(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の電極を複数積層する電極積層装置であって、
前記電極を下方に滑走させるように水平方向に対して傾斜する滑走部と、
前記滑走部の下端部の下方に配置されて水平方向に対して傾斜し、前記滑走部の下端部から落下する前記電極が載置される底壁部と、前記底壁部の傾斜方向に直交する方向に延在し、前記底壁部に載置された前記電極の本体部のタブが設けられている一端部とは反対側の他端部に接触して前記電極を停止させるストッパと、を有する電極受け部と、
前記電極の積層高さの増大に応じて、前記電極の前記他端部が前記電極受け部又は前記底壁部上に形成された積層体の上面に最初に接触する着地位置と前記ストッパが前記電極の前記他端部と接触する接触面との間における、前記底壁部の傾斜方向に沿った距離が、予め定められた基準値以下となるように、前記電極受け部を移動させる制御部と、を備え、
前記基準値は、前記本体部の前記一端部から前記他端部までの高さより小さい値である、電極積層装置。
【請求項２】
前記底壁部は、前記滑走部の滑走面に沿った仮想平面と、前記底壁部の前記ストッパよりも上方の部分、又は前記底壁部上に載置された前記電極の上面とが交差するように配置される、
請求項１に記載の電極積層装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記電極受け部を所定の一軸方向に沿って移動させる、
請求項１又は２に記載の電極積層装置。
【請求項４】
前記電極受け部に積層された前記電極を取り出すために前記電極受け部を移動させる方向は、前記一軸方向に沿っている、
請求項３に記載の電極積層装置。
【請求項５】
シート状の電極を下方に滑走させるように水平方向に対して傾斜する滑走部と、
前記滑走部の下端部の下方に配置されて水平方向に対して傾斜し、前記滑走部の下端部から落下する前記電極が載置される底壁部と、前記底壁部の傾斜方向に直交する方向に延在し、前記底壁部に載置された前記電極の本体部のタブが設けられている一端部とは反対側の他端部に接触して前記電極を停止させるストッパと、を有する電極受け部と、を備える電極積層装置を用いた電極積層方法であって、
前記電極の積層高さの増大に応じて、前記電極の前記他端部が前記電極受け部又は前記底壁部上に形成された積層体の上面に最初に接触する着地位置と前記ストッパが前記電極の前記他端部と接触する接触面との間における、前記底壁部の傾斜方向に沿った距離が、予め定められた基準値以下となるように、前記電極受け部を移動させる移動制御工程を含み、
前記基準値は、前記本体部の前記一端部から前記他端部までの高さより小さい値である、電極積層方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極積層装置及び電極積層方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載されるように、シート状の電極を積層させてなる積層型二次電池を作製する装置が知られている。この装置は、シート状の電極を供給する供給機構と、供給機構の下方に配置されて、供給機構から供給された電極を所定の位置に落下移動させる落下移動手段と、落下移動手段の排出部の下方に配置されて、排出部から排出された電極を所定の位置に案内して積層させる案内積層手段と、を備える。落下移動手段は、電極を滑走させるための滑走部を有しており、滑走部の下方端部が排出部を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
ここで、上記装置のように、シート状の電極を落下移動手段の排出部から自然落下させて案内積層手段に積層する場合、電極が次々と積層されるにつれて、積層体の積層方向の高さ（すなわち積層高さ）が増大する。これにより、積層時に不具合が発生するおそれがある。不具合とは、例えば積層体を形成する電極の上端部付近の損傷である。ところで、特許文献１に記載されているように、落下移動手段の排出部と案内積層手段とを用いる場合、ほぼ上下方向に重なるような近接した位置関係とした方が有利である。電極が空中にある期間が長いと、周辺環境による空気の流れが電極の落下姿勢に影響を与え、位置ずれを生じるおそれがある一方で、落下移動手段の排出部と案内積層手段との距離を縮めることで、上記影響を抑制できるからである。
【０００５】
しかし、図８に示すように、落下移動手段２０１の排出部２０１ａと案内積層手段２０２との距離を縮めると、電極２０３の積層高さｈが増した場合に、落下する電極２０３が積層体Ｘの最上層の電極の上端部付近に着地し易くなる。特に、電極２０３の上端部に未塗工のタブ２０３ａが設けられている場合、落下する電極２０３の下端部が積層体Ｘの最上層における電極２０３のタブ２０３ａの上面に着地し、タブ２０３ａが折れ曲がる等の不具合を生じるおそれがある。
【０００６】
本発明は、シート状の電極を落下させて積層する場合に、電極の積層高さの増大に伴う不具合の発生を抑制することができる電極積層装置及び電極積層方法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】
【０００７】
本発明の一態様に係る電極積層装置は、シート状の電極を複数積層する電極積層装置であって、電極を下方に滑走させるように水平方向に対して傾斜する滑走部と、滑走部の下端部の下方に配置されて水平方向に対して傾斜し、滑走部の下端部から落下する電極が載置される底壁部と、底壁部の傾斜方向に直交する方向に延在し、底壁部に載置された電極に接触して電極を停止させるストッパと、を有する電極受け部と、電極の積層高さが増大するにつれて底壁部が滑走部の下端部から離れるように、電極受け部を移動させる制御部と、を備える。
【０００８】
