(57)【要約】【課題】装置が大型化することを抑制することができるプレス装置を提供すること。【解決手段】第２プレスロール５４は、第１プレスロール５３及び第２プレスロール５４に対する電極２０の搬送方向Ｄにおいて、第１プレスロール５３よりも下流側にあり、第１プレスロール５３の直径は、第２プレスロール５４よりも大きく、バックアップロール５５の中心線５５ｃを含み、電極２０の面方向と直交する仮想平面Ｓ１に対して、第２プレスロール５４の中心線５４ｃは、第１プレスロール５３の中心線５３ｃよりも近接している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電箔と活物質層とを有する長尺の電極をプレスするためのプレス機構を備えたプレス装置であって、
前記プレス機構は、
第１プレスロールと、
前記第１プレスロールに沿って延在している第２プレスロールと、
前記第１プレスロール及び前記第２プレスロールに沿って延在しており、且つ、前記第１プレスロール及び前記第２プレスロールを支持する支持ロールと、を備え、
前記第２プレスロールは、前記第１プレスロール及び前記第２プレスロールに対する前記電極の相対的な移動方向において、前記第１プレスロールよりも下流側にあり、
前記第１プレスロールの直径は、前記第２プレスロールの直径よりも大きく、
前記支持ロールの中心線を含み、且つ前記電極の面方向と直交する仮想平面に対して、前記第２プレスロールの中心線は、前記第１プレスロールの中心線よりも近接していることを特徴とするプレス装置。
【請求項２】
前記支持ロールの直径は、前記第１プレスロールの直径、及び前記第２プレスロールの直径よりも大きい請求項１に記載のプレス装置。
【請求項３】
前記第１プレスロールと前記支持ロールとの間に介在している第１補助ロールと、
前記第２プレスロールと前記支持ロールとの間に介在している第２補助ロールと、を備え、
前記第１補助ロールと前記支持ロールとが接している第１部位、及び、前記第２補助ロールと前記支持ロールとが接している第２部位は、前記電極からの離間距離が同一又は略同一である請求項１又は請求項２に記載のプレス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、蓄電装置は、ＥＶ（Electric Vehicle）、及びＰＨＶ（Plug in Hybrid Vehicle）などの車両に搭載されている。例えば、蓄電装置の一種であるリチウムイオン二次電池は、ケースに収容された電極組立体を備えている。一般的に、電極組立体は、集電箔と活物質層とを有する複数の電極を積み重ねることによって形成されている。
【０００３】
ところで、電極の製造工程では、蓄電装置の出力密度を向上させるために、プレス装置を用いて、活物質層をプレスすることが好ましい。例えば、特許文献１には、大径のプレスロールと小径のプレスロールとを備え、これらの２つのプレスロールを用いて、活物質層を段階的にプレスするプレス装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１０７１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、プレスロールは、当該プレスロールの撓みを抑制するため、支持ロールによって支持されることが好ましい。しかしながら、特許文献１に開示されているプレス装置において、プレスロールごとに支持ロールを設けた場合には、プレス装置が大型化するという問題が生じ得る。
【０００６】
本発明は、装置が大型化することを抑制することができるプレス装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するプレス装置は、集電箔と活物質層とを有する長尺の電極をプレスするためのプレス機構を備えたプレス装置であって、前記プレス機構は、第１プレスロールと、前記第１プレスロールに沿って延在している第２プレスロールと、前記第１プレスロール及び前記第２プレスロールに沿って延在しており、且つ、前記第１プレスロール及び前記第２プレスロールを支持する支持ロールと、を備え、前記第２プレスロールは、前記第１プレスロール及び前記第２プレスロールに対する前記電極の相対的な移動方向において、前記第１プレスロールよりも下流側にあり、前記第１プレスロールの直径は、前記第２プレスロールの直径よりも大きく、前記支持ロールの中心線を含み、且つ前記電極の面方向と直交する仮想平面に対して、前記第２プレスロールの中心線は、前記第１プレスロールの中心線よりも近接していることを要旨とする。
