(57)【要約】【課題】電極が電極支持部から飛び出すことを抑制できる電極積層装置を提供する。【解決手段】電極積層装置３００は、複数の支持ユニットＵ１と、積層ユニット３０５と、押し部材３０６ａとを備える。支持ユニットＵ１は、正極供給用コンベア３０３により供給されるセパレータ付き正極１１を受け取り、セパレータ付き正極１１を支持する支持部３１１と、複数の支持部３１１が取り付けられた取付部材３１０とを有する。支持ユニットＵ１は、支持部３１１がセパレータ付き正極１１を受け取る第１の位置Ｐ１と、セパレータ付き正極１１を複数段の積層部３３１に向けて排出する第２の位置Ｐ３との間を循環する。セパレータ付き正極１１は、支持部３１１がセパレータ付き正極１１の一方の面１１ａを支持した状態で第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ３まで搬送される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送装置により供給されるシート状の電極を積層し、電極積層体を形成する電極積層装置であって、
前記搬送装置により供給される前記電極を受け取り、前記電極を支持する電極支持部と、複数の前記電極支持部が取り付けられた取付部材とをそれぞれ有する複数の支持ユニットと、
前記電極が積層される複数段の積層部を有する積層ユニットと、
複数の前記電極支持部に支持された前記電極を前記複数段の積層部に向けて排出する排出部と、を備え、
前記複数の支持ユニットのそれぞれは、前記電極支持部が前記電極を受け取る第１の位置と、前記電極を前記複数段の積層部に向けて排出する第２の位置との間を循環し、
前記電極は、前記電極支持部が前記電極の一方の面を支持した状態で前記第１の位置から前記第２の位置まで搬送される、電極積層装置。
【請求項２】
前記複数の支持ユニットのそれぞれは、鉛直方向に沿った軸の周りに回転することによって、前記第１の位置と前記第２の位置との間を循環する、請求項１に記載の電極積層装置。
【請求項３】
前記複数の支持ユニットの数が４以上である、請求項１又は２に記載の電極積層装置。
【請求項４】
前記支持ユニットの前記電極支持部が前記第１の位置において予め定められた数の前記電極を受け取った後に、前記支持ユニットは前記第１の位置から離れるように移動する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電極積層装置。
【請求項５】
前記複数の支持ユニット及び前記排出部を含む搬送ユニットが、前記積層ユニットを挟んで一対設けられ、
一方の前記搬送ユニットは、正極集電体の表面に正極活物質層が形成されてなる正極を搬送し、
他方の前記搬送ユニットは、負極集電体の表面に負極活物質層が形成されてなる負極を搬送する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電極積層装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一側面は、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、電極を積層するための電極積層装置が用いられる。ここで、高速積層が可能な積層装置として、例えば特許文献１に記載されているサーボループ式の電極積層装置が知られている。この装置では、上下方向に延びるループ状の循環部材に複数の電極支持部を取り付け、循環させることによって電極を搬送している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１７／１３１０２７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１のような装置において循環部材を循環させると、循環部材の上端において電極が反転する。このような電極の反転動作により、上端通過後の電極は、電極支持部から飛び出すおそれがある。したがって、循環の速度をより高速化させるためには、飛び出しを規制するガイド等を設ける必要がある。しかしながら、そのようなガイド等を設けると、装置全体が重くなる。
【０００５】
本発明の一側面は、電極が電極支持部から飛び出すことを抑制できる電極積層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】
【０００６】
本発明の一側面に係る電極積層装置は、搬送装置により供給されるシート状の電極を積層し、電極積層体を形成する電極積層装置であって、前記搬送装置により供給される前記電極を受け取り、前記電極を支持する電極支持部と、複数の前記電極支持部が取り付けられた取付部材とをそれぞれ有する複数の支持ユニットと、前記電極が積層される複数段の積層部を有する積層ユニットと、複数の前記電極支持部に支持された前記電極を前記複数段の積層部に向けて排出する排出部と、を備え、前記複数の支持ユニットのそれぞれは、前記電極支持部が前記電極を受け取る第１の位置と、前記電極を前記複数段の積層部に向けて排出する第２の位置との間を循環し、前記電極は、前記電極支持部が前記電極の一方の面を支持した状態で前記第１の位置から前記第２の位置まで搬送される。
【０００７】
