(57)【要約】【課題】電極板の打ち抜き時におけるアルミニウム切粉の凝着を防止し、電池の製造過程の生産性を向上すること。【解決手段】原板４０からアルミニウム箔部分４１Ａを有する電極板２１を打ち抜く方法において、原板４０におけるアルミニウム箔部分４１Ａの少なくとも打ち抜き対象部に対し打ち抜き前に潤滑剤として、前記電極板２１が搭載されるポリマー電池１０に充填される電解液に含まれている成分により構成される潤滑剤を塗布する工程を有するもの。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原板からアルミニウム箔部分を有する電極板を打ち抜く電池用電極板の打ち抜き方法において、
原板におけるアルミニウム箔部分の少なくとも打ち抜き対象部に対し打ち抜き前に潤滑剤として、前記電極板が搭載される電池に充填される電解液に含まれている成分により構成される潤滑剤を塗布する工程を有することを特徴とする電池用電極板の打ち抜き方法。
【請求項２】
原板からアルミニウム箔部分を有する電極板を打ち抜く電池用電極板の打ち抜き装置において、
原板におけるアルミニウム箔部分の少なくとも打ち抜き対象部に対し打ち抜き前に潤滑剤として、前記電極板が搭載される電池に充填される電解液に含まれている成分により構成される潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置を有してなることを特徴とする電池用電極板の打ち抜き方法。
【請求項３】
長尺状の原板からアルミニウム箔部分を有する電極板をくり返し打ち抜く電池用電極板の打ち抜き装置において、
長尺状の原板をアルミニウム箔部分が連続する送給状態で打ち抜き作業位置へ送給する送給装置を有し、
原板におけるアルミニウム箔部分に対し打ち抜き前に連続的に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置を有してなることを特徴とする電池用電極板の打ち抜き装置。
【請求項４】
前記潤滑剤塗布装置が、潤滑剤タンクと、潤滑剤タンクから供給された潤滑剤をアルミニウム箔部分に塗布する塗布ヘッドと、塗布ヘッドをアルミニウム箔部分に対し接離するヘッド移動部とを有してなる請求項２又は３に記載の電池用電極板の打ち抜き装置。
【請求項５】
前記潤滑剤として、前記電解液に含まれている成分で高揮発性のものを用いる請求項２〜４のいずれかに記載の電池用電極板の打ち抜き装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はポリマー電池等の電池用電極板の打ち抜き方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリマー電池の製造過程では、アルミニウム箔の表面に一部を除いて炭素材料からなる活物質を薄層状に塗布した原板を用意し、この原板をダイとポンチにより剪断し、活物質及びアルミニウム箔の複層部分と、アルミニウム箔単層のみのアルミニウム箔部分の２部分を有する正極板（電極板）を製造している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
原板から正極板を打ち抜くに際し、アルミニウム箔部分で生じた切粉がダイとポンチのクリアランスにおいて溶融凝着し、ダイとポンチの打ち抜き動作を阻害する。このため、凝着が発生するたびに、ダイとポンチの動作不良による打ち抜き装置の機械停止を生じ、ダイとポンチの分解、清掃等のメンテナンスを伴ない、ダイとポンチの寿命も低下する。
【０００４】
