(57)【要約】【課題】  本発明によれば、スリット切断工程で形成される集電体ウェブの耳部を安定した張力で牽引・誘導するための牽引誘導デバイスを提供することができる。【解決手段】  本発明の牽引誘導デバイスは、台座部と、台座部に固定された駆動部と、駆動部により駆動されるガイドローラと、ガイドローラの上方に配置されたニップローラとを備え、薄膜部材をガイドローラとニップローラの間で挟持し、該ガイドローラに対して該ニップローラを付勢した状態でガイドローラを駆動することにより、安定した張力で薄膜部材を牽引・誘導する。また、所定の荷重を有する重りを前記ニップローラ上に載置することにより、前記ガイドローラに対して該ニップローラを付勢してもよい。【選択図】図１
2006182543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
台座部と、
前記台座部に固定された駆動部と、
前記駆動部により駆動されるガイドローラと、
前記ガイドローラの上方に配置されたニップローラとを備え、
薄膜部材を前記ガイドローラと前記ニップローラの間で挟持し、該ガイドローラに対して該ニップローラを付勢した状態で該ガイドローラを駆動することにより、安定した張力で前記薄膜部材を牽引・誘導することを特徴とする牽引誘導デバイス。
【請求項２】
所定の荷重を有する重りを前記ニップローラ上に載置することにより、前記ガイドローラに対して該ニップローラを付勢することを特徴とする請求項１に記載の牽引誘導デバイス。
【請求項３】
前記薄膜部材が耐え得る張力に応じて、前記ニップローラに加える所定の荷重が調整されることを特徴とする請求項２に記載の牽引誘導デバイス。
【請求項４】
前記薄膜部材が耐え得る張力に応じて、摩擦係数を増大させる部材が前記ガイドローラまたは前記ニップローラに捲回されることを特徴とする請求項２に記載の牽引誘導デバイス。
【請求項５】
前記台座部に固定された第１アームと、これに蝶番式に取り付けられ、所定の重りを載せた第２アームとをさらに有し、
前記ニップローラは、前記第２アームに取り付けられることを特徴とする請求項２に記載の牽引誘導デバイス。
【請求項６】
前記第１および第２アームは、折れ曲がった状態で配置されることを特徴とする請求項５に記載の牽引誘導デバイス。
【請求項７】
前記ニップローラは、牽引・誘導される方向において、前記ガイドローラの下流側に配置されることを特徴とする請求項５に記載の牽引誘導デバイス。
【請求項８】
前記ガイドローラおよび前記ニップローラの間を通過した前記薄膜部材が前記ガイドローラに巻き込まれることを防止するための巻き込み防止ガイドをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の牽引誘導デバイス。
【請求項９】
前記ニップローラは、薄膜部材に対して局所的に当接するように、湾曲した当接面を有することを特徴とする請求項１に記載の牽引誘導デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、破断しやすい薄膜部材を安定した張力で牽引・誘導するための牽引誘導デバイスに関し、とりわけ非水電解液電池を製造するために用いられる集電体ウェブをスリット切断する際に生じる側端部を、一定かつ最適な張力で牽引・誘導するための牽引誘導デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の携帯電話、ラップトップパソコン、およびオーティオビジュアル機器などの電子機器が高機能化するにつれて、これらに使用される電源電池に対し、よりいっそうの小型化、軽量化、大容量化、および高エネルギ密度化が要求されている。そこで、従来のアルカリ蓄電池に代わり、リチウムイオン２次電池を始めとするさまざまな非水電解液電池が提案されている。
【０００３】
一般的なリチウムイオン２次電池は、概略、以下の工程を経て製造される。すなわち、
ａ）長尺で幅広のシート状の集電体金属板を準備する工程と、
ｂ）電極合剤層を形成するための塗工液を調整する工程と、
ｃ）集電体金属板の両面上に塗工液（電極合剤層）が塗布された領域と塗布されない領域を周期的に形成するために、集電体金属板を所定方向に走行させながら電極合剤層塗工液を間欠的に塗布する工程と、
ｄ）電極合剤層が形成された集電体金属板（単に、ウェブという）を乾燥させる工程と、
ｅ）ウェブを圧延（プレス）する工程と、
ｆ）ウェブを走行方向に短冊状にスリット切断する工程と、
ｇ）短冊状にスリット切断された集電体を巻取コアに捲回する工程と、
ｈ）正極および負極の集電体にそれぞれ端子を取り付け、両電極板の間に短絡を防止するためのセパレータを挟んで捲回し、これを非水電解液で満たした電池ケース容器内に密封することにより、リチウムイオン２次電池を組み立てるアセンブリ工程とからなる。
