(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺な極板をその長手方向に搬送する極板搬送機構と、
前記極板の一方の面に、所定の長さの短冊状リチウム箔を所定の間隔毎に貼り付ける第１貼付機構と、
前記極板の他方の面に、所定の長さの短冊状リチウム箔を所定の間隔毎に貼り付ける第２貼付機構と、
両面に前記リチウム箔が貼り付けられた前記極板を合紙と一体的に巻き取る極板巻き取り軸と、
前記第１および第２貼付機構の間に配置され、前記極板の搬送路の長さを任意に変更可能な搬送路長可変機構と、
を備えることを特徴とするリチウム箔の貼付装置。
【請求項２】
請求項１記載の貼付装置において、前記搬送路長可変機構は、前記極板に摺接して所定の搬送路を形成するとともに、アクチュエータの作用下に進退自在な調整ローラを備えることを特徴とするリチウム箔の貼付装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の貼付装置において、前記極板の一方の面に設けられた電極材塗布部位と未塗布部位との塗布境界部位を検出する第１検出手段と、
前記極板の他方の面に設けられた電極材塗布部位と未塗布部位との塗布境界部位を検出する第２検出手段と、
前記第１および第２検出手段からの情報に基づいて前記極板搬送機構および前記搬送路長可変機構を駆動制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするリチウム箔の貼付装置。
【請求項４】
請求項１記載の貼付装置において、前記第１および第２貼付機構は、それぞれ長尺なリチウム箔と合紙とを一体的に巻回する第１および第２送り出し軸と、
前記第１および第２送り出し軸から前記リチウム箔を送り出すために前記合紙を巻き取る第１および第２合紙巻き取り軸と、
を備えることを特徴とするリチウム箔の貼付装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、短冊状リチウム箔を所定の間隔毎に極板上に貼り付けるためのリチウム箔の貼付装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電池用電極としてリチウム電極を組み込んだリチウム電池が、種々の用途に採用されている。このリチウム電極は、通常、フープ状やシート状の長尺なリチウム箔を集電体（極板）面に固着して製造されている。
【０００３】
この場合、集電体の両面に対して短冊状リチウム箔を貼り付けることが望ましく、これを行うための装置が考えられている。具体的には、長尺状の集電体を搬送機構を介して一定速度で繰り出すとともに、前記集電体の一方の面側に配置された第１貼付機構の作用下に前記一方の面に短冊状リチウム箔を貼り付けた後、該集電体の他方の面側に配置された第２貼付機構の作用下に前記他方の面に短冊状リチウム箔を貼り付けるように構成するものである。
【０００４】
ところで、集電体の両面には、それぞれ電極材塗布部と未塗布部とが交互に設けられており、前記集電体の両面側それぞれに配設された検出機構を介して各塗布境界部位が検出され、この検出結果に基づいて前記両面に短冊状リチウム箔が貼り付けられている。その際、集電体の両面では、短冊状リチウム箔の貼り付け開始位置が異なっており、搬送機構の駆動情報、例えば、サーボモータのパルス数をカウントし、それぞれ所定の移動距離に対応するパルス数がカウントされた時点で、第１および第２貼付機構が個別に駆動されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、集電体の両面で短冊状リチウム箔の貼り付けタイミングが異なり易く、前記集電体の一方の面に短冊状リチウム箔の貼り付け処理が行われている際に、該集電体の他方の面で短冊状リチウム箔の貼り付け処理が開始されない場合がある。
【０００６】