この電極積層装置では、電極支持部が電極の一方の面を支持した状態で、電極を受け取る第１の位置から、電極を排出する第２の位置まで電極が搬送される。そのため、第１の位置から第２の位置までの間に電極を反転させる必要がない。したがって、電極の反転動作により電極が電極支持部から飛び出すことを抑制できる。
【０００８】
前記複数の支持ユニットのそれぞれは、鉛直方向に沿った軸の周りに回転することによって、前記第１の位置と前記第２の位置との間を循環してもよい。この場合、水平方向に沿った軸の周りに支持ユニットを回転する場合に比べて装置構造をシンプルにできる。
【０００９】
前記複数の支持ユニットの数が４以上であってもよい。この場合、支持ユニットを循環させる際に支持ユニットの移動距離が短くなる。例えば支持ユニットを回転させることによって循環させる場合、支持ユニットの回転角度を小さくすることができる。鉛直方向から見て例えば４つの支持ユニットを均等に配置すると、支持ユニットの回転角度は９０°となる。あるいは、鉛直方向から見て例えば８つの支持ユニットを均等に配置すると、支持ユニットの回転角度は４５°となる。支持ユニットの回転角度を小さくすると、支持ユニットの回転速度を大きくしても電極が電極支持部から飛び出し難い。
【００１０】
前記支持ユニットの前記電極支持部が前記第１の位置において予め定められた数の前記電極を受け取った後に、前記支持ユニットは前記第１の位置から離れるように移動してもよい。この場合、例えば電極の欠品等により電極の受け取りの完了が遅れた場合であっても、支持ユニットは、予め定められた数の電極の受け取りが完了した後に第１の位置から離れるように移動する。よって、電極支持部が電極の受け取りを完了する前に支持ユニットが第１の位置から離れることを抑制できる。
【００１１】
前記複数の支持ユニット及び前記排出部を含む搬送ユニットが、前記積層ユニットを挟んで一対設けられ、一方の前記搬送ユニットは、正極集電体の表面に正極活物質層が形成されてなる正極を搬送し、他方の前記搬送ユニットは、負極集電体の表面に負極活物質層が形成されてなる負極を搬送してもよい。この場合、正極側と負極側の両方において、上述の搬送ユニットを採用することで、正極及び負極の飛び出しを抑制できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一側面によれば、電極が電極支持部から飛び出すことを抑制できる電極積層装置が提供され得る。
【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側面図（一部断面を含む）である。
【図７】電極積層装置の動作の一例を説明するための側面図（一部断面を含む）である。
【図８】電極積層装置の動作の一例を説明するための側面図（一部断面を含む）である。
【図９】電極積層装置の動作の一例を説明するための側面図（一部断面を含む）である。
【図１０】電極積層装置の動作の一例を説明するための側面図（一部断面を含む）である。
【図１１】電極積層装置の動作の一例を説明するための側面図（一部断面を含む）である。
【図１２】変形例に係る電極積層装置の平面図である。
【図１３】他の変形例に係る電極積層装置の一部を示す平面図である。
【図１４】他の変形例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。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。
【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、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。また、電極組立体３の積層方向において、電極組立体３のガタツキを低減するために、電極組立体３とケース２との間の隙間に、数枚のスペーサが配置されている。スペーサの枚数は、電極組立体３の厚みに応じて適宜調整される。
【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、帯状の金属箔に活物質層（正しくは活物質層前駆体）が形成されたシート部材を製作する。次に、シート部材を所定の形状に切断し、セパレータ付き正極１１及び負極９を製作する。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、積層体を形成する。この積層体を加圧することでセパレータ付き正極１１及び負極９を密着させた後、セパレータ付き正極１１及び負極９をテープ等で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。正極搬送ユニット３０１及び負極搬送ユニット３０２は、積層ユニット３０５を挟んで設けられる。正極搬送ユニット３０１はシート状のセパレータ付き正極１１を搬送する。負極搬送ユニット３０２はシート状の負極９を搬送する。電極積層装置３００は、正極供給用コンベア３０３により供給されるセパレータ付き正極１１と、負極供給用コンベア３０４により供給される負極９とを交互に積層し、電極積層体としての電極組立体３を形成する。
【００２６】