【０００４】
スリット工程について、図７を参照して詳細説明すると、幅広の集電体ウェブ１００（例えば、１６００ｍｍ幅）は、上述のように、走行方向において塗工液が塗布されない領域１０１および塗布された領域１０２を含み、一点鎖線で示す複数のスリットライン１０３で切断して、走行方向に平行に短冊状の（例えば、４１ｍｍ幅）複数本の集電体３ａ，３ｂが形成される。このとき、図７に示すウェブ１００の走行方向に対する側端部２（これを本明細書においては単に「耳部」という。）は余剰部として廃棄される。従来、耳部２は、短冊状の集電体３と同様に、通常の巻取装置を用いて巻き取っていた。
【０００５】
集電体および耳部を巻き取るための従来式の巻取装置を開示する先行技術として、例えば、特開平１１−７１０４７号を挙げることができ、分離された細幅ウェブをドライブローラの周りに直接的に巻き取る手法が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−７１０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、細幅の耳部２をドライブローラの周りに直接的に巻き取る従来の巻取装置１０４によれば、巻き取り開始時点においては、図８（ａ）に示すように、耳部２を良好に巻き取ることができるものの、これを継続して巻き取るうちに、すなわちドライブローラ１０５の周りに巻き取られた耳部ロール１０６の径が大きくなるにつれて、図８（ｂ）および（ｃ）に示すように、耳部ロール１０６の断面形状が真円からいびつな形状に変形してしまう。
【０００７】
これに伴い、耳部２が牽引される張力は、例えば、図８（ｂ）および（ｃ）において明らかに変動するため、耳部２が弛むか、あるいは張力が強くなりすぎて耳部２が切れる（破断する）ことがある。そして耳部２が弛んだり、破断した場合、スリット工程においては、正確な位置（スリットライン）でスリット切断できなくなってしまう。
【０００８】
耳部２が正確な位置で切断されない場合、これに隣接する集電体３ａも同様に不均一な寸法を有する。こうした寸法が異なる正極および負極集電体を用いて、電池がアセンブリされると、正極集電体の電極合剤層からのリチウムイオンを受け取る負極集電体の電極合剤層が相対的に少なくなり、充電時に負極集電体上に金属リチウムが析出し、これがセパレータを突き破り、正極集電体と負極集電体が導通し、電池が内部短絡するという不具合が発生し得る。
【０００９】
同様に、耳部２を牽引する張力が変動すると、ウェブが走行方向と直交する幅方向に動いてしまい、走行方向に対するスリット刃の角度が変化し、スリット端面の切れ味が著しく低下し、バリや塗工部の粉落ち（電極合剤層の脱落）などが出ることがある。こうしたバリや粉落ちなどが形成された部分は、耳部２が正確な位置で切断されない場合と同様、電池をアセンブリした後の充電時に、電池が内部短絡するという不具合が発生する恐れがある。
【００１０】
このように、耳部２が正確な位置でスリット切断できない場合、およびスリット端面の切れ味が著しく低下し、バリや塗工部の粉落ちが生じた場合、これに隣接する集電体３ａを用いて製造された電池の信頼性が著しく低下するという重大な問題が生じ得る。
【００１１】
そこで本発明は、スリット切断工程で形成される耳部を安定した張力で牽引・誘導するための牽引誘導デバイス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】
【００１２】
請求項１に記載の本発明は、牽引誘導デバイスに関し、台座部と、前記台座部に固定された駆動部と、前記駆動部により駆動されるガイドローラと、前記ガイドローラの上方に配置されたニップローラとを備え、薄膜部材を前記ガイドローラと前記ニップローラの間で挟持し、該ガイドローラに対して該ニップローラを付勢した状態で該ガイドローラを駆動することにより、安定した張力で前記薄膜部材を牽引・誘導することを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の本発明によれば、所定の荷重を有する重りを前記ニップローラ上に載置することにより、前記ガイドローラに対して該ニップローラを付勢する。
【００１４】
請求項３に記載の本発明によれば、前記薄膜部材が耐え得る張力に応じて、前記ニップローラに加える所定の荷重が調整される。
【００１５】
請求項４に記載の本発明によれば、前記薄膜部材が耐え得る張力に応じて、摩擦係数を増大させる部材が前記ガイドローラまたは前記ニップローラに捲回される。
【００１６】
