(57)【要約】【課題】高品質の積層型電池を効率的に製造することができる積層型電池の製造装置を提供する。【解決手段】  セパレータＳを供給するセパレータ供給機構１と、セパレータＳ上に正極板Ｐを積層する正極板積層機構３と、セパレータＳ上に負極板を積層する負極板積層機構４と、セパレータＳ、正極板Ｐおよび負極板Ｎが交互に積層される積層テーブル２１と、固定ツメ２２とを備える。固定ツメ２２は、正極板Ｐまたは負極板ＮがセパレータＳ上に積層されるときには、積層テーブル２１に積層されているセパレータＳに沿う方向に水平回転して、セパレータＳの上方を空けるものとなされ、正極板Ｐまたは負極板ＮがセパレータＳ上に積層されたあとに、セパレータＳの沿う方向に直交する方向に水平回転して、正極板Ｐまたは負極板Ｎを介してセパレータＳを積層テーブル２１に固定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータを介在させた状態で正極板と負極板が交互に積層されてなる積層型電池の製造装置であって、
セパレータを供給するセパレータ供給機構と、
セパレータ上に正極板を積層する正極板積層機構と、
セパレータ上に負極板を積層する負極板積層機構と、
セパレータ、正極板および負極板が交互に積層される積層テーブルと、
固定ツメとを備え、
前記固定ツメは、正極板または負極板がセパレータ上に積層されるときには、前記積層テーブルに積層されているセパレータに沿う方向に水平回転して、セパレータの上方を空けるものとなされ、正極板または負極板がセパレータ上に積層されたあとに、セパレータの沿う方向に直交する方向に水平回転して、正極板または負極板を介してセパレータを前記積層テーブルに固定することを特徴とする積層型電池の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セパレータを介在させた状態で正極板と負極板が交互に積層した積層型電池の製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車用電池、住宅用電池、電子機器用電池あるいは太陽電池などの各種電池において、積層型電池が使用されるようになっている。この積層型電池は、セパレータを介在させた状態で正極板および負極板が交互に積載されて構成される（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２０１４−１６５０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、高品質の積層型電池を効率的に製造することができる積層型電池の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】
【０００５】
本発明に係る積層型電池の製造装置は、上記目的を達成するために、セパレータを介在させた状態で正極板と負極板が交互に積層されてなる積層型電池の製造装置であって、セパレータを供給するセパレータ供給機構と、セパレータ上に正極板を積層する正極板積層機構と、セパレータ上に負極板を積層する負極板積層機構と、セパレータ、正極板および負極板が交互に積層される積層テーブルと、固定ツメとを備え、前記固定ツメは、正極板または負極板がセパレータ上に積層されるときには、前記積層テーブルに積層されているセパレータに沿う方向に水平回転して、セパレータの上方を空けるものとなされ、正極板または負極板がセパレータ上に積層されたあとに、セパレータの沿う方向に直交する方向に水平回転して、正極板または負極板を介してセパレータを前記積層テーブルに固定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、前記固定ツメは、正極板または負極板がセパレータ上に積層されるときには、前記積層テーブルに積層されているセパレータに沿う方向に水平回転して、上方を空けるものとなされ、正極板または負極板がセパレータ上に積層されたあとに、セパレータの沿う方向に直交する方向に水平回転して、正極板または負極板を介してセパレータを前記積層テーブルに固定するため、正極板または負極板をセパレータ上に確実に固定することができる。よって、製造ラインの自由度が向上し、高品質の積層型電池を効率的に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】積層型電池の製造装置の構成を示す斜視図である。
【図２】積層型電池の正極板または負極板の積層方法を示す図である。
【図３】積層型電池の積層の工程を示す第１の図である。
