搬送装置４０で搬送された電極Ｅの上方に配置され、下方の電極Ｅを撮像する。カメラ２１で電極Ｅを撮像する際に、搬送装置４０による電極Ｅの搬送は一旦停止される。カメラ２１は、撮像した画像を画像処理部２２に出力する。カメラ２１で撮像する場合には適度な光量が必要となるので、カメラ２１で電極Ｅを撮像する箇所には照明が当てられている。例えば、搬送装置４０に照明機器が組み込まれ、電極Ｅの下側から照明が当てられる。そのため、カメラ２１で電極Ｅを撮像する箇所は、明るくて、白っぽい。なお、この検査（例えば電極Ｅの撮像）は、電極Ｅの搬送を止めずに、電極Ｅを搬送しながら行ってもよい。
【００３４】
画像処理部２２は、カメラ２１で撮像された画像に対する画像認識により電極Ｅの端部の位置及び傾きを検出する画像処理部である。画像処理部２２での画像認識方法の一例を説明する。まず、画像の各画素の輝度値を用いて画素間の輝度差からエッジを検出することで、電極Ｅの端部（切断面）に沿う線を検出して、電極Ｅの外形線を取得する。そして、この電極Ｅの外形線から検出対象の角部Ｃ及び端部に沿う線ＥＬを抽出し、角部Ｃの基準位置ＢＣに対する相対位置を求めると共に端部に沿う線ＥＬの基準線ＢＬに対する相対角度を求める。この相対位置及び相対角度は、電極Ｅを帯状のセパレータＳ上に載置する際の補正量として用いられる。
【００３５】
搬送装置３０は、帯状電極ＺＥ及び切断後の電極Ｅを搬送する装置である。搬送装置３０では、帯状電極ＺＥ及び切断後の電極Ｅを連続的に搬送する。搬送装置３０の上方の所定の箇所に、切断装置１０のスキャナ１２が配置されている。搬送中は、帯状電極ＺＥに所定のテンション（張力）がかかっている。
【００３６】
搬送装置４０は、搬送装置３０から移載された電極Ｅを搬送する装置である。搬送装置４０は、搬送方向Ｄにおける搬送装置３０の下流側に配置されている。搬送装置４０では、画像認識装置２０のカメラ２１の直下に電極Ｅが到達する毎に、電極Ｅの搬送を所定時間停止させる。搬送装置４０の上方の所定の箇所に、カメラ２１が配置されている。
【００３７】
搬送装置５０は、帯状のセパレータＳを搬送する装置である。搬送装置５０では、帯状のセパレータＳを連続的に搬送してもよいし、あるいは、帯状のセパレータＳ上に電極Ｅを載置する際に搬送を一時停止させてもよい。搬送中は、帯状のセパレータＳに所定のテンション（張力）がかかっている。
【００３８】
移載装置６０は、搬送装置３０上の電極Ｅを搬送装置４０上に移載する装置である。移載装置６０は、例えば、ロボットアーム６１と、このロボットアーム６１の一端側に取り付けられた複数個の吸着パッド６２とを備えている。移載装置６０では、ロボットアーム６１により複数個の吸着パッド６２を搬送装置３０の一端部まで搬送された電極Ｅの上方に移動させ、複数個の吸着パッド６２で電極Ｅを吸着する。そして、移載装置６０では、ロボットアーム６１により複数個の吸着パッド６２に吸着された電極Ｅを搬送装置４０の一端部の上方に移動させ、複数個の吸着パッド６２による吸着を停止させて搬送装置４０上に電極Ｅを載置する。なお、図１には、ロボットアーム６１の一部分のみ示している。
【００３９】
移載装置７０は、搬送装置４０上の電極Ｅを搬送装置５０で搬送される帯状のセパレータＳ上に移載する装置である。移載装置７０は、例えば、移載装置６０と同様に、ロボットアーム７１と、このロボットアーム７１の一端側に取り付けられた複数個の吸着パッド７２とを備えている。移載装置７０では、ロボットアーム７１により複数個の吸着パッド７２を搬送装置４０の他端部（カメラ２１の直下）で停止している電極Ｅの上方に移動させ、複数個の吸着パッド７２で電極Ｅを吸着する。そして、移載装置７０では、ロボットアーム７１により複数個の吸着パッド７２に吸着された電極Ｅを搬送装置５０で搬送される帯状のセパレータＳの上方に移動させ、複数個の吸着パッド７２による吸着を停止させて帯状のセパレータＳ上に電極Ｅを載置する（図４参照）。なお、図１には、ロボットアーム７１の一部分のみ示している。