この電極積層装置では、滑走部の下端部から落下する電極が電極受け部の底壁部上に積層されることにより、電極の積層体が形成される。ここで、電極受け部における電極の積層が進むにつれて、底壁部上に形成される積層体の積層高さは増大する。これにより、滑走部の下端部から落下する電極が、積層体の最上層の電極の上端部付近に着地し易くなる。この電極積層装置によれば、制御部が、積層体の積層高さの増大に応じて、底壁部が滑走部の下端部から離れるように電極受け部を移動させることで、積層体の積層高さが増大しても、落下する電極が積層体の最上層の電極の上端部付近に着地することが防止される。従って、電極の積層高さの増大に伴う不具合の発生を抑制することができる。
【０００９】
上記電極積層装置では、底壁部は、滑走部の滑走面に沿った仮想平面と、底壁部のストッパよりも上方の部分、又は底壁部上に載置された電極の上面とが交差するように配置されてもよい。
【００１０】
例えば、滑走部より落下する電極の条件（速度や角度等）を変えることで、電極をストッパに衝突させて底壁部上に落下させ、電極を積層することも可能である。しかし、この場合、以下のような事象が生じ得る。図９は、比較例の電極積層装置の電極の積層の例を示す図である。図９の（ａ）に示すように、電極２０３が案内積層手段２０２のストッパ２０４に対して垂直に近い角度で衝突した場合、電極２０３が強く跳ね返ってしまい、電極２０３の下端がストッパ２０４に当接する適切な位置に電極２０３を積層できないおそれがある。また、図９の（ｂ）に示すように、電極２０３の下端がストッパ２０４に沿って落下し、電極２０３の下端がストッパ２０４に凭れかかった状態で停止し、電極２０３が斜めに積層されるおそれがある。
【００１１】
上記電極積層装置によれば、滑走部と電極受け部の底壁部とが上述した位置関係を有するため、滑走部より落下する電極の速度が速い場合も、当該電極は、まず電極受け部の底壁部のストッパよりも上方の部分、又は底壁部上に載置された積層体の上面に着地した後、滑り落ちてストッパで止まる。従って、図９に例示したような事象の発生を抑制することができる。さらに、電極の積層が進むにつれて、電極が滑り落ちる距離が変わるが、電極の積層高さが増大するにつれて底壁部が滑走部の下端部から離れるように電極受け部が移動することで、電極受け部が滑り落ちる距離の変化が抑えられ、電極の位置ずれを抑制することができる。
【００１２】
上記電極積層装置では、制御部は、電極受け部を所定の一軸方向に沿って移動させてもよい。
【００１３】
この電極積層装置によれば、電極受け部は、所定の一軸方向に沿って移動するため、電極受け部の移動機構を単純化できる。
【００１４】
上記電極積層装置では、電極受け部に積層された電極を取り出すために電極受け部を移動させる方向は、上記一軸方向に沿っていてもよい。
【００１５】
この電極積層装置によれば、一軸の移動機構による移動により、電極の積層高さの増大に伴う電極の位置ずれを抑制するための移動を実現でき、さらに電極の取り出しのための移動も実現することができる。これにより、電極の位置ずれを抑制するための移動及び電極の取り出しのための移動のそれぞれに個別の移動機構を設ける必要がないため、電極受け部の移動機構をより単純化できる。
【００１６】
上記電極積層装置では、制御部は、電極が電極受け部又は底壁部上に形成された積層体の上面に最初に接触する着地位置とストッパが電極と接触する接触面との間における、底壁部の傾斜方向に沿った距離が、予め定められた基準値以下となるように、電極受け部を移動させてもよい。
【００１７】
この電極積層装置によれば、電極が電極受け部又は積層体の上面に着地してからストッパ位置まで滑走する距離が予め定められた基準値以下となるように、電極受け部を移動させることができる。これにより、電極の積層高さの増大に伴う電極の位置ずれをより効果的に抑制することができる。
【００１８】
本発明の一態様に係る電極積層方法は、シート状の電極を下方に滑走させるように水平方向に対して傾斜する滑走部と、滑走部の下端部の下方に配置されて水平方向に対して傾斜し、滑走部の下端部から落下する電極が載置される底壁部と、底壁部の傾斜方向に直交する方向に延在し、底壁部に載置された電極に接触して電極を停止させるストッパと、を有する電極受け部と、を備える電極積層装置を用いた電極積層方法であって、電極の積層高さが増大するにつれて底壁部が滑走部の下端部から離れるように、電極受け部を移動させる移動制御工程を含む。
【００１９】
この電極積層方法によれば、移動制御工程において、電極の積層高さが増大するにつれて底壁部が滑走部の下端部から離れるように電極受け部を移動させることで、積層体の積層高さが増大しても、落下する電極が積層体の最上層の電極の上端部付近に着地することが防止される。従って、電極の積層高さの増大に伴う不具合の発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、シート状の電極を落下させて積層する場合に、電極の積層高さの増大に伴う不具合の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態の電極積層装置を適用して製造される蓄電装置の内部構成の一例を示す断面図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】本実施形態の電極積層装置の全体構成を模式的に示す図である。
【図４】電極受け部の移動制御について説明するための図である。
【図５】比較例の電極積層装置により電極を積層する場合を示す参考図である。
【図６】積層部の変形例の一部を示す図である。
【図７】積層部の変形例の一部を示す図である。
【図８】比較例の電極積層装置の側面図である。
【図９】比較例の電極積層装置の電極の積層の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態の電極積層装置を適用して製造される蓄電装置の内部構成の一例を示す断面図である。図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。図１及び図２に示すように、蓄電装置１は、例えばリチウムイオン二次電池といった車載用の非水電解質二次電池として構成されている。
【００２４】