【０００８】
これによれば、支持ロールの中心線を含み、且つ電極の面方向と直交する仮想平面に対して、第２プレスロールの中心線は、第１プレスロールの中心線よりも近接していることから、第１プレスロールによるプレス圧に比して、第２プレスロールによるプレス圧が高くなる。したがって、第１プレスロール、及び第２プレスロールの順に、プレス圧を高くしながら段階的に活物質層をプレスできる。そして、支持ロールは、第１プレスロールと第２プレスロールとで兼用されていることから、プレスロールごとに支持ロールを備える構成に比して、装置が大型化することを抑制することができる。
【０００９】
上記プレス装置について、前記支持ロールの直径は、前記第１プレスロールの直径、及び前記第２プレスロールの直径よりも大きいことが好ましい。これによれば、支持ロールの強度が高いことから、第１プレスロール及び第２プレスロールの撓みを抑制することができる。
【００１０】
上記プレス装置について、前記第１プレスロールと前記支持ロールとの間に介在している第１補助ロールと、前記第２プレスロールと前記支持ロールとの間に介在している第２補助ロールと、を備え、前記第１補助ロールと前記支持ロールとが接している第１部位、及び、前記第２補助ロールと前記支持ロールとが接している第２部位は、前記電極からの離間距離が同一又は略同一である。
【００１１】
これによれば、複数の補助ロールのそれぞれと支持ロールとが接している複数の部位は、電極からの離間距離が同一又は略同一であることから、支持ロールのメンテナンスを行い易くすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、装置が大型化することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】二次電池の斜視図。
【図２】電極の斜視図。
【図３】電極の製造装置の模式図。
【図４】プレス機構の斜視図。
【図５】プレス機構の平面図。
【図６】別の実施形態におけるプレス機構の模式図。
【図７】別の実施形態におけるプレス機構の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、プレス装置を具体化した一実施形態について説明する。
最初に、プレス装置を用いて製造される蓄電装置としての二次電池について説明する。
図１に示すように、例えば、二次電池１０は、リチウムイオン二次電池、又はニッケル水素二次電池である。二次電池１０は、ケース１１と、ケース１１に収容された電極組立体１２と、を備えている。電極組立体１２は、正極用の電極１３と、負極用の電極１３と、を備えている。電極組立体１２において、正極用の電極１３と負極用の電極１３とは、絶縁性のセパレータを介在させた状態で、交互に積層されている。
【００１５】
図２に示すように、電極１３は、集電箔としての金属箔１５を備えている。電極１３は、金属箔１５の一部を覆っている活物質層１６を備えている。電極１３は、集電用のタブ１７を備えている。
【００１６】
次に、電極１３の製造装置３０と、電極１３の製造方法と、について説明する。製造装置３０は、電極１３に成形する前段階である長尺の電極２０を製造する。
図３に示すように、製造装置３０は、長尺（帯状）の集電箔としての金属箔１８を供給する供給装置３１を備えている。金属箔１８（電極２０）は、第１面１８ａと、第１面１８ａとは反対の第２面１８ｂと、を備えている。供給装置３１は、金属箔１８を供給する供給工程を行う。金属箔１８は、製造しようとする電極の極性に適した金属製である。
【００１７】
製造装置３０は、図示しない搬送装置を備えている。金属箔１８は、搬送装置によって、長さ方向に沿って搬送される。以下の説明において、「搬送方向Ｄ」と示す場合、金属箔１８（電極２０）の搬送方向を意味している。
【００１８】
製造装置３０は、塗布装置３２を備えている。塗布装置３２は、活物質を含むペースト状の活物質合剤１９を、金属箔１８の両面１８ａ，１８ｂに対して、連続的に塗布することによって、活物質層１９ｃを形成する。塗布装置３２は、金属箔１８に活物質合剤１９を塗布する塗布工程を行う。
【００１９】
塗布装置３２は、活物質合剤１９を間欠的に塗布してもよい。塗布装置３２は、ダイ方式であってもよく、転写方式であってもよい。活物質合剤１９には、製造しようとする電極の極性に適した活物質が用いられる。
【００２０】
