(57)【要約】【課題】正極と負極の積層の速度を向上できる電極積層装置が提供される。【解決手段】押し部材３２２ａは、押し部材３２１ａによるセパレータ付き正極１１の投入開始後、時間Ｔ３より後であって時間Ｔ４より前に負極９を投入する。時間Ｔ３は、押し部材３２１ａによるセパレータ付き正極１１の投入開始から、第２衝突回避位置へ到達するまでの時間である。また、時間Ｔ４は、セパレータ付き正極１１の投入開始から、投入されたセパレータ付き正極１１の積層部３１６に対する積層が完了するまでの時間である。従って、押し部材３２２ａは、先に押し部材３２１ａによって投入されるセパレータ付き正極１１との衝突を回避しつつも、当該セパレータ付き正極１１の積層部３１６に対する積層が完了する前に負極９の投入を開始することで、セパレータ付き正極１１の積層完了を待つための待機時間を短縮することができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極及び負極が積層される積層部と、
前記積層部に対して水平方向における一方側に配置されて、前記正極を前記積層部に向けて投入する第１投入部と、
前記積層部に対して前記水平方向における他方側に配置されて、前記負極を前記積層部に向けて投入する第２投入部と、を備え、
前記第１投入部及び前記第２投入部のうちの一方の投入部による一方の電極の投入開始から、投入された前記一方の電極の移動方向における下流側の端部が、他方の投入部によって投入された他方の電極と衝突しない衝突回避位置へ到達するまでの時間を第１時間とし、
前記一方の投入部による前記一方の電極の投入開始から、投入された前記一方の電極の前記積層部に対する積層が完了するまでの時間を第２時間とした場合、
前記他方の投入部は、前記一方の投入部による前記一方の電極の投入開始後、前記第１時間より後であって前記第２時間より前に前記他方の電極を投入する、電極積層装置。
【請求項２】
前記第１投入部は、正極支持部に支持された前記正極を前記積層部に向けて押し出す第１押出部によって構成され、
前記第２投入部は、負極支持部に支持された前記負極を前記積層部に向けて押し出す第２押出部によって構成される、請求項１に記載の電極積層装置。
【請求項３】
前記他方の押出部は、前記一方の押出部が前記一方の電極の押し出しを開始した後であって、前記一方の押出部が元の位置に戻るより前のタイミングで、前記他方の電極の押し出しを開始する、請求項２に記載の電極積層装置。
【請求項４】
上下方向に延びるループ状をなし、その外周面に複数の前記正極支持部が取り付けられた第１循環部材と、
上下方向に延びるループ状をなし、その外周面に複数の前記負極支持部が取り付けられた第２循環部材と、
前記第１循環部材と前記第２循環部材との間に配置され、複数段の前記積層部を有する積層ユニットと、を更に備え、
前記第１押出部は、複数の前記正極支持部に支持された前記正極を複数段の前記積層部に向けて同時に押し出し、
前記第２押出部は、複数の前記負極支持部に支持された前記負極を複数段の前記積層部に向けて同時に押し出す、請求項２または３に記載の電極積層装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極積層装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばリチウムイオン二次電池のような積層型の電極組立体を有する蓄電装置において、電極を積層する方法としては、吸着手段を備えたロボットを用いたＰ＆Ｐ（ピック・アンド・プレース）方式が多用されている。ところで、蓄電装置の製造ラインの生産性を向上させる方法の一つとしては、製造ラインを高速化することが考えられ、積層工程においては積層部への電極の供給速度（積層速度）を上げる必要がある。しかし、上記のロボットを用いて積層部に電極を積層する場合には、例えば吸着手段の負圧制御等を伴うため、電極の積層速度を上げることが難しく、製造ラインの高速化の障害となってしまう。これに対し、高速積層が可能な電極積層装置として、例えば特許文献１に記載されている装置が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の電極積層装置は、正極及び負極をそれぞれ供給する２つの供給機構と、これらの供給機構の下方に互いに直交するように配置されて、各供給機構からそれぞれ供給された正極及び負極を、重力を利用して所定の位置に落下移動させる２つの落下移動手段と、これらの落下移動手段の下方に配置されて、各落下移動手段の排出部からそれぞれ排出された正極及び負極を順次所定の位置に案内して積層させる案内積層手段とを備えている。案内積層手段は、積層体が載置される底壁と、この底壁に対して垂直に突設され、落下移動手段の排出部から排出されてきた電極の移動を停止させて位置決めする２つの立壁とを有している。正極及び負極を積層するときは、一方の立壁に対向する向きに正極を供給すると共に、他方の立壁に対向する向きに負極を供給する。案内積層手段に供給された正極及び負極は、底壁または積層済みの正極及び負極の上に落下した後、立壁に衝突して停止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−９１３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、特許文献１の電極積層装置のように、正極と負極を交互に積層する電極積層装置の場合、正極の投入を行った後、積層部への正極の積層が完了した後に負極の投入が行われる。また、負極の投入を行った後、積層部への負極の積層が完了した後に正極の投入が行われる。このような電極積層装置に対し、さらなる正極と負極の積層の高速化が要請されていた。
【０００６】
本発明の目的は、正極と負極の積層の速度を向上できる電極積層装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る電極積層装置は、正極及び負極が積層される積層部と、積層部に対して水平方向における一方側に配置されて、正極を積層部に向けて投入する第１投入部と、積層部に対して水平方向における他方側に配置されて、負極を積層部に向けて投入する第２投入部と、を備え、第１投入部及び第２投入部のうちの一方の投入部による一方の電極の投入開始から、投入された一方の電極の移動方向における下流側の端部が、他方の投入部によって投入された他方の電極と衝突しない衝突回避位置へ到達するまでの時間を第１時間とし、一方の投入部による一方の電極の投入開始から、投入された一方の電極の積層部に対する積層が完了するまでの時間を第２時間とした場合、他方の投入部は、一方の投入部による一方の電極の投入開始後、第１時間より後であって第２時間より前に他方の電極を投入する。
【０００８】
このような電極積層装置では、他方の投入部は、一方の投入部による一方の電極の投入開始後、第１時間より後であって第２時間より前に他方の電極を投入する。第１時間は、一方の投入部による一方の電極の投入開始から、投入された一方の電極の移動方向における下流側の端部が、他方の投入部によって投入された他方の電極と衝突しない衝突回避位置へ到達するまでの時間である。また、第２時間は、一方の投入部による一方の電極の投入開始から、投入された一方の電極の積層部に対する積層が完了するまでの時間である。従って、他方の投入部は、先に一方の投入部によって投入される一方の電極との衝突を回避しつつも、当該一方の電極の積層部に対する積層が完了する前に他方の電極の投入を開始することで、一方の電極の積層完了を待つための待機時間を短縮することができる。以上によって、正極と負極の積層の速度を向上できる。
【０００９】
第１投入部は、正極支持部に支持された正極を積層部に向けて押し出す第１押出部によって構成され、第２投入部は、負極支持部に支持された負極を積層部に向けて押し出す第２押出部によって構成されてよい。このように、投入部が支持部に支持された電極を押し出す押出部によって構成されている場合、各押出部の押し出しのタイミングを制御することで、電極の投入のタイミングを容易に調整することができる。
【００１０】
他方の押出部は、一方の押出部が一方の電極の押し出しを開始した後であって、一方の押出部が元の位置に戻るより前のタイミングで、他方の電極の押し出しを開始してよい。これにより、先に投入された電極の積層完了を待つための待機時間を短縮することができる。
【００１１】
