(57)【要約】【課題】巻回時間の短縮による生産性の向上と、巻取りの安定による不良の低減を実現可能である電極群の製造方法およびその製造装置を提供することを目的とする。【解決手段】帯状の正極板１と正極板１に対向した帯状の負極板２と二枚の帯状のセパレータ３を一対のメインニップローラ８により挟み込んだ後、巻芯７に巻き付けて渦巻き状に巻回してなる電極群を構成する方法であって、セパレータ３の二枚のうち、巻芯７側のセパレータ３ｂと負極板２をサブニップローラ９により挟み込んだ状態で巻芯７を回動させて、残りの一枚のセパレータ３ａと正極板１とを巻き付けた後、メインニップローラ８ａを開放し、サブニップローラ９に挟み込まれた負極板２とセパレータ３ｂとを補助手段を用いて、正極板１に押し当て後送り出し、巻芯７に巻き付け、次いでサブニップローラ９を開放し巻回する。【選択図】図１
2007329059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極集電体に少なくとも正極活物質を含む正極合剤を塗布した帯状の正極板と負極集電体にリチウムを保持しうる活物質とする負極合剤を塗布した帯状の負極板をこれらの間にセパレータを介在させて渦巻き状に巻回してなる電極群を形成する電極群の製造方法であって、前記正極板の両側に前記セパレータを配置後、次に前記セパレータを介して配置させた負極板とを巻回する際に、前記負極板およびセパレータを前記正極板に強制的に沿わせるように巻回することを特徴とする電極群の製造方法。
【請求項２】
負極板およびセパレータを正極板に沿わせるのに圧縮空気を吹き付けて行うことを特徴とする請求項１に記載の電極群の製造方法。
【請求項３】
負極板およびセパレータを正極板に沿わせるのにセパレータまたは負極板の動きに同期した接触部材を前記セパレータまたは負極板に押し当てて行うことを特徴とする請求項１に記載の電極群の製造方法。
【請求項４】
帯状の正極板と帯状の負極板をこれらの間にセパレータを介在させて渦巻き状に巻回してなる電極群を形成する電極群の製造装置であって、２枚のセパレータと正極板の先端部を渦巻き状に巻回した後に前記正極板と負極板との間に介在させた一方のセパレータと負極板とを挟み込むサブニップローラと、前記正極板と２枚のセパレータと負極板を挟み込む一対のメインニップローラと、渦巻き状に巻回を行う巻芯と、前記負極板およびセパレータを正極板に強制的に沿わせる補助機構とで構成したことを特徴とする電極群の製造装置。
【請求項５】
補助機構として、エアーブローをセパレータまたは負極板に吹き付ける構成としたことを特徴とする請求項４に記載の電極群の製造装置。
【請求項６】
補助機構として、ローラ式ガイドをセパレータまたは負極板に押し当てる構成としたことを特徴とする請求項４に記載の電極群の製造装置。
【請求項７】
補助機構として、可動式ガイドをセパレータまたは負極板に押し当てる構成としたことを特徴とする請求項４記載の電極群の製造装置。
【請求項８】
サブニップローラを一対のメインニップローラの一方に押し当てて、正極板と負極板との間に介在したセパレータと前記負極板を挟み込む構成としたことを特徴とする請求項４に記載の電極群の製造装置。
【請求項９】
独立した一対のサブニップローラで、正極板と負極板との間に介在したセパレータと前記負極板を挟み込む構成としたことを特徴とする請求項４に記載の電極群の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池に代表されるリチウムイオン二次電池に関し、電極板である正極板と負極板とをセパレータを介して巻芯に巻き付け、渦巻き状に巻回してなる電極群を形成する電極群の製造方法およびその製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年では、ＡＶ機器あるいはパソコンや携帯型通信機器などの電子機器のポータブル化やコードレス化が急速に促進されており、これらの電子機器の駆動用電源として信頼性も高く、メンテナンスも容易であることから、ニッケルカドミウム蓄電池やニッケル水素蓄電池、リチウムイオン二次電池などが代表的であり、各種用途に幅広く使用されている。
【０００３】
また、電動工具、電動補助付自転車、芝刈機、さらに電気自動車などの大きな負荷特性を必要とする駆動用電源として、高容量及び大電流の充放電特性を持った電池が求められ、一層の安全性、信頼性の高い電池の開発が要望されている。例えば、図８に示すようにリチウムイオン二次電池用の電極群６は、正極板１と負極板２をセパレータ３とを介して渦巻き状に巻回して構成されている。そして、電極群６は各正極板１、負極板２の先端付近に備えられた電極端子４，５が、電極群６の側面から突出することにより接続用の端子を構成している。