本発明の課題は、電極板の打ち抜き時におけるアルミニウム切粉の凝着を防止し、電池の製造過程の生産性を向上することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、原板からアルミニウム箔部分を有する電極板を打ち抜く電池用電極板の打ち抜き方法において、原板におけるアルミニウム箔部分の少なくとも打ち抜き対象部に対し打ち抜き前に潤滑剤として、前記電極板が搭載される電池に充填される電解液に含まれている成分により構成される潤滑剤を塗布する工程を有するようにしたものである。
【０００６】
請求項２の発明は、原板からアルミニウム箔部分を有する電極板を打ち抜く電池用電極板の打ち抜き装置において、原板におけるアルミニウム箔部分の少なくとも打ち抜き対象部に対し打ち抜き前に潤滑剤として、前記電極板が搭載される電池に充填される電解液に含まれている成分により構成される潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置を有してなるようにしたものである。
【０００７】
請求項３の発明は、長尺状の原板からアルミニウム箔部分を有する電極板をくり返し打ち抜く電池用電極板の打ち抜き装置において、長尺状の原板をアルミニウム箔部分が連続する送給状態で打ち抜き作業位置へ送給する送給装置を有し、原板におけるアルミニウム箔部分に対し打ち抜き前に連続的に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置を有してなるようにしたものである。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項２又は３の発明において更に、前記潤滑剤塗布装置が、潤滑剤タンクと、潤滑剤タンクから供給された潤滑剤をアルミニウム箔部分に塗布する塗布ヘッドと、塗布ヘッドをアルミニウム箔部分に対し接離するヘッド移動部とを有してなるようにしたものである。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項２〜４のいずれかの発明において更に、前記潤滑剤として、前記電極板に含まれている成分で高揮発性のものを用いるようにしたものである。
【００１０】
【作用】
請求項１、２の発明によれば下記▲１▼、▲２▼の作用がある。
▲１▼潤滑剤として、電極板が搭載される電池に充填される電解液に含まれている成分により構成される潤滑剤を用いることにより、潤滑剤の使用が電池の性能に及ぼす影響を排除できる。
【００１１】
▲２▼原板から電極板を打ち抜くに際し、アルミニウム箔部分に塗布した潤滑剤がダイとポンチの打ち抜き性を向上し、（ａ）アルミニウム切粉の発生を低減し、かつ（ｂ）アルミニウム切粉とダイ、ポンチとの摩擦熱の発生を低減する。これにより、ダイとポンチのクリアランスにおけるアルミニウム切粉の凝着を防止でき、ダイとポンチの動作不良による打ち抜き装置の機械停止を低減し、ダイとポンチの分解、清掃等のメンテナンスも削減し、ダイとポンチの寿命を延ばすことができ、電池の製造過程の生産性を向上できる。
【００１２】
請求項３の発明によれば下記▲３▼の作用がある。
▲３▼長尺状の原板の打ち抜き作業位置への送給過程で、潤滑剤塗布装置が原板におけるアルミニウム箔部分に対し連続的に潤滑剤を塗布することにより、潤滑剤塗布装置の構成、作動を単純化しながら、アルミニウム箔部分に対し確実に潤滑剤を塗布できる。
【００１３】
請求項４の発明によれば下記▲４▼の作用がある。
▲４▼潤滑剤塗布装置が、塗布ヘッドをアルミニウム箔部分に対し接離するヘッド移動部を有するものとしたから、打ち抜き装置の機械稼動中は塗布ヘッドをアルミニウム箔部分に接触させ、打ち抜き装置の機械停止時又はメンテナンス時には塗布ヘッドをアルミニウム箔部分から離隔させることにより、潤滑剤の消費の適正を図ることができる。
【００１４】
請求項５の発明によれば下記▲５▼の作用がある。