正極搬送ユニット３０１は、セパレータ付き正極１１を支持する複数の支持ユニットＵ１を備える。図３及び図５の例では支持ユニットＵ１の数は４つであるが、２つ以上であってもよいし、３つ以上であってもよいし、４つ以上であってもよい。各支持ユニットＵ１は、正極供給用コンベア３０３により供給されるセパレータ付き正極１１を受け取り、セパレータ付き正極１１を支持する支持部３１１と、複数の支持部３１１が取り付けられた取付部材３１０とを有する。取付部材３１０は、例えば上下方向に延びるループ状の循環部材である。支持部３１１は、取付部材３１０の外周面に取り付けられる。支持部３１１の詳細については後述する。取付部材３１０は、例えば無端状のベルトで構成されている。取付部材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。このように取付部材３１０が回転することで、各支持部３１１が上下移動する。ただし、取付部材３１０が支持部３１１を上下動させる駆動方式は、循環するベルトに限定されず、あらゆる駆動方式を採用してよい。例えば、支持部３１１と後述する回転部材３１２との間に、ピストン式の駆動装置が設けられてもよい。
【００２７】
各支持ユニットＵ１の取付部材３１０は、回転部材３１２に取り付けられる。図３及び図５の例では、回転部材３１２は例えば四角柱形状を有しており、４つの側面にそれぞれ取付部材３１０が取り付けられる。回転部材３１２は、鉛直方向（セパレータ付き正極１１の積層方向）に沿った軸Ａｘ１の周りに回転可能である。回転部材３１２が回転すると、支持ユニットＵ１も回転することになる。
【００２８】
取付部材３１０及び回転部材３１２は、駆動部３１３によって駆動される。駆動部３１３は、軸Ａｘ１の周りに回転部材３１２及び支持ユニットＵ１を回転させると共に、取付部材３１０を上下方向に移動させる。駆動部３１３は、例えば２台のモータにより構成される。
【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、取付部材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、取付部材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、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。
【００３１】
再び図３を参照する。負極搬送ユニット３０２は、負極９を支持する複数の支持ユニットＵ２を備える。図３及び図５の例では支持ユニットＵ２の数は４つであるが、２つ以上であってもよいし、３つ以上であってもよいし、４つ以上であってもよい。各支持ユニットＵ２は、負極供給用コンベア３０４により供給される負極９を受け取り、負極９を支持する支持部３２１と、複数の支持部３２１が取り付けられた取付部材３２０とを有する。取付部材３２０は、例えば上下方向に延びるループ状の循環部材である。支持部３２１は、取付部材３２０の外周面に取り付けられる。支持部３２１は、支持部３１１と同様の構成を有している。支持部３２１は、支持部３１１の緩衝材３１１ｄと同様の構成を有する緩衝材３２１ｄを有している。緩衝材３２１ｄは、支持部３２１が負極９を受け取る際における負極９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、負極９が支持部３２１に供給される際において、負極９の負極活物質層１７の剥離を抑制することができる。取付部材３２０は、例えば無端状のベルトで構成されている。取付部材３２０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。このように取付部材３２０が回転することで、各支持部３２１が上下移動する。ただし、取付部材３２０が支持部３２１を上下動させる駆動方式は、循環するベルトに限定されず、あらゆる駆動方式を採用してよい。例えば、支持部３２１と後述する回転部材３２２との間に、ピストン式の駆動装置が設けられてもよい。
【００３２】
各支持ユニットＵ２の取付部材３２０は、回転部材３２２に取り付けられる。図３及び図５の例では、回転部材３２２は例えば四角柱形状を有しており、４つの側面にそれぞれ取付部材３２０が取り付けられる。回転部材３２２は、鉛直方向（負極９の積層方向）に沿った軸Ａｘ２の周りに回転可能である。回転部材３２２が回転すると、支持ユニットＵ２も回転することになる。回転部材３２２の回転方向は、回転部材３１２の回転方向とは逆である。
【００３３】
取付部材３２０及び回転部材３２２は、駆動部３２３によって駆動される。駆動部３２３は、軸Ａｘ２の周りに回転部材３２２及び支持ユニットＵ２を回転させると共に、取付部材３２０を上下方向に移動させる。駆動部３２３は、例えば２台のモータにより構成される。
【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、取付部材３１０の循環によって上昇する。支持部３１１が１つのセパレータ付き正極１１を受け取る度に支持部３１１が一段上昇するように取付部材３１０の動作は制御される。図３の例では、支持部３１１の数は４つであるが、５つ以上であってもよい。なお、支持部３１１の数は、後述する積層部３３１の数の整数倍とされる。予め定められた数（例えば１つの支持ユニットＵ１における支持部３１１の数と同じ）のセパレータ付き正極１１の受け取りが完了した後、軸Ａｘ１の周りに例えば９０°だけ回転部材３１２が回転する。すなわち、セパレータ付き正極１１の受け取りの完了が、支持ユニットＵ１の移動開始のトリガーとなっている。
【００３７】