【０００４】
従来の渦巻き状に巻回する電極群の製造方法は、先ず図７（ａ）に示すように一対のニップローラ１０８を開放した状態で、二枚のセパレータ１０３ａ，１０３ｂの間の正極板１０１をチャック１０５で挟み、負極板１０２をチャック１０６で挟んでニップローラ１０８の間に押し込む。次に、図７（ｂ）に示されるようにセパレータ１０３ａ，１０３ｂ及び正極板１０１、負極板１０２を一対のニップローラ１０８により挟み込むと共に、分割された巻芯１０７でセパレータ１０３ａ，１０３ｂを挟み込み、セパレータ１０３ａ，１０３ｂの先端部分を押さえローラ１１０と固定板１１１で挟み込み、セパレータ用カッター１０４でセパレータ１０３ａ、１０３ｂの先端部分を切断する。続いて、図７（ｃ）に示すように巻芯１０７を同図の矢印に示される左回りに1回転だけ回動させて、正極板１０１をセパレータ１０３ａ，１０３ｂで挟んだ状態で巻芯１０７に巻回させる。
【０００５】
その後、図７（ｄ）に示されるように一対のニップローラ１０８を開放してセパレータ１０３ｂのたるみを取り、負極板１０２をチャック１０６で挟み、セパレータ１０３ｂと巻芯１０７の間に押し込む。図７（ｅ）に示されるように、セパレータ１０３ａ，１０３ｂ、正極板１０１および負極板１０２を一対のニップローラ１０８により挟み込んで、図６（ｆ）に示されるように正極板１０１および負極板１０２を極板用カッター１０９で切断して、巻芯１０７を同図の矢印に示される左回りに回動させることにより、セパレータ１０３ａ，１０３ｂおよび正極板１０１、負極板１０２を巻回する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１―２０２９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献の従来技術では図７（ｃ）、（ｄ）に示されるように、一対のニップローラ１０８を開放して巻芯側のセパレータ１０３ｂのたるみを取り、負極板１０２を巻芯側のセパレータ１０３ｂと巻芯１０７の間に押し込む際に、負極板１０２の先端が所定の位置に達するまで、巻芯側のセパレータ１０３ｂに沿って接触しながら平行に移動する必要があり、負極板１０２の先端が規制のない自由な状態で巻芯側のセパ
レータ１０３ｂと巻芯１０７の間に押し込まれるため、負極板１０２の先端部に折れ曲がりの発生や負極板１０２とセパレータ１０３ｂが密着できず、渦巻状に巻回する際に巻きズレを起こす問題が発生する。巻きズレが発生することにより、電池を組み立てる工程で電池を構成する電池ケースに電極群が入らなかったり、電池として内部短絡を起こす問題がある。
【０００７】
さらに、図７（ｃ）に示されるように巻芯１０７を同図の矢印方向に示される左回り方向に1回転だけ回動させて、正極板１０１をセパレータ１０３ａ，１０３ｂで挟んだ状態で巻芯１０７に巻き付け後に回動を一時停止し、図７（ｄ）に示されるようにニップローラ１０８を開放して巻芯側のセパレータ１０３ｂのたるみを取り、負極板１０２を巻芯側のセパレータ１０３ｂと巻芯１０７の間に押し込んだ後、図７（ｅ）に示すようにセパレータ１０３ａ，１０３ｂ、正極板１０１および負極板１０２をニップローラ１０８により挟み込んで、図７（ｆ）に示すように正極板１０１および負極板１０２を極板用カッター１０９で切断して巻芯１０７を左回りに回動させることにより、セパレータ１０３ａ，１０３ｂおよび正極板１０１および負極板１０２を巻回するが、回動、一時停止、回動の動作をするため巻回するのに多くの時間を要する。
【０００８】
本発明では上記従来の課題を鑑みてなされたもので、帯状の正極板の両側にセパレータを配置後、次にセパレータを介して配置させた帯状の負極板とを巻回する際に、負極板およびセパレータを正極板に強制的に沿わせて巻回する電極群の製造方法およびその製造装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記のような目的を達成するために本発明の電極群の製造方法は、正極集電体に少なくとも正極活物質を含む正極合剤を塗布した帯状の正極板と負極集電体にリチウムを保持しうる活物質とする負極合剤を塗布した帯状の負極板をこれらの間にセパレータを介在させて、渦巻き状に巻回してなる電極群を