【００４０】
移載装置７０では、ロボットアーム７１により帯状のセパレータＳ上に電極Ｅを移載するときに、画像認識装置２０で検出された電極Ｅの角部Ｃの基準位置ＢＣに対する相対位置及び端部に沿う線ＥＬの基準線ＢＬに対する相対角度を補正量として、電極Ｅの位置及び傾きを補正して帯状のセパレータＳ上に載置する。これにより、電極Ｅの周りに適切な幅の溶着領域が確保されて、電極Ｅが帯状のセパレータＳ上に載置される。適切な幅の溶着領域が確保されていないと、２枚のセパレータ同士を溶着するときに、電極Ｅ（正極）の一部がセパレータと共に溶着される可能性がある。
【００４１】
製造ライン１で実施される切断工程、画像処理工程、載置工程について説明する。まず、切断工程について説明する。搬送装置３０では、所定の搬送速度で帯状電極ＺＥを搬送する。帯状電極ＺＥの搬送中、切断装置１０のレーザ光発振器１１では、レーザ光Ｌを発振し、レーザ光Ｌをスキャナ１２に出力する。スキャナ１２では、帯状電極ＺＥの搬送に同期させて、各駆動装置で各ミラーの角度をそれぞれ変化させている。そして、スキャナ１２では、入力されたレーザ光Ｌをこの２枚のミラーで順次反射させて照射方向を変化させ、このレーザ光Ｌを集光レンズで集光して下方の帯状電極ＺＥに向けて照射する。この照射されたレーザ光Ｌは、搬送中の帯状電極ＺＥの切断線ＣＬ上を移動する。これにより、帯状電極ＺＥから電極Ｅが切断される。
【００４２】
帯状電極ＺＥにおいて連続波のレーザ光Ｌが照射された箇所には、高いエネルギーが連続的に与えられる。これにより、レーザ光Ｌが照射された箇所は、この連続的に与えられる高いエネルギーの熱によって切断される。この際、保護層Ｐ（セラミック等）、活物質層Ａ（活物質等）、金属箔Ｍ等の一部が、熱によって溶融すると共に変質する。この溶融の程度や変質の程度は、レーザ光Ｌの出力を大きくしたりあるいは切断速度を低下させることで、大きくなる。
【００４３】
図３には、電極Ｅの切断された箇所の断面を示している。電極Ｅの上側ほど、レーザ光Ｌで受ける熱量が多くなるので、活物質等の溶融量が多くなる。そのため、図３に示すように、電極Ｅの切断面Ｆは、上側ほど大きく欠け、上側の保護層Ｐの一部が除去されている。また、電極Ｅの切断面Ｆは、変質して黒っぽくなっている。このように、電極Ｅの切断面Ｆは、白系の保護層Ｐの一部が除去され、活物質層Ａの上側ほど大きくかけているので、上方から見て活物質層Ａが露出した状態になる。そのため、上方から電極Ｅを見ると、変質により、電極Ｅの切断面Ｆ（端部）は黒っぽく見える。また、変質部ができていない箇所がある場合でも、活物質層Ａの活物質が黒系の材料であると（例えば、負極活物質のカーボン、正極活物質の複合酸化物）、電極Ｅの切断面Ｆが黒っぽく見える。
【００４４】
また、連続波のレーザ光Ｌを用いた溶融による切断の場合、厚い活物質層Ａも短い照射時間で切断できる。そのため、連続波のレーザ光Ｌを用いた切断は、搬送速度及び切断速度を高い速度に設定しても、帯状電極ＺＥの切断が可能である。搬送速度及び切断速度を高くすることで、電極Ｅの単位時間当たりの生産量が増え、生産効率が高くなる。
【００４５】
次に、画像認識工程について説明する。搬送装置３０の端部の所定の箇所に電極Ｅが到達すると、移載装置６０では、搬送装置３０上の電極Ｅを複数個の吸着パッド６２で吸着する。そして、移載装置６０では、ロボットアーム６１により電極Ｅを搬送装置４０の所定の箇所まで移動させ、搬送装置４０上に電極Ｅを載置する。搬送装置４０では、電極Ｅを搬送し、電極Ｅが画像認識装置２０のカメラ２１の直下に到達すると所定時間停止させる。カメラ２１では、下方の電極Ｅを撮像し、撮像した画像を画像処理部２２に出力する。画像処理部２２では、画像認識により画像から電極Ｅの外形線を抽出し、電極Ｅの角部Ｃの基準位置ＢＣに対する相対位置を検出すると共に電極Ｅの端部に沿う線ＥＬの基準線ＢＬに対する相対角度を検出する。
【００４６】
