(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺な極板に短冊状リチウム箔を貼り付けるために、長尺なリチウム箔の所定の部位に少なくとも一部を分断する加工処理を施すリチウム箔の加工装置であって、
アクチュエータを介し前記リチウム箔に対して進退自在な刃部材と、
前記刃部材に対して進退可能に支持されるストリッパ部材と、
前記ストリッパ部材に設けられ、前記加工処理時に該刃部材が摺動するブラシ部材と、
前記ブラシ部材にリチウム付着防止剤として飽和炭化水素を供給する供給手段と、
を備えることを特徴とするリチウム箔の加工装置。
【請求項２】
請求項１記載の加工装置において、前記供給手段は、前記ストリッパ部材に設けられ、ポンプから送られる前記飽和炭化水素を前記ブラシ部材に供給するための通路を備えることを特徴とするリチウム箔の加工装置。
【請求項３】
請求項２記載の加工装置において、前記刃部材を進退自在に配置するケーシング部材を備え、
前記ケーシング部材内には、前記ブラシ部材に供給された前記飽和炭化水素を前記ポンプを介して該ブラシ部材に循環供給するための貯留部が設けられることを特徴とするリチウム箔の加工装置。
【請求項４】
請求項２または３記載の加工装置において、前記供給手段は、前記ポンプから送られる前記飽和炭化水素を一旦貯留するとともに、該飽和炭化水素を該ポンプの非影響下に前記ブラシ部材に供給可能な中間槽を備えることを特徴とするリチウム箔の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長尺な極板に短冊状リチウム箔を貼り付けるために、長尺なリチウム箔の所定の部位に少なくとも一部を分断する加工処理を施すリチウム箔の加工装置に関する。
【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が、所望の切断部位毎に少なくとも一部を分断する加工を施された後、短冊状リチウム箔として集電体（極板）面に固着されることにより製造されている。
【０００３】
ところで、この種のリチウム箔を連続して加工すると、摩擦や静電気等によって刃先にリチウムが付着し易く、加工不能になるという不具合が生じている。このため、刃先にリチウムが付着することを防止するために種々の提案がなされている。例えば、特開平７−１３６９７８号公報には、互いに噛合する第１刃または第２刃の側面が濡れるように有機溶剤を含浸した吸液体を当接させるとともに、リチウムホイルの移送元の側面にリチウムと反応しない気体を噴射させる噴射装置を設けた切断装置が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術では、有機溶剤としてプロピレンカーボネイト液が使用されており、このプロピレンカーボネイト液が切断時に第１刃または第２刃からリチウムホイルに付着して電池内に混入し易い。これにより、電池内に混入したプロピレンカーボネイト液によって、電池性能が著しく低下するという問題が指摘されている。
【０００５】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、刃部材にリチウムが付着することを確実に阻止するとともに、効率的かつ高精度な加工処理を継続して行うことが可能なリチウム箔の加工装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【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、本発明では、アクチュエータの作用下に刃部材が進退して前記リチウム箔を加工する際、前記刃部材がストリッパ部材に対して相対的に進退する。ここで、ストリッパ部材に設けられたブラシ部材には、リチウム付着防止剤として飽和炭化水素が供給されている。従って、刃部材がブラシ部材に摺動することにより、前記刃部材に飽和炭化水素が容易かつ確実に塗布される。
【０００７】
このため、刃部材にリチウムが付着することを有効に阻止することができ、しかも前記リチウムに付着した飽和炭化水素は、リチウム電池の製造工程中に揮発除去されてリチウム電池内に混入することがない。
【０００８】
さらに、供給手段が、ストリッパ部材に設けられる通路を有し、この通路にポンプから飽和炭化水素が送られる。従って、簡単な構成で、ストリッパ部材に設けられたブラシ部材に飽和炭化水素を有効に供給することができる。その際、刃部材を進退自在に配置するケーシング部材内に、ブラシ部材に供給された飽和炭化水素をこのブラシ部材に循環供給するための貯留部が設けられる。これにより、比較的高価な飽和炭化水素を経済的に使用することが可能になる。
【０００９】
また、ポンプから送られる飽和炭化水素を一旦貯留する中間槽が設けられ、前記飽和炭化水素が該ポンプの非影響下に、すなわち重力や浸透圧等によりこの中間槽からブラシ部材に供給される。このため、ポンプの吐出量を制御する必要がなく、特に飽和炭化水素を循環供給する際、前記飽和炭化水素を安定してブラシ部材に供給することができる。
【００１０】
【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加工装置を組み込む貼付システム１０の概略構成図である。
【００１１】
貼付システム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、両方の面１２ａ、１２ｂ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で巻き取る巻き取り軸２６と、前記セパレータ２４を巻回するセパレータ送り出し軸３１とを備える。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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、後述する加工装置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のそれぞれの面１２ａ、１２ｂ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。
【００１７】
第１および第２切断ローラ５８、６０の周面近傍には、本実施形態に係る第１および第２加工装置６６、６８が配設される。第１および第２加工装置６６、６８は、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。