形成する電極群の製造方法であって、正極板の両側にセパレータを配置後、次にセパレータを介して配置させた負極板を巻回する際に、負極板およびセパレータを正極板に強制的に沿わせて巻回することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、正極集電体に少なくとも正極活物質を含む正極合剤を塗布した帯状の正極板と負極集電体にリチウムを保持しうる活物質とする負極合剤を塗布した帯状の負極板をこれらの間にセパレータを介在させて渦巻き状に巻回してなる電極群を形成する電極群の製造方法であって、正極板の両側にセパレータを配置後、次にセパレータを介して配置させた負極板とを巻回する際に、負極板およびセパレータを正極板に強制的に沿わせて巻回することにより、セパレータと正極板を巻回した後にセパレータの弛みを取り、負極板を規制しながらセパレータを巻回している巻芯に巻き込むことが可能となり、負極板の折れや負極板がセパレータに密着することで巻きズレのなく巻回の安定により巻ズレの低減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の第1の発明においては、正極集電体に少なくとも正極活物質を含む正極合剤を塗布した帯状の正極板と負極集電体にリチウムを保持しうる活物質とする負極合剤を塗布した帯状の負極板をこれらの間にセパレータを介在させて渦巻き状に巻回してなる電極群を形成する電極群の製造方法であって、正極板の両側にセパレータを配置後、次にセパレータを介して配置させた負極板とを巻回する際に、負極板およびセパレータを正極板に強制的に沿わせるように巻回することにより、セパレータと正極板とを巻回した後にセパレータの弛みを取り、負極板を規制しながらセパレータを巻回している巻芯に巻き込むことが可能となり、負極板の折れの抑制や負極板がセパレータに密着することで、巻きズレの
なく巻回の安定により巻ズレの低減が可能となる。
【００１２】
本発明の第２の発明においては、負極板およびセパレータを正極板に沿わせるのに圧縮空気をセパレータまたは負極板に吹き付けて正極板に沿わすことにより、負極板、セパレータに接触なく正極板に負極板、セパレータを密着することができ、傷を付けずに安定した巻回を実現することが可能である。
【００１３】
本発明の第３の発明においては、負極板およびセパレータを正極板に沿わせるのにセパレータまたは負極板の動きに同期した接触部材をセパレータまたは負極板に押し当て、正極板に沿わすことにより、負極板、セパレータに接触しながらも傷を付けずにことなく正極板に負極板、セパレータを密着することができ、安定した巻回を実現することが可能である。
【００１４】
本発明の第４の発明においては、帯状の正極板と帯状の負極板をこれらの間にセパレータを介在させて渦巻き状に巻回してなる電極群を形成する電極群の製造装置であって、２枚のセパレータと正極板の先端部を渦巻き状に巻回した後に正極板と負極板との間に介在させた一方のセパレータと負極板とを挟み込むサブニップローラと、正極板と２枚のセパレータと負極板を挟み込む一対のメインニップローラと、渦巻き状に巻回を行う巻芯と、負極板およびセパレータを正極板に強制的に沿わせる補助機構とで構成したことにより、メインローラが開放状態にも関わらず補助機構でセパレータの弛みと取り、負極板を規制しながらセパレータを巻回している巻芯に巻き込むことが可能となり、負極板の折れの抑制や負極板がセパレータに密着することで、巻きズレの発生を抑制しながらも連続して巻回することが可能である。
【００１５】
本発明の第５の発明においては、補助機構として、エアーブローをセパレータまたは負極板に吹き付ける構成としたことにより、メインローラが開放状態にも関わらず接触せずに負極板、セパレータを正極板に密着することができ、負極板に傷を付けることなく巻回が可能となる。
【００１６】
本発明の第６の発明においては、補助機構として、ローラ式ガイドをセパレータまたは負極板に押し当てる構成としたことで、負極板やセパレータに接触しながらもローラが転がることにより接触抵抗を最小限に抑制でき、負極板やセパレータに引っかき傷を付けずに安定した巻回が可能となる。
【００１７】
本発明の第７の発明においては、補助機構として、可動式ガイドをセパレータまたは負極板に押し当てる構成としたことにより、セパレータおよび負極板の走行速度と同調速度で可動式ガイドを可動させてセパレータおよび負極板に押し当てることが可能なため、セパレータや負極板に傷を付けることなく安定した巻回を実現することが可能である。