蓄電装置１は、例えば略直方体形状をなす中空のケース２と、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って形成されている。ケース２の内壁面上には、絶縁フィルム（図示せず）が設けられる。ケース２の内部には、例えば非水系有機溶媒系の電解液が注液されている。電極組立体３では、後述する正極１１の正極活物質層１５、負極１２の負極活物質層１８、及びセパレータ１３が多孔質をなしており、その空孔内に、電解液が含浸されている。ケース２の上面部には、正極端子５と負極端子６とが互いに離間して配置されている。正極端子５は、絶縁リング７を介してケース２に固定され、負極端子６は、絶縁リング８を介してケース２に固定されている。
【００２５】
電極組立体３は、正極１１と、負極１２と、正極１１と負極１２との間に配置された袋状のセパレータ１３とによって構成されている。セパレータ１３内には、例えば正極１１が収容される。セパレータ１３内に正極１１が収容された状態で、正極１１と負極１２とがセパレータ１３を介して交互に積層されている。つまり、電極組立体３は、袋状のセパレータ１３に正極１１を収容することにより構成されるセパレータ付き正極１０を有している。
【００２６】
なお、スペース効率を向上してケース２内の空間に占める電極組立体３の体積の増加を図る観点から、一例として、電極組立体３を、セパレータ付き正極１０及び負極１２の下端（正極端子５及び負極端子６と反対側の端部）がケース２の底面に接触するように、ケース２内に収容することができる。ケース２の内面上には、絶縁部材（不図示）が配置されている。したがって、この場合には、セパレータ付き正極１０及び負極１２の下端は、絶縁部材を介してケース２の底面に当接する。ただし、セパレータ付き正極１０及び負極１２の下端とケース２の底面との間には、絶縁部材が占める空間以外に微小な隙間が形成されていてもよい。
【００２７】
正極１１は、例えばアルミニウム箔からなる金属箔１４と、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。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ている多孔質の層である。言い換えれば、略矩形の金属箔本体部１４ａの両面に、正極活物質が担持されている。正極活物質としては、例えば複合酸化物、金属リチウム、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。本体部１４ａの上縁部には、正極端子５の位置に対応してタブ１４ｂが形成されている。タブ１４ｂには、正極活物質が担持されていない。タブ１４ｂは、本体部１４ａの上縁部から上方に延び、導電部材１６を介して正極端子５に接続されている。
【００２８】
負極１２は、例えば銅箔からなる金属箔１７と、金属箔１７の両面に形成された負極活物質層１８とを有している。負極活物質層１８は、負極活物質とバインダとを含んで形成されている多孔質の層である。言い換えれば、略矩形の金属箔本体部１７ａの両面に、負極活物質が担持されている。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、ホウ素添加炭素等が挙げられる。本体部１７ａの上縁部には、負極端子６の位置に対応してタブ１７ｂが形成されている。タブ１７ｂには、負極活物質が担持されていない。タブ１７ｂは、本体部１７ａの上縁部から上方に延び、導電部材１９を介して負極端子６に接続されている。なお、本実施形態に係る電極積層装置１００（図３参照）に用いられる袋状のセパレータ１３の左右方向の幅は、負極１２の幅と同寸とされている。
【００２９】
セパレータ１３は、例えば袋状に形成され、内部に正極１１のみを収容している。セパレータ１３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、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又は不織布等が例示される。正極１１のタブ１４ｂ及び負極１２のタブ１７ｂは、略矩形のセパレータ１３から上方に突出している。なお、セパレータ１３は、袋状に限られず、シート状のものを用いてもよい。
【００３０】
続いて、蓄電装置１の製造方法について説明する。なお、本発明は、製造工程中、正極、負極とセパレータを組み合わせ、積層型の電極組立体とする積層工程に関り、他の工程については、公知の技術と代わるところは無い。従って、積層工程以外の工程については、その一例につき、概略を述べるに留める。
【００３１】
まず、混練工程が実施される。混練工程においては、活物質層の主成分である活物質粒子と、バインダ及び導電助剤などの粒子を、混練機内の溶媒中で混練し、各粒子の分散性がよい電極合剤を製造する。バインダは、例えばポリアミドイミド、ポリイミド等の熱可塑性樹脂であってもよく、主鎖にイミド結合を有するポリマー樹脂であってもよい。溶媒は、例えばＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）、メタノール、メチルイソブチルケトン等の有機溶媒であってもよく、水であってもよい。導電助剤は例えば、アセチレンブラックやカーボンブラック、グラファイトなどの炭素系材料である。次に、塗工工程が実施される。塗工工程では、ロール状に巻かれた帯状の金属箔を繰り出し、その金属箔の表面に、電極合剤を間欠的または連続的に塗布する。電極合剤が塗布された金属箔は、電極合剤の塗布の直後に乾燥炉内を通過する。これにより、電極合剤に含まれる溶媒が乾燥・除去されると共に、樹脂よりなるバインダが活物質粒子同士を結合する。これにより、活物質粒子の間に微細な間隙（空孔）を有する活物質層が形成される。
【００３２】
次いで、プレス工程が実施される。プレス工程では、帯状の金属箔の表面に形成された活物質層をロールにより所定の圧力でプレスする。これにより、活物質層が圧縮され、活物質の密度が適切な値に高められる。次いで、外観検査工程が実施される。外観検査工程では、活物質層の表面状態をカメラ等で確認し、良品及び不良品の判定を行う。