電極積層装置は、上下方向に延びるループ状をなし、その外周面に複数の正極支持部が取り付けられた第１循環部材と、上下方向に延びるループ状をなし、その外周面に複数の負極支持部が取り付けられた第２循環部材と、第１循環部材と第２循環部材との間に配置され、複数段の積層部を有する積層ユニットと、を更に備え、第１押出部は、複数の正極支持部に支持された正極を複数段の積層部に向けて同時に押し出し、第２押出部は、複数の負極支持部に支持された負極を複数段の積層部に向けて同時に押し出してよい。これにより、複数の負極、及び複数の正極を同時に投入することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、正極と負極の積層の速度を向上できる電極積層装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る電極積層装置を適用して製造される蓄電装置の内部を示す断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電極積層装置を示す側面図（一部断面を含む）である。
【図４】支持部の構成を示す図である。
【図５】電極積層装置の平面図である。
【図６】電極積層装置の動作の一例を説明するための図である。
【図７】循環部材の制御フローを示すフローチャートである。
【図８】準備運転時における循環部材の動作を説明する一部側面図である。
【図９】積層運転時における循環部材の動作を説明する一部側面図である。
【図１０】復帰運転時における循環部材の動作を説明する一部側面図である。
【図１１】位置決めユニットの制御フローを示すフローチャートである。
【図１２】正極供給側の押出ユニットの制御フローを示すフローチャートである。
【図１３】負極供給側の押出ユニットの制御フローを示すフローチャートである。
【図１４】正極搬送ユニットの循環部材の支持構造及び駆動機構の構成例を示す図である。
【図１５】正極搬送ユニットの循環部材の支持構造及び駆動機構の構成例を示す図である。
【図１６】循環部材の第１の動作例を示す図である。
【図１７】循環部材の第２の動作例を示す図である。
【図１８】循環部材の第３の動作例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る電極積層装置を適用して製造される蓄電装置の内部を示す断面図である。図２は、図１のII−II線断面図である。図１及び図２において、蓄電装置１は、積層型の電極組立体を有するリチウムイオン二次電池である。
【００１６】
蓄電装置１は、例えば略直方体形状のケース２と、このケース２内に収容された電極組立体３とを備えている。ケース２は、例えばアルミニウム等の金属により形成されている。ケース２の内部には、図示はしないが、例えば非水系（有機溶媒系）の電解液が注液されている。ケース２上には、正極端子４及び負極端子５が互いに離間して配置されている。正極端子４は、絶縁リング６を介してケース２に固定され、負極端子５は、絶縁リング７を介してケース２に固定されている。また、図示はしないが、電極組立体３とケース２の内側の側面及び底面との間には絶縁フィルムが配置されており、絶縁フィルムによってケース２と電極組立体３との間が絶縁されている。図１では便宜上、電極組立体３の下端とケース２の底面との間には僅かな隙間が設けられているが、実際には電極組立体３の下端が絶縁フィルムを介してケース２の内側の底面に接触している。なお、電極組立体３とケース２との間にスペーサを配置することにより、電極組立体３とケース２との間に隙間を形成してもよい。
【００１７】
電極組立体３は、複数の正極８と複数の負極９とが袋状のセパレータ１０を介して交互に積層された構造を有している。正極８は、袋状のセパレータ１０に包まれている。袋状のセパレータ１０に包まれた状態の正極８は、セパレータ付き正極１１として構成されている。従って、電極組立体３は、複数のセパレータ付き正極１１と複数の負極９とが交互に積層された構造を有している。なお、電極組立体３の両端に位置する電極は、負極９である。
【００１８】
正極８は、例えばアルミニウム箔からなる正極集電体である金属箔１４と、この金属箔１４の両面に形成された正極活物質層１５とを有している。金属箔１４は、平面視矩形状の箔本体部１４ａと、この箔本体部１４ａと一体化されたタブ１４ｂとを有している。タブ１４ｂは、箔本体部１４ａの長手方向の一端部近傍の縁から突出している。そして、タブ１４ｂは、セパレータ１０を突き抜けている。複数の正極８より延びる複数のタブ１４ｂは、集箔された状態で導電部材１２に接続（溶接）され、導電部材１２を介して正極端子４に接続されている。なお、図２では、便宜上タブ１４ｂを省略している。
【００１９】
正極活物質層１５は、箔本体部１４ａの表裏両面に形成されている。正極活物質層１５は、正極活物質とバインダとを含んで形成された多孔質の層である。正極活物質としては、例えば複合酸化物、金属リチウムまたは硫黄等が挙げられる。複合酸化物には、例えばマンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも１つとリチウムとが含まれる。
【００２０】
負極９は、例えば銅箔からなる負極集電体である金属箔１６と、この金属箔１６の両面に形成された負極活物質層１７とを有している。金属箔１６は、平面視矩形状の箔本体部１６ａと、この箔本体部１６ａと一体化されたタブ１６ｂとを有している。タブ１６ｂは、箔本体部１６ａの長手方向の一端部近傍の縁から突出している。タブ１６ｂは、導電部材１３を介して負極端子５に接続されている。なお、図２では、便宜上タブ１６ｂを省略している。
【００２１】
負極活物質層１７は、箔本体部１６ａの表裏両面に形成されている。負極活物質層１７は、負極活物質とバインダとを含んで形成された多孔質の層である。負極活物質としては、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）等の金属酸化物またはホウ素添加炭素等が挙げられる。
【００２２】
セパレータ１０は、平面視矩形状を呈している。セパレータ１０の形成材料としては、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、或いはポリプロピレン、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または不織布等が例示される。
【００２３】
以上のように構成された蓄電装置１を製造する場合は、まずセパレータ付き正極１１及び負極９を製作した後、セパレータ付き正極１１と負極９とを交互に積層し、セパレータ付き正極１１及び負極９を固定することで電極組立体３を得る。そして、セパレータ付き正極１１のタブ１４ｂを導電部材１２を介して正極端子４に接続すると共に、負極９のタブ１６ｂを導電部材１３を介して負極端子５に接続した後、電極組立体３をケース２内に収容する。
【００２４】
次に、図３〜図５を用いて、本発明の実施形態に係る電極積層装置３００について説明する。図３は、電極積層装置３００を示す側面図（一部断面を含む）である。図４は、電極積層装置３００の支持部の構成を示す図である。図５は、電極積層装置３００の平面図である。
【００２５】
電極積層装置３００は、正極搬送ユニット３０１と、負極搬送ユニット３０２と、正極供給用コンベア３０３と、負極供給用コンベア３０４と、積層ユニット３０５とを備えている。また、電極積層装置３００は、電極供給センサ３０６，３０７と、積層位置センサ３０８，３０９とを備えている。
【００２６】
正極搬送ユニット３０１は、セパレータ付き正極１１を貯めながら順次搬送するユニットである。正極搬送ユニット３０１は、上下方向に延びるループ状の循環部材３１０と、この循環部材３１０の外周面に取り付けられ、セパレータ付き正極１１を支持する複数の支持部３１１と、循環部材３１０を駆動する駆動部３１２とを有している。
【００２７】
循環部材３１０は、例えば無端状のベルトで構成されている。循環部材３１０は、上下方向に離間して配置された２つのローラに架け渡され、各ローラの回転に伴って連れ回る。このように循環部材３１０が回転（周回）することで、各支持部３１１が循環移動する。また、循環部材３１０は、２つのローラと共に上下方向に移動可能である。なお、循環部材３１０とローラの位相のずれを防止する為には、循環部材３１０を歯付きのベルトとし、ローラをプーリとしてもよい。例えば、後述するプーリ４０３，４０４が、２つのローラに対応する。
【００２８】
駆動部３１２は、循環部材３１０を回転させると共に、循環部材３１０を上下方向に移動させる。例えば、駆動部３１２は、特に図示はしないが、ローラを回転させることで循環部材３１０を回転（周回）させる回転用モータと、昇降機構（図示せず）を介して循環部材３１０を上下方向に移動させる昇降用モータとを有していてよい。このとき、駆動部３１２は、循環部材３１０を電極積層装置３００の前側（図３の紙面表側）から見て時計回りに回転させる。従って、正極供給用コンベア３０３側の支持部３１１は循環部材３１０に対して上昇し、積層ユニット３０５側の支持部３１１は循環部材３１０に対して下降する。