【００１８】
本発明の第８の発明においては、サブニップローラを一対のメインニップローラの一方に押し当てて、正極板と負極板との間に介在したセパレータと負極板を挟み込む構成としたことにより、セパレータや負極板の保持を解除せずに巻芯に押し込むことができ、一時作動停止をすることなく巻回ができるので連続して巻回することが可能となり、生産性の向上への効果がある。
【００１９】
本発明の第９の発明においては、独立した一対のサブニップローラで、正極板と負極板との間に介在したセパレータと負極板を挟み込む構成としたことにより、サブニップローラとメインニップローラ間のセパレータと負極板の走行経路を直線化することもでき、装置のコンパク化が可能となる。
【００２０】
以下、本発明での実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は実施の形態の全体図を示し、図２は同形態の巻回部の概略斜視図を示す。帯状の正極板１と帯状の負極板２と帯状のセパレータ３ａ、セパレータ３ｂはそれぞれフープ状態で正極板の巻出部１３、負極板の巻出部１４、セパレータの巻出し部１５、セパレータの巻出し部１６に配置されている。巻出部から出た帯状の正極板１と負極板２とセパレータ３ａ、セパレータ３ｂは走行ローラ１７に巻きかけられた状態で搬送される構成になっている。
【００２１】
また、巻回時の張力を一定にするために正極板１のダンサーローラ１８、負極板のダンサーローラ１９、セパレータ３ａのダンサーローラ２０、セパレータ３ｂのダンサーローラ２１を配置している。チャック２２は正極板１、負極板２の進行方向に平行に配置されて極板を挟んでニップローラ８の間に押し込む構成になっている。極板用カッター２３は正極板１、負極板２の進行方向に対し垂直に配置されて正極板１または、負極板２を切断する構成になっている。
【００２２】
メインニップローラ８は一対の可動メインニップローラ８ａと固定メインニップローラ８ｂから構成されており、これらの可動メインニップローラ８ａと固定メインニップローラ８ｂが互いに接触することにより閉じられると共に、互いに離反することにより開放するようになっている。サブニップローラ９は固定メインニップローラ８ｂと一対に構成されており、これらの固定メインニップローラ８ｂとサブニップローラ９が互いに接触することにより閉じられると共に、互いに離反することにより開放するようになっている。
【００２３】
また、巻芯７はメインニップローラ８の近傍に位置して回動する構成になっている。正極板１とセパレータ３ａ、セパレータ３ｂと負極板２を一対のメインニップローラ８で挟み込み、正極板１と負極板２との間に介在させた一方のセパレータ３ｂと負極板２をサブニップローラ９で挟み込んだ後に、セパレータ３ａ、セパレータ３ｂの先端部を巻芯補助ピン７ａと巻芯ピン７ｂで挟み込んで渦巻き状に巻回を行う。巻回完了した電極群は、図１に示すようにタレット２５が左回りに９０度回動してセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを引張り出しながら搬送後、セパレータ用カッター２４でセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを切断する。同時に、巻芯７は次の巻回できる状態にセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを挟み込む。
【００２４】
次に図３を用いて動作を説明すると、図３（ａ）に示すように、可動メインニップローラ８ａと固定メインニップローラ８ｂの間に正極板１、負極板２およびセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを挟み込み、サブニップローラ９と固定メインニップローラ８ｂの間に負極板２および巻芯７側のセパレータ３ｂを挟み込んだ後、巻芯補助ピン７ａと巻芯ピン７ｂが互いに接触することにより円形状を構成してその間にセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを挟み込むと共に巻芯７が左回りに回動されて、巻芯７にセパレータ３ａ、セパレータ３ｂが巻き付けられた。
【００２５】
図３（ｂ）に示すように、巻芯７に対して、正極板１がセパレータ３ａ、セパレータ３ｂにより挟み込まれた状態で巻き付けられた際、巻芯７側のセパレータ３ｂのたるみが発生する。ここで、図３（ｃ）に示すように、可動メインニップローラ８ａが開放されて、巻芯７が矢印方向の左回りに回動することにより、巻芯７側のセパレータ３ｂのたるみを取りながら巻芯７に巻き付けた。
