(57)【要約】【課題】活物質の脱落を抑制しつつ電極を積層可能な電極積層方法を提供する。【解決手段】  電極積層方法は、水平面に対して傾斜した底面７１ｓを有する積層治具７０を用いて、シート状の複数の電極５０を互いに積層する。この方法は、底面７１ｓに交差して延在するようにテープＴ１を底面７１ｓの下端７１ａ側に配置する第１工程と、積層治具７０に向けて電極５０を落下させ、底面７１ｓ上において電極５０を下方に滑らせながらテープＴ１で受け止めることによって、電極５０をテープＴ１及び底面７１ｓ上に配置する第２工程と、を備える。この方法は、第２工程を繰り返し行うことにより、テープＴ１上において複数の電極５０を互いに積層する。テープＴ１における底面７１ｓ側に臨む主面の少なくとも一部は、粘着性を有している。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平面に対して傾斜した底面を有する治具を用いて、シート状の複数の電極を互いに積層する電極積層方法であって、
前記底面に交差して延在するようにテープを前記底面の下端側に配置する第１工程と、
前記治具に向けて前記電極を落下させ、前記底面上において前記電極を下方に滑らせながら前記テープで受け止めることによって、前記電極を前記テープ及び前記底面上に配置する第２工程と、を備え、
前記テープにおける前記底面側に臨む主面の少なくとも一部は、粘着性を有しており、
前記第２工程を繰り返し行うことにより、前記テープ上において複数の前記電極を互いに積層する、
電極積層方法。
【請求項２】
前記主面は、粘着性を有する第１領域と、粘着性を有しない第２領域と、を含み、
前記第２工程においては、前記第２領域において前記電極を受け止める、
請求項１に記載の電極積層方法。
【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して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、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、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】
特許文献１に記載された装置においては、落下移動手段の排出部から排出された電極は、案内積層手段に落下して積層される。このとき、電極の下端が案内積層手段の壁部にあたる。このため、電極を構成する活物質の脱落が発生するおそれがある。
【０００５】
本発明は、活物質の脱落を抑制しつつ電極を積層可能な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】
【０００６】
本発明に係る電極積層方法は、水平面に対して傾斜した底面を有する治具を用いて、シート状の複数の電極を互いに積層する電極積層方法であって、底面に交差して延在するようにテープを底面の下端側に配置する第１工程と、治具に向けて電極を落下させ、底面上において電極を下方に滑らせながらテープで受け止めることによって、電極をテープ及び底面上に配置する第２工程と、を備え、テープにおける底面側に臨む主面の少なくとも一部は、粘着性を有しており、第２工程を繰り返し行うことにより、テープ上において複数の電極を互いに積層する。
【０００７】
この方法は、水平面に対して傾斜した底面を有する治具を用いる。この方法においては、まず、治具の底面の下端側にテープを配置する（第１工程）。その後、治具に向けて電極を落下させ、治具の底面上において電極を下方に滑らせながらテープで受け止める（第２工程）。これにより、電極を治具の底面及びテープ上に配置する（第２工程）。このように、この方法にあっては、治具に向けて落下した電極がテープにより受け止められる。したがって、電極への落下の衝撃が、テープの撓みにより吸収される。このため、第２工程を繰り返し行うことにより、活物質の脱落を抑制しつつ電極を積層可能である。なお、テープの主面の少なくとも一部は、粘着性を有している。このため、互いに積層された複数の電極を、テープの貼着により容易に一体化可能である。また、仮に活物質の脱落が生じたとしても、その活物質がテープの粘着部分に捕集される。その結果、脱落した活物質により短絡等が生じることを抑制可能である。
【０００８】
本発明に係る電極積層方法においては、主面は、粘着性を有する第１領域と、粘着性を有しない第２領域と、を含み、第２工程においては、第２領域において電極を受け止めてもよい。この場合、電極は、テープにおける粘着性を有しない第２領域に接触する。このため、第２工程を繰り返し行うことにより互いに積層された複数の電極の位置を揃える際に、第２領域上において電極を容易に移動させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、活物質の脱落を抑制しつつ電極を積層可能な電極積層方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係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線に沿っての断面図である。
【図３】本実施形態に係る電極積層装置を示す図である。
【図４】図３に示された積層治具を示す図である。
【図５】本実施形態に係る電極積層方法の主要な工程を示す図である。
【図６】電極を一体化する工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
引き続いて、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図面の説明において、同一の要素同士、及び、相当する要素同士には同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。
【００１２】