【００２９】
図４の（ａ）は、セパレータ付き正極１１が支持された状態の支持部３１１の側面図であり、図４の（ｂ）は、図４の（ａ）のｂ−ｂ線に沿った断面図である。図４に示されるように、支持部３１１は、底壁３１１ａと、一対の側壁３１１ｂとを有する断面Ｕ字状の部材である。底壁３１１ａは、循環部材３１０の外周面に取り付けられる矩形板状部材である。一対の側壁３１１ｂは、循環部材３１０が循環する方向における底壁３１１ａの両縁部に立設された矩形板状部材である。図４の（ｂ）に示されるように、本実施形態では一例として、側壁３１１ｂは、二股状に形成されている。ただし、側壁３１１ｂの形状は、セパレータ付き正極１１を支持可能な形状であれば何でもよい。一対の側壁３１１ｂは、互いに対向しており、セパレータ付き正極１１を収容可能な程度に離間している。底壁３１１ａ及び側壁３１１ｂは、例えばステンレス鋼等の金属により一体的に形成されている。
【００３０】
底壁３１１ａの内側表面には、スポンジ等の緩衝材３１１ｄが設けられている。正極供給用コンベア３０３から支持部３１１に供給されるセパレータ付き正極１１は、正極供給用コンベア３０３の搬送速度が高速の場合、緩衝材３１１ｄに衝突することになるが、緩衝材３１１ｄによって衝突の衝撃が緩和される。すなわち、緩衝材３１１ｄは、支持部３１１がセパレータ付き正極１１を受け取る際におけるセパレータ付き正極１１への衝撃を緩和する衝撃緩和部として機能する。その結果、セパレータ付き正極１１が支持部３１１に供給される際において、セパレータ付き正極１１の正極活物質層１５の剥離を抑制することができる。
【００３１】
負極搬送ユニット３０２は、負極９を貯めながら順次搬送するユニットである。負極搬送ユニット３０２は、上下方向に延びるループ状の循環部材３１３と、この循環部材３１３の外周面に取り付けられ、負極９を支持する複数の支持部３１４と、循環部材３１３を駆動する駆動部３１５とを有している。ここで、また、支持部３１４の構成は、支持部３１１と同様である。
【００３２】
循環部材３１３は、上記の循環部材３１０と同様に、例えば無端状のベルトで構成されている。循環部材３１３は、上下方向に離間して配置された２つのローラに架け渡され、各ローラの回転に伴って連れ回る。このように循環部材３１３が回転（周回）することで、各支持部３１４が循環移動する。また、循環部材３１３は、２つのローラと共に上下方向に移動可能である。
【００３３】
駆動部３１５は、循環部材３１３を回転させると共に、循環部材３１３を上下方向に移動させる。例えば、駆動部３１５は、特に図示はしないが、ローラを回転させることで循環部材３１３を回転（周回）させる回転用モータと、昇降機構（図示せず）を介して循環部材３１３を上下方向に移動させる昇降用モータとを有している。このとき、駆動部３１５は、循環部材３１３を電極積層装置３００の前側（図３の紙面表側）から見て反時計回りに回転させる。従って、負極供給用コンベア３０４側の支持部３１４は循環部材３１３に対して上昇し、積層ユニット３０５側の支持部３１４は循環部材３１３に対して下降する。
【００３４】
正極供給用コンベア３０３は、セパレータ付き正極１１を正極搬送ユニット３０１に向けて水平方向に搬送し、正極搬送ユニット３０１の支持部３１１にセパレータ付き正極１１を供給する。正極供給用コンベア３０３は、正極供給用コンベア３０３の循環方向に沿って等間隔に設けられた複数の爪部３０３ａを有する。爪部３０３ａは、上記循環方向に直交する方向に延び、セパレータ付き正極１１の搬送方向後方の端部に当接する。これにより、セパレータ付き正極１１は、正極搬送ユニット３０１に対して一定の間隔で供給されるようになっている。
【００３５】
負極供給用コンベア３０４は、負極９を負極搬送ユニット３０２に向けて水平方向に搬送し、負極搬送ユニット３０２の支持部３１４に負極９を供給する。負極供給用コンベア３０４は、負極供給用コンベア３０４の循環方向に沿って等間隔に設けられた複数の爪部３０４ａを有する。爪部３０４ａは、上記循環方向に直交する方向に延び、負極９の搬送方向後方の端部に当接する。これにより、負極９は、負極搬送ユニット３０２に対して一定の間隔で供給されるようになっている。
【００３６】
正極供給用コンベア３０３から正極搬送ユニット３０１の支持部３１１に移載されたセパレータ付き正極１１は、循環部材３１０の回転によって一旦上昇してから下降するように循環移動する。このとき、循環部材３１０の上部においてセパレータ付き正極１１の表裏が反転する。負極供給用コンベア３０４から負極搬送ユニット３０２の支持部３１４に移載された負極９は、循環部材３１３の回転によって一旦上昇してから下降するように循環移動する。このとき、循環部材３１３の上部において負極９の表裏が反転する。
【００３７】
積層ユニット３０５は、正極搬送ユニット３０１と負極搬送ユニット３０２との間に配置されている。積層ユニット３０５は、一例として、上下方向に延びるループ状の循環部材（不図示）と、この循環部材の外周面に取り付けられ、セパレータ付き正極１１及び負極９が交互に積層される複数の積層部３１６と、循環部材を駆動する駆動部（不図示）とを有している。
【００３８】
積層部３１６は、セパレータ付き正極１１及び負極９が載置されるプレート状の基台３１６ａと、基台３１６ａに立設され、セパレータ付き正極１１の底縁１１ｃ及び側縁１１ｄ（図４参照）と負極９の底縁９ｃ及び側縁９ｄ（図５参照）とを位置決めする断面Ｕ字状の側壁３１６ｂとを有している。また、ここでは一例として、図３に示されるように、正極搬送ユニット３０１側の側壁３１６ｂの上面は、基台３１６ａに向かって下方に傾斜する傾斜面とされている。同様に、負極搬送ユニット３０２側の側壁３１６ｂの上面も、基台３１６ａに向かって下方に傾斜する傾斜面とされている。以上の構成により、セパレータ付き正極１１及び負極９が基台３１６ａへと滑らかに移動可能となっている。
【００３９】
積層ユニット３０５と正極搬送ユニット３０１との間には、上下方向に延びる壁部３１７が配置されている。壁部３１７には、後述する押出ユニット３２１により押し出されたセパレータ付き正極１１が通過する複数（ここでは４つ）のスリット３１８が設けられている。各スリット３１８は、上下方向に等間隔で配置されている。なお、本実施形態では一例として、スリット３１８の上側部分は、正極搬送ユニット３０１側から積層部３１６側に向かって下方に傾斜する傾斜面となっている。また、スリット３１８の下側部分は、正極搬送ユニット３０１側から積層部３１６側に向かって上方に傾斜する傾斜面となっている。これにより、セパレータ付き正極１１を積層部３１６へと適切に案内するとともに、スリット３１８における入口側（正極搬送ユニット３０１側）の開口部分を大きくすることができる。その結果、押出ユニット３２１により押し出されるセパレータ付き正極１１の高さ位置に多少のずれが生じても、スリット３１８にセパレータ付き正極１１を通過させることが可能となる。
【００４０】
積層ユニット３０５と負極搬送ユニット３０２との間には、上下方向に延びる壁部３１９が配置されている。壁部３１９には、後述する押出ユニット３２２により押し出された負極９が通過する複数（ここでは４つ）のスリット３２０が設けられている。各スリット３２０の高さ位置は、各スリット３１８の高さ位置と同じである。なお、本実施形態では一例として、スリット３２０の上側部分は、負極搬送ユニット３０２側から積層部３１６側に向かって下方に傾斜する傾斜面となっている。また、スリット３２０の下側部分は、負極搬送ユニット３０２側から積層部３１６側に向かって上方に傾斜する傾斜面となっている。これにより、負極９を積層部３１６へと適切に案内するとともに、スリット３２０における入口側（負極搬送ユニット３０２側）の開口部分を大きくすることができる。その結果、押出ユニット３２２により押し出される負極９の高さ位置に多少のずれが生じても、スリット３２０に負極９を通過させることが可能となる。
【００４１】
また、電極積層装置３００は、押出ユニット３２１と、押出ユニット３２２とを備えている。
【００４２】
押出ユニット３２１は、セパレータ付き正極１１を積層する積層エリアにおいて、複数（ここでは４つ）のセパレータ付き正極１１を上下複数段（ここでは上下４段）の積層部３１６に向けて同時に押し出すことにより、４つのセパレータ付き正極１１を４段の積層部３１６に同時に積層する。押出ユニット３２１は、４つのセパレータ付き正極１１を一緒に押す１対の押し部材３２１ａ（第１押出部、第１投入部）と、この押し部材３２１ａを４段の積層部３１６側に移動させる駆動部４４（図５参照）とを有している。この駆動部４４は、例えばモータ及びリンク機構から構成されている。
【００４３】
