(57)【要約】【課題】切り出される電極のうち電極集電体の表面の活物質層を局部的に変形させてしまうことがないように考慮された切断装置を提供する。【解決手段】対向配置された直線刃型の下刃１と上刃２との噛み合いに基づくせん断作用をもって、集電体３ａ上に活物質層３ｂ，３ｃを設けてあるシート状の電極４を電極母材３から切断する切断装置である。上刃２は、刃側面２ａとワーク接触面２ｂとのなす外隅部が切刃２ｃとなっていて、この切刃２ｃの刃先角θ２を９０°に設定してある。さらに、ワーク接触面２ｂのうち切刃２ｃに近い部分のみを残してそれ以外の部分に切刃２ｃとは反対側に向かって仰角となる逃げ面２ｄを形成してある。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された直線刃型の下刃と上刃との接近離間動作により、両者の噛み合いに基づくせん断作用をもって、箔状の集電体上に活物質層を設けてあるシート状の電極を切断するようにした切断装置において、
上記上刃は、
当該上刃の刃側面とワーク接触面とのなす外隅部が切刃となっていて、この切刃の刃先角を９０°に設定してあるとともに、
上記ワーク接触面のうち切刃に近い部分のみを残してそれ以外の部分に切刃とは反対側に向かって仰角となる逃げ面を形成してあることを特徴とする電極の切断装置。
【請求項２】
上記上刃の刃側面は上刃の昇降方向と平行な平面であることを特徴とする請求項１に記載の電極の切断装置。
【請求項３】
上記逃げ面は切刃とは反対側に向かって仰角となる傾斜面であることを特徴とする請求項２に記載の電極の切断装置。
【請求項４】
上記逃げ面は切刃とは反対側に向かって仰角となる円弧状面であることを特徴とする請求項２に記載の電極の切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電極の切断装置に関し、特に箔状の集電体上に活物質層を設けてある電池用電極の切断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電池用電極の切断装置として例えば特許文献１に記載されたものが提案されている。ここでの切断対象となる電池用電極は、リチウムイオン二次電池の正極または負極用のものとして電極集電体の表裏両面に活物質を塗布したものが想定されており、回転刃方式のせん断によるいわゆるサーキュラーシャーあるいはロータリーシャーと称される電池用電極の切断装置において、上刃の刃先角度を２５〜６５°に設定したものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１４４７１３号公報
【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における刃先角度の設定は、下刃と噛み合うことになる上刃側の刃側面とそれに隣接しつつ電極に接触して当該電極を押し下げることになるワーク接触面とのなす角度が刃先角度として２５〜６５°の範囲に設定されている。
【０００５】
このような従来の切断装置においては、電極切断時に電極集電体の表面の活物質層に変形が発生し、以降の電池組立工程において活物質層の局部的な剥離等の二次的不具合を招くおそれがあり、なおも切断装置としての改善の余地を残している。このことは、回転刃方式のせん断のみならず、直線刃方式のせん断の場合にも同様に言い得ることである。
【０００６】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、とりわけ電極集電体の表面の活物質層の変形を抑制するように考慮された切断装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、対向配置された直線刃型の下刃と上刃との接近離間動作により、両者の噛み合いに基づくせん断作用をもって、箔状の集電体上に活物質層を設けてあるシート状の電極を切断するようにした切断装置である。
【０００８】
その上で、上記上刃は、当該上刃の刃側面とワーク接触面とのなす外隅部が切刃となっていて、この切刃の刃先角を９０°に設定してあるとともに、上記ワーク接触面のうち切刃に近い部分のみを残してそれ以外の部分に切刃とは反対側に向かって仰角となる逃げ面を形成したものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、上刃側の切刃の刃先角を９０°に設定したことによって、切刃の直近位置のワーク接触面は傾斜面とはならず、上刃の動作方向と直角な平面をもって電極を押圧することになる。そのため、電極集電体の表面の活物質層に傾斜面によって変形を発生させることがなく、その活物質層の局部的な剥離を未然に防止することができる。また、上刃の切刃が摩耗しにくいものとなって、上刃の長寿命化を図る上でも有利となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る切断装置の第１の実施の形態を示す作動説明図。