【００１８】
図２に示すように、第１加工装置６６は、サーボモータ（アクチュエータ）７０を介し第１切断ローラ５８に対して進退自在な刃部材７２と、この刃部材７２に対して進退可能に支持されるストリッパ部材７４と、前記ストリッパ部材７４に設けられ、加工処理時に該刃部材７２が摺動するブラシ部材７６と、このブラシ部材７６にリチウム付着防止剤として飽和炭化水素（Ｃn Ｈ2n+2）７８を供給する供給手段８０とを備える。
【００１９】
サーボモータ７０は、支持板（図示せず）に固定されており、このサーボモータ７０の回転軸８４にカム８６が固着される。このカム８６に当接するカムフォロア８８は、支点９０を中心に揺動自在なアーム部材９２の一端に装着される。アーム部材９２の他端には、ローラフォロア９４が位置調整手段９６を介して装着される。位置調整手段９６は、ボルト９８と、このボルト９８が螺合するとともにローラフォロア９４が支持されるホルダ１００とを備える。
【００２０】
図２および図３に示すように、ローラフォロア９４が載置される昇降板１０２には、ロッド１０４ａ、１０４ｂの下端が固定され、前記ロッド１０４ａ、１０４ｂがケーシング部材１０６内に液密性ブシュ１０８ａ、１０８ｂを介して挿入される。ケーシング部材１０６は、支持板（図示せず）に固定されるとともに、その内部に飽和炭化水素７８を循環させるための貯留部１１０が設けられる。
【００２１】
ロッド１０４ａ、１０４ｂの上部には、プレート１１２が固着され、このプレート１１２に刃部材７２が一体的または個別に設けられる。プレート１１２の下面とケーシング部材１０６の底面との間にスプリング１１４が介装され、このスプリング１１４の付勢作用下に前記プレート１１２が常時上方に押圧されている。プレート１１２の両端部には、ガイドロッド１１６ａ、１１６ｂを介してストリッパ部材７４が昇降自在に支持されており、このガイドロッド１１６ａ、１１６ｂにスプリング１１８ａ、１１８ｂが外装される。
【００２２】
ストリッパ部材７４は、ブラシ部材７６を配設するための開口部１２０を設けており、この開口部１２０に供給手段８０を構成する複数の通路１２２が連通する（図４参照）。図３に示すように、供給手段８０は、ケーシング部材１０６の貯留部１１０に一端が連通する第１管体１２４と、前記第１管体１２４の他端が開放されるとともに飽和炭化水素７８が貯留されるタンク１２６と、このタンク１２６に一端が開放される第２管体１２８と、前記第２管体１２８に接続されるポンプ１３０と、前記ポンプ１３０の導出側に接続される第３管体１３２と、前記第３管体１３２が開放される中間槽１３４と、前記中間槽１３４およびストリッパ部材７４の通路１２２を連通する第４管体１３６とを備える。
【００２３】
中間槽１３４は、ポンプ１３０から送られる飽和炭化水素７８を一旦貯留するとともに、この飽和炭化水素７８を前記ポンプ１３０の非影響下に、すなわち重力や浸透圧等を介してブラシ部材７６に供給する機能を有する。第４管体１３６は、飽和炭化水素７８を重力や浸透圧等を介してブラシ部材７６に送るため、その直径が第１〜第３管体１２４、１２８および１３２よりも小径に設定されている。
【００２４】
第２加工装置６８は、上記の第１加工装置６６と同様に構成されており、同一の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００２５】
図１に示すように、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のそれぞれの面１２ｂ、１２ａ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１４０、１４２が配設される。
【００２６】
このように構成される第１および第２加工装置６６、６８の動作について、貼付システム１０との関連で以下に説明する。
【００２７】
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、金属に対して粘着性のある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、ポリエチレン等の絶縁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。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。なお、本実施形態では、飽和炭化水素として、ｎ＝１２のドデカン、すなわち、ＣＨ3 （ＣＨ2 ）10ＣＨ3 の分子式を有する油状パラフィン系化合物を用いている。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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加工装置６６に対応する位置に停止されると、この第１加工装置６６を介して前記リチウム箔１８ａに開口部、例えば、ミシン目が形成される。
【００３１】
すなわち、図２に示すように、サーボモータ７０の作用下に回転軸８４を介してカム８６が回転すると、このカム８６に当接するカムフォロア８８を装着したアーム部材９２が、その他端側を支点９０を中心に上方（矢印Ｄ方向）に揺動する。このため、アーム部材９２の他端に設けられたローラフォロア９４が上昇して昇降板１０２の保持作用が解除され、スプリング１１４を介してプレート１１２が上昇する。従って、図５Ａに示すように、先ず、ストリッパ部材７４がリチウム箔１８ａを第１切断ローラ５８の外周面に保持する。
【００３２】
さらに、プレート１１２が上昇することにより、刃部材７２がストリッパ部材７４に保持されているリチウム箔１８ａに所定の加工処理を施して前記リチウム箔１８ａにミシン目が形成される（図５Ｂ参照）。次いで、カム８６およびカムフォロア８８を介してアーム部材９２の他端側が下方（図２中、矢印Ｅ方向）に揺動すると、ローラフォロア９４がスプリング１１４に抗して昇降板１０２を下方に押圧する。これにより、ストリッパ部材７４がリチウム箔１８ａを第１切断ローラ５８に保持した状態で、プレート１１２と一体的に刃部材７２が下降する（図５Ｃ参照）。そして、プレート１１２がさらに下降することにより、ストリッパ部材７４が第１切断ローラ５８から離間する。