【００２６】
その後、前後駆動シリンダ２６の先端部に付属した吹き付け部１０が前進し、サブニップローラ９により挟み込まれた負極板２と巻芯７側のセパレータ３ｂに圧縮空気開閉弁２８を開放して圧縮空気発生部２９で発生させた乾燥した圧縮空気を吹き付け部１０より吹き付けて、負極板２とセパレータ３ｂを正極板１に押し当て、図３（ｄ）から（ｅ）に示すように吹き付け部１０が上下駆動シリンダ２７により下降することで負極板２およびセ
パレータ３を正極板１に沿わせる補助を行い、巻芯７に巻き付けた。そして、図３（ｆ）に示すように、サブニップローラ９を開放し電極群を作製した。本発明は、以下説明に限定されない。
【実施例１】
【００２７】
実施例１では図３（ａ）に示すように、可動メインニップローラ８ａと固定メインニップローラ８ｂの間に正極板１、負極板２およびセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを挟み込み、サブニップローラ９と固定メインニップローラ８ｂの間に負極板２および巻芯７側のセパレータ３ｂを挟み込んだ後、巻芯補助ピン７ａと巻芯ピン７ｂが互いに接触することにより円形状を構成してその間にセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを挟み込むと共に巻芯７が１分間に１２００回転の速度で左回りに回動されて巻芯７にセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを巻き付けた。
【００２８】
図３（ｂ）に示すように、巻芯７に対して正極板１がセパレータ３ａ、セパレータ３ｂにより挟み込まれた状態で巻き付けられた際、巻芯７側のセパレータ３ｂのたるみが発生する。ここで、図３（ｃ）に示すように、可動メインニップローラ８ａが開放されて巻芯７が１分間に１２００回転の速度で左回りに回動することにより、巻芯７側のセパレータ３ｂのたるみを取りながら巻芯７に巻き付けた。
【００２９】
その後、サブニップローラ９により挟み込まれた負極板２と巻芯７側のセパレータ３ｂに前後駆動シリンダ２６の先端に付属した吹き付け部１０を２００ｍｍ／ｓの速度で前進させ、圧縮空気開閉弁２８を開放し、圧縮空気発生部２９で発生させ乾燥した０．２ＭＰａの圧縮空気を１．６秒間吹き付けて負極板２と巻芯７側のセパレータ３ｂを正極板１に押し当て、図３（ｄ）から（ｅ）に示すように、吹き付け部１０が上下駆動シリンダ２７により４００ｍｍ／ｓの速度で下降することで負極板２およびセパレータ３を正極板１に沿わせる補助を行い、巻芯７に巻き付けた。
【００３０】
図３（ｆ）に示すように、サブニップローラ９を開放し電極群を作製した。次に巻回するものとしては、直径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍのリチウム二次電池用の電極群として、アルミニウム製の集電体に少なくとも正極活物質を含む正極合剤を塗布した幅５７ｍｍ、厚み０．２ｍｍの帯状の正極板と銅製の集電体にリチウムを保持しうる活物質とする負極合剤を塗布した幅５８．５ｍｍ、厚み０．２ｍｍの帯状の負極板をこれらの間に幅６２ｍｍ、厚み０．０２ｍｍのセパレータを介在させて巻回して電極群を形成する。
【００３１】
また、図３（ｃ）に示すように吹き付け部１０は、巻芯７とメインニップローラ８の間に設けられており、負極板２に近づく方向に２００ｍｍ／ｓの速度で可動後、負極板２の進行方向と同じ方向に同期して４００ｍｍ／ｓの速度で可動する動作ができるように、少なくとも一個以上の穴からエアーブローの吹き付けができる金属製のブロック形状をした構成になっている。なお、吹き付け部１０から吹き付けるエアは、乾燥した圧縮空気の方が好ましい。本発明では乾燥した圧縮空気を吹き付ける構成になっている。以上の方法で作製した電極群を実施例１とした。
【実施例２】
【００３２】
実施例２では実施例１と異なる部分について図４を参照しながら説明する。その他の内容については実施例１に記載の電極群の製造方法と同等である。図４に示すように、可動メインニップローラ８ａが開放されて、巻芯７が１分間に１２００回転の速度で左回りに回動することにより、巻芯７側のセパレータ３ｂのたるみを取りながら巻芯７に巻き付けた。
【００３３】
その後、サブニップローラ９により挟み込まれた負極板２と巻芯７側のセパレータ３ｂ