【図２】図１における上刃の要部拡大説明図。
【図３】本発明に係る切断装置の第２の実施の形態を示す図で、上刃の要部拡大説明図。
【図４】従来の切断装置の一例を示す要部拡大説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は本発明に係る電極の切断装置を実施するためのより具体的な第１の形態を示す図である。
【００１２】
図１に示すように、切断装置は、いわゆる直線刃型の下刃と、この下刃１と対向配置された同じく直線刃型の上刃２との組み合わせからなるもので、下刃１が固定式のものであるのに対して、上刃２は下刃１に対し接近離間可能となっている。すなわち、上刃２は図示外の駆動機構により下刃１に対し昇降駆動され、下降したタイミングで下刃１と上刃２とが噛み合うことになる。そして、下刃１と上刃２との間には長尺且つシート状の電極母材３が矢印ａ方向から供給され、下刃１と上刃２との噛み合いに基づくせん断作用をもって長尺な電極母材３が切断され、当該電極母材３から所定サイズのシート状の電極４が切り出されることになる。
【００１３】
ここで、所定サイズのシート状の電極４は先に述べたようにリチウムイオン二次電池の正極または負極として用いられるもので、電極母材３の段階で箔状の集電体３ａの表裏両面に予め活物質層３ｂ，３ｃが形成されているものである。そして、集電体３ａとその表裏両面の活物質層３ｂ，３ｃを含む電極母材３の厚み寸法ｔは例えば１１０〜１５０μｍ程度となっている。なお、図１では電極母材３および電極４の厚み寸法ｔは誇張して描いてある。
【００１４】
下刃１はその刃側面１ａと上面のワーク接触面１ｂとのなす外隅部が切刃１ｃとなっていて、その刃先角θ１、すなわち刃側面１ａとワーク接触面１ｂとのなす角度θ１が９０°に設定されている。
【００１５】
他方、上刃２は、図２に拡大して示すように、その刃側面２ａと下面のワーク接触面２ｂとのなす外隅部が切刃２ｃとなっていて、その刃先角θ２、すなわち刃側面２ａとワーク接触面２ｂとのなす角度θ２が９０°に設定されている。さらに、上刃２の下面のうち切刃２ｃの直近位置のみが幅Ｗの平坦なワーク接触面２ｂとなっていて、それ以外の部分は傾斜した逃げ面２ｄとなっている。より詳しくは、上刃２の下面のうち切刃２ｃの直近位置のみが刃側面２ａとともに刃先角θ２を形成している幅Ｗのワーク接触面２ｂとなっていて、それ以外の部分は切刃２ｃとは反対側に向かって仰角θ３をなして傾斜する逃げ面２ｄとなっている。ここでは、逃げ面２ｄの仰角θ３は５°程度に設定されている。
【００１６】
なお、下刃１と上刃２とのなすクリアランスは０（零）に設定されている。また、図１の（Ａ）において矢印ａ方向から見た場合に、下刃１側の切刃１ｃと上刃２側の切刃２ｃとが非平行となるように、上刃２側の切刃２ｃにごく僅かなシャー角を具備させてある。さらに、下刃１および上刃２側の刃側面１ａ，２ａは共に平行であり、なお且つ双方の刃側面１ａ，２ａは上刃２の昇降方向と平行に設定されている。
【００１７】
したがって、このように構成された切断装置によれば、図１の（Ａ）の状態に至る前に、下刃１と上刃２とが上下方向に離間していて、且つ両者の間にシート状の電極母材３が供給されている状態で、上刃２を下降させるものとする。
【００１８】
上刃２が下降すると、図１の（Ａ）に示すように、最初にその上刃２側のワーク接触面２ｂが下刃１上の電極母材３に接触し、やがては同図（Ｂ）の状態を経た上で、下刃１側の刃側面１ａと上刃２側の刃側面２ａとが摺接しつつ双方の切刃１ａ，２ａ同士が噛み合うようになる。そして、両者の噛み合いに基づくせん断作用をもって電極母材３がせん断切り口面５から切断され、その電極母材３から所定サイズのシート状の電極４が切り出されたことになる。なお、図１では図示省略しているが、上刃２が電極母材３に接触するのに先立って、電極母材３のうち上刃２に近接する部位を下刃１と正対するパッドにて押圧することが望ましい。
【００１９】
この場合において、図１の（Ａ），（Ｂ）に示すように、上刃２が下刃１上の電極母材３に接触する際には、上刃２側の切刃２ｃの直近位置にあるワーク接触面２ｃが最初に電極母材３に接触して電極母材３を押し下げるようになる。その後、上刃２により電極母材３が押し下げられる過程で、同図（Ｃ）に示すように上刃２側の切刃２ｃが下刃１側の切刃１ｃと噛み合うようになり、両者の噛み合いに基づくせん断作用をもって初めて電極母材３が切断されることになる。