複数（本実施形態では４つ）の支持ユニットＵ１は、それぞれ位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４に配置される（図５参照）。位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は、水平面において、軸Ａｘ１の周りにこの順で時計回りに配置されている。軸Ａｘ１は、位置Ｐ１と位置Ｐ３との間に位置しており、位置Ｐ２と位置Ｐ４との間にも位置している。位置Ｐ１は、支持部３１１がセパレータ付き正極１１を受け取る受け取り位置（第１の位置）である。位置Ｐ２は、セパレータ付き正極１１を排出する前の待機位置である。位置Ｐ３は、セパレータ付き正極１１を積層部３３１に向けて排出する排出位置（第２の位置）である。位置Ｐ４は、セパレータ付き正極１１を受け取る前の待機位置である。
【００３８】
セパレータ付き正極１１の受け取りが完了した位置Ｐ１の支持ユニットＵ１は、位置Ｐ１から離れて、次の位置Ｐ２に移動して停止する。同時に、予め定められた数のセパレータ付き正極１１が支持された位置Ｐ２の支持ユニットＵ１は、位置Ｐ２から離れて、次の位置Ｐ３に移動して停止する。同時に、セパレータ付き正極１１の排出が完了した位置Ｐ３の支持ユニットＵ１は、位置Ｐ３から離れて、次の位置Ｐ４に移動して停止する。同時に、空の支持部３１１を有する位置Ｐ４の支持ユニットＵ１は、位置Ｐ４から離れて、次の位置Ｐ１に移動して停止する。
【００３９】
位置Ｐ２の支持ユニットＵ１が位置Ｐ３に移動する際に、支持ユニットＵ１と後述する押出ユニット３０６との干渉を避けるために、鉛直方向における上又は下に押出ユニット３０６を退避させる。
【００４０】
このように、回転部材３１２が回転及び停止を繰り返すことによって、各支持ユニットＵ１は、軸Ａｘ１の周りに回転軌道（例えば軸Ａｘ１を中心とする円周）を描く。その結果、各支持ユニットＵ１は、位置Ｐ１から位置Ｐ２を経由して位置Ｐ３に到達し、位置Ｐ３から位置Ｐ４を経由して位置Ｐ１に到達する。すなわち、各支持ユニットＵ１は、位置Ｐ１と位置Ｐ３との間を循環する。セパレータ付き正極１１は、支持部３１１がセパレータ付き正極１１の一方の面１１ａ（図３参照）を支持した状態で位置Ｐ１から位置Ｐ２を経由して位置Ｐ３まで搬送される。位置Ｐ１から位置Ｐ３までの間、セパレータ付き正極１１の一方の面１１ａは鉛直方向において下を向いているため支持部３１１と接触しているが、セパレータ付き正極１１の他方の面１１ｂは鉛直方向において上を向いているため支持部３１１と接触していない。
【００４１】
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３２１に移載された負極９は、取付部材３２０の循環によって上昇する。支持部３２１が１つの負極９を受け取る度に支持部３２１が一段上昇するように取付部材３２０の動作は制御される。図３の例では、支持部３２１の数は４つであるが、５つ以上であってもよい。なお、支持部３２１の数は、後述する積層部３３１の数の整数倍とされる。予め定められた数（例えば１つの支持ユニットＵ２における支持部３２１の数と同じ）の負極９の受け取りが完了した後、軸Ａｘ２の周りに例えば９０°だけ回転部材３２２が回転する。すなわち、負極９の受け取りの完了が、支持ユニットＵ２の移動開始のトリガーとなっている。
【００４２】
複数（本実施形態では４つ）の支持ユニットＵ２は、それぞれ位置Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８に配置される（図５参照）。位置Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８は、水平面において、軸Ａｘ２の周りにこの順で時計回りに配置されている。軸Ａｘ２は、位置Ｐ５と位置Ｐ７との間に位置しており、位置Ｐ６と位置Ｐ８との間にも位置している。位置Ｐ５は、支持部３２１が負極９を受け取る受け取り位置（第１の位置）である。位置Ｐ６は、負極９を排出する前の待機位置である。位置Ｐ７は、負極９を積層部３３１に向けて排出する排出位置（第２の位置）である。位置Ｐ８は、負極９を受け取る前の待機位置である。
【００４３】
負極９の受け取りが完了した位置Ｐ５の支持ユニットＵ２は、位置Ｐ５から離れて、次の位置Ｐ６に移動して停止する。同時に、予め定められた数の負極９が支持された位置Ｐ６の支持ユニットＵ２は、位置Ｐ６から離れて、次の位置Ｐ７に移動して停止する。同時に、負極９の排出が完了した位置Ｐ７の支持ユニットＵ２は、位置Ｐ７から離れて、次の位置Ｐ８に移動して停止する。同時に、空の支持部３２１を有する位置Ｐ８の支持ユニットＵ２は、位置Ｐ８から離れて、次の位置Ｐ５に移動して停止する。
【００４４】
位置Ｐ６の支持ユニットＵ２が位置Ｐ７に移動する際に、支持ユニットＵ２と後述する押出ユニット３０７との干渉を避けるために、鉛直方向における上又は下に押出ユニット３０７を退避させる。
【００４５】
このように、回転部材３２２が回転及び停止を繰り返すことによって、各支持ユニットＵ２は、軸Ａｘ２の周りに回転軌道（例えば軸Ａｘ２を中心とする円周）を描く。その結果、各支持ユニットＵ２は、位置Ｐ５から位置Ｐ６を経由して位置Ｐ７に到達し、位置Ｐ７から位置Ｐ８を経由して位置Ｐ１に到達する。すなわち、各支持ユニットＵ２は、位置Ｐ５と位置Ｐ７との間を循環する。負極９は、支持部３２１が負極９の一方の面９ａ（図３参照）を支持した状態で位置Ｐ５から位置Ｐ６を経由して位置Ｐ７まで搬送される。位置Ｐ５から位置Ｐ７までの間、負極９の一方の面９ａは鉛直方向において下を向いているため支持部３２１と接触しているが、負極９の他方の面９ｂは鉛直方向において上を向いているため支持部３２１と接触していない。