【００３３】
この場合、本実施形態では、ストリッパ部材７４にブラシ部材７６が配設されるとともに、供給手段８０を介してこのブラシ部材７６に飽和炭化水素７８が供給されている。従って、刃部材７２がブラシ部材７６に摺動することにより、この刃部材７２には、前記ブラシ部材７６に含浸されている飽和炭化水素７８が円滑かつ確実に塗布される。
【００３４】
このように、刃部材７２は、リチウム箔１８ａの加工処理を行う毎に、ブラシ部材７６に摺動してこのブラシ部材７６から飽和炭化水素７８が十分に塗布される。このため、極めて簡単な構成で、刃部材７２にリチウムが付着することを確実に阻止することができ、効率的かつ高精度な加工処理を継続して行うことが可能になるという効果が得られる。
【００３５】
さらに、本実施形態では、ポンプ１３０の作用下に飽和炭化水素７８をタンク１２６から中間槽１３４に一旦供給した後、この中間槽１３４に接続された第４管体１３６からストリッパ部材７４の複数の通路１２２に前記飽和炭化水素７８を重力や浸透圧等を利用して供給している。このため、ブラシ部材７６には、複数の通路１２２から常時十分な量の飽和炭化水素７８が含浸され、刃部材７２に前記飽和炭化水素７８を有効に供給することが可能になる。
【００３６】
その際、ブラシ部材７６から溢れた飽和炭化水素７８は、ケーシング部材１０６内の貯留部１１０に一旦貯留され、第１管体１２４を介してタンク１２６に戻される。さらに、飽和炭化水素７８は、ポンプ１３０の作用下に、第２〜第４管体１２８、１３２および１３６を介してストリッパ部材７４の通路１２２に循環される。従って、比較的高価な飽和炭化水素７８を経済的に活用することができるという利点がある。
【００３７】
しかも、供給手段８０は、ポンプ１３０とブラシ部材７６との間に中間槽１３４を備えている。これにより、ポンプ１３０の吐出量を制御する必要がなく、特に飽和炭化水素７８を循環供給する際にも、前記飽和炭化水素７８を安定してブラシ部材７６に供給することができる。
【００３８】
また、本実施形態では、リチウム付着防止剤としてドデカンを使用しているため、刃部材７２により加工されたリチウム箔１８ａにこのドデカンが付着していても、前記リチウム箔１８ａを用いて電池組立工程に移行するまでの間に、このドデカンが揮発する。従って、電池内にドデカンが混入されることがなく、電池性能の低下等を確実に阻止することができるという効果が得られる。
【００３９】
ところで、第１加工装置６６でミシン目が形成されたリチウム箔１８ａは、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、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。
【００４０】
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１４０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。このため、第１ニップローラ１４０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。
【００４１】
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が所定の範囲まで極板１２に密着すると、第１ニップローラ１４０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。
【００４２】
第１貼付機構２０において一方の面１２ａに短冊状リチウム箔１８が貼り付けられた極板１２は、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の両方の面１２ａ、１２ｂに短冊状リチウム箔１８が貼り付けられる。両方の面１２ａ、１２ｂに短冊状リチウム箔１８が貼り付けられた極板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に巻き取られることになる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るリチウム箔の加工装置では、刃部材が進退してリチウム箔を加工する際、前記刃部材がストリッパ部材に設けられたブラシ部材に摺動することにより、前記刃部材に飽和炭化水素が塗布される。このため、刃部材にリチウムが付着することを確実に阻止することができ、しかも前記リチウムに付着した飽和炭化水素は、リチウム電池の製造工程中に揮発除去されてリチウム電池内に混入することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るリチウム箔の加工装置を組み込む貼付システムの概略構成説明図である。
【図２】前記加工装置の斜視説明図である。
【図３】前記加工装置の縦断面説明図である。
【図４】前記加工装置の平面説明図である。
【図５】図５Ａは、前記加工装置を構成するストリッパ部材がリチウム箔を保持する際の説明図であり、
図５Ｂは、前記加工装置を構成する刃部材により前記リチウム箔を加工する際の説明図であり、
図５Ｃは、前記刃部材を前記リチウム箔から離間させる際の説明図である。
【符号の説明】
１０…貼付システム                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
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…加工装置              ７０…サーボモータ
７２…刃部材                      ７４…ストリッパ部材
７６…ブラシ部材                  ７８…飽和炭化水素
８０…供給手段                    １０６…ケーシング部材
１１０…貯留部                    １２２…通路
１２４、１２８、１３２、１３６…管体
１２６…タンク                    １３０…ポンプ
１３４…中間槽
【図１】
0004013275.tif 000002
【図２】
0004013275.tif 000003
【図３】
0004013275.tif 000004
【図４】
0004013275.tif 000005
【図５】
0004013275.tif 000006