押出ユニット３２２は、負極９を積層する積層エリアにおいて、複数（ここでは４つ）の負極９を複数段（ここでは上下４段）の積層部３１６に向けて同時に押し出すことにより、４つの負極９を４段の積層部３１６に同時に積層する。押出ユニット３２２は、４つの負極９を一緒に押す１対の押し部材３２２ａ（第２押出部、第２投入部）と、この押し部材３２２ａを４段の積層部３１６側に移動させる駆動部４６（図５参照）とを有している。この駆動部４６の構成は、押出ユニット３２１の駆動部と同様である。なお、押出ユニット３２１，３２２の駆動部としては、シリンダ等を有していてもよい。
【００４４】
また、図５に示すように、電極積層装置３００は、セパレータ付き正極１１の底縁１１ｃの位置を揃える位置決めユニット４７と、負極９の底縁９ｃの位置を揃える位置決めユニット４８とを備えている。位置決めユニット４７，４８は、セパレータ付き正極１１及び負極９を積層する積層エリアに配置されている。セパレータ付き正極１１の底縁１１ｃは、セパレータ付き正極１１におけるタブ１４ｂ側とは反対側の縁である。負極９の底縁９ｃは、負極９におけるタブ１６ｂ側とは反対側の縁である。
【００４５】
位置決めユニット４７は、正極搬送ユニット３０１の前側（図３の紙面表側）に配置され、セパレータ付き正極１１の底縁１１ｃと当接する受け部４９と、正極搬送ユニット３０１の後側に配置され、セパレータ付き正極１１を受け部４９に対して押圧する押圧部５０とを有している。受け部４９には、複数のフリーローラが並んで設けられている。なお、受け部４９は、表面が滑りやすい樹脂で形成されていてもよい。
【００４６】
押圧部５０は、セパレータ付き正極１１を押す押し板５１と、この押し板５１を受け部４９側に移動させる駆動部５２とを有している。駆動部５２は、例えばシリンダを有している。押し板５１は、シリンダのピストンロッドの先端に固定されている。押し板５１には、セパレータ付き正極１１のタブ１４ｂを逃がすためのスリット５１ａが設けられている。
【００４７】
位置決めユニット４８は、負極搬送ユニット３０２の前側（図３の紙面表側）に配置され、負極９の底縁９ｃと当接する受け部５３と、負極搬送ユニット３０２の後側に配置され、負極９を受け部５３に対して押圧する押圧部５４とを有している。受け部５３の構造は、受け部４９と同様である。押圧部５４は、負極９を押す押し板５５と、この押し板５５を受け部５３側に移動させる駆動部５６とを有している。押し板５５には、負極９のタブ１６ｂを逃がすためのスリット５５ａが設けられている。駆動部５６の構成は、駆動部５２と同様である。
【００４８】
また、図３に示すように、電極積層装置３００は、コントローラ３５０を備えている。コントローラ３５０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び入出力インターフェース等から構成されている。コントローラ３５０は、上述した駆動部３１２，３１５を制御する搬送制御部と、積層ユニット３０５の駆動部を制御する積層制御部と、押出ユニット３２１の駆動部及び押出ユニット３２２の駆動部を制御する押出制御部と、位置決めユニット４７，４８の駆動部を制御する位置決め制御部とを有している。また、コントローラ３５０は、電極供給センサ３０６，３０７及び積層位置センサ３０８，３０９と接続されており、これらのセンサからの検知信号を受信可能となっている。コントローラ３５０は、各センサからの検知信号、及びＲＯＭに保存されたプログラムに基づき制御内容を決定し、各制御部を介して、各駆動部を駆動制御する。
【００４９】
電極供給センサ３０６は、正極供給用コンベア３０３の正極搬送ユニット３０１側の端部付近に配置され、セパレータ付き正極１１、または爪部３０３ａとセパレータ付き正極１１の有無を検知する。電極供給センサ３０６は、爪部３０３ａ又はセパレータ付き正極１１の有無を示す検知信号を定期的にコントローラ３５０に送信する。
【００５０】
電極供給センサ３０７は、負極供給用コンベア３０４の負極搬送ユニット３０２側の端部付近に配置され、爪部３０４ａ又は負極９の有無を検知する。電極供給センサ３０７は、爪部３０４ａ又は負極９の有無を示す検知信号を定期的にコントローラ３５０に送信する。
【００５１】
積層位置センサ３０８は、セパレータ付き正極１１を支持した支持部３１１が予め定められた積層位置（例えば、積層ユニット３０５の最下段の積層部３１６に対応するスリット３１８の下端位置）に到達したことを検知する。積層位置センサ３０８は、循環部材３１０の上下動とは独立しており、積層位置センサ３０８の高さ位置は、スリット３１８に対して固定されている。例えば、積層位置センサ３０８は、壁部３１７に固定されていてもよい。積層位置センサ３０８は、セパレータ付き正極１１を支持した支持部３１１が積層位置に到達したことを検知すると、その旨を示す検知信号をコントローラ３５０に送信する。
【００５２】
積層位置センサ３０９は、負極９を支持した支持部３１４が予め定められた積層位置（例えば、積層ユニット３０５の最下段の積層部３１６に対応するスリット３２０の下端位置）に到達したことを検知する。積層位置センサ３０９は、循環部材３１３の上下動とは独立しており、積層位置センサ３０９の高さ位置は、スリット３２０に対して固定されている。積層位置センサ３０９は、負極９を支持した支持部３１４が積層位置に到達したことを検知すると、その旨を示す検知信号をコントローラ３５０に送信する。
【００５３】
本実施形態に係る電極積層装置３００の特徴的な構成について図６を参照して説明する。なお、図６では、理解を容易とするために一段の積層部３１６のみが図示されているが、他の段に係る積層部３１６においても同様の動作がなされる。
【００５４】
ここで、セパレータ付き正極１１が先に投入されている状態で負極を投入する場合について説明する。図６に示すように、負極９を積層部３１６へ投入する第２投入部として機能する押し部材３２２ａは、先にセパレータ付き正極１１を積層部３１６へ投入する第１投入部として機能する押し部材３２１ａによって投入されるセパレータ付き正極１１との衝突を回避しつつも、当該セパレータ付き正極１１の積層部３１６に対する積層が完了する前に負極９の投入を開始する。具体的には、押し部材（一方の投入部）３２１ａによるセパレータ付き正極（一方の電極）１１の投入開始から、当該セパレータ付き正極１１が第２衝突回避位置へ到達するまでの時間を時間（第１時間）Ｔ３とする。また、押し部材３２１ａによるセパレータ付き正極１１の投入開始から、投入されたセパレータ付き正極１１の積層部３１６に対する積層が完了するまでの時間を時間（第２時間）Ｔ４とする。この場合、押し部材３２２ａは、押し部材３２１ａによるセパレータ付き正極１１の投入開始後、時間Ｔ３より後であって時間Ｔ４より前に負極９を投入する。なお、セパレータ付き正極１１と負極９との衝突とは、セパレータ付き正極１１と負極９の各々の下流側の端部同士が衝突することを意味する。このような状態が発生すると、例えば、セパレータ付き正極１１と負極９とが衝突箇所より上側に反り、意図する積層状態を得ることが出来ない。一方で、セパレータ付き正極１１の下流側の端部以外であれば、例えば負極９がセパレータ付き正極１１の上面に接触することもあり得るが、負極９はセパレータ付き正極１１の上面を滑りながら双方共に積層を継続出来る。前述の如く接触した場合、セパレータ付き正極１１と負極９との双方に摩擦が作用するが、両押し部材３２１ａ，３２２ａが後端（上流端）に接触し、押込まれている状態である為、途中で停止することはない。
【００５５】
「第２衝突回避位置」とは、投入されたセパレータ付き正極１１の移動方向における下流側の端部１１ａが、押し部材（他方の投入部）３２２ａによって投入された負極（他方の電極）９と衝突しないような位置である。第２衝突回避位置は、上述のような衝突が回避できる位置であれば、装置構成や運転条件に合わせて任意に設定することができる。当該位置は特に限定されるものではないが、例えば、セパレータ付き正極１１の端部１１ａが、負極９側（図６の紙面右側）の側壁３１６ｂと接触する位置へ到達すれば、負極９を回避できるため、当該側壁３１６ｂを第２衝突回避位置としてよい。あるいは、セパレータ付き正極１１の端部１１ａが、積層部３１６の中心線よりも、負極９側における所定位置へ到達した時点では、端部１１ａの位置が下方へ移動することで、負極９との衝突を回避できる。従って、積層部３１６の中心線よりも負極９側の所定位置を第２衝突回避位置としてもよい。
【００５６】
これにより、図６（ａ）に示すように、セパレータ付き正極１１は、押し部材３２１ａで押されることによって積層部３１６に積層される一方で、当該セパレータ付き正極１１の積層完了前の状態で、押し部材３２２ａは、負極９の押出しを開始できる。このとき、押し部材３２２ａは、押し部材３２１ａによるセパレータ付き正極１１の投入開始後、時間Ｔ３より後に負極９の投入を開始するため、少なくとも負極９がセパレータ付き正極１１の端部１１ａと衝突することは回避できるため、負極９はセパレータ付き正極１１と互い違いとなるように、セパレータ付き正極１１の上方を移動することができる。