電極Ｅの端部となる切断面Ｆ（特に、活物質層Ａが形成されている部分）は上方から見て黒系であるので、画像に写っている電極Ｅの端部と背景とのコントラスト（例えば、輝度差）は大きい。そのため、画像認識装置２０では、電極Ｅの端部（切断面Ｆ）に沿う外形線を高精度に抽出でき、電極Ｅの角部Ｃの相対位置及び端部に沿う線ＥＬの相対角度を高精度に取得できる。
【００４７】
最後に、載置工程について説明する。画像認識装置２０での電極Ｅの画像認識が終了すると、移載装置７０では、搬送装置４０上の電極Ｅを複数個の吸着パッド７２で吸着する。そして、移載装置７０では、ロボットアーム７１により画像認識装置２０で検出しれた相対位置及び相対角度がそれぞれ零になるように電極Ｅの位置及び傾きを補正しつつ電極Ｅを搬送装置５０で搬送中の帯状のセパレータＳの所定の箇所まで移動させ、帯状のセパレータＳ上に電極Ｅを載置する。
【００４８】
図４（ａ）に示すように、帯状のセパレータＳ上には、略一定の間隔をあけて電極Ｅが順次載置される。帯状のセパレータＳ上に載置された電極Ｅの端部に沿う線ＥＬは、帯状のセパレータＳの端部に沿う線ＳＬと略平行である。このように各電極Ｅが帯状のセパレータＳ上に載置されることで、電極Ｅの周りに適切な幅の溶着領域が確保される。
【００４９】
なお、帯状のセパレータＳ上に電極Ｅが載置された後、その上に別の帯状のセパレータを被せる。そして、例えば、図示しない溶着装置により、電極Ｅ毎に溶着ヘッドをセパレータの溶着領域に順次移動させて、２枚のセパレータ同士を溶着する。さらに、例えば、図示しない切断装置により、２枚のセパレータに包まれた電極Ｅ毎に切断する。これにより、図４（ｂ）に示す溶着された２枚のセパレータＳに包まれた電極Ｅ（正極）が作製される。この２枚のセパレータには、タブＴの部分を除いて電極Ｅを囲むように溶着部Ｗが形成されている。
【００５０】
以上の各工程を含む電極の製造方法では、レーザ光Ｌによって帯状電極ＺＥから電極Ｅを切断することにより、電極Ｅを撮像した画像における電極Ｅの端部（切断面）と背景とのコントラストが大きくなり、電極Ｅの端部の画像認識精度が向上する。そのため、電極Ｅの端部の位置及び傾きを高精度に取得できる。その結果、例えば、電極Ｅである正極を帯状のセパレータＳ上の所定の箇所に電極Ｅを高精度に載置でき、適切な溶着領域を確保できる。これにより、２枚のセパレータ同士を溶着するときに、溶着部Ｗ内に電極Ｅ（正極）が入るのを防止できる。
【００５１】
また、電極の製造方法では、連続波のレーザ光Ｌを用いることにより、所定の大きさのエネルギーを帯状電極ＺＥに連続的に与えることで、熱による溶融で厚い活物質層Ａも短い時間で切断できると共に活物質層Ａの切断面Ｆを熱で変色させることができる。厚い活物質層Ａも短い時間で切断できるので、帯状電極ＺＥの搬送速度及び切断速度を高く設定でき、電極Ｅの生産効率を向上できる。
【００５２】
以上、本発明の一側面の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施される。
【００５３】
例えば、上記実施形態では活物質層を覆う保護層も有する電極に適用したが、保護層がない電極にも適用可能である。保護層のない電極の場合、例えば、白系の活物質（負極活物質の酸化スズ）を含む活物質層を有する電極でも、レーザ光によって切断されることで活物質層の端部が黒っぽく変色し、電極の端部の画像認識精度が向上する。
【００５４】
また、上記実施形態では画像認識工程で検出した電極の端部の位置及び傾きを用いる後工程の一例としてセパレータ上に電極（正極）を載置する工程を示したが、これ以外にも電極の端部の位置及び傾きを用いる後工程としては、例えば、セパレータに包まれた正極と負極とを積層する工程、正極のみを積層する構成、負極のみを積層する工程がある。
【００５５】
また、上記実施形態では電極の端部の情報として角部の位置（基準位置に対する相対位置）及び端部の傾き（基準線に対する角度）を検出したが、電極の端部の情報としては、位置と傾きの何れか一方を検出してもよいし、それ以外の端部の情報を検出してもよい。
