(57)【要約】      （修正有）【課題】正極板の両面に絶縁性を有する合成樹脂製の絶縁テープを貼り付けて作製した複合材の切断時に、絶縁テープが切断されずに残ることにより複合材本体とともにスクラップも巻き取られる、ことを防止する。【解決手段】複合材１２を第１切断部１５により長手方向Ｐ１に沿って切断する。この第１切断部１５よりも送出方向Ｐ１下流側の位置に設けられた第２切断部１６によって、第１切断部１５により切断されずに残された絶縁テープ１１を切断する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔上に活物質層を形成した電極に、この電極の長手方向に直交する幅方向に沿って絶縁性を有する合成樹脂製の所定幅の絶縁テープを貼り付けて複合材を作製する工程と、
この複合材を上記長手方向に沿って切断する切断工程と、を有し、
上記切断工程が、上記長手方向に沿って送り出される複合材を所定位置で切断する第１切断部と、上記第１切断部よりも上記複合材の送出方向の下流側の位置で、上記第１切断部により切断されずに残された上記絶縁テープを切断する第２切断部と、を有することを特徴とする複合材のスリット方法。
【請求項２】
上記第１切断部により上記複合材が複合材本体とスクラップとに切り離され、
上記第２切断部は、上記幅方向に関して、上記第１切断部による切断ラインよりも上記スクラップ寄りの位置で上記絶縁テープを切断することを特徴とする請求項２１に記載の複合材のスリット方法。
【請求項３】
上記送出方向が鉛直方向上側を指向することを特徴とする請求項３２に記載の複合材のスリット方法。
【請求項４】
上記第２切断部の送出方向下流側に、上記スクラップと干渉して上記スクラップが複合材本体とともに送出方向へ送り出されることを防止するストッパを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の複合材のスリット方法。
【請求項５】
上記電極が正極板であり、
上記絶縁テープが、上記正極板のうち、正極活物質層がコーティングされていない部分に貼付されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の複合材のスリット方法。
【請求項６】
上記金属箔上に活物質層を形成した電極に対し、この電極の長手方向に直交する幅方向に沿って絶縁性を有する合成樹脂製の所定幅の絶縁テープを貼り付けた複合材を、長手方向に沿って切断する複合材のスリッター装置であって、
上記長手方向に沿って送り出される複合材を所定位置で切断する第１切断部と、
上記第１切断部よりも上記複合材の送出方向の下流側の位置で、上記第１切断部により切断されずに残された上記絶縁テープを切断する第２切断部と、を有することを特徴とする複合材のスリッター装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極に絶縁性を有する絶縁テープを貼付した複合材を長手方向に切断するスリット方法及びスリッター装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載されているように、比較的大きな容量のリチウムイオン二次電池などに適した構造として、偏平形状をなすフィルム外装電池が知られている。このフィルム外装電池は、電極（正極，負極）とセパレータを複数積層してなる発電要素を電解液とともにラミネートフィルムからなる外装体の内部に収容した構造となっている。電極は、アルミニウム箔等の金属箔の両面もしくは片面に活物質層を形成したもので、活物質層は、活物質にバインダ等を混合したものを金属箔上に塗布し、乾燥及び圧延させることにより形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３０３５８３号公報
【特許文献２】特開２００８−２７９５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなフィルム外装電池では、充電時に正極活物質層から放出されたリチウムイオンを負極活物質層に円滑に吸蔵させるために、通常、負極活物質層が正極活物質層よりも長手方向に長く設定されている。従って、負極活物質層の一部が、正極活物質層がコーティングされていない部分、つまり正極の金属箔が露出する部分と、セパレータを介して対向している。このように互いに対向する負極活物質層と正極の金属箔が露出する部分との間で仮に短絡を生じると、活物質層同士が対向する部分での短絡よりも多くの電流が流れるという問題がある。