図１は、本実施形態に係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線に沿っての断面図である。図１及び図２に示されるように、蓄電装置１は、例えばリチウムイオン二次電池といった非水電解質二次電池である。
【００１３】
蓄電装置１は、例えば略直方体形状の中空のケース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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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、略矩形の金属箔の本体部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（一方の端部）には、正極端子５の位置に対応してタブ（突出部）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。
【００１７】
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、略矩形の金属箔の本体部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（一方の端部）には、負極端子６の位置に対応してタブ（突出部）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。
【００１８】
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。
【００１９】
引き続いて、以上のような蓄電装置１の電極組立体３を製造する方法の一部について説明する。電極組立体３を製造する際には、まず、複数の電極（例えばセパレータ付き正極１０及び負極１２）を互いに積層することにより、積層体Ｘを構成する。したがって、ここでは、この電極積層方法の一例について説明する。図３に示されるように、この電極積層方法では、電極積層装置１００を用いる。
【００２０】
電極積層装置１００は、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、を備えている。
【００２１】
供給部２０は、前工程で製造された電極５０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上に交互に供給する。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上に供給する。
【００２２】
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る。
【００２３】
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）に直交する水平な幅方向における両端縁部に立設され、滑走方向に延在する一対の側板部４２と、を有している。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により搬送され、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。
【００２４】
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積層治具７０と、積層治具７０を移動可能に支持する支持部８０と、を有する。積層治具７０について詳細に説明する。
【００２５】
図４は、図３に示された積層治具を示す図である。図４の（ａ）は斜視図であり、図４の（ｂ）は図４の（ａ）のIVb−IVb線に沿っての断面図である。図４に示されるように、積層治具７０は、底壁部７１と、一対の側壁部７２と、を有している。底壁部７１は、底面７１ｓを含む。底壁部７１及び底面７１ｓは、積層治具７０が支持部８０に支持された状態において、水平方向に対して傾斜している。側壁部７２は、それぞれ、底面７１ｓから突出するように底壁部７１に設けられている。側壁部７２は、それぞれ側面７２ｓを含む。側面７２ｓ同士は、互いに対向している。電極５０は、底面７１ｓと側面７２ｓとによって規定される空間に配置される。
【００２６】
底壁部７１及び底面７１ｓには、底面７１ｓの下端７１ａから中心に向かって延びる一対の切欠き７１ｇが設けられている。また、底壁部７１及び底面７１ｓには、一対の切欠き７１ｆが設けられている。切欠き７１ｆのうちの一方は、底面７１ｓにおける一方の側面７２ｓ側の端部から中心に向かって延びる。切欠き７１ｆのうちの他方は、底面７１ｓにおける他方の側面７２ｓ側の端部から中心に向かって延びる。一例として、切欠き７１ｇ，７１ｆは、直方体状である。
【００２７】
一対の側壁部７２及び側面７２ｓには、それぞれ、側面７２ｓにおける底面７１ｓと反対側の端部から延びる切欠き７２ｆが設けられている。一対の切欠き７２ｆは、それぞれ、切欠き７１ｆに連続することにより、切欠き７１ｆと共に１つの切欠きを形成している。一例として、切欠き７２ｆは、直方体状である。
【００２８】
引き続き電極積層方法について説明する。この方法においては、図４に示されるように、まず、積層治具７０の底面７１ｓに交差して延在するように、底面７１ｓの下端７１ａ側に一対のテープＴ１を配置する（第１工程）。テープＴ１は、それぞれ、切欠き７１ｇに対応する位置に配置される。テープＴ１は、その長手方向の両端において、テープ保持具Ｈに保持される。テープＴ１の積層治具７０の底面７１ｓに臨む主面の少なくとも一部は、粘着性を有している。ここでは、テープＴ１の主面は、粘着性を有する一対の第１領域Ａ１と、粘着性を有しない第２領域Ａ２と、を含む。第２領域Ａ２は、第１領域Ａ１の間に設けられている。
【００２９】
このようなテープＴ１は、例えば、粘着性を有さないテープ状の基材に対して、第１領域Ａ１となる領域のみに選択的に接着材を配置することにより構成することができる。或いは、テープＴ１は、基材としての粘着テープに対して、第２領域Ａ２となる領域のみに粘着性を有さないフィルムを選択的に貼着することにより構成してもよい。粘着性を有さないフィルムは、例えば粘着テープの剥離紙である。この場合には、第２領域Ａ２となる領域のみに剥離紙を残存させればよい。