▲５▼潤滑剤として、高揮発性のものを用いることにより、金型装置による電極板の打ち抜きが終了した時点以降直ぐに潤滑剤が揮発し、取出装置が保持している電極板の離れが良く、次工程への受渡しミスの発生を防止できる。また、マガジンに打ち抜かれた電極板を積層するタイプの場合であっても、マガジンに積層された電極板同士がくっつくことがなく、後工程への供給時の２枚どりの発生を防止できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は電極板打ち抜き装置を示す模式図、図２は原板を示す模式図、図３は電極板を示す模式図、図４はポリマー電池を示す模式図である。
【００１６】
ポリマー電池１０は、図４に示す如く、外装ケース１１内に正極板２１（電極板）とセパレータ２２と負極板２３をこの順に積層した発電要素２０を収容し、複数枚の正極板２１の各一端に設けた正極タブ２１Ａが接続された正極リード２４と、複数枚の負極板２３の各一端に設けた負極タブ２３Ａが接続された負極リード２５を外装ケース１１のシール部１１Ａから外部に引き出し、外装ケース１１の内部には電解液を封入して構成される。尚、３１Ａ、３１Ｂは正極リード２４の上下の表面に設けたリードフィルム、３２Ａ、３２Ｂは負極リード２５の上下の表面に設けたリードフィルムであり、これらのリードフィルム３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ、３２Ｂは外装ケース１１にもリード２４、２５にも容易に接着して上記シール部１１Ａを封止する。
【００１７】
ここで、正極板２１は、図３に示す如く、アルミニウム箔４１からなる基板の上下の表面に炭素材料からなる活物質４２、４３を被着したものであり、アルミニウム箔４１の一部を活物質４２、４３（アルミニウム箔４１及び活物質４２、４３の複層部分）の外縁より外方に延出させてアルミニウム箔４１の単層のみのアルミニウム箔部分４１Ａとし、このアルミニウム箔部分４１Ａを前述の正極タブ２１Ａとしている。
【００１８】
尚、負極板２３は、銅箔からなる基板の上下の表面に炭素材料からなる活物質を被着したものであり、銅箔の一部を活物質（銅箔及び活物質の複層部分）の外縁より外方に延出させて銅箔の単層のみの銅箔部分とし、この銅箔部分を前述の負極タブ２３Ａとしている。
【００１９】
しかるに、正極板２１は図１に示した如くの電極板打ち抜き装置５０により、図２に示した如くの原板４０から打ち抜いて製造される。原板４０は、アルミニウム箔４１からなる基板の帯状体の長手方向に沿う中央部（アルミニウム箔部分４１Ａ）を除く両側部の上下の表面に活物質４２、４３を薄層状に塗布して構成される長尺体をなす。そして、電極板打ち抜き装置５０は、原板４０の両側部のそれぞれから、図２にＰ１、Ｐ２…で示す打ち抜きパターンに従って、アルミニウム箔部分４１Ａを有する正極板２１をくり返し打ち抜き可能とする。
【００２０】
電極板打ち抜き装置５０は、送給装置５１、潤滑剤塗布装置５２、金型装置５３を有して構成される。
【００２１】
送給装置５１は上下一対のグリッパ５１Ａ、５１Ｂにより、長尺状の原板４０を中央部のアルミニウム箔部分４１Ａが連続する送給状態で金型装置５３による打ち抜き作業位置へ例えば間欠送りにて送給する。
【００２２】
潤滑剤塗布装置５２は原板４０における中央部のアルミニウム箔部分４１Ａに対し、金型装置５３による打ち抜き前に連続的に潤滑剤を塗布する。
【００２３】