【０００５】
そこで、正極の金属箔が露出する部分に、ポリプロピレン（ＰＰ）などの合成樹脂製の絶縁性を有する所定幅の絶縁テープを正極の幅方向に沿って貼付し、この部分での短絡を確実に防止する技術が知られている。しかしながら、このように所定幅の絶縁テープを電極の幅方向に沿って貼付する場合、以下のような問題を生じる。
【０００６】
電極を所定幅に切断するスリッター装置は、金属部分をも確実に切断するために、通常、上刃と下刃により電極を挟み込んでせん断するものである（特許文献２参照）。このため、絶縁テープを貼付した状態の電極を上記のスリッター装置により切断しようとしても、絶縁テープはせん断方向に伸びるために、絶縁テープがうまく切断されないおそれがある。
【０００７】
そこで、スリッター装置で所定幅に切断した後の電極に対して絶縁テープを貼付することも考えられるが、この場合、テープが端部からはみ出すなど、精度良く貼り付けることが困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものである。すなわち本発明では、金属箔上に活物質層を形成した電極に、この電極の長手方向に直交する幅方向に沿って絶縁性を有する合成樹脂製の所定幅の絶縁テープを貼り付けて複合材を作製する。そして、このように絶縁テープを電極に貼り付けた状態の複合材を上記長手方向に沿って切断する。このように電極とともに絶縁テープもあわせて切断することで、両者の幅方向寸法を精度良く一致させることができる。また、後から絶縁テープを貼り付ける作業が省略されるために、作業効率も良い。
【０００９】
切断工程は、好ましくは、長手方向に沿って送り出される複合材を所定位置で切断する第１切断部と、上記第１切断部よりも上記複合材の送出方向の下流側の位置で、上記第１切断部により切断されずに残された上記絶縁テープを切断する第２切断部と、を有している。従って、仮に絶縁テープが第１切断部で切断されずに残された場合にも、送出方向の下流側に位置する第２切断部により絶縁テープを確実に切断することができる。
【００１０】
ここで、第１切断部により複合材が複合材本体とスクラップとに切り離されると、スクラップが多少なりとも複合材本体から離れるために、複合材本体とスクラップとが離間することによって、複合材本体とスクラップとの双方に接着している絶縁テープに対し、幅方向に所定の張力（テンション）が発生する。このテンションによって、第２切断部により絶縁テープを切断する際に、絶縁テープが切断方向に伸びて切れなくなることがなく、この絶縁テープを良好に切断することが可能となる。
【００１１】
好ましくは、第２切断部は、上記幅方向に関して、上記第１切断部による切断ラインよりも上記スクラップ寄りの位置で上記絶縁テープを切断する。つまり、第２切断部が複合材本体から幅方向に離間した位置で絶縁テープを切断するように構成されている。従って、第１切断部により切断された切断ラインに沿う複合材本体の幅方向の側縁が第２切断部により干渉・切断されることがない。
【００１２】
なお、第２切断部を複合材本体よりも幅方向に離間させているために、この第２切断部により絶縁テープは複合材本体よりも若干幅方向に長く切断されるものの、上述したように切断直前の絶縁テープには幅方向に所定のテンションがかかっているために、切断後に絶縁テープが若干縮むことから、絶縁テープが複合材本体から幅方向に大きく張り出すようなことはない。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電極とともに絶縁テープもあわせて切断することで、切断後の電極に絶縁テープを貼付する場合に比して、作業が容易であるとともに、両者の幅方向寸法を精度良く一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】電極に絶縁テープが貼付された複合材が用いられるフィルム外装電池の一例を示す斜視図。
【図２】上記フィルム外装電池を示す斜視図。
【図３】本実施例に係る複合材のスリット方法を示す説明図。
【図４】本実施例に係る複合材のスリッター装置の一例を示す斜視図。