【００３３】
次いで、減圧乾燥工程が実施される。減圧乾燥工程では、活物質層が形成された帯状の金属箔を、真空乾燥炉内に収容して減圧高温化にて乾燥する。これにより、活物質層に残留するわずかな溶媒を除去する。次いで、打ち抜き工程が実施される。打ち抜き工程では、打ち抜き機を用いて、活物質層が形成された金属箔を所定の形状に打ち抜くことで、上記の正極１１及び負極１２を形成する。
【００３４】
なお、本実施形態では、正極１１は、袋状のセパレータ１３に収容された後、負極１２と積層されるものとする。正極１１をセパレータ１３内に収容するセパレータ包み工程は、正極１１と、ロール状に巻かれた帯状セパレータの対を用いる。まず、一方の帯状セパレータを繰り出し、その上に、等間隔で隙間を空けながら、正極１１を載置する。このとき、正極１１のタブ１４ｂがセパレータの幅方向に突出するように正極１１を配置する。次に、他方の帯状セパレータを繰り出し、正極１１を挟むように、他方の帯状セパレータを一方の帯状セパレータと重ねる。その後、各正極１１を囲む位置にて、一方の帯状セパレータと他方の帯状セパレータとを溶着する。溶着部は、例えば、正極１１の３辺を囲み、位置決めするものであればよいが、好ましくは、４辺を囲むように溶着部を設ける。溶着後、一方及び他方の帯状セパレータを、正極１１及び溶着部毎に裁断し、袋状のセパレータ１３に収容されたセパレータ付き正極１０を作成する。
【００３５】
次いで、積層工程が実施される。積層工程では、セパレータ包み工程及び打ち抜き工程で得られたセパレータ付き正極１０及び負極１２を順次積層する。次いで、組み立て工程が実施される。組み立て工程では、正極１１と負極１２とが、セパレータ１３を介して積層された積層体を一体化し、正極１１のタブ１４ｂ及び負極１２のタブ１７ｂをそれぞれ溶接する。これにより、電極組立体３を得る。そして、正極１１のタブ１４ｂ及び負極１２のタブ１７ｂに、導電部材１６及び導電部材１９をそれぞれ溶接する。
【００３６】
上記の打ち抜き工程で作製される負極１２及びセパレータ付き正極１０は、略等しい形状及び大きさを有している。すなわち、負極１２の幅及び高さと、セパレータ付き正極１０の幅及び高さは、略等しい。言い換えれば、正極活物質層１５が形成された正極１１の金属箔本体部１４ａの幅及び高さは、負極活物質層１８が形成された負極１２の金属箔本体部１７ａの幅及び高さより若干小さくなっている。
【００３７】
続いて、図３を用いて、本実施形態の電極積層装置１００について説明する。図３は、電極積層装置１００の全体構成を模式的に示す図である。図３に示すように、電極積層装置１００は、上記の積層工程において使用され、シート状体としてのセパレータ付き正極１０と負極１２とを交互に積層するための装置である。以下の説明では、負極１２及びセパレータ付き正極１０を総称して電極５０ともいう。
【００３８】
電極積層装置１００は、主要な構成要素として、電極５０（セパレータ付き正極１０及び負極１２）を供給する供給部２０と、供給部２０により供給された電極５０を搬送する搬送部３０と、搬送部３０により搬送された電極５０を下方に滑走させる滑走部４０と、滑走部４０から落下する電極５０を積層する積層部６０と、供給部２０、搬送部３０、及び積層部６０の動作を制御する制御部９０と、を備えている。
【００３９】
電極５０は、以下のように積層されることで、積層部６０上に積層体Ｘを形成する。すなわち、滑走部４０は、滑走部４０の上端部側において、搬送部３０により搬送される電極５０を受け取り、電極５０を下方に滑走させる。滑走部４０の下端部から落下した電極５０は、滑走部４０の下方に配置された積層部６０に落下し、積層部６０において順次積層される。これにより、積層部６０において積層体Ｘが形成される。
【００４０】
供給部２０は、前工程（すなわち、セパレータ包み工程及び打ち抜き工程）で製造された電極５０（セパレータ付き正極１０及び負極１２）を搬送部３０に供給する。供給部２０は、例えば、セパレータ付き正極１０の製造ラインと搬送部３０との間を接続する一のベルトコンベアと、負極１２の製造ラインと搬送部３０との間を接続する他のベルトコンベアと、を有する。供給部２０は、このような２つのベルトコンベアにより、セパレータ付き正極１０及び負極１２を搬送部３０上に交互に移載する。ここで、供給部２０は、セパレータ付き正極１０及び負極１２のそれぞれのタブ１４ｂ，１７ｂが電極５０の搬送方向における上流側に位置するように、セパレータ付き正極１０及び負極１２を搬送部３０上に移載する。
【００４１】
積層部６０での電極５０の積層が完了すると、供給部２０は、電極５０の供給を停止することを指示する制御信号を制御部９０から受信し、搬送部３０への電極５０の供給を停止する。詳しくは後述するが、本実施形態では一例として、制御部９０は、積層部６０に積層された電極５０の枚数が所定枚数に達したことを検知することで、積層部６０での電極５０の積層が完了したことを検知し、上述の制御信号を供給部２０に送信する。なお、供給部２０とセパレータ付き正極１０及び負極１２の各製造ラインとの間には、一定量のセパレータ付き正極１０及び負極１２を一時的に貯めておくためのバッファ部が設けられてもよい。
【００４２】
搬送部３０は、供給部２０により供給され、一定間隔で交互に載置されたセパレータ付き正極１０及び負極１２を滑走部４０に供給する。搬送部３０は、例えばベルトコンベアであり、当該ベルトコンベアを駆動させる駆動部３１を有する。駆動部３１は、例えばベルトコンベアを駆動させるモータである。駆動部３１の稼働及び停止は、制御部９０からの制御信号によって制御される。具体的には、積層部６０での電極５０の積層が完了すると、駆動部３１は、搬送部３０の駆動の停止を指示する制御信号を制御部９０から受信し、搬送部３０の駆動を停止する。
【００４３】