具体例としては、潤滑剤塗布装置５２は、潤滑剤タンク５２Ａと、潤滑剤タンク５２Ａから供給された潤滑剤をアルミニウム箔部分４１Ａに塗布する塗布ヘッド５２Ｂと、塗布ヘッド５２Ｂをアルミニウム箔部分４１Ａに対し接離するヘッド移動部５２Ｃとを有して構成される。塗布ヘッド５２Ｂはオイルランプ用の芯等を採用でき、潤滑剤タンク５２Ａの潤滑剤を芯材の毛細管現象を利用して常にその先端のアルミニウム箔部分４１Ａとの接触部分に吸い上げ給油可能とする。ヘッド移動部５２Ｃはシリンダ等により構成され、金型装置５３の機械稼動中は塗布ヘッド５２Ｂをアルミニウム箔部分４１Ａに接触させ、金型装置５３の機械停止時又はメンテナンス時には塗布ヘッド５２Ｂをアルミニウム箔部分４１Ａから離隔させる。本実施形態では塗布ヘッド５２Ｂによりアルミニウム箔部分４１Ａの下面だけに潤滑剤を塗布しており、アルミニウム箔部分４１Ａを挟む塗布ヘッド５２Ｂの反対側には塗布圧力を受ける受け台５４が配置される。
【００２４】
尚、本実施形態では、潤滑剤塗布装置５２が原板４０におけるアルミニウム箔部分４１Ａの下面にだけ潤滑剤を塗布するようにした。但し、潤滑剤塗布装置５２は、特に原板４０が厚物であるとき、アルミニウム箔部分４１Ａの上下両面に潤滑剤を塗布しても良い。
【００２５】
金型装置５３はダイ５３Ａ、ポンチ５３Ｂ、ストリッパー５３Ｃ、取出装置５３Ｄとを有して構成され、ダイ５３Ａの剪断型に原板４０（アルミニウム箔４１及び活物質４２、４３の複層部分と、アルミニウム箔部分４１Ａ）をポンチ５３Ｂにより押込んで正極板２１を打ち抜き可能とする。
【００２６】
尚、金型装置５３にあっては、原板４０の上面側にダイ５３Ａを配置し、原板４０の下面側からポンチ５３Ｂを上動させることにより原板４０に対する上側に正極板２１を打ち抜いている。打ち抜かれた正極板２１は取出装置５３Ｄで保持された後、マガジン等へ積層される。これにより、本実施形態の金型装置５３は、ポンチ５３Ｂが原板４０の下面側から上動して正極板２１を原板４０の上側に打ち抜くようにし、該正極板２１をそのまま取出装置５３Ｄにて保持した後、この取出装置５３Ｄが例えばマガジン上方まで水平移動して保持していた正極板２１を解放すれば、積層動作を実行できる。これに対し、ポンチを原板４０の上面側から下動させて正極板２１を原板４０の下側に打ち抜く場合、正極板２１を取出装置が受取った後、別の保持部材で正極板２１の上面を保持し、更にこの別の保持部材をマガジン上方まで移動させて解放するというステップが必要となり、工程数が増加し高速性に向かない。
【００２７】
潤滑剤塗布装置５２が用いる潤滑剤としては、電極板が搭載される電池に充填される電解液に含まれている成分より構成される潤滑剤とされ、本実施形態では、正極板２１が搭載されるポリマー電池１０に充填される電解液成分の中で、より揮発性の高いものを採用する。潤滑剤として用いる電解液成分としては、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、或いはジエチルカーボネート等が挙げられる。
【００２８】
即ち、潤滑剤としては金型装置５３による正極板２１の打ち抜きが終了した時点以降直ぐに揮発してしまう方が好ましい。これは、潤滑剤がいつまでも揮発されずに濡れていると、取出装置５３Ｄが保持している正極板２１の離れが悪くなり、次工程への受渡しミスが生ずる。またマガジンに打ち抜かれた正極板２１を積層するタイプの場合では更に、マガジンに積層された正極板２１同士がくっつき、例えば後工程への供給時に２枚どりが発生する危険性を有する。
【００２９】
尚、潤滑剤として、電解液に含まれる複数の成分の混合物を用いても良い。また、電解液成分を潤滑剤として用いる場合に、その成分の濃度等が、電解液中における値と必ずしも一致していることまでは要しない。
【００３０】
電極板打ち抜き装置５０による正極板２１の打ち抜き手順は以下の通りになる。
【００３１】
（１）送給装置５１により原板４０を送給し、原板４０の長手方向の各部を順に金型装置５３による打ち抜き作業位置へ間欠送りする。
【００３２】