【００５７】
図６に示す形態では、セパレータ付き正極１１が先に投入されている状態で負極を投入する場合について説明したが、これに代えて、負極９が先に投入されている状態でセパレータ付き正極１１を投入してもよい。セパレータ付き正極１１を積層部３１６へ投入する第１投入部として機能する押し部材３２１ａは、先に負極９を積層部３１６へ投入する第２投入部として機能する押し部材３２２ａによって投入される負極９との衝突を回避しつつも、当該負極９の積層部３１６に対する積層が完了する前にセパレータ付き正極１１の投入を開始する。具体的には、押し部材（一方の投入部）３２２ａによる負極（一方の電極）９の投入開始から、当該負極９が第１衝突回避位置へ到達するまでの時間を時間Ｔ１とする。また、押し部材３２２ａによる負極９の投入開始から、投入された負極９の積層部３１６に対する積層が完了するまでの時間を時間Ｔ２とする。この場合、押し部材３２１ａは、押し部材３２２ａによる負極９の投入開始後、時間Ｔ１より後であって時間Ｔ２より前にセパレータ付き正極１１を投入する。
【００５８】
「第１衝突回避位置」とは、投入された負極９の移動方向における下流側の端部９ａが、押し部材（他の投入部）３２１ａによって投入されたセパレータ付き正極（他方の電極）１１と衝突しないような位置である。第１衝突回避位置は、上述のような衝突が回避できる位置であれば、装置構成や運転条件に合わせて任意に設定することができる。当該位置は特に限定されるものではないが、例えば、負極９の端部９ａが、セパレータ付き正極１１側（図６の紙面左側）の側壁３１６ｂと接触する位置へ到達すれば、セパレータ付き正極１１を回避できるため、当該側壁３１６ｂを第１衝突回避位置としてよい。あるいは、負極９の端部９ａが、積層部３１６の中心線よりも、セパレータ付き正極１１側における所定位置へ到達した時点では、端部９ａの位置が下方へ移動することで、セパレータ付き正極１１との衝突を回避できる。従って、積層部３１６の中心線よりもセパレータ付き正極１１側の所定位置を第１衝突回避位置としてもよい。
【００５９】
これにより、負極９は、押し部材３２２ａで押されることによって積層部３１６に積層される一方で、当該負極９の積層完了前の状態で、押し部材３２１ａは、セパレータ付き正極１１の押出しを開始できる。このとき、押し部材３２１ａは、押し部材３２２ａによる負極９の投入開始後、時間Ｔ１より後にセパレータ付き正極１１の投入を開始するため、少なくともセパレータ付き正極１１が負極９の端部９ａと衝突することは回避できるため、セパレータ付き正極１１は負極９と互い違いとなるように、負極９の上方を移動することができる。
【００６０】
なお、「投入開始」とは、支持部３１１に対して押し部材３２１ａが積層部３１６側へ移動し始めることで、セパレータ付き正極１１の積層部３１６側への移動が開始するタイミングのことである。また、負極９側では、「投入開始」とは、支持部３１４に対して押し部材３２２ａが積層部３１６側へ移動し始めることで、負極９の積層部３１６側への移動が開始するタイミングのことである。また、「積層が完了」した状態とは、積層部３１６内において電極が両側の側壁３１６ｂ間で落下した後、基台３１６ａ上、または積層済みの電極上に積層された状態となることを指す。
【００６１】
なお、時間Ｔ１〜Ｔ４は、実際の電極積層装置３００が完成した後に、実機にて試運転を行うことによって測定することで設定してよい。あるいは、事前にシミュレーションを行うことによって設定してよい。あるいは、装置内に各種センサを設け、当該センサによって監視した監視結果に基づいて、時間Ｔ１〜Ｔ４を設定してもよい。なお、時間Ｔ１と時間Ｔ３は、同じ時間であってもよく、若干異なる時間であってもよい。また、時間Ｔ２と時間Ｔ４は同じ時間であってもよく、若干異なる時間であってもよい。
【００６２】
続いて、図７〜図１３を用いて、コントローラ３５０による循環部材３１０，３１３、位置決めユニット４７，４８（図５参照）、及び押出ユニット３２１，３２２の動作制御について説明する。
【００６３】
まず、図７〜図１０を用いて、循環部材（ここでは一例として循環部材３１０）の制御フローについて説明する。図７は、循環部材３１０及び循環部材３１３に共通の制御フローを示すフローチャートである。図８は、準備運転時（図７のステップＳ２０１）における循環部材３１０の動作を説明する一部側面図である。図９は、積層運転時（図７のステップＳ２０３）における循環部材３１０の動作を説明する一部側面図である。図１０は、復帰運転時（図７のステップＳ２０６）における循環部材３１０の動作を説明する一部側面図である。なお、負極搬送ユニット３０２の循環部材３１３の制御フローは、循環部材３１０の制御フローと同様であるため、説明を省略する。
【００６４】
図７において、コントローラ３５０は、電極積層装置３００を含む製造ラインの稼働開始のトリガ（例えばオペレータ等による入力）を受けて、循環部材３１０の準備運転を開始する（ステップＳ２０１）。
【００６５】
準備運転は、いずれの支持部３１１にもセパレータ付き正極１１が支持されていない初期状態から、セパレータ付き正極１１の受取位置から積層位置までの間にある各支持部３１１がセパレータ付き正極１１を支持する状態にするための動作である。具体的には、準備運転は、循環部材３１０の回転（循環）のみで、上下動を伴うことなく支持部３１１を移動させる動作である（図８参照）。より具体的には、循環部材３１０において互いに隣接する支持部３１１間の距離の移動量を１とした場合、コントローラ３５０は、循環部材３１０におけるセパレータ付き正極１１の受取位置にある支持部３１１にセパレータ付き正極１１が供給されたことを確認する毎に、循環部材３１０を移動量１だけ図３の紙面表側から見て時計回り（以下単に「時計回り」という。）に循環させる。なお、以下の説明においては、循環部材３１０の循環については、時計回り方向の移動を正方向とし、循環部材３１０の上下移動については、上方向を正方向として、移動量を表現する。
【００６６】
コントローラ３５０は、準備運転中において、随時、積層位置センサ３０８からの検知信号の受信の有無（すなわち、セパレータ付き正極１１を支持した支持部３１１が積層位置に到達したか否か）を判定する（ステップＳ２０２）。コントローラ３５０は、積層位置センサ３０８から検知信号を受信するまで、循環部材３１０の準備運転を継続する（ステップＳ２０２：ＮＯ）。一方、コントローラ３５０は、積層位置センサ３０８から検知信号を受信すると（すなわち、セパレータ付き正極１１を支持した支持部３１１が積層位置に到達したことを検知すると）、循環部材３１０を積層運転に切り替える（ステップＳ２０２：ＹＥＳ、ステップＳ２０３）。
【００６７】
積層運転は、セパレータ付き正極１１を積層部３１６に積層するための動作である。具体的には、積層運転は、積層ユニット３０５側の支持部３１１の高さ位置を積層部３１６に対して相対的に停止させるとともに、セパレータ付き正極１１が正極供給用コンベア３０３から一枚供給される毎に、正極供給用コンベア３０３側の支持部３１１を正極供給用コンベア３０３に対して移動量１だけ上昇させる動作である。より具体的には、コントローラ３５０は、正極供給用コンベア３０３から１枚のセパレータ付き正極１１が供給されてから次のセパレータ付き正極１１が供給されるまでの間の時間（以下「単位時間」という）に、循環部材３１０を移動量０．５で時計回りに循環させるとともに、移動量０．５で上昇させる（図９参照）。
【００６８】
コントローラ３５０は、積層運転中において、随時、４段の積層部３１６に対する４枚のセパレータ付き正極１１の同時供給が完了したか否かを判定する（ステップＳ２０４）。具体的には、後述する押出ユニット３２１による押出動作が完了したか否かが判定される。例えば、押し部材３２１ａが元の位置（セパレータ付き正極１１を押し出す前の位置）に戻ったことを検知することで、押出動作が完了したことを検知することができる。コントローラ３５０は、押出ユニット３２１による押出動作が完了したことを検知するまで、循環部材３１０の積層運転を継続する（ステップＳ２０４：ＮＯ）。一方、コントローラ３５０は、押出ユニット３２１による押出動作が完了したことを検知すると（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、積層ユニット３０５へのセパレータ付き正極１１の積層を完了するか否かを判定する（ステップＳ２０５）。
【００６９】