に前後駆動シリンダ２６の先端に付属したローラガイド１１を２００ｍｍ／ｓの速度で前進し押し当てる。ローラガイド１１は、巻芯７とメインニップローラ８の間に設けられており、負極板２に近づく方向に２００ｍｍ／ｓの速度で可動後、負極板２の進行方向と同じ方向に同期して４００ｍｍ／ｓの速度で可動する動作ができるように、少なくとも一個以上のローラを具備した構成になっている。なお、ローラは回転抵抗が少なくローラの個数が多くローラ直径は小さい金属製の方が好ましい。本発明ではローラ直径６ｍｍの金属製のベアリングを５個具備した構成になっている。最後に負極板２およびセパレータ３を正極板１に沿わせる補助をローラガイド１１で行い、巻芯７に巻き付け作製した電極群を実施例２とした。
【実施例３】
【００３４】
実施例３では実施例１と異なる部分について図５を参照しながら説明する。その他の内容については実施例１に記載の電極群の製造方法と同等である。図５に示すように、可動メインニップローラ８ａが開放されて、巻芯７が１分間に１２００回転の速度で左回りに回動することにより、巻芯７側の負極板用セパレータ３ｂのたるみを取りながら巻芯７に巻き付けた。
【００３５】
その後、サブニップローラ９により挟み込まれた負極板２と巻芯７側のセパレータ３ｂに前後駆動シリンダ２６の先端に付属した可動ガイド１２を２００ｍｍ／ｓの速度で前進し押し当てる。可動ガイド１２は、巻芯７とメインニップローラ８の間に設けられており、負極板２に近づく方向に２００ｍｍ／ｓの速度で可動後、負極板２の進行方向と同じ方向に同期して４００ｍｍ／ｓの速度で可動する動作ができる構成になっている。なお、可動ガイド１２はＬ字型の形状の構成になっており材質として樹脂の方が好ましい。本発明では樹脂製のＬ字型の可動ガイドの構成になっている。最後に負極板２およびセパレータ３を正極板１に沿わせる補助を可動ガイド１２で行い、巻芯７に巻き付け作製した電極群を実施例３とした。
【実施例４】
【００３６】
実施例４では図６（ａ）に示すように、可動メインニップローラ８ａと固定メインニップローラ８ｂの間に正極板１、負極板２およびセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを挟み込み、固定サブニップローラ９ａと可動サブニップローラ９ｂの間に負極板２および巻芯７側のセパレータ３ｂを挟み込んだ後、巻芯補助ピン７ａと巻芯ピン７ｂが互いに接触することにより円形状を構成して、その間にセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを挟み込むと共に、巻芯７が１分間に１２００回転の速度で左回りに回動されて、巻芯７にセパレータ３ａ、セパレータ３ｂが巻き付けられた。
【００３７】
図６（ｂ）に示すように、巻芯７に対して、正極板１がセパレータ３ａ、セパレータ３ｂにより挟み込まれた状態で巻き付けられた際、巻芯７側のセパレータ３ｂのたるみが発生する。ここで、図６（ｃ）に示すように、可動メインニップローラ８ａが開放されて、巻芯７が１分間に１２００回転の速度で左回りに回動することにより、巻芯７側のセパレータ３ｂのたるみを取りながら、巻芯７に巻き付けた。
【００３８】
その後、固定サブニップローラ９ａと可動サブニップローラ９ｂにより挟み込まれた負極板２と巻芯７側のセパレータ３ｂに前後駆動シリンダ２６の先端に付属した吹き付け部１０を２００ｍｍ／ｓの速度で前進させ圧縮空気開閉弁２８を開放して、圧縮空気発生部２９で発生させ乾燥した０．２ＭＰａの圧縮空気を１．６秒間吹き付けて押し当て、図６（ｄ）から（ｅ）に示すように吹き付け部１０が上下駆動シリンダ２７により４００ｍｍ／ｓの速度で下降することで、正極板１に沿わす補助を圧縮空気で行い、巻芯７に巻き付けた。そして、図６（ｆ）に示すように、可動サブニップローラ９ｂを開放し、作製した電極群を実施例４とした。
【００３９】
（比較例）
まず、図７（ａ）に示すようにニップローラ１０８を開放した状態で、セパレータ１０３ａ、セパレータ１０３ｂの間に、正極板１０１及び負極板１０２を押し込んだ後、図７（ｂ）に示すようにセパレータ１０３ａ、セパレータ１０３ｂおよび正極板１０１、負極板１０２をニップローラ１０８により挟み込むと共に、巻芯１０７でセパレータ１０３ａ、セパレータ１０３ｂを挟み込み、余分のセパレータ１０３ａ、セパレータ１０３ｂをセパレータ用カッター１０４によりタレット１１１の表面に押し当てて切断した。続いて、図７（ｃ）に示すように巻芯１０７を左回りに1回転だけ回動させて、正極板１０１をセパレータ１０３ａ、セパレータ１０３ｂで挟んだ状態で巻芯１０７に巻き付けた。