蓄電装置１がリチウムイオン二次電池の場合、搬送部３０の前端部（滑走部４０側の端部）には、図示しない電極払出手段（例えばピッカー等）を備えてもよい。リチウムイオン二次電池の電極組立体３の両端は負極１２であるため、積層部６０に最初に積層される電極５０が負極１２となるように調整する必要がある。従って、上述した電極払出手段は、積層部６０での電極５０の積層が完了すると、制御部９０からの指示に基づいて、搬送部３０の前端部にある電極５０がセパレータ付き正極１０である場合には、当該セパレータ付き正極１０を除去し、供給部２０に戻す。
【００４４】
滑走部４０は、電極５０を下方に滑走させるように水平方向に対して傾斜している。本実施形態では一例として、滑走部４０は、電極５０を下方に滑走させる底板部４１と、底板部４１の傾斜方向（すなわち電極５０の滑走方向）に延在する一対の側板部４２と、を有している。側板部４２は、底板部４１の傾斜方向に直交する水平な幅方向における両端縁部に立設されている。底板部４１は、電極５０を下方に滑走させる滑走面４１ａを有している。底板部４１は、搬送部３０から底板部４１の滑走面４１ａに落下した電極５０を下方に滑走させるように、水平方向に対して傾斜している。側板部４２は、底板部４１の滑走面４１ａを滑走する電極５０に当接して、電極５０を幅方向における所定の位置に案内する。
【００４５】
図３に示すように、滑走部４０には、光学センサ４３が設けられている。本実施形態では一例として、光学センサ４３は、底板部４１の背面に配置される。底板部４１における光学センサ４３が配置される部分には貫通孔が形成されている。光学センサ４３は、滑走面４１ａを滑走する電極５０によって当該貫通孔が遮られた状態を検知し、当該貫通孔が遮られた状態であることを示す検知信号を制御部９０に出力する。制御部９０は、この検知信号に基づいて、滑走部４０を滑走して積層部６０に向かった電極５０の枚数をカウントする。なお、光学センサ４３は、滑走面４１ａ又は搬送部３０の上方において、滑走面４１ａ又は搬送部３０に対向するように配置されてもよい。この場合、光学センサ４３は、例えば、滑走面４１ａ又は搬送部３０に光を照射し、滑走面４１ａ又は搬送部３０において反射された光を受光し、受光した光に基づいて色を検出してもよい。そして、光学センサ４３は、検出された色を示す検知信号を制御部９０に出力し、制御部９０は、当該検知信号に基づいて、滑走面４１ａを滑走した電極５０の枚数を検出してもよい。具体的には、電極５０の本体部１４ａ，１７ａの色と滑走面４１ａ又は搬送部３０の色とを異ならせることで、制御部９０は、検知信号に示される色に基づいて、電極５０が滑走面４１ａ又は搬送部３０を通過したことを検出することができる。
【００４６】
積層部６０は、滑走部４０から落下する電極５０を積層する部分である。積層部６０は、底板部４１から落下する電極５０を所定の位置に案内して積層する電極受け部７０と、電極受け部７０を移動可能に支持する支持部８０と、を有する。電極受け部７０は、底板部４１の下端部（滑走部の下端部）Ｐの下方に配置されて水平方向に対して傾斜する底壁部７１と、底壁部７１に立設されて底壁部７１の傾斜方向に直交する方向に延在するストッパ７２と、を有する。底壁部７１には、底板部４１の下端部Ｐから落下する電極５０が載置される。ストッパ７２は、底壁部７１に載置された電極５０に接触して電極５０を停止させる。また、電極受け部７０は、底壁部７１の幅方向における両端縁部のそれぞれに立設された一対の側壁部７３を有する。一対の側壁部７３は、底壁部７１の傾斜方向に延在しており、傾斜方向に直交する方向に離間する。
【００４７】
底壁部７１には、搬送部３０により交互に搬送されるセパレータ付き正極１０と負極１２とが、滑走部４０を経由して順次落下する。これにより、底壁部７１上には、セパレータ付き正極１０と負極１２とが交互に積層された積層体Ｘが形成される。図３に示すように、底壁部７１の水平方向を基準とした傾斜角度は、底板部４１の水平方向を基準とした傾斜角度以下となっている。底壁部７１の傾斜角度が底板部４１の傾斜角度よりも小さい場合には、滑走部４０の滑走面４１ａに沿った仮想平面と、底壁部７１のストッパ７２よりも上方の部分、又は底壁部７１上に載置された電極５０の上面（積層体Ｘの上面）とが交差するように配置される。
【００４８】
ストッパ７２は、接触面７２ａにおいて、底壁部７１に載置された電極５０のタブ（タブ１４ｂ又はタブ１７ｂ）が設けられていない側である下端部に接触して電極５０を停止させる。ストッパ７２は、底壁部７１上に積層される電極５０の下端部の位置を接触面７２ａに揃えるためのガイドとして機能する。
【００４９】
一対の側壁部７３の間隔は、例えば電極５０の幅以上であり、一対の側壁部７３の上端部には、傾斜方向の下方に向かうにつれて電極５０の幅に近づくように間隔が狭くなった図示しないテーパ部が設けられている。各側壁部７３におけるテーパ部の下端側には、一定の間隔を有する図示しない平行部が連続して設けられている。このように、一対の側壁部７３の上端部にはテーパ部が設けられているため、底板部４１の下端部から落下する電極５０は、まずテーパ部の幅広の部分に受け入れられる。そして、電極５０は、滑走して下方に向かうにつれて、テーパ部によって案内される。これにより、電極５０の幅方向（底壁部７１の幅方向）の位置を揃えることが可能となる。
【００５０】
図３に示すように、積層部６０は、電極受け部７０を移動可能に支持する支持部８０を有する。支持部８０は、滑走部４０における滑走方向の水平方向成分と同一方向（すなわち前後方向）に延びるレール部８１と、電極受け部７０を支持するとともにレール部８１に沿って摺動する摺動部８２と、レール部８１に沿って前後方向に架け渡された歯付きベルト８３と、歯付きベルト８３を駆動するモータ８４と、を有する。
【００５１】
歯付きベルト８３は、レール部８１に接続されるとともに摺動部８２に接続されている。すなわち、摺動部８２は、歯付きベルト８３を介してレール部８１に接続されている。歯付きベルト８３は、制御部９０によって制御されるモータ８４の動作によって、前後方向に駆動させられる。歯付きベルト８３の前後方向の駆動により、摺動部８２は、底板部４１から落下する電極５０を電極受け部７０に着地させるための積層位置と水平方向において積層位置よりも底板部４１から離れた取出位置との間で、スライド移動することが可能になっている。図３に示すように、本実施形態では一例として、積層位置は、滑走部４０と電極受け部７０とが上下方向において重なる（オーバーラップする）位置である。取出位置は、積層位置よりも前方であって、底板部４１と電極受け部７０とが上下方向において重ならない位置である。