製造装置３０は、乾燥装置３３を備えている。乾燥装置３３は、金属箔１８に塗布された活物質合剤１９を乾燥する。乾燥装置３３は、活物質層１９ｃを乾燥する乾燥工程を行う。
【００２１】
製造装置３０は、乾燥した活物質層１９ｃをプレスするプレス装置５０を備えている。プレス装置５０の詳細については、後述する。プレス装置５０は、乾燥した活物質層１９ｃをプレスするプレス工程を行う。製造装置３０は、長尺の電極２０をロール状に捲き取る捲取装置３５を備えている。捲取装置３５は、長尺の電極２０を捲き取る捲取工程を行う。
【００２２】
製造装置３０を用いて製造された長尺の電極２０は、当該電極２０を電極１３に成形する成形工程に供される。電極１３は、積層工程に供される。積層工程では、間にセパレータを介在させた状態で、極性が異なる電極１３を交互に積層し、電極組立体１２を形成する。電極組立体１２は、電解質とともにケース１１に収容する収容工程に供される。収容工程の終了により、二次電池１０が完成する。
【００２３】
次に、プレス装置５０の詳細について、説明する。
プレス装置５０は、長尺の電極２０をプレスするためのプレス機構として、第１プレス機構５１と、第２プレス機構５２と、を備えている。第２プレス機構５２は、電極２０を挟んで第１プレス機構５１の反対側にある。
【００２４】
本実施形態において、第１プレス機構５１と第２プレス機構５２とは、電極２０を挟んで対称に構成されている。したがって、第１プレス機構５１については詳しく説明する一方で、第２プレス機構５２については、第１プレス機構５１と同一構成に同一符号を付すなどして、その説明を省略又は簡略化する。
【００２５】
図４及び図５に示すように、第１プレス機構５１は、活物質層１９ｃをプレスする第１プレスロール５３と、活物質層１９ｃをプレスする第２プレスロール５４と、を備えている。プレスロール５３，５４は、電極２０の面方向に沿う方向であって、且つ、搬送方向Ｄと直交する方向に沿って延在している。プレスロール５３，５４は、中実であって、且つ、金属製である円柱状の部材である。
【００２６】
第１プレスロール５３の直径は、第２プレスロール５４の直径よりも大きい。第２プレスロール５４は、搬送方向Ｄにおいて第１プレスロール５３よりも下流側にある。搬送方向Ｄは、第１プレスロール５３及び第２プレスロール５４に対する電極２０の相対的な移動方向に相当する。
【００２７】
プレス装置５０において、電極２０の面方向と直交する方向における、第１プレス機構５１の第１プレスロール５３と、第２プレス機構５２の第１プレスロール５３との離間距離の最小値は、活物質層１９ｃを目標とする厚さｄ１まで圧縮したときの電極２０の厚さに等しい距離ｔ１に設定されている。
【００２８】
プレス装置５０において、電極２０の面方向と直交する方向における、第１プレス機構５１の第２プレスロール５４と、第２プレス機構５２の第２プレスロール５４との離間距離の最小値は、活物質層１９ｃを目標とする厚さｄ２まで圧縮したときの電極２０の厚さに等しい距離ｔ２に設定されている（但し、ｄ１＞ｄ２、且つｔ１＞ｔ２）。なお、距離ｔ１，ｔ２は、金属箔１８の厚さｔ０よりも大きい。
【００２９】
したがって、第１プレス機構５１のプレスロール５３，５４は、第１面１８ａにある活物質層１９ｃと接する。その一方で、第２プレス機構５２のプレスロール５３，５４は、第２面１８ｂにある活物質層１９ｃと接する。
【００３０】
第１プレス機構５１は、支持ロールとしてのバックアップロール５５を備えている。バックアップロール５５は、プレスロール５３，５４に沿って延在しており、且つ、プレスロール５３，５４を支持する。バックアップロール５５は、円柱状の軸部５５ａを備えている。バックアップロール５５は、軸部５５ａよりも大径であり、且つ、扁平な円柱状である複数の支持部５５ｂを備えている。
【００３１】
複数の支持部５５ｂは、それぞれの中心線と、軸部５５ａの中心線とが一致しており、且つ、軸部５５ａの長さ方向に沿うように、所定の間隔で並んでいる。複数の支持部５５ｂは、軸部５５ａよりも直径方向に突出している。即ち、バックアップロール５５は、全体として、円盤状に形成された支持部５５ｂを軸部５５ａによって串刺しにしたような形状である。
【００３２】
バックアップロール５５（複数の支持部５５ｂ）の直径は、プレスロール５３，５４の直径よりも大きい。そして、バックアップロール５５が有する支持部５５ｂの外周面は、第１プレスロール５３の外周面、及び第２プレスロール５４の外周面と接している。
【００３３】