【００４０】
その後、図７（ｄ）に示すようにニップローラ１０８を開放して、巻芯側のセパレータ１０３ｂのたるみを取り、負極板１０２を巻芯側のセパレータ１０３ｂと巻芯１０７の間に押し込んだ後、図７（ｅ）に示すようにセパレータ１０３ａ、セパレータ１０３ｂ、正極板１０１および負極板１０２をニップローラ１０８により挟み込んで、図７（ｆ）に示すように正極板１０１及び負極板１０２を極板用カッター１０９で切断して、巻芯１０７を左回りに回動させることにより、セパレータ１０３ａ、セパレータ１０３ｂおよび正極板１０１、負極板１０２を巻き取った電極群を比較例とした。このようにして、図８に示す電極群６を完成させた。
【００４１】
比較例の電極群の製造方法と本発明の実施例の電極群の製造方法を比較するため、電極群を構成したときの巻回時間と正極板と負極板の巻きズレ不良を評価した。
【００４２】
巻回時間として長尺の正極板及び負極板と二枚の長尺のセパレータを、一対のメインニップローラにより挟み込み、巻芯に巻き付けて電極群を構成する巻回時間を測定し、従来の電極群の製造方法と本発明の電極群の製造方法とを比較検討した。
【００４３】
巻きズレ不良は、不良数と検査数との比率を不良率として定義し、電極群の製造方法にて構成された１００００個の電極群をＸ線検査して、正極板と負極板の高さ方向のズレを縦断面において負極板より正極板が出ないものは良品、出たものは不良品として選別し、排出された不良品の数量を比較検討した。従来の電極群の製造方法と、本発明の電極群の製造方法との比較データを（表1）に示す。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
比較例の場合、図７（ｃ）に示すように巻芯１０７を同図の矢印方向に示される左回り方向に1回転だけ回動させて、正極板１０１をセパレータ１０３ａ，１０３ｂで挟んだ状態で巻芯１０７に巻き付け後、回動を一時停止し、図７（ｄ）に示すようにニップローラ
１０８を開放して巻芯側のセパレータ１０３ｂのたるみを取り、負極板１０２を巻芯側のセパレータ１０３ｂと巻芯１０７の間に押し込んだ後、図７（ｅ）に示すようにセパレータ１０３ａ，１０３ｂや正極板１０１および負極板１０２をニップローラ１０８により挟み込んで、図７（ｆ）に示すように正極板１０１および負極板１０２を極板用カッター１０９で切断して、巻芯１０７を左回りに回動させることにより、セパレータ１０３ａ，１０３ｂ及び正極板１０１および負極板１０２を巻回するが、回動、一時停止、回動の動作をするため、巻回するのに多くの時間を要する。
【００４６】
さらに、図７（ｃ）、（ｄ）に示すように一対のニップローラ１０８を開放して巻芯側のセパレータ１０３ｂのたるみを取り、負極板１０２を巻芯側のセパレータ１０３ｂと巻芯１０７の間に押し込む際に、負極板１０２の先端が所定の位置に達するまで、巻芯側のセパレータ１０３ｂに沿って接触しながら平行に移動する必要があり、負極板１０２の先端が規制のない自由な状態で巻芯側のセパレータ１０３ｂと巻芯１０７の間に押し込まれるため、負極板１０２の先端部が折れ曲がりの発生や負極板１０２とセパレータ１０３ｂが密着できず、渦巻き状に巻回する際に巻きズレを起こす問題が発生する。巻きズレが発生することにより、電池を組み立てる工程で電池を構成するケースに電極群が入らなかったり、電池として内部短絡を起こす問題がある。
【００４７】
一方、本発明の電極群は、帯状の正極板と帯状の負極板をこれらの間にセパレータを介在させて渦巻き状に巻回してなる電極群を形成する電極群であって、２枚のセパレータと正極板の先端部を渦巻き状に巻回した後に、正極板と負極板との間に介在させた一方のセパレータと負極板とを挟み込むサブニップローラと、正極板と２枚のセパレータと負極板を挟み込む一対のメインニップローラと、渦巻き状に巻回を行う巻芯と、巻回を補助する補助機構とで構成した製造装置で作製したことにより、メインローラが開放状態にも関わらず補助機構でセパレータの弛みを取り、負極板を規制しながらセパレータを巻回している巻芯に巻き込むことが可能となり、負極板の折れの抑制や負極板がセパレータに密着することで、巻きズレの発生を抑制しながらも連続して巻回時間を短縮することが可能である。
【００４８】