【図４】積層型電池の積層の工程を示す第２の図である。
【図５】積層型電池の包装の工程を示す図である。
【図６】積層型電池の接着および切断の工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
次に、本発明に係る積層型電池の製造装置（以下、本装置という）の一実施形態について図１〜図６を参照しつつ説明する。
【０００９】
なお、本実施形態では、図１の矢印Ａの方向をセパレータＳのつづら折り方向の前方として、矢印Ａの反対方向をセパレータＳのつづら折り方向の後方とする。
【００１０】
本装置は、帯状のセパレータＳを供給するセパレータ供給機構１と、セパレータ供給機構１により供給されたセパレータＳをつづら折りするつづら折り機構２と、つづら折り機構２によりつづら折りされるセパレータＳ上に正極板Ｐを積層する正極板積層機構３と、つづら折り機構２によりつづら折りされるセパレータＳ上に負極板Ｎを積層する負極板積層機構４と、積層が完了した積層型電池Ｄを保持しながらセパレータＳのつづら折り方向の一方に引き出す電池保持機構５とを備える。
【００１１】
前記セパレータ供給機構１は、セパレータＳのつづら折り方向の後方に設けられたセパレータＳの２個の供給ロール１０、１０と、該供給ロール１０、１０とつづら折り機構２の間に設けられた第１〜第５の中間ローラ１１〜１５と備える。一方の供給ロール１０から引き出されたセパレータＳは、該供給ロール１０の下方に設けられた第１の中間ローラ１１に巻架されたあと、該第１の中間ローラ１１の前方に設けられた第２〜第４の中間ローラ１２〜１４に順次巻架され、第５の中間ローラ１５からつづら折り機構２の後述のガイドローラに向けて下方に延びるようになっている。
【００１２】
なお、セパレータＳの供給ロール１０、１０は、いずれか一方の供給ロール１０が使用されるものであり、一方の供給ロール１０が完全に引き出されたとき、または一方の供給ロール１０のセパレータＳに問題が生じたときに、他方の供給ロール１０が使用される。
【００１３】
前記つづら折り機構２は、セパレータ供給機構１から供給されたセパレータＳを案内する一対のガイドローラ２０、２０と、ガイドローラ２０、２０により案内されたセパレータＳが積層される積層テーブル２１と、積層テーブル２１においてセパレータＳを固定する固定部材としての固定ツメ２２とを備える。
【００１４】
前記ガイドローラ２０、２０は、セパレータ供給機構１の第５の中間ローラ１５の下方において、セパレータＳの幅方向に延びる態様で配置されており、対向するガイドローラ２０、２０の周面同士でセパレータＳを挟み込むことによりセパレータＳのつづら折り方向の位置を固定している。
【００１５】
前記積層テーブル２１は、平面視矩形の平板状に形成されたテーブルであり、ガイドローラ２０、２０の下方において図示略の駆動機構によりセパレータＳのつづら折り方向に水平に往復運動するようになっている。また、後述するように正極板積層機構３または負極板積層機構４により正極板Ｐまたは負極板Ｎが順次積層されていくことで積層型電池Ｄの高さが高くなるにつれて次第に下降するようになっている。
【００１６】
前記固定ツメ２２は、積層テーブル２１の４つの隅部にそれぞれ設けられ、積層テーブル２１の表面に対して水平に回転するようになっている。
【００１７】
この固定ツメ２２は、正極板Ｐまたは負極板ＮがセパレータＳ上に積層されるときには、積層テーブルのつづら折り方向に沿う方向などに水平回転して、セパレータＳの上方を空ける。このため、後述するように正極板Ｐまたは負極板ＮをセパレータＳ上に確実に積層することができる。
【００１８】
また、この固定ツメ２２は、正極板Ｐまたは負極板ＮがセパレータＳ上に積層されたあとに、図１に示すように、セパレータのつづら折り方向に直交する方向に水平回転して、正極板Ｐまたは負極板Ｎを介してセパレータＳを積層テーブル２１に固定する。このため、積層テーブル２１がセパレータのつづら折り方向の一方または他方に移動するときに、セパレータＳが移動側の固定ツメ２２により引っ張られながらガイドロール２０，２０を支点にして確実に折り返される。
【００１９】
而して、固定ツメ２２が積層テーブル２１上で正極板Ｐまたは負極板Ｎを介してセパレータＳの四隅を固定した状態において、積層テーブル２１がセパレータＳのつづら折り方向の前方に移動すると、ガイドローラ２０、２０から引き出されたセパレータＳがガイドローラ２０、２０を支点にして前方に折り返される。一方、積層テーブル２１がセパレータＳのつづら折り方向の後方に移動すると、ガイドローラ２０、２０から引き出されたセパレータＳがガイドローラ２０、２０を支点にして後方に折り返される。このように、積層テーブル２１がセパレータＳのつづら折り方向の前方および後方に往復運動することによって、セパレータＳが積層テーブル２１上でつづら折りされた状態となる。