【図５】同じく上記スリッター装置の一例を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図示実施例により本発明を説明する。
【００１６】
初めに図１および図２に基づいて、この発明に係る電極としての正極板を備えたフィルム外装電池１の一例を説明する。フィルム外装電池１は、例えばリチウムイオン二次電池であり、図１に示すように、偏平な長方形の外観形状を有し、長手方向の一方の端縁に、導電性金属箔からなる一対の端子２，３を備えている。
【００１７】
図２に示すように、フィルム外装電池１は、長方形をなす発電要素４を電解液とともにラミネートフィルムからなる外装体５の内部に収容したものである。上記発電要素４は、セパレータ６を介して交互に積層された電極としての複数の正極板７および負極板８から構成される。なお、この例では発電要素４の両面に負極板８が位置しているが、発電要素４の最外層に正極板７が位置する構成も可能である。なお、図２における各部の寸法は必ずしも正確なものではなく、説明のために誇張したものとなっている。
【００１８】
正極板７は、長方形をなす正極集電体７ａの両面に正極活物質層７ｂを形成したものである。正極集電体７ａは、例えば、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔、銅箔、又は、ニッケル箔等の電気化学的に安定した金属箔から構成されている。また、正極活物質層７ｂは、例えば、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ2）、または、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）等のリチウム複合酸化物からなる正極活物質と、カーボンブラック等の導電助剤と、バインダと、を混合したものを、正極集電体７ａの主面に塗布し、乾燥及び圧延することにより形成されている。
【００１９】
負極板８は、長方形をなす負極集電体８ａの両面に負極活物質層８ｂを形成したものである。負極集電体８ａは、例えば、ニッケル箔、銅箔、ステンレス箔、又は、鉄箔等の電気化学的に安定した金属箔から構成されている。負極活物質層８ｂは、例えば、非晶質炭素、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、又は、黒鉛等のような上記の正極活物質のリチウムイオンを吸蔵及び放出する負極活物質に、バインダを混合したものを、負極集電体８ａの主面に塗布し、乾燥及び圧延させることにより形成されている。
【００２０】
上記正極集電体７ａの長手方向の端縁の一部が、正極活物質層７ｂを具備しない延長部として延びており、その先端が正極端子２に接合されている。同様に、図２には示されていないが、負極集電体８ａの長手方向の端縁の一部は、負極活物質層８ｂを具備しない延長部として延びており、その先端が負極端子３に接合されている。
【００２１】
上記セパレータ６は、正極板７と負極板８との間の短絡を防止すると同時に電解質を保持する機能を有するものであって、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン等から構成される微多孔性膜からなり、過電流が流れると、その発熱によって層の空孔が閉塞され電流を遮断する機能を有している。なお、セパレータ６としては、ポリオレフィン等の単層膜に限られず、ポリプロピレン膜をポリエチレン膜でサンドイッチした三層構造のものや、ポリオレフィン微多孔性膜と有機不織布等を積層したものも用いることができる。
【００２２】
また、電解液としては、特に限定されるものではないが、リチウムイオン二次電池に一般的に使用される電解質として、例えば、有機溶媒にリチウム塩が溶解した非水電解液を用いることができる。
【００２３】
上記外装体５は、一つの例では、図２の発電要素４の下面側に配置される１枚のラミネートフィルムと上面側に配置される他の１枚のラミネートフィルムとの２枚構造をなし、これら２枚のラミネートフィルムの周囲の４辺を重ね合わせ、かつ互いに熱融着した構成となっている。長方形をなすフィルム外装電池１の短辺側に位置する一対の端子２，３は、ラミネートフィルムを熱融着する際に、ラミネートフィルムの接合面を通して外部へ引き出されている。なお、図示例では、同じ一方の端縁に一対の端子２，３が並んで配置されているが、一方の端縁に正極端子２を配置し、かつ他方の端縁に負極端子３を配置するようにすることも可能である。