（表１）の結果から、本発明の電極群の製造方法は、電極群を構成したときの巻回時間の短縮と巻きずれ不良の低減の点で特有の効果を有している。特に、実施例１は、巻回を補助する補助機構が図３（ｃ）に示すように吹き付け部１０で構成されており、負極板２を巻芯７側のセパレータ３ｂに非接触で乾燥した０．２ＭＰａの圧縮空気を１．６秒間吹き付けて押し当て、図３（ｄ）から（ｅ）に示すように吹き付け部１０が下降することで、負極板２を沿わす補助を行い、巻芯７に巻き付けるため負極板２に傷を付けることなく電極群を構成するので、巻きズレ不良の低減に優れている。
【００４９】
以上の結果から本発明を用いることにより、生産性の向上と巻取りの安定による不良の低減を実現可能である電極群の製造方法である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明にかかる電極群の製造方法は、セパレータの二枚のうち、巻芯側のセパレータと負極板をサブニップローラにより挟み込んだ状態で巻芯を回動させて、巻外側に位置する残りの一枚のセパレータと正極板とを巻き付けた後、メインニップローラを開放し、前記サブニップローラにより挟み込まれた前記負極板に補助手段を用いて、前記巻芯側のセパレータに押し当て後、送り出し、前記負極板を前記巻芯に巻き付け、次いで前記サブニップローラを開放し、前記電極群を成形することで、セパレータと正極板を巻回した後にセパレータの弛みを取り、負極板を規制しながらセパレータを巻回している巻芯に巻き込むことが可能となり、負極板の折れや負極板がセパレータに密着することで、巻きズレのなく巻回の安定により巻ズレの低減が可能となる。さらに、巻回時間の短縮が可能になるの
で、不良の低減と、生産性を向上して電極群のコストの低減を図ることが可能で、信頼性の高い電極群の製造方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の電極群の製造装置を示す概略斜視図
【図２】同製造装置の巻回部の概略斜視図
【図３】（ａ）本発明の実施例１における巻回始めの状態図、（ｂ）同実施例１のセパレータと正極板の巻回時の状態図、（ｃ）同実施例１のエアーブローを作動始めの状態図、（ｄ）同実施例１における負極板の巻回始めの状態図、（ｅ）同実施例１の巻回時の状態図、（ｆ）同実施例１の巻回終了時の状態図
【図４】本発明の実施例２におけるローラガイドの作動始めの状態図
【図５】本発明の実施例３における可動ローラの作動始めの状態図
【図６】（ａ）本発明の実施例４における巻回始めの状態図、（ｂ）同実施例４のセパレータと正極板の巻回時の状態図、（ｃ）同実施例４のエアーブローを作動始めの状態図、（ｄ）同実施例４における負極板の巻回始めの状態図、（ｅ）同実施例４の巻回時の状態図、（ｆ）同実施例４の巻回終了時の状態図
【図７】（ａ）従来の電極群の製造方法における巻回始めの状態図、（ｂ）同方法のセパレータ切断時の状態図、（ｃ）同方法のセパレータと正極板の巻回時の状態図、（ｄ）同方法における負極板の巻回始めの状態図、（ｅ）同方法の巻回時の状態図、（ｆ）同方法の巻回終了時の状態図
【図８】リチウムイオン二次電池用の電極群を示す概略斜視図
【符号の説明】
【００５２】
１  正極板
２  負極板
３  セパレータ
３ａ  セパレータ
３ｂ  セパレータ
４  正極板用電極端子
５  負極板用電極端子
６  電極群
７  巻芯
７ａ  巻芯補助ピン
７ｂ  巻芯ピン
８  メインニップローラ
８ａ  可動メインニップローラ
８ｂ  固定メインニップローラ
９  サブニップローラ
９ａ  固定サブニップローラ
９ｂ  可動サブニップローラ
１０  吹き付け部
１１  ローラガイド
１２  可動ガイド
１３  正極板の巻出部
１４  負極板の巻出部
１５  セパレータの巻出部
１６  セパレータの巻出部
１７  走行ローラ
１８  正極板のダンサーローラ
１９  負極板のダンサーローラ
２０  セパレータのダンサーローラ
２１  セパレータのダンサーローラ
２２  チャック
２３  極板用カッター
２４  セパレータ用カッター
２５  タレット
２６  前後駆動シリンダ
２７  上下駆動シリンダ
２８  圧縮空気開閉弁
２９  圧縮空気発生部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図４】
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【図６】
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