このため、例えば、一方の面に貼り付けられた短冊状リチウム箔にＮＧが発生した時、このＮＧ情報が第２貼付機構側に正確に送られないおそれがある。第１貼付機構の貼り付け処理時に、第２貼付機構が集電体のリチウム箔貼り付け部位同士の間（中間位置）に対応していると、この第１貼付機構のＮＧ情報が、前記第２貼付機構において何番目の貼り付け部位に対応するかを検出することが困難になるからである。これにより、ＮＧ情報やデータのシフト等を含む制御全体が相当に複雑化するという問題がある。
【０００７】
さらに、第１貼付機構による短冊状リチウム箔の貼り付け処理が終了した時点で、第２貼付機構側が貼り付け途上にあると、例えば、駆動源であるサーボモータがこの第１貼付機構側を基準にして立ち上がる際、その立ち上がり速度に影響されて前記第２貼付機構による貼り付け位置が変動し易い。これにより、集電体の両面で短冊状リチウム箔の貼り付け位置が変動し、高精度な貼り付け処理が遂行されないという問題がある。
【０００８】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単な構成で、極板の両面にリチウム箔を容易かつ高精度に貼り付けることが可能なリチウム箔の貼付装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明は、長尺な極板の一方の面に第１貼付機構を介して短冊状リチウム箔が所定の間隔毎に貼り付けられるとともに、この極板の他方の面に第２貼付機構を介して短冊状リチウム箔が所定の間隔毎に貼り付けられる。その際、第１および第２貼付機構の間で、搬送路長可変機構の作用下に極板の搬送路の長さが任意に変更可能である。
【００１０】
このため、搬送路長可変機構を介して極板の搬送路の長さを変更するだけで、第１および第２貼付機構によるリチウム箔の貼り付けタイミングを一致させることができ、前記極板の両面に前記リチウム箔を容易かつ高精度に貼り付けることが可能になる。さらに、搬送路長可変機構が、実質的に極板に摺接してアクチュエータの作用下に進退自在な調整ローラを備えるだけであり、前記搬送路長可変機構全体の構成が有効に簡素化される。
【００１１】
また、極板の両面に設けられた塗布境界部位を検出する第１および第２検出手段を備え、この第１および第２検出手段からの情報に基づいて極板搬送機構および搬送路長可変機構が駆動制御される。これにより、リチウム箔の貼り付け作業が自動的かつ円滑に遂行可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に係るリチウム箔の貼付装置１０の概略構成図である。
【００１３】
貼付装置１０は、フープ状の電極支持体に一定間隔で活物質が間欠塗布された長尺な極板１２を巻回し、トルクモータ（図示せず）により一定のトルクで送り出す送り出し軸１４と、この送り出し軸１４から送り出された前記極板１２をその長手方向（矢印Ａ方向）に搬送する極板搬送機構１６と、前記極板１２の一方の面１２ａに所定の長さの短冊状リチウム箔１８を所定の間隔毎に貼り付ける第１貼付機構２０と、前記極板１２の他方の面１２ｂに所定の長さの短冊状リチウム箔１８を所定の間隔毎に貼り付ける第２貼付機構２２と、両面１２ａ、１２ｂ側に前記短冊状リチウム箔１８が貼り付けられた該極板１２をセパレータ（合紙）２４と一体的に一定のテンション（例えば、１．５〜２．０ｋｇｆ／幅）で巻き取る巻き取り軸２６と、前記第１および第２貼付機構２０、２２の間に配置され、前記極板１２の搬送路２８の長さを任意に変更可能な搬送路長可変機構３０とを備える。セパレータ２４は、セパレータ送り出し軸３１に巻回されており、このセパレータ送り出し軸３１には、送り出し方向と逆方向に、例えば、０．２ｋｇｆ／幅の逆転テンションが付与される。
【００１４】
極板搬送機構１６は、極板１２を吸着保持し、サーボモータ３２を介してこの極板１２を定量送りするメインフィードローラ３４と、前記極板１２を送り出し軸１４から巻き取り軸２６に向かって搬送するための複数のパスローラ３６とを備える。このサーボモータ３２は、制御回路（制御手段）３８により駆動制御されるとともに（図２参照）、前記制御回路３８は、第１および第２貼付機構２０、２２の制御も行う。
【００１５】