【００２０】
前記正極板積層機構３は、正極板Ｐを移載する移載ヘッド３０と、正極板Ｐの束が載置されるターンテーブル３１と、正極板Ｐが移載される移載テーブル３２とを備える。
【００２１】
前記移載ヘッド３０は、セパレータＳの幅方向に延びるコ字状の移載ヘッド本体３０１と、移載ヘッド本体３０１の両側に設けられた４個の吸着部３０２とを備えており、図示略の駆動機構によりセパレータＳの幅方向および上下方向に移動するようになっている。
【００２２】
而して、図２（ａ）に示すように、移載ヘッド３０がセパレータＳの幅方向外側に移動して下降すると、外側の吸着部３０２、３０２がターンテーブル３１上の正極板Ｐの束の最上位の正極板Ｐを吸着するとともに、内側の吸着部３０２、３０２が移載テーブル３２上の正極板Ｐを吸着する。そして、図２（ｂ）に示すように、移載ヘッド３０が上昇してセパレータＳの幅方向内側に移動して下降すると、外側の吸着部３０２、３０２が吸着している正極板Ｐを移載テーブル３２上に載置するとともに、内側の吸着部３０２、３０２が吸着している正極板Ｐを積層テーブル２１上で折り返されたセパレータＳ上に積層する。そして、図２（ａ）に示すように、移載ヘッド３０が上昇してセパレータＳの幅方向外側に移動して下降すると、再び外側の吸着部３０２、３０２がターンテーブル３１上の正極板Ｐの束の最上位の正極板Ｐを吸着するとともに、内側の吸着部３０２、３０２が移載テーブル３２上の正極板Ｐを吸着する。移載ヘッド３０がこのような往復運動を繰り返すことにより、セパレータＳがつづら折り機構２の積層テーブル２１上で折り返されるごとに、正極板Ｐが該セパレータＳ上に順次積層されていく。
【００２３】
前記負極板積層機構４は、負極板Ｎを移載する移載ヘッド４０と、負極板Ｎの束が載置されるターンテーブル４１と、負極板Ｎが移載される移載テーブル４２とを備える。
【００２４】
前記移載ヘッド４０は、セパレータＳの幅方向に延びるコ字状の移載ヘッド本体４０１と、移載ヘッド本体４０１の両側に設けられた４個の吸着部４０２とを備えており、図示略の駆動機構によりセパレータＳの幅方向および上下方向に移動するようになっている。
【００２５】
而して、図２（ａ）に示すように、移載ヘッド４０がセパレータＳの幅方向外側に移動して下降すると、外側の吸着部４０２がターンテーブル４１上の負極板Ｎの束の最上位の負極板Ｎを吸着するとともに、内側の吸着部４０２、４０２が移載テーブル４２上の負極板Ｎを吸着する。そして、図２（ｂ）に示すように、移載ヘッド４０が上昇してセパレータＳの幅方向内側に移動して下降すると、外側の吸着部４０２、４０２が吸着している負極板Ｎを移載テーブル４２上に載置するとともに、内側の吸着部４０２、４０２が吸着している負極板Ｎを積層テーブル２１上で折り返されたセパレータＳ上に積層する。そして、図２（ａ）に示すように、移載ヘッド４０が上昇してセパレータＳの幅方向外側に移動して下降すると、再び外側の吸着部４０２、４０２がターンテーブル４１上の負極板Ｎの束の最上位の負極板Ｎを吸着するとともに、内側の吸着部４０２、４０２が移載テーブル４２上の負極板Ｎを吸着する。移載ヘッド４０がこのような往復運動を繰り返すことにより、セパレータＳがつづら折り機構２の積層テーブル２１上で折り返されるごとに、負極板Ｎが該セパレータＳ上に順次積層されていく。
【００２６】
なお、前記正極板積層機構３および前記負極板積層機構４のターンテーブル３１、４１は、通常、２個の正極板Ｐまたは負極板Ｎの束が載置されており、内側の正極板Ｐまたは負極板Ｎの束がなくなったときに１８０度水平に回転して、外側の正極板Ｐまたは負極板Ｎの束を内側に配置することにより正極板Ｐの供給効率の向上を図っている。
【００２７】
また、前記正極板積層機構３および前記負極板積層機構４の上方には、移載テーブル３２、４２に載置された正極板Ｐまたは負極板Ｎを撮影するカメラ６が設けられており、正極板Ｐまたは負極板Ｎの画像が図示略のコンピュータに送信される。そして、図示略のコンピュータは、当該画像に基づいて正極板Ｐまたは負極板Ｎの姿勢および位置を判断して、適宜、正極板積層機構３および負極板積層機構４の移載ヘッド３０，４０を制御する。
【００２８】
前記電池保持機構５は、セパレータＳの幅方向の両側部に設けられた一対のチャック部５０と、積層テーブル２１の前方に設けられた接着部５１と、積層テーブル２１と接着部５１の間に設けられた切断部５２とを備える。