【００２４】
上記のフィルム外装電池１の製造手順としては、以下の通りである。まず、正極板７、負極板８およびセパレータ６を順次積層し、かつ端子２，３をスポット溶接等により取り付けて発電要素４を構成する。次に、この発電要素４を外装体５となるラミネートフィルムで覆い、比較的小さな充填口を残して周囲の４辺を熱融着する。次に、上記充填口を通して外装体５の内部に電解液を充填し、その後、充填口を熱融着して外装体５を密閉状態とする。これによりフィルム外装電池１が完成するので、次に、適宜なレベルまで充電を行い、この状態で、一定時間、エージングを行う。このエージングの完了後、電圧検査などのために再度充電を行い、出荷される。
【００２５】
図２を参照して、充電時に正極活物質層７ｂから放出されたリチウムイオンを負極活物質層８ｂに円滑に吸蔵させるように、負極活物質層８ｂが正極活物質層７ｂよりも長手方向に長く設定されている。従って、負極活物質層８ｂの一部が、正極活物質層７ｂがコーティングされていない部分、つまり正極板７の金属箔７ａが露出する部分７ｃと、セパレータ６を介して対向している。このように互いに対向する負極活物質層８ｂと正極の金属箔７ａが露出する部分７ｃとの間で仮に短絡を生じると、活物質層７ｂ，８ｂ同士が対向する部分での短絡よりも多くの電流が流れるという問題がある。
【００２６】
そこで、本実施例では、正極板７の金属箔７ａが露出する部分７ｃの両面に、ポリプロピレン（ＰＰ）などの合成樹脂製の絶縁性を有する所定幅の絶縁テープ１１を貼付し、この部分での短絡を防止している。
【００２７】
次に、図３〜図５を参照して、本実施例の要部をなす複合材１２のスリット方法及びスリッター装置について説明する。切断前のシート状の複合材１２は、正極板７の両面に絶縁テープ１１が幅方向Ｐ２に沿って貼り付けられて構成されている。この複合材１２をスリッター装置により長手方向（図５の上下方向）に沿って切断することで、正極板７の幅方向寸法に応じた所定幅の複合材本体１３と、幅狭なスクラップ１４と、に切り離される。なお、図３〜図５では簡易的に一枚の複合材本体１３を描いているが、実際には一枚の複合材１２から複数枚の複合材本体１３と、幅方向Ｐ２の両側に２枚のスクラップ１４と、が得られる。次いで、図示せぬ他の工程により切断後の帯状の複合材本体１３を正極板７の長さに応じて長手方向に所定間隔毎に切断することによって、所定の矩形形状をなす正極板７が得られることとなる。
【００２８】
このように絶縁テープ１１を正極板７に貼り付けた状態の複合材１２を長手方向Ｐ１に沿って切断することで、正極板７の切断後に絶縁テープ１１を後から貼り付ける場合に比して、絶縁テープ１１と正極板７の両者を同時に切断することができるために作業効率に優れるとともに、両者１１，７の幅方向寸法を精度良く一致させることができる。
【００２９】
図３に示すように、本実施例では、切断工程において、長手方向に沿う複合材１２の送出方向Ｐ１の２箇所に、第１切断部１５及び第２切断部１６が設けられている。送出方向Ｐ１の上流側に設けられる第１切断部１５は、上記の特開２００８−２７９５３７号公報のものと同様、上刃と下刃により複合材１２を挟み込んで両側からのせん断力で複合材１２を長手方向の切断ラインＬ１に沿ってせん断するものである。この第１切断部１５は、金属を含む正極板７の切断には適している。しかしながら、合成樹脂製の絶縁テープ１１の裁断には適しておらず、つまり、絶縁テープ１１は合成樹脂製で伸張可能なものであるために、切断時にせん断方向に伸び、第１切断部１５によりうまく裁断されない場合がある。
【００３０】
この場合、以下のような問題がある。複合材１２のうち、最終的に複数の正極板７となる複合材本体１３は、上流側に配置された巻取機１７によって、鉛直上側を指向する送出方向Ｐ１に沿って巻き取られる一方、正極板７として用いられない幅狭のスクラップ１４は巻き取られずに自重により下方へ落下し、廃棄される。しかしながら、第１切断部１５により絶縁テープ１１が裁断されなかった場合、この絶縁テープ１１によりスクラップ１４が隣接する複合材本体１３と切り離されることなく巻取機１７側へ送り出されてしまい、複合材本体１３の巻取りを阻害するおそれがある。