具体的には、コントローラ３５０は、例えば各積層部３１６に積層された電極の枚数をセンサ等により検知し、電極の積層枚数が予め定められた枚数に達したか否かを判定することで、積層を完了するか否かを判定することができる。すなわち、コントローラ３５０は、電極の積層枚数が予め定められた枚数に達した場合に積層を完了し、電極の積層枚数が予め定められた枚数に達していない場合に積層を完了しないと判定することができる。
【００７０】
積層を完了すると判定された場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、コントローラ３５０は、循環部材３１０の制御を終了する。一方、積層を完了すると判定されなかった場合（ステップＳ２０５：ＮＯ）、コントローラ３５０は、循環部材３１０を復帰運転に切り替える（ステップＳ２０６）。なお、積層を完了すると判定された場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、コントローラ３５０は、循環部材３１０の制御を一旦終了した後、さらに積層部３１６の交換が完了してオペレータ等からの制御開始の指示を受けた後に、循環部材３１０の制御を再開してもよい。この場合、復帰運転（ステップＳ２０６）が開始されることになる。
【００７１】
復帰運転は、積層運転において元の位置（積層運転開始前の位置）よりも上昇した位置に移動した循環部材３１０を元の位置に復帰（下降）させる動作である。具体的には、復帰運転は、積層ユニット３０５側においてセパレータ付き正極１１を支持する先頭の支持部３１１の高さ位置を積層位置までスライドさせるとともに、正極供給用コンベア３０３側の支持部３１１を移動量１だけ上昇させる動作である。より具体的には、コントローラ３５０は、上述した単位時間に、循環部材３１０を移動量２．５で時計回りに循環させるとともに、移動量−１．５で下降させる（図１０参照）。
【００７２】
これにより、単位時間において、正極供給用コンベア３０３側では、支持部３１１が、正極供給用コンベア３０３に対して、１つ分だけ上昇することになる。一方、積層ユニット３０５側では、支持部３１１が、積層ユニット３０５に対して、４つ分だけ下降することになる。これにより、正極供給用コンベア３０３から供給されるセパレータ付き正極１１を受け取りつつ、４つのセパレータ付き正極１１を押出ユニット３２１によって同時に押し出す押出動作を実行可能な状態となる。従って、コントローラ３５０は、循環部材３１０の復帰運転完了後、循環部材３１０を積層運転に切り替える（ステップＳ２０６→Ｓ２０３）。
【００７３】
次に、図１１を用いて、位置決めユニット４７，４８の制御フローについて説明する。図１１は、正極搬送ユニット３０１の位置決めユニット４７（図５参照）及び負極搬送ユニット３０２の位置決めユニット４８（図５参照）に共通の制御フローを示すフローチャートである。ここでは一例として、位置決めユニット４７の制御について説明を行う。なお、位置決めユニット４８の制御フローは、位置決めユニット４７の制御フローと同様であるため、説明を省略する。
【００７４】
図１１において、コントローラ３５０は、積層位置センサ３０８からの検知信号の受信の有無を定期的にチェックすることで、位置決めユニット４７による位置決めが可能な位置に電極（ここではセパレータ付き正極１１）があるか否かを確認する（ステップＳ３０１）。コントローラ３５０は、積層位置センサ３０８からの検知信号を受信するまで、上記チェックを継続する（ステップＳ３０１：ＮＯ）。コントローラ３５０は、積層位置センサ３０８からの検知信号を受信し、セパレータ付き正極１１を支持する支持部３１１が積層位置に到達したことを検知すると（ステップＳ３０１：ＹＥＳ）、位置決めユニット４７に位置決め動作を実行させる（ステップＳ３０２）。具体的には、コントローラ３５０は、第１実施形態で説明した通り、位置決めユニット４７の押圧部５４による押圧動作を実行するように制御する。このような位置決め動作は、既に第１実施形態で説明した通りであるため、これ以上の詳細な説明を省略する。
【００７５】
続いて、コントローラ３５０は、上述した図７のステップＳ２０５と同様の判定により、積層を完了するか否かを判定する（ステップＳ３０３）。積層を完了すると判定された場合（ステップＳ３０３：ＹＥＳ）、コントローラ３５０は、位置決めユニット４７の制御を終了する。一方、積層を完了すると判定されなかった場合（ステップＳ３０３：ＮＯ）、コントローラ３５０は、積層ユニット３０５側の支持部３１１の高さ位置が積層ユニット３０５に対して相対的に変化する循環動作（すなわち、上述した循環部材３１０の復帰運転）が発生するまで、位置決めユニット４７の動作を停止する（ステップＳ３０４：ＮＯ）。コントローラ３５０は、上記循環動作が発生したことを確認すると（すなわち、コントローラ３５０が循環部材３１０を復帰運転に切り替えると）、ステップＳ３０１に戻り、位置決めユニット４７の制御を継続する（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）。
【００７６】
なお、位置決めユニット４７に位置決め動作を実行させる判定には、上述した判定で用いた判定基準以外の判定基準が用いられてもよい。例えば、押出ユニット３２１が停止していることが、ステップＳ３０２の位置決め動作を実行する判定条件として加えられてもよい。
【００７７】
次に、図１２を用いて、押出ユニット３２１の制御フローについて説明する。図１２は、押出ユニット３２１の制御フローを示すフローチャートである。
【００７８】
図１２において、コントローラ３５０は、積層位置センサ３０８から受信した検知信号に基づいて、セパレータ付き正極１１を支持する支持部３１１が積層位置に存在するか否かを確認する（ステップＳ４０１）。また、コントローラ３５０は、位置決めユニット４７による位置決め動作（図１１のステップＳ３０２）が完了しているか否かを確認する（ステップＳ４０２）。コントローラ３５０は、例えば位置決めユニット４７の押圧部５４が元の位置（押圧を行う前の位置）に戻っていることを確認することにより、位置決めユニット４７の位置決め動作が完了していることを確認することができる。また、コントローラ３５０は、他極側（ここでは負極９側）の負極搬送ユニット３０２において、負極９の投入開始後、所定時間が経過しているか否かを確認する（ステップＳ４０３）。コントローラ３５０は、例えば負極搬送ユニット３０２の押出ユニット３２２の押出動作が開始されてから、予め設定された所定時間が経過したことを確認することによって、負極９の投入の途中であり、かつ、セパレータ付き正極１１を投入可能であることを確認することができる。ここでの「所定時間」は、時間Ｔ１より後であって時間Ｔ２より前の時間に設定される。なお、上述の通り、時間Ｔ１は、押し部材３２２ａによる負極９の投入開始から、当該負極９が第１衝突回避位置へ到達するまでの時間である。時間Ｔ２は、押し部材３２２ａによる負極９の投入開始から、投入された負極９の積層部３１６に対する積層が完了するまでの時間である。なお、押し部材３２２ａの動作に注目した場合、押し部材３２２ａは、押し部材３２２ａが負極９の押し出しを開始した後であって、押し部材３２２ａが元の位置に戻るより前のタイミングで、セパレータ付き正極１１の押し出しを開始する。
【００７９】
コントローラ３５０は、上述したステップＳ４０１〜Ｓ４０３の確認結果に基づいて、積層可能か否か（すなわち、押出ユニット３２１の押し部材３２１ａによる押出動作を実行可能か否か）を判定する（ステップＳ４０４）。具体的には、セパレータ付き正極１１を支持する支持部３１１が積層位置に存在し、位置決めユニット４７による位置決め動作が完了しており、負極９の投入の途中であり、かつ、セパレータ付き正極１１を投入可能であることが確認できた場合に、コントローラ３５０は、積層可能であると判定する（ステップＳ４０４：ＹＥＳ）。一方、コントローラ３５０は、上記の確認項目のうち少なくとも一つの状態が確認できなかった場合には、積層可能でないと判定し（ステップＳ４０４：ＮＯ）、ステップＳ４０１に戻る。
【００８０】
続いて、コントローラ３５０は、積層可能であると判定した場合（ステップＳ４０４：ＹＥＳ）、押出ユニット３２１による押出動作を実行する（ステップＳ４０５）。具体的には、コントローラ３５０は、押出ユニット３２１において、押し部材３２１ａにより４つのセパレータ付き正極１１を上下４段の積層部３１６に向けて同時に押し出すように駆動部を制御する。
【００８１】