図３に示すように、第２プレスロール５４の中心線５４ｃは、第１プレスロール５３の中心線５３ｃよりも、バックアップロール５５の中心線５５ｃを含み、且つ電極２０の面方向と直交する仮想平面Ｓ１に近接している。
【００３４】
図４及び図５に示すように、第１プレス機構５１は、第１中間ロール５６と、第２中間ロール５７と、を備えている。中間ロール５６，５７は、バックアップロール５５に沿って延在しており、且つ、バックアップロール５５に対して、電極２０に向かう方向の力を加えるための部材である。中間ロール５６，５７は、中実であって、且つ、金属製である円柱状の部材である。
【００３５】
中間ロール５６，５７の直径は、バックアップロール５５（支持部５５ｂ）の直径よりも小さい。そして、バックアップロール５５が有する支持部５５ｂの外周面は、中間ロール５６，５７の各外周面と接している。第１中間ロール５６の中心線５６ｃと、第２中間ロール５７の中心線５７ｃとは、仮想平面Ｓ１を挟んで対称となるように、搬送方向Ｄに沿って並んでいる。
【００３６】
図３に示すように、第１プレス機構５１は、加力装置６０を備えている。例えば、加力装置６０は、エアシリンダ、油圧シリンダ、及び、モータなどである。図中に矢印Ａ１を用いて示すように、加力装置６０は、中間ロール５６，５７を、電極２０に向かう方向に沿って、バックアップロール５５に対して所定の力で押し付ける。これにより、バックアップロール５５は、プレスロール５３，５４を、電極２０に対して所定の力で押し付ける。
【００３７】
次に、プレス装置５０の作用について説明する。
本実施形態のプレス装置５０によれば、仮想平面Ｓ１に対して、第２プレスロール５４の中心線５４ｃは、第１プレスロール５３の中心線５３ｃよりも近接している。このため、バックアップロール５５から電極２０に向かう方向の力は、第１プレスロール５３に比して、第２プレスロール５４に対して、より多く分配される。
【００３８】
このため、第１プレスロール５３による、活物質層１９ｃに対するプレス圧（線圧）に比して、第２プレスロール５４による、活物質層１９ｃに対するプレス圧（線圧）が高くなる。したがって、プレス装置５０によれば、第１プレスロール５３、及び第２プレスロール５４の順に、プレス圧を高くしながら段階的に活物質層１９ｃをプレスできる。
【００３９】
したがって、本実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）本実施形態によれば、プレス圧を高くしながら段階的に活物質層１９ｃをプレスできる。そして、バックアップロール５５は、プレスロール５３，５４で兼用されていることから、プレスロール５３，５４ごとにバックアップロール５５を備える構成に比して、プレス装置５０が大型化することを抑制することができる。
【００４０】
（２）本実施形態によれば、バックアップロール５５の直径は、プレスロール５３，５４の直径よりも大きいことから、バックアップロール５５の強度を高め、プレスロール５３，５４の撓みを抑制することができる。
【００４１】
（３）本実施形態によれば、加力装置６０は、複数の中間ロール５６，５７によってバックアップロール５５に力を加えることから、バックアップロール５５に対して均一に力を加えることができる。
【００４２】
（４）本実施形態によれば、中間ロール５６，５７の直径は、バックアップロール５５の直径よりも小さいことから、中間ロール５６，５７の交換といったメンテナンスを行ない易くすることができる。
【００４３】
（５）本実施形態によれば、バックアップロール５５は、軸部５５ａと複数の支持部５５ｂとを備えることから、バックアップロール５５を軽量化することができる。
上記実施形態は、次のように変更してもよい。
【００４４】
○  図６に示すように、プレス機構５１，５２は、第１プレスロール５３とバックアップロール５５との間に介在している第１補助ロール６１を備えていてもよい。プレス機構５１，５２は、第２プレスロール５４とバックアップロール５５との間に介在している第２補助ロール６２を備えていてもよい。この場合、第１補助ロール６１とバックアップロール５５とが接している第１部位６１ｐ、及び、第２補助ロール６２とバックアップロール５５とが接している第２部位６２ｐは、電極２０からの離間距離が同一又は略同一であるとよい。即ち、線状である各部位６１ｐ，６２ｐは、電極２０と平行な仮想平面Ｓ２上に又はこれに近接した位置にあるとよい。本別例によれば、複数の補助ロール６１，６２のそれぞれとバックアップロール５５とが接している複数の部位６１ｐ，６２ｐは、電極２０からの離間距離が同一又は略同一であることから、バックアップロール５５のメンテナンスを行い易くすることができる。