【００５６】
ここで、図５は、刃具を用いて切断された電極の模式図である。図５の（ａ）,（ｂ）は、それぞれ、抜き型を用いた打ち抜きにより切断された正極Ｅｐ及び負極Ｅｎである。図５の（ｃ）,（ｄ）は、それぞれ、ローラカッタを用いて切断された正極Ｅｐ及び負極Ｅｎである。図５に示されるように、刃具を用いた場合であっても、電極Ｅ（正極Ｅｐ及び負極Ｅｎ）の端部には、刃の角度に応じて切断面Ｆに活物質層Ａが露出し、変色した領域ＡＲが生じる。しかしながら、その変色した領域ＡＲの寸法（端部の延在方向に交差する方向における寸法）Ｗａは、いずれも９０μｍ程度以下である。すなわち、刃具を用いた場合には、変色した領域ＡＲの寸法が、一般に、１００μｍ未満となる。これは、後述するように、レーザ光を用いた場合と比較して小さい。
【００５７】
このため、図６の（ａ）に示されるように、例えばカメラ２１の画素Ｘの寸法Ｘａが５０μｍ程度である場合には、変色した領域ＡＲの認識に対して、一列分の画素Ｘを用いることになる。このため、電極Ｅの端部（領域ＡＲ）を安定して認識することが困難である。これに対して、図６の（ｂ）に示されるように、画素Ｘの寸法Ｘｂが例えば３０μｍであるような、より画素数の多いカメラ２１を用いれば、複数列分の画素Ｘを用いることが可能になる。このため、電極Ｅの端部を安定して認識することが可能となる。しかしながら、この場合には、カメラ２１が高価になってしまう。
【００５８】
これに対して、本実施形態に係る方法によれば、カメラ２１が高価になることを避けつつ安定して電極Ｅの端部を認識することが可能となる。より具体的に説明する。図７は、レーザ光を用いて切断された電極の模式図である。図７の（ａ）,（ｂ）は、それぞれ、連続波であるレーザ光Ｌを用いて切断された正極Ｅｐ及び負極Ｅｎである。図７の（ｃ）,（ｄ）は、それぞれ、パルス波であるレーザ光Ｌを用いて切断された正極Ｅｐ及び負極Ｅｎである。図７に示されるように、レーザ光Ｌを用いた場合には、変色した領域ＡＲの寸法Ｗｂが、刃具を用いた場合の寸法Ｗａよりも大きく、例えば１００μｍ以上となる。特に連続波であるレーザ光Ｌを用いた場合（図７の（ａ）,（ｂ））には、当該寸法Ｗｂが３００μｍ以上となる。
【００５９】
したがって、図８に示されるように、例えばカメラ２１の画素Ｘの寸法Ｘａが５０μｍ程度である場合であっても、変色した領域ＡＲの認識に対して、複数列（例えば４列）分の画素Ｘを用いるが可能となる。このため、電極Ｅの端部（領域ＡＲ）を安定して認識することができ、画素数の多い高価なカメラを利用する必要がない。なお、レーザ光Ｌを用いた場合の変色した領域ＡＲは、上述したように、電極Ｅの表層（例えば保護層Ｐ）の色と異なる活物質層Ａが露出した領域、及び／又は、表層及び活物質層Ａの変質が生じた領域である。
【００６０】
この作用・効果について、図９を参照してより詳細に説明する。図９の（ａ）に示されるように、刃具を用いて切断された電極Ｅにあっては、変色した領域ＡＲが相対的に小さい。このため、電極Ｅの端部の認識には、例えばカメラ２１の１列分の画素Ｘが用いられることになる。したがって、電極Ｅがカメラ２１の焦点に合っている（ここでは、焦点は搬送装置４０の搬送面に合わされている）場所では、電極Ｅの端部と背景とのコントラストが十分に生じ得る。すなわち、コントラストが明確な信号が取得できる。一方で、電極Ｅに反りが生じている等の原因によってカメラ２１の焦点から電極Ｅがずれている場所においては、コントラストが十分に生じない場合がある。
【００６１】
換言すれば、刃具を用いた場合には、電極Ｅの端部の認識に用いられる１列の画素Ｘ内において、光強度Ｉが所定の閾値ＴＨを越える画素Ｘと、越えない画素Ｘとが生じる。このため、電極Ｅの端部の認識を安定して行うことが困難である。なお、変色が黒色系の場合には、光強度Ｉが閾値ＴＨを越えるとは、光強度Ｉが閾値よりも小さくなることを意味する。
【００６２】