（２）潤滑剤塗布装置５２により原板４０の中央部のアルミニウム箔部分４１Ａに対し、金型装置５３による打ち抜き作業位置への到達前に、潤滑剤を連続的に塗布する。
【００３３】
（３）送給装置５１の間欠送りにより打ち抜き作業位置に位置付けられた原板４０を、金型装置５３のダイ５３Ａ、ポンチ５３Ｂにより打ち抜いて正極板２１を得る。ダイ５３Ａ、ポンチ５３Ｂは、原板４０におけるアルミニウム箔４１及び活物質４２、４３の複層部分と、アルミニウム箔部分４１Ａの２部分を同時に打ち抜く。
【００３４】
本実施形態によれば以下の作用がある。
▲１▼潤滑剤として、正極板２１が搭載されるポリマー電池１０に充填される電解液に含まれている成分により構成される潤滑剤を用いることにより、潤滑剤の使用がポリマー電池１０の性能に及ぼす影響を排除できる。
【００３５】
▲２▼原板４０から正極板２１を打ち抜くに際し、アルミニウム箔部分４１Ａに塗布した潤滑剤がダイ５３Ａとポンチ５３Ｂの打ち抜き性を向上し、（ａ）アルミニウム切粉の発生を低減し、かつ（ｂ）アルミニウム切粉とダイ５３Ａ、ポンチ５３Ｂとの摩擦熱の発生を低減する。これにより、ダイ５３Ａとポンチ５３Ｂのクリアランスにおけるアルミニウム切粉の凝着を防止でき、ダイ５３Ａとポンチ５３Ｂの動作不良による打ち抜き装置５０の機械停止を低減し、ダイ５３Ａとポンチ５３Ｂの分解、清掃等のメンテナンスも削減し、ダイ５３Ａとポンチ５３Ｂの寿命を延ばすことができ、ポリマー電池１０の製造過程の生産性を向上できる。
【００３６】
▲３▼長尺状の原板４０の打ち抜き作業位置への送給過程で、潤滑剤塗布装置５２が原板４０におけるアルミニウム箔部分４１Ａに対し連続的に潤滑剤を塗布することにより、潤滑剤塗布装置５２の構成、作動を単純化しながら、アルミニウム箔部分４１Ａに対し確実に潤滑剤を塗布できる。
【００３７】
▲４▼潤滑剤塗布装置５２が、塗布ヘッド５２Ｂをアルミニウム箔部分４１Ａに対し接離するヘッド移動部５２Ｃを有するものとしたから、打ち抜き装置５０の機械稼動中は塗布ヘッド５２Ｂをアルミニウム箔部分４１Ａに接触させ、打ち抜き装置５０の機械停止時又はメンテナンス時には塗布ヘッド５２Ｂをアルミニウム箔部分４１Ａから離隔させることにより、潤滑剤の消費の適正を図ることができる。
【００３８】
▲５▼潤滑剤として、高揮発性のものを用いることにより、金型装置５３による正極板２１の打ち抜きが終了した時点以降直ぐに潤滑剤が揮発し、取出装置５３Ｄが保持している正極板２１の離れが良く、次工程への受渡しミスの発生を防止できる。また、マガジンに打ち抜かれた正極板２１を積層するタイプの場合であっても、マガジンに積層された正極板２１同士がくっつくことがなく、後工程への供給時の２枚どりの発生を防止できる。
【００３９】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、電極板の打ち抜き時におけるアルミニウム切粉の凝着を防止し、電池の製造過程の生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は電極板打ち抜き装置を示す模式図である。
【図２】図２は原板を示す模式図である。
【図３】図３は電極板を示す模式図である。
【図４】図４はポリマー電池を示す模式図である。
【符号の説明】
１０  ポリマー電池
２１  正極板（電極板）
４０  原板
４１Ａ  アルミニウム箔部分
５０  打ち抜き装置
５１  送給装置
５２  潤滑剤塗布装置
５２Ａ  潤滑剤タンク
５２Ｂ  塗布ヘッド
５２Ｃ  ヘッド移動部
５３  金型装置
５３Ａ  ダイ
５３Ｂ  ポンチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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