【００４６】
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、上下方向に延びる縦壁と、この縦壁の一面に取り付けられ、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３３１とを有している。
【００４７】
積層部３３１は、例えば、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である。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３３２が配置されている。壁部３３２には、後述する押出ユニット３０６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２つ）のスリット３３３が設けられている。各スリット３３３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３３３の上側部分は、正極搬送ユニット３０１側から積層部３３１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３３３の下側部分は、正極搬送ユニット３０１側から積層部３３１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３３１へと適切に案内するとともに、スリット３３３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３０６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３３３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。
【００４８】
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３３４が配置されている。壁部３３４には、後述する押出ユニット３０７により押し出された負極９が通過する複数（ここでは２つ）のスリット３３５が設けられている。各スリット３３５の高さ位置は、各スリット３３３の高さ位置と同じである。負極９及びセパレータ付き正極１１は、それぞれ押出ユニット３０７及び押出ユニット３０６によって交互に積層部３３１に排出される。積層部３３１には、負極９が最初に積層される。なお、本実施形態では一例として、スリット３３５の上側部分は、負極搬送ユニット３０２側から積層部３３１３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３３５の下側部分は、負極搬送ユニット３０２側から積層部３３１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３３１へと適切に案内するとともに、スリット３３５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３０７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３３５に負極９を通過させることが可能となる。
【００４９】
また、電極積層装置３００は、押出ユニット３０６と、押出ユニット３０７とを備えている。
【００５０】
押出ユニット３０６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２つ）のセパレータ付き正極１１を上下複数段（ここでは上下２段）の積層部３３１に向けて同時に押し出すことにより、２つのセパレータ付き正極１１を２段の積層部３３１に同時に積層する。押出ユニット３０６は、上下方向及びセパレータ付き正極１１の押し出し方向（第１水平方向）の両方に直交するセパレータ付き正極１１の幅方向（第２水平方向）における支持部３１１の両側において上下方向に延びる一対の柱状の押出部本体３０６ｂを備える。一対の押出部本体３０６ｂは、例えば、位置Ｐ３にあるセパレータ付き正極１１の幅方向において、位置Ｐ３にあるセパレータ付き正極１１よりも外側に位置する。そして、押出ユニット３０６は、セパレータ付き正極１１を押す一対の櫛歯状の押し部材３０６ａ（排出部）を備える。各押し部材３０６ａは、セパレータ付き正極１１の幅方向において押出部本体３０６ｂから内側に支持部３１１に向かって延びている。対応する押し部材３０６ａの無い支持部３１１では、セパレータ付き正極１１は移動しない。押出ユニット３０６は、押し部材３０６ａ及び押出部本体３０６ｂを２段の積層部３３１側に移動させる駆動部（不図示）を有している。この駆動部は、例えば押し部材３０６ａ及び押出部本体３０６ｂをセパレータ付き正極１１の押し出し方向に移動させる伸縮式の第１アクチュエータと、押し部材３０６ａ及び押出部本体３０６ｂをセパレータ付き正極１１の幅方向に移動させる伸縮式の第２アクチュエータとを有する一組のアクチュエータから構成されている。
【００５１】