続いて、コントローラ３５０は、上述した図７のステップＳ２０５と同様の判定により、積層を完了するか否かを判定する（ステップＳ４０６）。積層を完了すると判定された場合（ステップＳ４０６：ＹＥＳ）、コントローラ３５０は、押出ユニット３２１の制御を終了する。一方、積層を完了すると判定されなかった場合（ステップＳ４０６：ＮＯ）、コントローラ３５０は、積層ユニット３０５側の支持部３１１の高さ位置が積層ユニット３０５に対して相対的に変化する循環動作（すなわち、上述した循環部材３１０の復帰運転）が発生するまで、押出ユニット３２１の動作を停止する（ステップＳ４０７：ＮＯ）。コントローラ３５０は、上記循環動作が発生したことを確認すると（すなわち、コントローラ３５０が循環部材３１０を復帰運転に切り替えると）、ステップＳ４０１に戻り、押出ユニット３２１の制御を継続する（ステップＳ４０７：ＹＥＳ）。
【００８２】
次に、図１３を用いて、押出ユニット３２２の制御フローについて説明する。図１３は、押出ユニット３２２の制御フローを示すフローチャートである。本実施形態では一例として、負極９が積層部３１６に最初に積層されるものと定められている。このため、負極９の押出ユニット３２２の制御フローにおいては、１枚目の負極９を積層部３１６に積層する場合の制御フロー（ステップＳ５０１〜Ｓ５０５）は、２枚目以降の負極９を積層部３１６に積層する場合の制御フロー（ステップＳ５０６〜Ｓ５１２）と一部異なる。
【００８３】
具体的には、負極９が積層部３１６に最初に積層されるため、１枚目の負極９を積層部３１６に積層する場合には、セパレータ付き正極１１側の動作確認をする必要がない。このため、１枚目の負極９を積層部３１６に積層する場合の制御フロー（ステップＳ５０１〜Ｓ５０５）においては、他極側の動作確認（図１２のステップＳ４０３に対応するステップ）が省略される。また、負極９が１枚だけ積層された状態では積層完了しないため、積層完了か否かの判定（図１２のステップＳ４０６に対応するステップ）も省略される。
【００８４】
一方、２枚目以降の負極９を積層部３１６に積層する場合の制御フロー（ステップＳ５０６〜Ｓ５１２）は、上述した押出ユニット３２１の制御フロー（図１２のステップＳ４０１〜４０７）と同様である。
【００８５】
特に、ステップＳ５０８の動作について説明する。コントローラ３５０は、他極側（ここではセパレータ付き正極１１側）の正極搬送ユニット３０１において、セパレータ付き正極１１の投入開始後、所定時間が経過しているか否かを確認する（ステップＳ５０８）。コントローラ３５０は、例えば正極搬送ユニット３０１の押出ユニット３２１の押出動作が開始されてから、予め設定された所定時間が経過したことを確認することによって、セパレータ付き正極１１の投入の途中であり、かつ、負極９を投入可能であることを確認することができる。ここでの「所定時間」は、時間Ｔ３より後であって時間Ｔ４より前の時間に設定される。なお、上述の通り、時間Ｔ３は、押し部材３２１ａによるセパレータ付き正極１１の投入開始から、当該セパレータ付き正極１１が第２衝突回避位置へ到達するまでの時間である。時間Ｔ４は、押し部材３２１ａによるセパレータ付き正極１１の投入開始から、投入されたセパレータ付き正極１１の積層部３１６に対する積層が完了するまでの時間である。なお、押し部材３２２ａの動作に注目した場合、押し部材３２２ａは、押し部材３２１ａがセパレータ付き正極１１の押し出しを開始した後であって、押し部材３２１ａが元の位置に戻るより前のタイミングで、負極９の押し出しを開始する。
【００８６】
次に、図１４〜図１８を用いて、搬送部材の駆動（上下動及び循環）を実現するための機構の別例について説明する。ここでは、正極搬送ユニット３０１の支持構造及び駆動機構について説明する。負極搬送ユニット３０２についても同様の支持構造及び駆動機構を採用することができる。
【００８７】
図１４及び図１５は、正極搬送ユニット３０１の支持構造及び駆動機構の説明に必要な構成に着目した図であり、それ以外の構成については適宜図示を省略している。図１４に示されるように、正極搬送ユニット３０１は、床面に設置された支持フレーム４０１と、支持フレーム４０１に対して上下方向に移動可能に支持される循環用フレーム４０２と、を備えている。循環用フレーム４０２には、上下方向に所定間隔だけ離間して配置された一対のプーリ４０３，４０４（第１実施形態のローラ２６ａに対応する部材）が、回転可能に支持されている。プーリ４０３，４０４には、外周面に複数の支持部３１１が配置された循環部材３１０が巻き掛けられている。
【００８８】
また、図１５に示されるように、正極搬送ユニット３０１は、支持フレーム４０１又は床面に対して固定されたモータ４０５，４０６を備えている。モータ４０５，４０６の駆動軸には、駆動ギヤ４０５ａ，４０６ａが固定されている。プーリ４０３，４０４は、その回転軸の一端に駆動ギヤ４０７，４０８を有する。駆動ギヤ４０５ａ，４０６ａ，４０７，４０８には、タイミングベルト４０９が巻き掛けられている。駆動ギヤ４０５ａ，４０６ａ，４０７，４０８に加えて、支持フレーム４０１に支持されたガイドローラ４１０（図１５の例では４つのガイドローラ４１０）により、タイミングベルト４０９の循環経路は、上下左右に延びる略十文字状をなす。
【００８９】
図１６に示されるように、駆動ギヤ４０５ａ，４０６ａを等速度で回転させた場合、循環用フレーム４０２及び循環部材３１０の全体は、支持フレーム４０１又は床面に対して上下に移動することなく、循環部材３１０及びタイミングベルト４０９が循環動作のみを行うことになる。
【００９０】
一方、図１７に示されるように、駆動ギヤ４０５ａのみを回転させた場合、正極供給用コンベア３０３側では循環部材３１０は時計回りに循環する一方で、積層部３１６側では循環部材３１０は停止している。このため、タイミングベルト４０９は、正極供給用コンベア３０３側の部分のみが上昇することになる。このようなタイミングベルト４０９の動作に伴い、循環用フレーム４０２は、支持フレーム４０１又は床面に対して上昇することになる。これに伴い、プーリ４０３，４０４を介して循環用フレーム４０２に支持されている循環部材３１０の基準高さ位置（例えば、循環部材３１０の上下方向における中央位置）も上昇することになる。また、図１８に示されるように、駆動ギヤ４０６ａのみを回転させた場合、循環部材３１０の積層部３１６側は時計回りに循環する一方で、正極供給用コンベア３０３側では停止している。このため、タイミングベルト４０９は、積層ユニット３０５側（図１８の右側部分）のみが下降することになる。このようなタイミングベルト４０９の動作に伴い、循環用フレーム４０２は、支持フレーム４０１又は床面に対して下降することになる。これに伴い、循環部材３１０の基準高さ位置も下降することになる。さらに、駆動ギヤ４０５ａの回転速度と駆動ギヤ４０６ａの回転速度を異ならせて、駆動ギヤ４０５ａ，４０６ａの両方を回転させた場合、回転速度の差に応じて循環用フレーム４０２を上昇又は下降させ、循環部材３１０の基準高さ位置を上昇又は下降させることができる。従って、駆動ギヤ４０５ａ，４０６ａの回転速度を調整することにより、上述した準備運転、積層運転、及び復帰運転を実現することができる。すなわち、コントローラ３５０は、実行したい循環部材３１０の運転形態に応じて、駆動ギヤ４０５ａ，４０６ａの回転速度を調整することで、準備運転、積層運転、及び復帰運転を実現することができる。
【００９１】
以上述べた電極積層装置３００は、正極供給用コンベア３０３（搬送装置）及び負極供給用コンベア３０４（搬送装置）により供給される電極（セパレータ付き正極１１及び負極９）を積層し、積層体（各積層部３１６上に形成される電極積層体）を形成する装置である。電極積層装置３００は、支持部３１１，３１４（電極支持部）と、循環部材３１０，３１３と、積層ユニット３０５と、押出ユニット３２１，３２２と、コントローラ３５０（制御部）と、を備える。支持部３１１，３１４は、正極供給用コンベア３０３及び負極供給用コンベア３０４により供給されるセパレータ付き正極１１及び負極９を受け取り、セパレータ付き正極１１及び負極９を支持する。循環部材３１０，３１３は、上下方向に延びるループ状をなし、その外周面に支持部３１１，３１４が取り付けられる。積層ユニット３０５は、循環部材３１０を挟んで正極供給用コンベア３０３の反対側に配置されるとともに、循環部材３１３を挟んで負極供給用コンベア３０４の反対側に配置され、セパレータ付き正極１１及び負極９が積層される複数段の積層部３１６を有する。押出ユニット３２１は、複数の支持部３１１に支持されたセパレータ付き正極１１を複数段の積層部３１６に向けて同時に押し出す。押出ユニット３２２は、複数の支持部３１４に支持された負極９を複数段の積層部３１６に向けて同時に押し出す。コントローラ３５０は、循環部材３１０，３１３の循環及び昇降、並びに押出ユニット３２１，３２２の動作（すなわち、押し部材３２１ａ，３２１ｂの動作）を制御する。コントローラ３５０は、正極供給用コンベア３０３によるセパレータ付き正極１１の搬送速度よりも遅い速度で、積層部３１６に向けてセパレータ付き正極１１を押し出すように、押出ユニット３２１の動作を制御する。また、コントローラ３５０は、負極供給用コンベア３０４による負極９の搬送速度よりも遅い速度で、積層部３１６に向けて負極９を押し出すように、押出ユニット３２２の動作を制御する。