【００４５】
○  図６に示すように、第２補助ロール６２は、軸部６２ａと、軸部６２ａよりも大径であり、且つ、扁平な円柱状である複数の支持部６２ｂと、を備えていてもよい。そして、第２補助ロール６２は、全体として、円盤状に形成された支持部６２ｂを軸部６２ａによって串刺しにしたような形状であってもよい。第１補助ロール６１についても、同様に変更してもよい。本別例によれば、補助ロール６１，６２を軽量化し、メンテナンスを行い易くすることができる。
【００４６】
○  図６に示すように、バックアップロール５５の支持部５５ｂと、第２補助ロール６２の支持部６２ｂとは、交互に千鳥状に配置されていてもよい。
○  図７に示すように、複数の支持部５５ｂは、軸部５５ａに対して、周方向に回転可能に支持されていてもよい。この場合、バックアップロール５５は、複数の支持部５５ｂの隙間に、それぞれボールベアリング５５ｄを備えていてもよい。本別例によれば、ボールベアリング５５ｄによって、複数の支持部５５ｂを、バックアップロール５５の中心線５５ｃが延びている方向に支持することができる。このため、複数の支持部５５ｂが、バックアップロール５５の中心線５５ｃが延びている方向に沿って撓んでしまうことが抑制される。
【００４７】
○  プレス装置５０は、第１プレス機構５１及び第２プレス機構５２のうち一方を備えていなくてもよい。この場合、塗布装置３２は、金属箔１８の片面に活物質層１９ｃを形成するとよい。
【００４８】
○  プレス装置５０は、複数の第１プレス機構５１を備えていてもよい。プレス装置５０は、複数の第２プレス機構５２を備えていてもよい。
○  プレスロール５３，５４の位置を変更してもよい。例えば、プレスロール５３，５４は、何れも仮想平面Ｓ１よりも搬送方向Ｄにおける上流側にあってもよい。但し、本別例においても、第２プレスロール５４の中心線５４ｃは、第１プレスロール５３の中心線５３ｃよりも、仮想平面Ｓ１に近接しているとよい。
【００４９】
○  プレス機構５１，５２は、プレスロール５３，５４に加えて、１つ以上のプレスロールを備えていてもよい。
○  プレス機構５１，５２は、中間ロール５６，５７に加えて、１つ以上の中間ロールを備えていてもよい。
【００５０】
○  製造装置３０に組み込まれる装置は、適宜変更してもよい。例えば、製造装置３０は、長尺の電極２０を、電極１３に成形する成形装置を備えていてもよい。成形装置は、長尺の電極２０を電極１３に成形する成形工程を行う。製造装置３０は、電極１３を、間にセパレータを介在させた状態で積層し、電極組立体１２を形成する積層装置を備えていてもよい。積層装置は、電極１３を積層し、電極組立体１２を形成する積層工程を行う。製造装置３０は、電極組立体１２をケース１１に収容する収容装置を備えていてもよい。収容装置は、電極組立体１２をケース１１に収容する収容工程を行う。例えば、製造装置３０は、供給装置３１、塗布装置３２、乾燥装置３３、及び捲取装置３５のうち、一部又は全部を備えていなくてもよい。
【００５１】
以下、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について追記する。
（イ）加力装置と、前記支持ロールに接する複数の中間ロールと、を備え、前記加力装置は、前記複数の中間ロールを介して前記支持ロールに力を加える。
【００５２】
（ロ）前記支持ロールは、軸部と、複数の支持部と、を備え、前記複数の支持部は、前記軸部よりも直径方向に突出しており、前記複数の支持部と、前記第１プレスロール及び前記第２プレスロールと、は相互に接している。
【符号の説明】
【００５３】
Ｄ…搬送方向、Ｓ１，Ｓ２…仮想平面、１８…金属箔、１９ｃ…活物質層、２０…電極、５１…第１プレス機構、５２…第２プレス機構、５３…第１プレスロール、５３ｃ…中心線、５４…第２プレスロール、５４ｃ…中心線、５５…バックアップロール、５５ａ…軸部、５５ｂ…支持部、５６…第１中間ロール、５７…第２中間ロール、６０…加力装置、６１…第１補助ロール、６１ｐ…第１部位、６２…第２補助ロール、６２ｐ…第２部位。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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