請求項５に記載の本発明の牽引誘導デバイスは、前記台座部に固定された第１アームと、これに蝶番式に取り付けられ、所定の重りを載せた第２アームとをさらに有し、前記ニップローラは、前記第２アームに取り付けられることを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の本発明によれば、前記第１および第２アームは、折れ曲がった状態で配置される。
【００１８】
請求項７に記載の本発明によれば、前記ニップローラは、牽引・誘導される方向において、前記ガイドローラの下流側に配置される
【００１９】
請求項８に記載の本発明の牽引誘導デバイスは、前記ガイドローラおよび前記ニップローラの間を通過した前記薄膜部材が前記ガイドローラに巻き込まれることを防止するための巻き込み防止ガイドをさらに有する。
【００２０】
請求項９に記載の本発明によれば、前記ニップローラは、薄膜部材に対して局所的に当接するように、湾曲した当接面を有する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、スリット切断工程で形成される集電体ウェブの耳部を安定した張力で牽引・誘導するための牽引誘導デバイスを提供することができる。これにより、耳部に隣接した電極板を用いて、信頼性の高い電池を高い生産性で製造することができる。
【００２２】
以下、添付図面を参照して本発明に係る牽引誘導デバイスの実施の形態を説明する。上述のように、この牽引誘導デバイスは、破断しやすい耳部を安定した張力で牽引・誘導するためのものである。なお、実施の形態の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば、「Ｘ方向」、「Ｙ方向」および「Ｚ方向」など）を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本発明を限定するものでない。
【００２３】
本発明に係る牽引誘導デバイス１は、図１に示すように、概略、台座部１０と、この上に固定された駆動部３０と、駆動部３０により回転駆動されるシャフト３２と、シャフト３２の周囲に配置されたガイドローラ３４とを備える。
【００２４】
さらに、この牽引誘導デバイス１は、台座部１０に固定された支柱部１２と、これに固定された近位アーム（第１のアーム）１４と、図２に示すように、近位アーム１４に蝶番１５を用いて連結された遠位アーム（第２のアーム）１６とを備える。遠位アーム１６は、その表面（Ｚ方向に面した主面）上に載置された所定重量を有する重り１８と、裏面においてガイドローラ３４と対向して当接するように配置されたニップローラ２０とを有する。すなわち、ニップローラ２０は、ガイドローラ３４の上方に配設されている。
【００２５】
こうして構成された牽引誘導デバイス１において、細幅の耳部２は、ガイドローラ３４とニップローラ２０の間に挟持され、ニップローラ２０に所定の荷重を加えた状態でガイドローラ３４を駆動することにより、耳部２に安定した張力を与えることができる。
なお、本実施形態では、ガイドローラ３４に対してニップローラ２０を下方に付勢するために、重り１８を用いたが、択一的には、ばねなどの任意の付勢部材を用いて、ニップローラ２０を下方に付勢して、安定的な張力を耳部２に与えるような構成であってもよい。
【００２６】
耳部２は、一般に、破断強度が小さく、破断しやすい。したがって、遠位アーム１６上に載置される重り１８は、耳部２が耐え得る張力に依存して任意に調整することが好ましい。択一的には、ゴムテープまたはガムテープなどの摩擦係数の高い部材をガイドローラ３４またはニップローラ２０の外周面に捲回して、耳部２が耐え得る最大の張力で耳部２を牽引・誘導することが好ましい。その結果、耳部２が破断することなく、耳部２の幅を極力狭くして、後工程で活用できる集電体３の面積をできるだけ広くとることができ、生産性を向上することができる。
【００２７】
このように、耳部２が安定した最適な張力で牽引・誘導されるため、スリット工程において耳部２が弛むことがなく、極めて安定した正確なスリットラインで耳部２を切断することができる。したがって、耳部２に隣接する集電体３ａ（図６）の寸法が精密に制御され、これを用いて製造された電池の信頼性を改善することができる。
【００２８】
本発明の牽引誘導デバイス１によれば、ガイドローラ３４とニップローラ２０の間を通過した耳部２は、図１においては、トレイ２２に収容されるが、図示しない別の任意の巻取装置を用いて巻き取ってもよい。ただしこの場合、この巻取装置が、スリット工程にある耳部２に、余分な張力を与えないように配慮することが必要である。
【００２９】