【００３０】
続く工程においては、図５の（ａ）に示されるように、積層治具７０に向けて電極５０を落下させる（第２工程）。ここでは、搬送部３０により搬送された電極５０を、滑走部４０を介して積層治具７０に向けて落下させる。続いて、図５の（ｂ），（ｃ）に示されるように、積層治具７０に向けて落下した電極５０を、積層治具７０の底面７１ｓ上において下方（ここでは斜め下方）に滑らせながら、テープＴ１で受け止める（第２工程）。これにより、電極５０をテープＴ１及び底面７１ｓ上に配置する（第２工程）。なお、ここでは、テープＴ１の第２領域Ａ２において電極５０を受け止める。
【００３１】
その後、この第２工程を、必要な電極５０の数だけ繰り返し行う。ここでは、一例として、電極５０のうちの負極１２を最初にテープＴ１及び底面７１ｓ上に配置し、その後に、電極５０のうちのセパレータ付き正極１０を、テープＴ１、負極１２、及び底面７１ｓ上に配置する。そして、負極１２、セパレータ付き正極１０の順に積層していく。これにより、図６の（ａ）に示されるように、テープＴ１上において複数の電極５０が互いに積層され、積層体Ｘが構成される。
【００３２】
その後は、以上のような方法によって構成された積層体Ｘを、後工程においてハンドリングしやすいように一体化する。すなわち、ここでは、まず、積層体Ｘを積層治具７０ごと載置台Ｓ上に載置し、積層体Ｘを構成する複数の電極５０の下端の位置を合せる。また、電極５０の側端の位置合わせも行う。そして、積層体Ｘを積層治具７０の底面７１ｓに押さえ付けることにより、電極５０の積層方向における電極５０の位置合わせを行う。
【００３３】
その後、テープＴ１の両端部を積層体Ｘ側に折り曲げると共に、ローラＲにより第１領域Ａ１を積層体Ｘに押し付けることにより第１領域Ａ１を積層体Ｘに貼着する。それぞれの第１領域Ａ１は、積層体Ｘにおける底面７１ｓ側の裏面と、裏面と反対側の表面と、に貼着される。積層体Ｘの裏面に貼着される第１領域Ａ１は、積層治具７０の切欠き７１ｇを介して積層体Ｘの裏面に到達可能である。
【００３４】
さらに、ここでは、積層治具７０の切欠き７１ｆ，７２ｆを利用して、積層体Ｘの側部側からテープＴ２を積層治具７０内に進入させ、ローラＲにより積層体Ｘに押し付ける。これにより、積層体ＸにテープＴ２を貼着する。以上により、積層体Ｘは、その下端側においてテープＴ１により拘束され、その側部側においてテープＴ２により拘束される。すなわち、積層体Ｘを構成する複数の電極５０が互いに一体化される。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態に係る電極積層方法においては、水平面に対して傾斜した底面７１ｓを有する積層治具７０を用いる。この方法においては、まず、積層治具７０の底面７１ｓの下端７１ａ側にテープＴ１を配置する（第１工程）。その後、積層治具７０に向けて電極５０を落下させ、積層治具７０の底面７１ｓ上において電極５０を下方に滑らせながらテープＴ１で受け止める（第２工程）。これにより、電極５０を積層治具７０の底面７１ｓ及びテープＴ１上に配置する（第２工程）。
【００３６】
このように、この方法にあっては、積層治具７０に向けて落下した電極５０がテープＴ１により受け止められる。したがって、電極５０への落下の衝撃が、テープＴ１の撓みにより吸収される。このため、第２工程を繰り返し行うことにより、活物質の脱落を抑制しつつ電極５０を積層可能である。なお、テープＴ１の第１領域Ａ１は、粘着性を有している。このため、互いに積層された複数の電極５０を、テープＴ１の貼着により容易に一体化可能である。また、仮に活物質の脱落が生じたとしても、その活物質がテープＴ１の第１領域Ａ１に捕集される。その結果、脱落した活物質により短絡等が生じることを抑制可能である。
【００３７】
また、本実施形態に係る電極積層方法においては、第２工程において、テープＴ１の第２領域Ａ２において電極５０を受け止める。このため、電極５０は、テープＴ１における粘着性を有しない第２領域Ａ２に接触する。このため、第２工程を繰り返し行うことにより互いに積層された複数の電極５０の位置を揃える際に、第２領域Ａ２上において電極５０を容易に移動させることができる。
【００３８】
以上の実施形態は、本発明に係る電極積層方法の一実施形態を説明したものである。したがって、本発明に係る電極積層方法は、上記の一実施形態に限定されない。本発明に係る電極積層方法は、各請求項の要旨を変更しない範囲において、上記の一実施形態を任意に変更したものとすることができる。
【００３９】
例えば、第２工程において、１つめの電極５０をテープＴ１上に配置した後であって、２つめの電極をテープＴ１上に配置する前に、１つめの電極５０の裏面（底面７１ｓに接する面）側にテープＴ１を貼着しておいてもよい。
【００４０】
また、テープＴ１が伸縮性を有していてもよい。この場合、テープＴ１の第２領域Ａ２が粘着性を有していても、第２領域Ａ２上において互いに積層された複数の電極の位置を揃える際に、第２領域上において電極を容易に移動させることが可能となる。特に、この場合には、第１工程においてテープＴ１を底面７１ｓの下端７１ａ側に配置する際に、予めテープＴ１を自然長よりも引き延ばした状態でテープ保持具Ｈにより保持してもよい。この場合には、特に、積層体Ｘを積層治具７０の底面７１ｓに押さえ付ける際に、テープＴ１が自然長に戻るように変形することにより、電極５０の積層方向における電極５０の位置合わせを行うことができる。
【符号の説明】
【００４１】
５０…電極、７０…積層治具（治具）、７１ｓ…底面、７１ａ…下端、Ｔ１…テープ、Ａ１…第１領域、Ａ２…第２領域。
【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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