第１および第２貼付機構２０、２２は、それぞれ長尺なリチウム箔１８ａと合紙４０とを一体的に巻回する第１および第２送り出し軸４２、４４と、この第１および第２送り出し軸４２、４４から前記リチウム箔１８ａを送り出すために前記合紙４０を巻き取る第１および第２合紙巻き取り軸４６、４８とを備える。第１および第２合紙巻き取り軸４６、４８は、第１および第２送り出し軸４２、４４に近接して設けられるとともに、この第１および第２合紙巻き取り軸４６、４８は、矢印方向に回転することにより前記第１および第２送り出し軸４２、４４にリチウム箔１８ａと一体に巻回されている合紙４０を巻き取る。
【００１６】
第１および第２送り出し軸４２、４４と第１および第２合紙巻き取り軸４６、４８とは、第１および第２ユニット５０、５２に配設されている。この第１および第２ユニット５０、５２は、リチウム箔１８ａの送り出し方向（矢印ＢおよびＣ方向）に直交する方向（図１の紙面に直交する方向）に移動自在である。
【００１７】
各リチウム箔１８ａの搬送路上には、第１および第２合紙巻き取り軸４６、４８の間欠回転作用下に第１および第２送り出し軸４２、４４から間欠的に送り出される前記リチウム箔１８ａに一定のテンション（１０ｇ〜１００ｇ）を付与する第１および第２ダンサーローラ５４、５６が上下方向に揺動自在に配設される。
【００１８】
第１および第２ダンサーローラ５４、５６の下流側には、リチウム箔１８ａを外周面に所定の角度範囲にわたって吸着保持する第１および第２切断ローラ５８、６０と、前記第１および第２切断ローラ５８、６０に並設されるとともに、後述する加工手段によって一部が分断されたリチウム箔１８ａを保持して極板１２の一方の面１２ａ側で間欠的に回転する第１および第２転写ローラ６２、６４とが設けられる。
【００１９】
第１および第２切断ローラ５８、６０の周面近傍には、前記第１および第２切断ローラ５８、６０に同期してリチウム箔１８ａに所定の間隔毎にかつこのリチウム箔１８ａの搬送方向に直交して設けられた切断部位に沿って間欠的に開口部、例えば、ミシン目を形成する第１および第２加工手段６６、６８が進退自在に配設される。
【００２０】
第１および第２転写ローラ６２、６４に対向する位置には、極板１２の他方の面１２ｂ側から前記第１および第２転写ローラ６２、６４に同期して該第１および第２転写ローラ６２、６４の周面を押圧する第１および第２ニップローラ７０、７２が配設される。
【００２１】
搬送路長可変機構３０は、極板１２の一方の面１２ａに摺接してモータ（アクチュエータ）７４の作用下に矢印Ｄ方向に進退自在な調整ローラ７６を備える。図１〜図３に示すように、モータ７４の回転軸７８にボールねじ８０が連結されるとともに、このボールねじ８０は、調整ローラ７６を回転自在に支持する支持体８１に嵌合している。モータ７４は、制御回路３８により制御される（図２参照）。
【００２２】
図１および図２に示すように、第１貼付機構２０の上流側には、極板１２の一方の面１２ａに設けられた電極材塗布部位と未塗布部位との塗布境界部位（図示せず）を検出する第１センサ（検出手段）８２が配設されるとともに、第２貼付機構２２の上流側には、前記極板１２の他方の面１２ｂに設けられた塗布部位と未塗布部位との塗布境界部位（図示せず）を検出する第２センサ（検出手段）８４が配設される。第１および第２センサ８２、８４は、制御回路３８に接続されている。
【００２３】
このように構成されるリチウム箔の貼付装置１０の動作について、以下に説明する。
【００２４】
先ず、図１に示すように、送り出し軸１４には、フープ状の極板１２が巻回されており、一方、第１および第２送り出し軸４２、４４には、薄い金属箔であるフープ状のリチウム箔１８ａが、ポリプロピレン、ポリエチレン等の非粘着材料で形成された合紙４０と重畳された状態で巻回されている。リチウム箔１８ａは、ポリプロピレンやポリエチレン等の特定の材質には粘着しないが、他のほとんどの材質には粘着するからである。また、セパレータ送り出し軸３１には、同様にフープ状のセパレータ２４が巻回されている。
【００２５】