【００３１】
そこで本実施例では、第１切断部１５よりも下流側に所定距離だけ離間した位置に、第１切断部１５により切断されずに残された絶縁テープ１１のみを切断する第２切断部１６を設けている。この第２切断部１６は、上刃と下刃により挟み込むようにせん断する第１切断部１５とは異なり、一枚のカッター刃１８によって切り裂くように裁断するもので、合成樹脂製の絶縁テープ１１の切断に適したものである。
【００３２】
図３に示すように、絶縁テープ１１が切断されずに残されている場合、この絶縁テープ１１よりも上側のスクラップ１４は自重により下方へ垂れ下がっているために、その自重により絶縁テープ１１には幅方向Ｐ２に所定のテンションがかかって伸びた状態となっている。ここで、第２切断部１６のカッター刃１８は、幅方向Ｐ２に関して、第１切断部１５による切断ラインＬ１よりもスクラップ寄りの位置、つまり図３の左側に所定距離ΔＤだけ離間した位置に配置されている。従って、図３に示すように絶縁テープ１１の伸びた部分のみをカッター刃１８により容易に裁断することができ、カッター刃１８が複合材本体１３に干渉することがなく、誤って複合材本体１３を傷つけるようなことがない。特に、第１切断部１５により切断ラインＬ１に沿って切断される複合材本体１３の端縁は、その寸法が厳密に管理されており、この端縁に第２切断部１６が干渉することがないために、製品品質の低下を招くことがない。
【００３３】
また、このように複合材本体１３から離間した位置で絶縁テープ１１を切断することで、切断直後は距離ΔＤの分だけ絶縁テープ１１が複合材本体１３の端縁からはみ出しているものの、切断直前の絶縁テープ１１は幅方向Ｐ２に伸びた状態となっているために、切断後に絶縁テープ１１が複合材本体１３の端縁側へ若干縮むこととなり、絶縁テープ１１が複合材本体１３の端縁から大きくずれることはない。
【００３４】
このような第２切断部１６の構造を、図４及び図５を参照して更に詳細に説明する。第２切断部１６は、カッター刃１８を保持するハウジング２０により大略構成されている。このハウジング２０には、送出方向Ｐ１に送り出される複合材１２に沿ってガイド部材２１が設けられている。このガイド部材２１は、送出方向Ｐ１に送り出される複合材１２に僅かな隙間を介して対向するガイド面部２２を有し、このガイド面部２２の送出方向Ｐ１の上流側には、上流側へ向けて上記複合材１２から徐々に離間するように傾斜するテーパ面部２３が設けられている。これらのガイド面部２２及びテーパ面部２３を有するガイド部材２１によって、複合材１２の主面直交方向へのばたつきが抑制される。
【００３５】
そして、上記カッター刃１８の下流側に位置するガイド面部２２の下流側の端部には、スクラップ１４が送り出される位置に対向するように、ガイド面部２２から垂直に起立するストッパ壁部２４が設けられている。カッター刃１８によって切断されたスクラップ１４は上記ストッパ壁部２４に突き当てられることによって、確実に複合材本体１３から切り離されて下方へ垂れ下がるようになっている。すなわち、このストッパ壁部２４が、スクラップ１４が複合材本体１３とともに送出方向Ｐ１へ送り出されることを防止するストッパとして機能している。
【００３６】
以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形・変更を含むものである。例えば、上記実施例では第２切断部１６にカッター刃１８を用いているが、他の形式の刃を用いてもよい。また、カッター刃１８を支持するハウジング構造は図４及び図５に示すものに限られず、他の構造のものであっても良い。
【符号の説明】
【００３７】
７…正極板（電極）
７ａ…正極集電体（金属箔）
７ｂ…正極活物質層（活物質層）
８…負極板（電極）
８ａ…負極集電体（金属箔）
８ｂ…負極活物質層（活物質層）
１１…絶縁テープ
１２…複合材
１３…複合材本体
１４…スクラップ
１５…第１切断部
１６…第２切断部
１８…カッター刃
２４…ストッパ壁部（ストッパ）
【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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