【００５２】
制御部９０は、供給部２０、搬送部３０、及び積層部６０の動作を制御する部分であり、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）及びハードディスク等で構成される。具体的には、制御部９０は、供給部２０、搬送部３０の駆動部３１、及びモータ８４に対して動作の開始や停止等を指示する制御信号を送信することで、これらの動作を制御する。制御信号には、動作方向や速度に関する情報も含まれていてもよい。以下、積層工程における処理の流れに沿って、制御部９０の制御の内容について説明する。
【００５３】
制御部９０は、積層開始時、モータ８４に歯付きベルト８３を駆動させ、電極受け部７０を積層位置にセットする。続いて、制御部９０は、供給部２０の動作を制御することにより、電極５０の供給を開始させるとともに、駆動部３１に搬送部３０を駆動させる。これにより、電極５０（セパレータ付き正極１０及び負極１２）は、供給部２０から搬送部３０に交互に移載され、搬送部３０によって滑走部４０に向かって搬送される。
【００５４】
続いて、滑走部４０に設けられた光学センサ４３は、滑走面４１ａを滑走する電極５０によって当該貫通孔が遮られた状態を検知し、当該貫通孔が遮られた状態であることを示す検知信号を制御部９０に出力する。制御部９０は、当該検知信号に基づいて、滑走面４１ａを滑走した電極５０の枚数（すなわち、電極受け部７０に積層された電極５０の枚数）を検出（カウント）する。
【００５５】
制御部９０は、検出された電極５０の枚数から積層体Ｘの積層高さを算出する。制御部９０は、例えば、予め設定された電極１枚当たりの平均厚みを検出された電極５０の枚数に乗じることにより、積層体Ｘの積層高さを算出することができる。制御部９０は、算出された積層体Ｘの積層高さに基づいてモータ８４の動作を制御することにより、歯付きベルト８３を駆動させ、摺動部８２及び電極受け部７０を前後方向に移動させる。具体的には、制御部９０は、積層体Ｘの積層高さが増大するにつれて底壁部７１が底板部４１の下端部Ｐから離れるように、電極受け部７０を移動させる。なお、制御部９０により電極受け部７０を移動させるタイミング等は任意に定めることができる。例えば、制御部９０は、積層体Ｘを形成する電極５０の枚数が１枚増える毎に電極受け部７０を所定距離移動させてもよいし、電極５０が予め定めた複数枚の単位で増える毎に電極受け部７０を所定距離移動させてもよい。また、制御部９０は、上述のように段階的に電極受け部７０を移動させてもよいし、所定速度で連続的に電極受け部７０を移動させてもよい。
【００５６】
制御部９０は、電極受け部７０に積層された電極５０の枚数が予め定められた枚数に達したことを検知すると、供給部２０及び搬送部３０の駆動部３１の動作を停止させる。また、制御部９０は、モータ８４の動作を制御することにより、歯付きベルト８３を駆動させ、摺動部８２及び電極受け部７０を積層位置から取出位置まで前進させる。このような移動を可能とするために、滑走部４０と電極受け部７０とは、滑走部４０（底板部４１の下端部）と電極受け部７０（底壁部７１の上端部）とが互いに干渉しないような位置関係で配置されている。
【００５７】
電極受け部７０上の積層体Ｘは、取出位置において、次工程に受け渡される。次工程への積層体Ｘの受け渡しは、積層体Ｘ単位で行われてもよいし、電極受け部７０単位で行われてもよい。つまり、積層体Ｘのみが受け渡されてもよいし、摺動部８２から電極受け部７０を切り離すことで、電極受け部７０と積層体Ｘとがまとめて次工程に受け渡されてもよい。蓄電装置１がリチウムイオン二次電池の場合、制御部９０は、次の積層体Ｘを生成するために、搬送部３０の前端部に設けられた電極払出手段を制御する。具体的には、制御部９０は、搬送部３０の前端部にある電極５０がセパレータ付き正極１０である場合には、当該セパレータ付き正極１０を除去し、供給部２０に戻すように、電極払出手段を作動させる。これにより、搬送部３０の先頭の電極５０を負極１２に設定することができる。以上により、積層工程１回分（１個の積層体Ｘを次工程に受け渡す処理単位）の制御が完了する。上述の制御部９０による制御は、生成する必要のある積層体Ｘの個数分だけ、繰り返し実行される。
【００５８】
続いて、図４を用いて、制御部９０による電極受け部７０の移動について詳しく説明する。図４の（ａ）及び（ｂ）は、滑走部４０及び電極受け部７０を側面から見た図であり、一対の側壁部７３のうち手前側の側壁部７３の図示を省略している。図４の（ａ）及び（ｂ）において、Ｙ軸方向は底壁部７１の傾斜方向を示し、Ｚ軸方向は積層体Ｘの積層方向を示す。
【００５９】
図４に示すように、制御部９０は、積層体Ｘの積層高さが増大するにつれて底壁部７１が底板部４１の下端部から離れるように電極受け部７０を移動させる。以下、このことについて具体的に説明する。図４の（ａ）は、最初の電極５０（すなわち積層体Ｘの最下層を形成する電極５０）が電極受け部７０に積層される際（初期状態）の滑走部４０と電極受け部７０との位置関係を示す。図４の（ｂ）は、初期状態から電極５０の積層がある程度進んだ時点の滑走部４０と電極受け部７０との位置関係を示す。以下、積層体Ｘが形成される過程を説明すると共に、制御部９０による電極受け部７０の移動制御について説明する。
【００６０】
まず、搬送部３０から底板部４１に移った最初の電極５０は、底板部４１の滑走面４１ａを滑走し、底板部４１の下端部Ｐから落下する。図４の（ａ）に示すように、底板部４１の下端部Ｐから落下した最初の電極５０の下端部は、底壁部７１の上面の着地位置Ｐ１に着地する。ここで、着地位置Ｐ１は、底板部４１の下端部Ｐから落下する最初の電極５０が底壁部７１の上面に最初に接触する位置である。着地位置Ｐ１に着地した最初の電極５０は、下端部がストッパ７２の接触面７２ａに接触する位置に到達するまで底壁部７１上を滑走する。このときの滑走距離ｄ１は、着地位置Ｐ１とストッパ７２の接触面７２ａとの間における底壁部７１の傾斜方向に沿った距離である。滑走距離ｄ１は、後述する基準値ｄｙ未満となっている。