そこで、送り出し軸１４が、図示しないトルクモータにより逆回転されて極板１２に一定のトルクを与え、この極板１２がパスローラ３６の案内作用下にメインフィードローラ３４を介して搬送される。このメインフィードローラ３４は、サクションドラムを構成しており、極板１２を吸着しサーボモータ３２を介して定量搬送を行う。このため、極板１２は、メインフィードローラ３４およびパスローラ３６を含む極板搬送機構１６を介して矢印Ａ方向に定量搬送される。
【００２６】
一方、第１貼付機構２０では、リチウム箔１８ａに第１ダンサーローラ５４を介して所定のテンション、例えば、５０ｇのテンションが付与されており、第１合紙巻き取り軸４６が回転駆動されて合紙４０のみが巻き取られる。このため、リチウム箔１８ａは、巻き戻しによるテンション変動が作用しない状態で、第１ダンサーローラ５４による一定テンション下で第１送り出し軸４２から円滑に送り出され、第１切断ローラ５８側に移送される。
【００２７】
リチウム箔１８ａは、第１ダンサーローラ５４により所定のテンションが付与された状態で、第１切断ローラ５８の外周面に吸着保持され、この第１切断ローラ５８が間欠的に回転されることにより、前記リチウム箔１８ａが所定の切断ピッチで間欠搬送される。そして、リチウム箔１８ａの切断部位が第１加工手段６６に対応する位置に停止されると、この第１加工手段６６を介して前記リチウム箔１８ａに、例えば、ミシン目が形成される。
【００２８】
第１切断ローラ５８と第１転写ローラ６２とが、同期して互いに逆方向に回転駆動されるため、ミシン目が形成されたリチウム箔１８ａは、前記第１切断ローラ５８の外周面から前記第１転写ローラ６２の外周面側に受け渡される。
【００２９】
次いで、第１転写ローラ６２の外周面に吸着保持されているリチウム箔１８ａが貼り付け位置に至ると、第１ニップローラ７０が極板１２の他方の面１２ｂ側に前記第１転写ローラ６２の回転に同期して移動する。これにより、第１ニップローラ７０が所定のニップ圧力で極板１２を第１転写ローラ６２側に押圧する。
【００３０】
第１転写ローラ６２の外周面に吸着保持されているリチウム箔１８ａが、極板１２に対して所定の範囲まで密着すると、第１ニップローラ７０が前記極板１２から離間するとともに、第１転写ローラ６２の回転が停止される。従って、極板搬送機構１６により定量搬送されている極板１２と、この極板１２に部分的に貼り付けられかつ第１転写ローラ６２の外周面に保持されているリチウム箔１８ａとに速度差が生じ、このリチウム箔１８ａがミシン目から容易かつ確実に分離され、短冊状リチウム箔１８として前記極板１２上に転写される。
【００３１】
第１貼付機構２０で一方の面１２ａに短冊状リチウム箔１８が貼り付けられた極板１２は、搬送路長可変機構３０を通って第２貼付機構２２側に搬送される。この第２貼付機構２２では、第１貼付機構２０と同様に、極板１２の他方の面１２ｂに短冊状リチウム箔１８の貼り付け処理が施される。これにより、極板１２の両面１２ａ、１２ｂに短冊状リチウム箔１８が貼り付けられ、前記極板１２は、セパレータ送り出し軸３１から送り出されるセパレータ２４と重ね合わされた状態で巻き取り軸２６に巻き取られる。
【００３２】
ところで、第１貼付機構２０により極板１２の一方の面１２ａに短冊状リチウム箔１８を貼り付けるタイミングは、第１センサ８２の検出信号に基づいて制御される。すなわち、図２に示すように、第１センサ８２が、極板１２の一方の面１２ａに設けられた塗布境界部位（図示せず）を検出すると、その検出信号が制御回路３８に送られる。制御回路３８は、前記検出信号に基づいてサーボモータ３２を駆動してそのパルス数をカウントし、所定の移動距離に対応するパルス数がカウントされた時点で、第１貼付機構２０が駆動される。
【００３３】
同様に、第２貼付機構２２による短冊状リチウム箔１８の貼り付けタイミングは、第２センサ８４により極板１２の他方の面１２ｂに設けられた塗布境界部位（図示せず）を検出することによって行われる。
【００３４】