【００２９】
前記チャック部５０は、積層テーブル２１上の積層型電池Ｄを両側から保持して、セパレータＳのつづら折り方向の前方に水平に引き出したあと、そのまま引き出した方向に３６０度程回転させることにより積層型電池ＤをセパレータＳで包装する。
【００３０】
前記接着部５１は、チャック部５０により積層型電池ＤがセパレータＳにより包装されたあと、積層型電池Ｄと切断部５２との間において接着剤を塗布して、セパレータＳを積層型電池Ｄの周面に接着する。
【００３１】
前記切断部５２は、積層テーブル２１の前方に設けられた一対のカッターであり、接着部５１により接着剤が塗布されたあと、接着部５１と積層テーブル２１の間においてセパレータＳを切断する。
【００３２】
次に本装置による積層の工程について図３および図４を参照しつつ説明する。なお、セパレータＳを介在させて正極板Ｐおよび負極板Ｎが途中まで積層された状態から説明するものとする。
【００３３】
まず、図３（ａ）に示すように、つづら折り機構２の積層テーブル２１がセパレータＳのつづら折り方向の前方に移動すると、ガイドローラ２０、２０から引き出されたセパレータＳがガイドローラ２０、２０を支点にして前方に折り返される。このとき、正極板積層機構３の移載ヘッド３０がセパレータＳの幅方向内側に移動して、前方に折り返されたセパレータＳの上方に既に待機している。
【００３４】
そして、図３（ｂ）に示すように、正極板積層機構３の移載ヘッド３０が下降すると、内側の吸着部３０２が吸着している正極板Ｐを積層テーブル２１上で折り返されたセパレータＳ上に積層する。このとき、負極板積層機構４の移載ヘッド４０がセパレータＳの幅方向内側に移動して、次に後方に折り返される予定のセパレータＳの上方に待機する。
【００３５】
そして、図３（ｃ）に示すように、つづら折り機構２の積層テーブル２１がセパレータＳのつづら折り方向の後方に移動すると、ガイドローラ２０、２０から引き出されたセパレータＳがガイドローラ２０、２０を支点にして後方に折り返される。このとき、正極板積層機構３の移載ヘッド３０が上昇してセパレータＳの幅方向外側に移動して、外側の吸着部３０２がターンテーブル３１上の正極板Ｐの束の最上位の正極板Ｐを吸着するとともに、内側の吸着部３０２が移載テーブル３２上の正極板Ｐを吸着することにより、次の正極板Ｐの積層のための準備を行う。
【００３６】
そして、図４（ａ）に示すように、負極板積層機構４の移載ヘッド４０が下降すると、内側の吸着部４０２が吸着している負極板Ｎを積層テーブル２１上で折り返されたセパレータＳ上に積層する。このとき、正極板積層機構３の移載ヘッド３０がセパレータＳの幅方向内側に移動して、次に前方に折り返される予定のセパレータＳの上方に待機する。但し、積層が完了したと判断された場合には、正極板積層機構３の移載ヘッド３０がセパレータＳの幅方向内側に移動せず、次の積層の工程までセパレータＳの幅方向外側で待機する。
【００３７】
そして、図４（ｂ）に示すように、つづら折り機構２の積層テーブル２１がセパレータＳのつづら折り方向の前方に移動すると、ガイドローラ２０、２０から引き出されたセパレータＳがガイドローラ２０、２０を支点にして前方に折り返され、積層が完了する。
【００３８】
そして、図４（ｃ）に示すように、電池保持機構５のチャック部５０が、積層テーブル２１上の積層型電池Ｄを両側から保持して、次の包装の工程に進む。
【００３９】
次に本装置による包装の工程について図５を参照しつつ説明する。
【００４０】
まず、図５（ａ）に示すように、電池保持機構５のチャック部５０が、保持した積層型電池ＤをセパレータＳのつづら折り方向の前方に水平に引き出す。
【００４１】
そして、図５（ｂ）に示すように、電池保持機構５のチャック部５０が、引き出した積層型電池Ｄを引き出した方向に回転させると、セパレータＳがセパレータ供給機構１から引き出されながら積層型電池Ｄの周面に巻き付き始める。
【００４２】
そして、図５（ｃ）に示すように、電池保持機構５のチャック部５０が、積層型電池Ｄをそのまま引き出した方向に３６０度回転させると、セパレータＳが積層型電池Ｄの全周に亘って巻き着いた状態となる。これにより積層の工程で積層した積層型電池ＤをセパレータＳで包装して、次の接着および切断の工程に進む。
【００４３】
次に本装置による接着および切断の工程について図６を参照しつつ説明する。
【００４４】