押出ユニット３０７は、負極９を積層する積層エリアにおいて、複数（ここでは２つ）の負極９を複数段（ここでは上下２段）の積層部３３１に向けて同時に押し出すことにより、２つの負極９を２段の積層部３３１に同時に積層する。押出ユニット３０７は、上下方向及び負極９の押し出し方向の両方に直交する負極９の幅方向における支持部３２１の両側において上下方向に延びる一対の柱状の押出部本体３０７ｂを備える。一対の押出部本体３０７ｂは、例えば、位置Ｐ７にある負極９の幅方向において、位置Ｐ７にある負極９よりも外側に位置する。そして、押出ユニット３０７は、負極９を押す一対の櫛歯状の押し部材３０７ａ（排出部）を備える。各押し部材３０７ａは、負極９の幅方向において押出部本体３０７ｂから内側に支持部３２１に向かって延びている。対応する押し部材３０７ａの無い支持部３２１では、負極９は移動しない。押出ユニット３０７は、押し部材３０７ａ及び押出部本体３０７ｂを２段の積層部３３１側に移動させる駆動部（不図示）を有している。この駆動部の構成は、押出ユニット３０６の駆動部と同様である。なお、押出ユニット３０６，３０７の駆動部は、シリンダ等を有していてもよい。
【００５２】
また、図３に示すように、電極積層装置３００は、コントローラ３４０を備えている。コントローラ３４０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３４０は、上述した駆動部３１３，３２３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３０６の駆動部及び押出ユニット３０７の駆動部を制御する押出制御部とを有している。
【００５３】
続いて、図６〜図１１を参照しながら電極積層装置３００の動作について説明する。図６〜図１１において、負極搬送ユニット３０２及び押出ユニット３０６，３０７等の図示は省略されている。
【００５４】
まず、図６に示す状態では、位置Ｐ１の支持ユニットＵ１の支持部３１１は正極供給用コンベア３０３に対向配置され、正極供給用コンベア３０３からセパレータ付き正極１１を受け取る準備がなされている。この状態では、最も上に位置する支持部３１１の支持面が正極供給用コンベア３０３の搬送面と一致している。位置Ｐ４の支持ユニットＵ１の最も上に位置する支持部３１１の支持面も正極供給用コンベア３０３の搬送面と一致している。位置Ｐ３の支持ユニットＵ１の支持部３１１は、積層ユニット３３０に対向配置され、セパレータ付き正極１１を支持した状態である。位置Ｐ３の支持ユニットＵ１の最も上に位置する支持部３１１は、位置Ｐ１の支持ユニットＵ１の最も上に位置する支持部３１１よりも上方に位置している。図６には示されていないが、位置Ｐ２の支持ユニットＵ１の支持部３１１も位置Ｐ３の支持ユニットＵ１の支持部３１１と同じ高さでセパレータ付き正極１１を支持した状態である。
【００５５】
続いて、図７及び図８に示すように、位置Ｐ１の支持ユニットＵ１の支持部３１１は、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を受け取って支持する。取付部材３１０は、セパレータ付き正極１１の供給毎に支持部３１１を一段ずつ移動させることで、各支持部３１１へセパレータ付き正極１１を供給する。一方、図７及び図８に示すように、位置Ｐ３の支持ユニットＵ１の支持部３１１は、排出部（不図示）が一段当たりの支持部３１１に対して一つの間隔でセパレータ付き正極１１を排出する。これにより、壁部３３２のスリット３３３を介して、各積層部３３１にセパレータ付き正極１１を排出する。このように、ピッチをあけて複数のセパレータ付き正極１１を同時に排出すると、排出される複数のセパレータ付き正極１１間のピッチを大きくする一方、隣り合う複数のセパレータ付き正極１１間の距離（隣り合う複数の支持部３１１間の距離）を小さくすることができる。これにより、積層枚数が多くなり、隣り合う積層部３３１間の距離（隣り合うスリット３３３間の距離）が大きくなった場合であっても、隣り合う複数の支持部３１１間の距離を隣り合うスリット３３３間の距離よりも小さくできる。排出が完了したら、図９に示すように、位置Ｐ３の支持ユニットＵ１の取付部材３２０は、支持部３１１を一段下方に移動させ、残りのセパレータ付き正極１１を各積層部３３１へ排出する。このようにして、位置Ｐ３においてセパレータ付き正極１１の排出が完了する。排出が完了した時点では、位置Ｐ１におけるセパレータ付き正極１１の受け取りは未だ完了していない。セパレータ付き正極１１の供給と排出は互いに独立かつ同時に行われる。
【００５６】
位置Ｐ３においてセパレータ付き正極１１の排出が完了した後、図１０に示されるように、位置Ｐ１においてセパレータ付き正極１１の受け取りが完了する。位置Ｐ１においてセパレータ付き正極１１の受け取りが完了した後、図１１に示されるように、回転部材３１２が軸Ａｘ１の周りに９０°回転する。これにより、セパレータ付き正極１１の供給が完了した位置Ｐ１の支持ユニットＵ１は、位置Ｐ２に移動して待機する。同時に、位置Ｐ４の支持ユニットＵ１が位置Ｐ１に移動して、正極供給用コンベア３０３からセパレータ付き正極１１の供給が行われる。セパレータ付き正極１１を支持して待機していた位置Ｐ２の支持ユニットＵ１は、位置Ｐ３に移動して、積層部３３１へのセパレータ付き正極１１の排出が行われる。セパレータ付き正極１１の排出が完了した位置Ｐ３の支持ユニットＵ１は、位置Ｐ４に移動して待機する。このとき、取付部材３２０が下方に移動することによって、位置Ｐ４の支持ユニットＵ１の最も上に位置する支持部３１１の支持面が正極供給用コンベア３０３の搬送面と一致するまで支持部３１１を下方に移動させる。以降は、当該動作が繰り返される。負極９の供給と排出も上述と同様の手順で行われる。