この場合、第１貼付機構２０と第２貼付機構２２とによる短冊状リチウム箔１８の貼り付けタイミングが異なる際には、制御回路３８を介して搬送路長可変機構３０が駆動される。図３に示すように、搬送路長可変機構３０を構成するモータ７４が駆動されると、このモータ７４の回転軸７８に連結されたボールねじ８０が回転する。このため、調整ローラ７６が、ボールねじ８０が嵌合する支持体８１と一体的に矢印Ｄ方向に移動し、この調整ローラ７６が、例えば、図３中、実線の位置から二点鎖線の位置に移動することにより、極板１２の搬送路２８の全長が長くなる。
【００３５】
このように、本実施形態では、第１および第２貼付機構２０、２２の間に、極板１２の搬送路２８の全長を変更可能な搬送路長可変機構３０が配設されている。従って、搬送路長可変機構３０を介して搬送路２８の長さを変更するだけで、第１および第２貼付機構２０、２２による短冊状リチウム箔１８の貼り付けタイミングを容易かつ確実に一致させることができる。すなわち、第１貼付機構２０による短冊状リチウム箔１８の貼り付け作業と、第２貼付機構２２による短冊状リチウム箔１８の貼り付け作業とが、ともに１コマ分（電池１本分）の極板１２の搬送中に開始から終了まで同タイミングで行われる。
【００３６】
これにより、例えば、一方の面１２ａに貼り付けられた短冊状リチウム箔１８にＮＧが発生した時、このＮＧ発生部位が第２貼付機構２２において何番目の貼り付け部位に対応するかを容易に検出することが可能になる。このため、第１貼付機構２０のＮＧ情報が第２貼付機構２２側に正確に送られることになり、前記ＮＧ情報やデータのシフト等を含む制御全体が、簡単かつ高精度に遂行されるという効果が得られる。
【００３７】
さらに、本実施形態では、第１貼付機構２０による短冊状リチウム箔１８の貼り付け処理と、第２貼付機構２２による短冊状リチウム箔１８の貼り付け処理とを略同時に開始させることができる。従って、極板搬送機構１６を構成するサーボモータ３２の立ち上がり速度等に影響されることがなく、極板１２の両面１２ａ、１２ｂで短冊状リチウム箔１８の貼り付け位置が変動することを阻止し、高精度な貼り付け処理が遂行可能になる。
【００３８】
また、搬送路長可変機構３０は、極板１２に摺接してモータ７４の作用下に矢印Ｄ方向に進退自在な調整ローラ７６を備えている。このため、搬送路長可変機構３０の全体構成が有効に簡素化されるという利点がある。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るリチウム箔の貼付装置では、長尺な極板の両方の面に第１および第２貼付機構を介して短冊状リチウム箔が所定の間隔毎に貼り付けられるとともに、前記第１および第２貼付機構の間には、前記極板の搬送路の長さを任意に変更可能な搬送路長可変機構が配設される。このため、搬送路長可変機構を介して極板の搬送路の長さを変更するだけで、第１および第２貼付機構によるリチウム箔の貼り付けタイミングを確実に一致させることができ、前記極板の両面に前記リチウム箔を容易かつ高精度に貼り付けることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るリチウム箔の貼付装置の概略構成説明図である。
【図２】前記貼付装置の回路説明図である。
【図３】前記貼付装置の動作説明図である。
【符号の説明】
１０…貼付装置                  １２…極板
１４…送り出し軸                １６…極板搬送機構
１８…短冊状リチウム箔          １８ａ…リチウム箔
２０、２２…貼付機構            ２６…巻き取り軸
２８…搬送路                    ３０…搬送路長可変機構
３２…サーボモータ              ３４…メインフィードローラ
３８…制御回路                  ４２、４４…送り出し軸
４６、４８…合紙巻き取り軸      ５８、６０…切断ローラ
６２、６４…転写ローラ          ６６、６８…加工手段
７０、７２…ニップローラ        ７４…モータ
７６…調整ローラ                ８２、８４…センサ
【図１】
0004013273.tif 000002
【図２】
0004013273.tif 000003
【図３】
0004013273.tif 000004