【００２０】
そして、図２に拡大して示すように、上刃２側の平坦なワーク接触面２ｂは上刃２側の刃側面２ａに対し直角をなしていて、そのワーク接触面２ｂが電極母材３に接触してから上刃２と下刃１とのせん断作用によって電極母材３から電極４が切断されるまでの間は、上刃２側のワーク接触面２ｂが比較的広い平坦面をもって電極母材３を押圧し続けることになる。そのため、切り出される電極４のうちせん断切り口面５の近傍を局部的に変形させてしまうことがない。
【００２１】
つまり、電極４は電極母材３とともに集電体３ａの表裏両面に活物質層３ｂ，３ｃを形成したものであることは先に述べたとおりであって、上刃２側のワーク接触面２ｂが刃側面２ａに対して直角をなす平坦面であるために、集電体３ａの表面側の活物質層３ｂのうちせん断切り口面５の近傍を変形させてしまうことがなくなり、後工程での活物質層３ｂの局部的な剥離を未然に防止できることになる。
【００２２】
その上、上刃２における切刃２ｃの刃先角θ２が９０°であることから、下刃１との間のクリアランスを零であったとしても、上刃２の切刃２ｃが摩耗しにくくなり、上刃２の長寿命化が図れるようになる。
【００２３】
図３は本発明に係る切断装置の第２の実施の形態を示す図で、図２に示した第１の実施の形態と共通する部分には同一符号を付してある。
【００２４】
図３に示す第２の実施の形態では、上刃２側の刃側面２ａとともに刃先角が９０°の切刃２ｃを形成している幅Ｗの平坦なワーク接触面２ｂに隣接する逃げ面２ｅを下向き凸形状の円弧状面とし、この円弧状の逃げ面２ｅを平坦なワーク接触面２ｂに対し滑らかに連続させたものである。この第２の実施の形態によってもまた先の第１の実施の形態と同様の効果が得られることになる。
【００２５】
図４は上記第１，第２の実施の形態との比較のために従来の切断装置の概略を示している。
【００２６】
この従来の切断装置では、切刃１１ｃを有する下刃１１と切刃１２ｃを有する上刃１２との組み合わせからなるものである点では、先の第１，第２の実施の形態のものと同様である。
【００２７】
その一方、上刃１２側の刃側面１２ａとワーク接触面１２ｂとのなす刃先角θ４が９０°未満であり、電極母材３から切り出される電極４に対してワーク接触面１２ｂが傾斜面となっているため、上刃１２と下刃１１とのせん断作用によって電極４が電極母材３から切断される前に、集電体３ａの表面の活物質層３ｂのうちせん断切り口面５の近傍を、傾斜しているワーク接触面１２ｂにより変形させてしまうおそれがある。すなわち、傾斜しているワーク接触面１２ｂが集電体３ａの表面の活物質層３ｂを図中下側へ押圧した際には、ワーク接触面１２ｂから活物質層３ｂへ入力する応力として横方向（図中左方向）の分力が発生する。
【００２８】
そのため、横方向の応力が入力した活物質層３ｂの一部はワーク接触面１２ｂに沿って移動し、活物質層３ｂの一部が盛り上がって隆起部Ｑとなり、この隆起部Ｑとともにせん断切り口面５の近傍の活物質層３ｂの一部が後工程にて剥がれ落ちてしまうことがある。その上、上刃１２における切刃１２ｃの刃先角θ４が鋭角であり、しかも切断対象物の厚みよりして下刃１１と上刃１２との間のクリアランスを零に近い極小に設定する傾向にあることから、上刃１２の切刃１２ｃが摩耗しやすく、上刃１２の早期寿命を招きやすいという不具合がある。
【００２９】
これに対し、先に述べた第１，第２の実施の形態では、上刃２における切刃２ｃの刃先角θ２を９０°に設定しているため、図４に示した従来の切断装置が有するところの幾つかの不具合を効果的に解消することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１…下刃
１ｃ…切刃
２…上刃
２ａ…刃側面
２ｂ…ワーク接触面
２ｃ…切刃
２ｄ…逃げ面
２ｅ…逃げ面
３…電極母材
３ａ…集電体
３ｂ…活物質層
３ｃ…活物質層
４…電極
θ２…刃先角
【図１】
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【図２】
2015153538.tif 000004
【図３】
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【図４】
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