【００５７】
以上説明したように、電極積層装置３００は、複数の支持ユニットＵ１，Ｕ２と、積層ユニット３０５と、押し部材３０６ａ，３０７ａとを備える。セパレータ付き正極１１は、支持部３１１がセパレータ付き正極１１の一方の面１１ａを支持した状態で位置Ｐ１から位置Ｐ３まで搬送される。そのため、位置Ｐ１から位置Ｐ３までの間にセパレータ付き正極１１を反転させる必要がない。したがって、セパレータ付き正極１１の反転動作によりセパレータ付き正極１１が支持部３１１から飛び出すことを抑制できる。また、セパレータ付き正極１１の他方の面１１ｂが支持部３１１に衝突することによるダメージも低減できる。同様に、負極９は、支持部３２１が負極９の一方の面９ａを支持した状態で位置Ｐ５から位置Ｐ７まで搬送される。そのため、位置Ｐ５から位置Ｐ７までの間に負極９を反転させる必要がない。したがって、負極９の反転動作により負極９が支持部３１１から飛び出すことを抑制できる。また、負極９の他方の面９ｂが支持部３２１に衝突することによるダメージも低減できる。
【００５８】
また、支持ユニットＵ１は鉛直方向に沿った軸Ａｘ１の周りに回転することによって位置Ｐ１と位置Ｐ２との間を循環し、支持ユニットＵ２は鉛直方向に沿った軸Ａｘ２の周りに回転することによって位置Ｐ５と位置Ｐ７との間を循環する。よって、水平方向に沿った軸の周りに支持ユニットを回転する場合に比べて電極積層装置３００の構造をシンプルにできる。
【００５９】
また、支持ユニットＵ１，Ｕ２の数は４以上であると、支持ユニットＵ１，Ｕ２を循環させる際に支持ユニットＵ１，Ｕ２の移動距離が短くなる。例えば支持ユニットＵ１，Ｕ２を回転させることによって循環させる場合、支持ユニットＵ１，Ｕ２の回転角度を小さくすることができる。支持ユニットＵ１の回転角度を小さくすると、支持ユニットＵ１の回転速度を大きくしてもセパレータ付き正極１１が支持部３１１から飛び出し難い。支持ユニットＵ２についても同様である。
【００６０】
また、支持ユニットＵ１の支持部３１１が位置Ｐ１において予め定められた数のセパレータ付き正極１１を受け取った後に、支持ユニットＵ１は位置Ｐ１から離れるように移動してもよい。この場合、例えばセパレータ付き正極１１の欠品等によりセパレータ付き正極１１の受け取りの完了が遅れた場合であっても、支持ユニットＵ１は、予め定められた数のセパレータ付き正極１１の受け取りが完了した後に位置Ｐ１から離れるように移動する。よって、支持部３１１がセパレータ付き正極１１の受け取りを完了する前に支持ユニットＵ１が位置Ｐ１から離れることを抑制できる。支持ユニットＵ２についても同様である。
【００６１】
図１２は、変形例に係る電極積層装置の平面図である。図１２に示される電極積層装置３００Ａは、複数の押出ユニット３０６と複数の押出ユニット３０７とを備えること以外は図５の電極積層装置３００と同様の構成を備える。電極積層装置３００Ａでは、押出ユニット３０６が各支持ユニットＵ１に対して設けられ、押出ユニット３０７が各支持ユニットＵ２に対して設けられる。この場合、支持ユニットＵ１を回転させる際に、支持ユニットＵ１と共に押出ユニット３０６も回転するので、支持ユニットＵ１と押出ユニット３０６との間の干渉を避けるために押出ユニット３０６を退避させる必要がない。同様に、支持ユニットＵ２を回転させる際に、支持ユニットＵ２と共に押出ユニット３０７も回転するので、支持ユニットＵ２と押出ユニット３０７との間の干渉を避けるために押出ユニット３０７を退避させる必要がない。
【００６２】
図１３は、他の変形例に係る電極積層装置の一部を示す平面図である。電極積層装置３００，３００Ａは、上述の正極搬送ユニット３０１に代えて正極搬送ユニット３０１Ａを備えてもよい。正極搬送ユニット３０１Ａは、８つの支持ユニットＵ１を備えていること以外は正極搬送ユニット３０１と同様の構成を備える。８つの支持ユニットＵ１のそれぞれは、例えば八角柱の回転部材３１２の各側面に取り付けられる。この場合、軸Ａｘ１の周りに支持ユニットＵ１を回転させる際に、回転角度を４５°と小さくできる。負極搬送ユニット３０２についても同様に、８つの支持ユニットＵ２を備えてもよい。
【００６３】
図１４は、他の変形例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１４に示される電極積層装置３００Ｂは、スリット３３３及びスリット３３５の高さ位置が互いに異なっており、支持ユニットＵ１に代えて支持ユニットＵ３を備え、支持ユニットＵ２に代えて支持ユニットＵ４を備えること以外は図３の電極積層装置３００と同様の構成を備える。各積層部３３１に対して、スリット３３５は、スリット３３３よりも下方に位置している。
【００６４】