これに対して、図９の（ｂ）に示されるように、レーザ光Ｌを用いて切断された電極Ｅにあっては、変色した領域ＡＲが相対的に大きい。このため、電極Ｅの端部の認識において、カメラ２１の複数列（例えば４列）分の画素Ｘが用いられることになる。したがって、仮に、複数列のうちの両端の列の画素Ｘにおいてコントラストが低下しても、中央の列の画素Ｘにおいてコントラストが明確な信号が取得できる。この例では、４列のうちの両端の２列の画素Ｘにおいてコントラストが低下しても、中央の２列の画素Ｘにおいてコントラストが明確な信号が取得できる。このため、その信号を用いて、電極Ｅの端部を確実に認識することができる。
【００６３】
以上の点を勘案すると、切断工程において、レーザ光Ｌによって帯状電極ＺＥを切断することで電極Ｅの端部を変色させるに際して、電極Ｅの端部の延在方向（切断線ＣＬの延在方向）に交差する方向における当該端部の変色した領域ＲＡの寸法を、１００μｍ以上とすることができる。或いは、切断工程において、レーザ光Ｌによって帯状電極ＺＥを切断することで電極Ｅの端部を変色させるに際して、電極Ｅの端部の延在方向に交差する方向における当該端部の変色した領域ＲＡの寸法を、カメラ２１の３画素分の寸法以上とすることができる。
【００６４】
なお、以上の画像処理を、エッジを用いてアライメントした後の検査工程（例えば異物検査の工程等）に適用してもよいし、捲回電極のように長尺状に電極をスリットした後に幅を検査する工程に適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の一側面によれば、電極の端部の画像認識精度が向上する電極の製造方法、及び、電極を提供できる。
【符号の説明】
【００６６】
１…製造ライン、１０…切断装置、１１…レーザ光発振器、１２…スキャナ、２０…画像認識装置、２１…カメラ、２２…画像処理部、３０，４０，５０…搬送装置、６０，７０…移載装置、６１，７１…ロボットアーム、６２，７２…吸着パッド。
【図１】
2016208679.tif 000003
【図２】
2016208679.tif 000004
【図３】
2016208679.tif 000005
【図４】
2016208679.tif 000006
【図５】
2016208679.tif 000007
【図６】
2016208679.tif 000008
【図７】
2016208679.tif 000009
【図８】
2016208679.tif 000010
【図９】
2016208679.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月18日(2017.12.18)
【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】
金属箔に活物質層が形成された電極の製造方法であって、
帯状の金属箔に活物質層が形成された帯状電極を電極毎にレーザ光によって切断する切断工程と、
前記切断工程で切断された前記電極の端部を画像認識で検出する画像認識工程と、
を含み、
前記切断工程では、連続波の前記レーザ光によって前記帯状電極を切断することで前記電極の前記端部を変色させる、電極の製造方法。
【請求項２】
前記帯状電極には、前記活物質層を覆う保護層が形成されている、請求項１に記載の電極の製造方法。
【請求項３】
前記端部の延在方向に交差する方向における前記端部の変色した領域の寸法は、１００μｍ以上である、
請求項１又は２に記載の電極の製造方法。
【請求項４】
前記画像認識工程では、カメラで撮像された画像に対する画像認識により前記端部を検出し、
前記端部の延在方向に交差する方向における前記端部の変色した領域の寸法は、前記カメラの３画素分の寸法以上である、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電極の製造方法。
【国際調査報告】
2016208679.tif 000012
2016208679.tif 000013
2016208679.tif 000014
2016208679.tif 000015