まず、図６（ａ）に示すように、電池保持機構５のチャック部５０が、包装した積層型電池Ｄを積層テーブル２１と同じ高さ位置となるように水平に保持すると、電池保持機構５の接着部５１が積層型電池Ｄと積層テーブル２１の間において接着剤を塗布する。このとき、正極板積層機構３の移載ヘッド３０がセパレータＳの幅方向内側に移動して、積層テーブル２１のセパレータＳの上方に待機する。
【００４５】
そして、図６（ｂ）に示すように、電池保持機構５の切断部５２が、積層型電池Ｄと積層テール部の間においてセパレータＳを切断すると、接着剤が塗布されたセパレータＳの端部が積層型電池Ｄの周面に貼り付いた状態となって、積層型電池Ｄの包装が完全なものとなる。このとき、正極板積層機構３の移載ヘッド３０が下降して、内側の吸着部３０２が吸着している正極板Ｐを積層テーブル２１のセパレータＳ上に積層する。また、このとき、負極板積層機構４の移載ヘッド４０がセパレータＳの幅方向内側に移動して、次に後方に折り返される予定のセパレータＳの上方に待機する。
【００４６】
あとは、図６（ｃ）に示すように、つづら折り機構２の積層テーブル２１がセパレータＳのつづら折り方向の後方に移動すると、ガイドローラ２０、２０から引き出されたセパレータＳがガイドローラ２０、２０を支点にして後方に折り返されて、上述のように積層の工程を繰り返していく。
【００４７】
なお、本実施形態では、セパレータ供給機構１は、第１〜第５の中間ローラ１１〜１５からなるものとしたが、中間ローラの個数や配置については任意に設定可能である。
【００４８】
また、つづら折り機構２のガイドローラ２０、２０は、セパレータＳの幅方向に延びる一対のガイドローラ２０、２０からなるものとしたが、セパレータ供給機構１から供給されたセパレータＳを積層テーブル２１上に案内するものであれば、その他の構成であってもよい。
【００４９】
また、つづら折り機構２の固定ツメ２２は、積層テーブル２１の表面に対して水平に回転することによりセパレータＳを固定するものとしたが、その他の方法によりセパレータＳを固定するものとしてもよい。
【００５０】
また、正極板積層機構３または負極板積層機構４は、移載ヘッド３０，４０、移載テーブル３２，４２およびターンテーブル３１，４１から構成されるものとしたが、その他の構成により正極板Ｐまたは負極板Ｎを積層するものとしてもよい。
【００５１】
また、正極板積層機構３または負極板積層機構４は、セパレータＳの幅方向の側方であって、セパレータＳのつづら折り方向の一方または他方に設けられるものとしたが、その他の箇所に設けられてもよい。
【００５２】
また、正極板積層機構３または負極板積層機構４は、上述の正極板Ｐまたは負極板Ｎの積層の制御方法に限定されるものではなく、その他の積層の制御方法であってもよい。
【００５３】
また、電池保持機構５は、積層型電池ＤをセパレータＳのつづら折り方向の一方に引き出すものとしたが、製造ラインによってはその他の方向に引き出してもよい。
【００５４】
また、電池保持機構５は、積層型電池Ｄを回転させてセパレータＳにより包装するものとしたが、単に引き出すものとして、その他の機構により積層型電池ＤをセパレータＳ又は何らかの部材により包装してもよい。
【００５５】
以上、図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、本発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１・・・セパレータ供給機構
１０・・・供給ロール
１１、１２、１３、１４、１５・・・中間ローラ
２・・・つづら折り機構
２０・・・ガイドローラ
２１・・・積層テーブル
２２・・・固定ツメ
３・・・正極板積層機構
３０・・・移載ヘッド
３０１・・・移載ヘッド本体
３０２・・・吸着部
３１・・・ターンテーブル
３２・・・移載テーブル
４・・・負極板積層機構
４０・・・移載ヘッド
４０１・・・移載ヘッド本体
４０２・・・吸着部
４１・・・ターンテーブル
４２・・・移載テーブル
５・・・電池保持機構
５０・・・チャック部
５１・・・接着部
５２・・・切断部
６・・・カメラ
Ｐ・・・正極板
Ｎ・・・負極板
Ｓ・・・セパレータ
Ｄ・・・積層型電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
2019186229.tif 000005
【図４】
2019186229.tif 000006
【図５】
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【図６】
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