【００６１】
電極受け部７０における電極５０の積層が進むにつれて、底壁部７１上に形成される積層体Ｘの積層高さは増大する。そこで、図４の（ｂ）に示すように、制御部９０は、積層体Ｘの積層高さが増大するにつれて底壁部７１が底板部４１の下端部Ｐから離れるように、電極受け部７０を移動させる。図４の（ｂ）において、Ｐ２は、図４の（ｂ）に示す時点における電極５０の着地位置を示す。また、破線は、初期状態における電極受け部７０の位置を示す。
【００６２】
具体的には、制御部９０は、上述したように、算出された積層体Ｘの積層高さに基づいて電極受け部７０を後方に移動させる。これにより、底壁部７１は、底板部４１の下端部Ｐから離れることとなる。より具体的には、制御部９０は、電極受け部７０に落下した電極５０の滑走距離ｄ２が予め定められた基準値ｄｙ以下となるように、電極受け部７０を後方に移動させる。ここで、基準値ｄｙは、電極５０の損傷や位置ずれを回避する観点から設定される値である。
【００６３】
例えば、底板部４１の下端部Ｐから落下する電極５０の下端部が積層体Ｘの最上層を形成する電極５０のタブ（タブ１４ｂ又はタブ１７ｂ）に着地してしまうと、衝撃によってタブが損傷するおそれがある。このようなタブの損傷を回避する観点から、基準値ｄｙは、電極５０の本体部（本体部１４ａ又は本体部１７ａ）の高さより小さい値に設定されてもよい。基準値ｄｙは、電極５０の本体部（本体部１４ａ又は本体部１７ａ）の高さの半分以下に設定されてもよい。また、電極５０の滑走距離が増大すると、電極５０がストッパ７２の接触面７２ａに接触する際の衝撃が大きくなる。このため、電極５０が接触面７２ａで跳ね返ってしまい、電極５０の下端部が接触面７２ａに揃わない位置ずれが生じるおそれがある。このような位置ずれを防止する観点から、基準値ｄｙは、例えばこのような位置ずれが生じる確率が閾値以内に収まる滑走距離（事前の検証やシミュレーション等により求まった滑走距離）に設定されてもよい。
【００６４】
図５は、上述のように電極受け部７０を移動させる機構を備えない比較例の電極積層装置により電極５０を積層する場合を示す参考図である。図５に示す比較例の電極積層装置では、本実施形態の電極積層装置１００のように、電極５０の積層中に滑走部４０に対する電極受け部７０の相対位置が変化しない。このため、積層体Ｘの積層高さが増大すると、底板部４１の下端部Ｐから積層体Ｘの上面までの距離が減少する。よって、底板部４１の下端部Ｐから落下する電極５０が電極受け部７０又は積層体Ｘに最初に接触する着地位置は、積層高さの増大に伴ってストッパ７２から離れる方向に移動する。このように着地位置が移動してしまうと、電極５０が電極受け部７０に着地してからストッパ７２の接触面７２ａまで滑走する滑走距離が増大し、電極５０の位置ずれが発生するおそれが高くなる。一方、上述したように、本実施形態に係る電極積層装置１００によれば、このような電極５０の位置ずれを抑制することができる。
【００６５】
以上述べたように、本実施形態に係る電極積層装置１００では、底板部４１の下端部Ｐから落下する電極５０が電極受け部７０の底壁部７１上に積層されることにより、電極５０の積層体Ｘが形成される。ここで、電極受け部７０における電極５０の積層が進むにつれて、底壁部７１上に形成される積層体Ｘの積層高さは増大する。上記電極積層装置１００によれば、制御部９０が、積層体Ｘの積層高さの増大に応じて、底壁部７１が底板部４１の下端部Ｐから離れるように電極受け部７０を移動させることで、積層体Ｘの積層高さが増大しても、落下する電極５０が積層体Ｘの最上層の電極５０の上端部付近に着地することが防止される。従って、電極５０の積層高さの増大に伴う不具合（例えば電極５０のタブ１４ｂ，１７ｂの損傷等）の発生を抑制することができる。
【００６６】
また、電極積層装置１００では、底壁部７１は、滑走部４０の滑走面４１ａに沿った仮想平面と、底壁部７１のストッパ７２よりも上方の部分、又は底壁部７１上に載置された積層体Ｘの上面とが交差するように配置されている。このため、滑走部４０より落下する電極５０の速度が速い場合も、当該電極５０は、まず電極受け部７０の底壁部７１のストッパ７２よりも上方の部分又は底壁部７１上に載置された積層体Ｘの上面に着地した後、滑り落ちてストッパ７２で止まる。従って、図９に例示したような事象の発生を抑制することができる。さらに、電極５０の積層が進むにつれて、電極５０が滑り落ちる距離が変わるが、電極５０の積層高さが増大するにつれて底壁部７１が底板部４１の下端部Ｐから離れるように電極受け部７０が移動することで、電極受け部７０が滑り落ちる距離の変化が抑えられ、電極５０の位置ずれを抑制することができる。
【００６７】
また、電極積層装置１００によれば、電極５０が電極受け部７０に着地してからストッパ位置（すなわち接触面７２ａの位置）まで滑走する距離（図４の例では滑走距離ｄ１，ｄ２）が予め定められた基準値ｄｙ以下となるように、電極受け部７０を移動させることができる。これにより、電極５０の積層高さの増大に伴う電極５０の位置ずれをより効果的に抑制することができる。
【００６８】
また、電極積層装置１００により実行される電極積層方法は、上述の通り、電極５０の積層高さが増大するにつれて底壁部７１が底板部４１の下端部Ｐから離れるように、制御部９０によって電極受け部７０を移動させる移動制御工程を含む。この電極積層方法によれば、移動制御工程において、電極５０の積層高さが増大するにつれて底壁部５１が底板部４１の下端部Ｐから離れるように電極受け部７０を移動させることで、積層体Ｘの積層高さが増大しても、落下する電極５０が積層体Ｘの最上層の電極５０の上端部付近に着地することが防止される。従って、電極５０の積層高さの増大に伴う不具合（例えば電極５０のタブ１４ｂ，１７ｂの損傷等）の発生を抑制することができる。