支持ユニットＵ３は、複数の支持部３１１に代えて複数の支持部３５０を備えること以外は支持ユニットＵ１と同様の構成を備える。各支持部３５０は、例えば、支持部３１１の１つの側壁３１１ｂと同様の構成を備える板状部材である。各支持部３５０は、上下方向において互いに離間して配置され、例えば板状部材である底壁３５１を介して取付部材３１０に取り付けられ得る。支持部３５０の数は８つであるが、支持部３５０の数はこれに限定されない。底壁３５１の上端には、最も上に位置するセパレータ付き正極１１を保護するために、支持部３５０と同様の構成を備える天板３５２が設けられてもよい。底壁３５１の内側表面には、支持部３１１の緩衝材３１１ｄと同様の構成を備える緩衝材３５３が設けられている。
【００６５】
支持ユニットＵ４は、支持部３２１に代えて支持部３６０を備えること以外は支持ユニットＵ２と同様の構成を備える。各支持部３６０は、例えば、支持部３２１の１つの側壁と同様の構成を備える板状部材である。各支持部３６０は、上下方向において互いに離間して配置され、例えば板状部材である底壁３６１を介して取付部材３２０に取り付けられ得る。支持部３６０の数は８つであるが、支持部３６０の数はこれに限定されない。底壁３６１の上端には、最も上に位置する負極９を保護するために、支持部３６０と同様の構成を備える天板３６２が設けられてもよい。底壁３６１の内側表面には、支持部３１１の緩衝材３１１ｄと同様の構成を備える緩衝材３６３が設けられている。
【００６６】
電極積層装置３００Ｂでは、スリット３３３及びスリット３３５の高さ位置が互いに異なっている。このため、各積層部３３１に向けてセパレータ付き正極１１及び負極９を同時に排出しても、セパレータ付き正極１１と負極９とが互いに衝突することなく、セパレータ付き正極１１及び負極９を積層部３３１に積層することができる。また、各支持部３５０が板状部材であると、図４に示される断面Ｕ字状の支持部３１１よりも、上下方向において多くの支持部３５０を配列することができる。
【００６７】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されない。
【００６８】
例えば、電極積層装置３００は、正極搬送ユニット３０１及び負極搬送ユニット３０２のうちの一方のみを備えてもよいし、３つ以上の搬送ユニットを備えてもよい。
【００６９】
また、正極搬送ユニット３０１の支持ユニットＵ１を、軸Ａｘ１に代えて水平方向の軸の周りに回転させてもよい。例えば取付部材３１０から支持部３１１を吊り下げることによって支持部３１１の水平状態を維持したまま支持ユニットＵ１を回転させる。これにより、支持部３１１がセパレータ付き正極１１の一方の面１１ａを支持した状態で位置Ｐ１から位置Ｐ３までセパレータ付き正極１１を搬送できる。負極搬送ユニット３０２に関しても同様である。
【００７０】
また、正極搬送ユニット３０１は２つの支持ユニットＵ１を備えてもよい。この場合、各支持ユニットＵ１は、軸Ａｘ１の周りに１８０°回転することによって、セパレータ付き正極１１を受け取る位置Ｐ１とセパレータ付き正極１１を排出する位置Ｐ３との間を循環する。負極搬送ユニット３０２に関しても同様である。
【００７１】
また、正極供給用コンベア３０３及び積層ユニット３０５を正極搬送ユニット３０１に対して上下移動させてもよい。この場合、支持部３１１を上下移動させる必要がなくなる。負極搬送ユニット３０２に関しても同様である。また、複数の支持部３１１が正極供給用コンベア３０３から複数のセパレータ付き正極１１を同時に受け取ってもよいし、複数の支持部３１１から複数の積層部３３１にセパレータ付き正極１１を同時に排出してもよい。負極搬送ユニット３０２に関しても同様である。
【００７２】
また、上記実施形態では、排出部として押し部材３０６ａ，３０７ａが採用された。ただし、排出部の排出方式は特に限定されず、電極を排出できる構造であれば、どのような構造が採用されてもよい。例えば、電極排出時に支持部３１１の手前側にニップロールを横側から配置し、当該ニップロールでセパレータ付き正極１１を引き出すことで排出してもよい。その他、排出部として、電極を引き出すアームなどを用いてもよい。負極９に関しても同様である。
【符号の説明】
【００７３】
３…電極組立体（電極積層体）、９…負極（電極）、９ａ…一方の面、１１…セパレータ付き正極（電極）、１１ａ…一方の面、１４…金属箔（正極集電体）、１５…正極活物質層、１６…金属箔（負極集電体）、１７…負極活物質層、３００，３００Ａ，３００Ｂ…電極積層装置、３０１…正極搬送ユニット（搬送ユニット）、３０２…負極搬送ユニット（搬送ユニット）、３０３…正極供給用コンベア（搬送装置）、３０４…負極供給用コンベア（搬送装置）、３１０，３２０…取付部材、３１１，３２１，３５０，３６０…支持部（電極支持部）、３０５…積層ユニット、３３１…積層部、３０６ａ，３０７ａ…押し部材（排出部）、Ａｘ１，Ａｘ２…軸、Ｐ１，Ｐ５…位置（第１の位置）、Ｐ３，Ｐ７…位置（第２の位置）、Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４…支持ユニット。
【図１】
2019091634.tif 000003
【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】
2019091634.tif 000013
【図１２】
2019091634.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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