【００９２】
以上のような電極積層装置３００では、支持部３１１，３１４に対して順次供給される電極（セパレータ付き正極１１又は負極９）は、それぞれ異なる積層部３１６に同時に押し出されて積層される。このように、順次供給される電極の数よりも多くの電極を同時に押し出して積層することにより、電極を積層部３１６に押し出す際の排出速度を、搬送装置（正極供給用コンベア３０３又は負極供給用コンベア３０４）による電極の搬送速度（供給速度）よりも遅くすることができる。これにより、電極が積層されるペースの低下を防ぎつつ、電極積層時における電極の位置ずれを抑制できる。従って、電極積層装置３００によれば、装置の大型化を抑えながら、積層速度の高速化を達成できる。
【００９３】
また、電極の排出速度に対し、搬送装置（正極供給用コンベア３０３又は負極供給用コンベア３０４）による電極の搬送速度はより高速となる。このため、高速で搬送された電極は、支持部３１１，３１４上における停止時に、位置のバラツキが生じる。多数の電極が、位置のばらついた状態で積層されてしまうと、負極活物質層等など表面の摩擦により、積層後に揃え直すことは難しい。しかし、支持部３１１，３１４上での電極は、積層部３１６で多数の電極が積層される前の個片の状態であるので、循環部材３１０，３１３による反転などにより容易に位置が修正される。
【００９４】
ここで、負極９の積層が完了した後に押し部材３２１ａがセパレータ付き正極１１の投入を開始し、セパレータ付き正極１１の積層が完了した後に押し部材３２２ａが負極９の投入を開始する場合について検討する。この場合、互いの押し部材３２１ａ，３２２ａは、相手方の押し部材３２１ａ，３２２ａによる電極の投入が完了するまで、待機する必要があるため、トータルの電極積層時間が長くなる場合があった。一方、押し部材３２１ａと押し部材３２２ａとが同時に押出を行う場合について検討する。この場合、押し出された負極９の端部９ａとセパレータ付き正極１１の端部１１ａとが衝突することで、積層が困難となる可能性がある。
【００９５】
これに対して、図６に示す形態では、押し部材３２２ａは、押し部材３２１ａによるセパレータ付き正極１１の投入開始後、時間Ｔ３より後であって時間Ｔ４より前に負極９を投入する。時間Ｔ３は、押し部材３２１ａによるセパレータ付き正極１１の投入開始から、投入されたセパレータ付き正極１１の移動方向における下流側の端部１１ａが、投入された負極９と衝突しない第２衝突回避位置へ到達するまでの時間である。また、時間Ｔ４は、押し部材３２１ａによるセパレータ付き正極１１の投入開始から、投入されたセパレータ付き正極１１の積層部３１６に対する積層が完了するまでの時間である。従って、押し部材３２２ａは、先に押し部材３２１ａによって投入されるセパレータ付き正極１１との衝突を回避しつつも、当該セパレータ付き正極１１の積層部３１６に対する積層が完了する前に負極９の投入を開始することで、セパレータ付き正極１１の積層完了を待つための待機時間を短縮することができる。以上によって、セパレータ付き正極１１と負極９の積層の速度を向上できる。
【００９６】
あるいは、負極９が先に投入されている状態でセパレータ付き正極１１を投入する形態では、押し部材３２１ａは、押し部材３２２ａによる負極９の投入開始後、時間Ｔ１より後であって時間Ｔ２より前にセパレータ付き正極１１を投入する。時間Ｔ１は、第２投入部による負極９の投入開始から、投入された負極９の移動方向における下流側の端部９ａが、押し部材３２１ａによって投入されたセパレータ付き正極１１と衝突しない第１衝突回避位置へ到達するまでの時間である。また、時間Ｔ２は、第２投入部による負極の投入開始から、投入された負極９の積層部３１６に対する積層が完了するまでの時間である。従って、押し部材３２１ａは、先に押し部材３２２ａによって投入される負極９との衝突を回避しつつも、当該負極９の積層部３１６に対する積層が完了する前にセパレータ付き正極１１の投入を開始することで、負極９の積層完了を待つための待機時間を短縮することができる。以上によって、セパレータ付き正極１１と負極９の積層の速度を向上できる。
【００９７】
また、第１投入部は、支持部３１１に支持されたセパレータ付き正極１１を積層部３１６に向けて押し出す押し部材３２１ａ第１押出部によって構成され、第２投入部は、支持部３１４に支持された負極９を積層部３１６に向けて押し出す押し部材３２２ａによって構成されている。このように、投入部が支持部３１１，３１４に支持された電極を押し出す押し部材３２１ａ，３２２ａによって構成されている場合、各押し部材３２１ａ，３２２ａの押し出しのタイミングを制御することで、電極の投入のタイミングを容易に調整することができる。
【００９８】
図６に示す形態では、押し部材３２１ａは、押し部材３２２ａが負極９の押し出しを開始した後であって、押し部材３２２ａが元の位置に戻るより前のタイミングで、セパレータ付き正極１１の押し出しを開始する。負極９が先に投入されている状態でセパレータ付き正極１１を投入する形態では、押し部材３２２ａは、押し部材３２１ａがセパレータ付き正極１１の押し出しを開始した後であって、押し部材３２１ａが元の位置に戻るより前のタイミングで、負極９の押し出しを開始する。これにより、先に投入された電極の積層完了を待つための待機時間を短縮することができる。
【００９９】
電極積層装置２００は、上下方向に延びるループ状をなし、その外周面に複数の支持部３１１が取り付けられた循環部材３１０と、上下方向に延びるループ状をなし、その外周面に複数の支持部３１４が取り付けられた循環部材３１３と、循環部材３１０と循環部材３１３との間に配置され、複数段の積層部３１６を有する積層ユニット３０５と、を更に備える。押し部材３２１ａは、複数の支持部３１１に支持されたセパレータ付き正極１１を複数段の積層部３１６に向けて同時に押し出し、押し部材３２２ａは、複数の支持部３１４に支持された負極９を複数段の積層部３１６に向けて同時に押し出す。これにより、複数の負極９、及び複数のセパレータ付き正極１１を同時に投入することができる。
【０１００】
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。
【０１０１】
上述の実施形態では、投入部は、循環部材に設けられた電極の支持部から押し出す押し部材によって構成されていた。これに代えて、積層部を挟んで両側に、正極用のベルトコンベアと負極用のベルトコンベアを配置し、各ベルトコンベアから積層部に向かって水平に投入することで、積層する構成を採用してもよい。この場合、正極用のベルトコンベアが第１投入部として機能し、負極用のベルトコンベアが第２投入部として機能する。
【０１０２】
例えば、上記実施形態では、正極８が袋状のセパレータ１０に包まれた状態であるセパレータ付き正極１１と負極９とが交互に積層部に積層されるが、特にその形態には限られず、正極と負極が袋状のセパレータに包まれた状態であるセパレータ付き負極とが交互に積層部に積層されてもよい。
【０１０３】
また、上記実施形態では、積層部３１６はＵ字状の側壁３１６ｂを備えるが、側壁３１６ｂより壁部３１７に面する左右の部位を省略し、壁部３１７で直接位置決めを行う構造であってもよい。
【０１０４】
また、上記実施形態では、位置決めユニット４７，４８を備えるが、他の位置決め手段を用いることも可能である。例えば、支持部３１１の循環経路に沿い、その両側にテーパ面を有する案内板を配置し、支持部３１１の下降に伴い、電極の位置が支持部３１１の中央に誘導される構造を採用してもよい。
【０１０５】
さらに、上記実施形態では、蓄電装置１がリチウムイオン二次電池であるが、本発明は、特にリチウムイオン二次電池には限られず、例えばニッケル水素電池等の他の二次電池、電気二重層キャパシタまたはリチウムイオンキャパシタ等の蓄電装置における電極の積層にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１０６】
９…負極、１１…セパレータ付き正極（正極）、２００，３００…電極積層装置、３１１…支持部（正極支持部）、３１４…支持部（負極支持部）、３１６…積層部、３２１ａ，３２２ａ…押し部材（押出部、投入部）、３５０…コントローラ。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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