【００６９】
また、電極積層装置１００によれば、電極受け部７０は、前後方向に沿って移動するため、電極受け部７０の移動機構を単純化できる。
【００７０】
また、電極積層装置１００では、電極受け部７０に積層された電極５０（積層体Ｘ）を取り出すために電極受け部７０を移動させる方向は、前後方向に沿った方向（前方）である。従って、電極積層装置１００によれば、一軸の移動機構による移動により、電極５０の積層高さの増大に伴う電極５０の位置ずれを抑制するための移動（すなわち後方への移動）を実現でき、さらに電極５０の取り出しのための移動（すなわち前方への移動）も実現することができる。これにより、電極５０の位置ずれを抑制するための移動及び電極５０の取り出しのための移動のそれぞれに個別の移動機構を設ける必要がないため、電極受け部７０の移動機構をより単純化できる。本実施形態では一例として、レール部８１、摺動部８２、歯付きベルト８３、及びモータ８４等により、上述の移動機構を構成している。
【００７１】
また、図４の例では、制御部９０は、積層体Ｘが形成されるにつれて、電極５０の着地位置の絶対位置が略一定となるように電極受け部７０を移動させている。つまり、底板部４１の下端部Ｐに対する電極５０の着地位置の相対距離が略一定となるように電極受け部７０を移動させている。このように電極受け部７０を移動させた場合には、底板部４１の下端部Ｐから落下する電極５０が底壁部７１の上面又は積層体Ｘの上面に着地した際の衝撃の大きさを略一定に保つことができる。これにより、電極５０の着地条件を一定にすることができ、着地時の衝撃に起因する電極５０の位置ずれを抑制することが期待できる。
【００７２】
以上、本発明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られない。例えば、制御部９０が積層体Ｘの積層高さを検出する手法は上記実施形態に限られない。図６に示すように、電極積層装置は、摺動部８５に対して移動可能な電極受け部７０Ａを備えてもよい。この例では、電極受け部７０Ａは、底壁部７１Ａにおける電極５０の滑走方向に摺動可能なように、摺動部８５に取り付けられる。具体的には、摺動部８５は、電極受け部７０Ａの底壁部７１Ａに当接する板部８５ａと、当該板部８５ａの下端において当該板部８５ａに立設する板部８５ｂと、を有している。底壁部７１Ａは、板部８５ａに固定されていないため、電極受け部７０Ａは、上述のように移動可能となっている。板部８５ｂは、底壁部７１Ａにおける電極５０の滑走方向において、ストッパ７２Ａを支持する。板部８５ｂのストッパ７２Ａ側の面には、底壁部７１Ａにおける電極５０の滑走方向のストッパ７２Ａからの荷重を測定する荷重センサ８５ｃが設けられている。荷重センサ８５ｃは、測定値を制御部９０に随時送信する。
【００７３】
制御部９０は、荷重センサ８５ｃから受信した測定値に基づいて、電極受け部７０Ａに形成された積層体Ｘの積層高さを算出してもよい。具体的には、制御部９０は、例えば、荷重センサ８５ｃから受信した測定値から予め設定された電極受け部７０Ａの重量値を差し引くことで、電極受け部７０Ａに形成された積層体Ｘの重量を算出する。そして、制御部９０は、例えば、算出された積層体Ｘの重量を予め設定された電極１枚当たりの平均重量で割ることで、積層体Ｘを形成する電極５０の枚数を算出する。そして、制御部９０は、予め設定された電極１枚当たりの平均厚みを算出された電極５０の枚数に乗じることにより、積層体Ｘの積層高さを算出することができる。
【００７４】
また、搬送部３０の搬送速度が予め定められた一定速度である場合、すなわち単位時間あたりに電極受け部７０上に積層される電極５０の枚数が一定である場合には、制御部９０は、積層開始時からの経過時間に基づいて積層体Ｘの積層高さを検出してもよい。このように、制御部９０が積層体Ｘの積層高さを検出する方法は、特定の実装手段及び方法に限定されない。
【００７５】
また、底壁部７１が底板部４１の下端部Ｐから離れるように電極受け部７０を移動させる方向は、上述実施形態において例示した後方への移動に限られない。例えば、図７に示すように、電極受け部７０が上下方向に移動可能となるように、レール部８１Ａ、摺動部８２Ａ、及び歯付きベルト８３Ａが構成されてもよい。図７に示す例では、電極受け部７０を支持する摺動部８２Ａが、上下方向に延びるレール部８１Ａに沿って架け渡された歯付きベルト８３Ａに接続されることで、電極受け部７０及び摺動部８２Ａは、上下方向にスライド可能となっている。この場合、制御部９０は、積層体Ｘの積層高さが増大するにつれて電極受け部７０を下方に移動させてもよい。また、上記以外にも、電極受け部７０は、積層体Ｘの積層方向に沿って移動可能とされ、制御部９０は、積層体Ｘの積層高さが増大するにつれて積層高さが増大する方向とは反対側の方向に電極受け部７０を移動させてもよい。また、電極受け部７０は、前後方向及び上下方向のそれぞれの方向に移動可能とされ、制御部９０は、積層体Ｘの積層高さが増大するにつれて、後方への移動及び下方への移動を組み合わせて電極受け部７０を移動させてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１…蓄電装置、３…電極組立体、１０…セパレータ付き正極、１１…正極、１２…負極、１３…セパレータ、１４…金属箔、１４ｂ…タブ、１７…金属箔、１７ｂ…タブ、３０…搬送部、４０…滑走部、４１…底板部、４２…側板部、４３…光学センサ、５０…電極、６０…積層部、７０…電極受け部、７１…底壁部、７２…ストッパ、７２ａ…接触面、７３…側壁部、８０…支持部、８１，８１Ａ…レール部、８２，８２Ａ，８５…摺動部、８３，８３Ａ…歯付きベルト、８４…モータ、８５ｃ…荷重センサ、９０…制御部、１００…電極積層装置、ｄｙ…基準値、Ｐ…下端部、Ｐ１，Ｐ２…着地位置、Ｘ…積層体。
【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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