また、任意の巻取装置を改良して、本発明の牽引誘導デバイス１を構成してもよい。すなわち、図３に示すように、巻取装置のシャフト３２にアルミニウム製コアを取り付け、これをガイドローラ３４として用いてもよい。このとき、図示したように、ガイドローラ３４は、ほぼ円柱状の外形形状を有するのに対し、ニップローラ２０は、好適には、面ではなく点で（局所的に）耳部２に当接するように、下に凸となる湾曲した当接面を有する。
【００３０】
ニップローラ２０が湾曲した当接面を有することにより、さまざまな利点が得られる。
例えば、ニップローラ２０およびガイドローラ３４が、図４（ａ）に示すように、ともに円柱状に形成された場合、長時間使用するにつれて、図４（ｂ）に示すように、耳部２が当接するガイドローラ３４の一部領域２１が摩滅し得る。すると、ニップローラ２０から耳部２に所定の荷重を加えることが困難となり、耳部２を安定した張力で牽引・誘導できなくなる。しかし、上述のように、ニップローラ２０が耳部２を面ではなく点で（局所的に）当接する当接面を有するとき、図４（ｃ）に示すように、ガイドローラ３４の一部領域２１が摩滅した場合であっても、ニップローラ２０から耳部２に加わる荷重を一定に維持することができる。
また、ニップローラ２０と耳部２の接触面積を小さくすることにより、同一の荷重で、より大きな圧力を耳部２に加えることができる。
さらに、図４（ｃ）に示すガイドローラ３４の摩滅領域２１が、好適にも、ガイド部として耳部２を常に同じ位置に案内することができる。
【００３１】
加えて、耳部２上に形成された電極合剤層の厚みが変動したり、位置を示すマーカを付設したことにより厚みが大きくなると、図４（ａ）〜（ｃ）において、耳部２の配置位置が左右方向に変動しやすい。しかし、図４（ｃ）に示すように、ニップローラ２０が耳部２を点で抑えると、その影響を小さくすることができる。
【００３２】
なお、上述のように、ガイドローラ３４を構成するアルミニウム製コアの周囲にゴムテープまたはガムテープなどの摩擦係数の高い部材を捲回してもよい。
【００３３】
さらに、ガイドローラ３４とニップローラ２０の間を通過した耳部２が、再び、シャフト３２に巻き込まれないように、図１に示す巻き込み防止ガイド３８を設けることが好ましい。
【００３４】
さらに、本発明の牽引誘導デバイス１によれば、近位アーム１４および遠位アーム１６は、図５に示すように、牽引される方向（ほぼＸ方向）において、ニップローラ２０がガイドローラ３４の上流側（図中、左側）に配置されることなく、すなわち図２に示すように下流側（図中、右側、Ｘ方向側）に配設されることが好ましい。また、近位アーム１４は、図６に示すように、遠位アーム１６に対して真っ直ぐに延びるように配置されるのではなく、同様に図２に示すように、蝶番１５において折れ曲がった状態に維持されることが好ましい。
【００３５】
上記のように近位アーム１４および遠位アーム１６を配設することにより、これらの間に挟持される耳部２に加わる垂直抗力を、重り１８の荷重により精度よく制御することができる。こうして耳部に加わる張力を的確に調整して、耳部２の弛みおよび破断を防止することができる。したがって、本発明によれば、集電体３および耳部を高い寸法精度でスリット切断することにより、信頼性の高い電池を高い生産性で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る牽引誘導デバイスの斜視図である。
【図２】図１に示す牽引誘導デバイスの部分側面図である。
【図３】図１に示す牽引誘導デバイスの部分正面図である。
【図４】図３と同様の図であって、ニップローラの好適でない当接面と好適な当接面を示す。
【図５】図２と同様の図であって、ニップローラに対するガイドローラの好適でない配置位置を示す。
【図６】図２と同様の図であって、近位アームおよび遠位アームの好適でない配置位置を示す。
【図７】一般的な集電体ウェブおよびスリット工程を示す。
【図８】従来技術による巻取装置を用いて集電体ウェブの耳部が巻き取られる状態を示す。
【符号の説明】
【００３７】
１  牽引誘導デバイス、２  耳部、３  集電体、１０  台座部、１２  支柱部、１４  近位アーム（第１のアーム）、１５  蝶番、１６  遠位アーム（第２のアーム）、１８  重り、２０  ニップローラ、２１  摩滅領域、２２  トレイ、３０  駆動部、３２  シャフト、３４  ガイドローラ、３８  巻き込み防止ガイド。
【図１】
2006182543.tif 000003
【図２】
2006182543.tif 000004
【図３】
2006182543.tif 000005
【図４】
2006182543.tif 000006
【図５】
2006182543.tif 000007
【図６】
2006182543.tif 000008
【図７】
2006182543.tif 000009
【図８】
2006182543.tif 000010