(57)【要約】【課題】厚み調整フィルムの製造途中に、厚み調整フィルムの材料から導電性異物を除去することができる厚み調整フィルムの製造装置を提供すること。【解決手段】厚み調整フィルムの製造装置３０は、短冊状の厚み調整フィルムとする前の帯状の材料２２に、音波の放射圧を加えて非接触で材料２２を振動させる振動付与装置４２を備える。また、厚み調整フィルムの製造装置３０は、振動付与装置４２、及び材料２２において振動付与装置４２の振動板４３に対峙した部位を取り囲み、材料２２の搬送方向Ｘに沿って磁界を発生させるコイル５０と、コイル５０に電流を印加する電流発生装置４９と、を有する。【選択図】図４
2017016736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電装置の電極組立体とケースの内面との隙間に設けられる短冊状の厚み調整フィルムの製造装置であって、
前記短冊状の前記厚み調整フィルムとする前の帯状の材料に、音波の放射圧を加えて非接触で前記材料を振動させる振動付与装置と、
前記振動付与装置、及び前記材料において前記振動付与装置に対峙した部位を取り囲み、前記材料の搬送方向に沿った磁界を発生させるコイルと、
前記コイルに電流を印加する電流発生装置と、を有することを特徴とする厚み調整フィルムの製造装置。
【請求項２】
前記コイル内では、前記材料を鉛直方向に沿って下から上に向けて搬送する請求項１に記載の厚み調整フィルムの製造装置。
【請求項３】
前記振動付与装置は、前記材料の搬送方向に沿う一方向に振動の波が進む進行波を発生させる請求項１又は請求項２に記載の厚み調整フィルムの製造装置。
【請求項４】
前記コイル付近に浮遊する導電性異物を吸引する異物吸引装置を備える請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の厚み調整フィルムの製造装置。
【請求項５】
前記材料から静電気を除去する静電気除去装置を備える請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の厚み調整フィルムの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置の電極組立体とケースの内面との隙間に設けられる短冊状の厚み調整フィルムの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池やキャパシタのような蓄電装置は再充電が可能であり、繰り返し使用することができるため電源として広く利用されている。例えば、ＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＶ（Plug-in Hybrid Vehicle）などの車両に搭載される蓄電装置としては、リチウムイオン二次電池や、ニッケル水素二次電池などがよく知られている。蓄電装置は、ケース内に電極組立体を備える。電極組立体は、シート状の正極電極及びシート状の負極電極が、間にセパレータが存在する状態で積層又は巻回されて構成されている。
【０００３】
ところで、特に角型ケースを用いた蓄電装置では、ケースの内面とケース内に収容される電極組立体との隙間に、隙間の大きさに合わせて適切な枚数の薄いシート状の間隙充填部（厚み調整フィルム）を挿入することによって、隙間を塞いでいる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−４８９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、厚み調整フィルムの製造中に、その生産ラインにおいて、設備の摺動部などに起因する金属粉が空気中に浮遊し、導電性異物となって厚み調整フィルムに付着する場合がある。厚み調整フィルムは、電極組立体に隣接する状態でケース内に収容されるため、厚み調整フィルムに導電性異物が付着していると、導電性異物の大きさによっては、充放電に伴う電極組立体の膨張時に、厚み調整フィルムが押圧され、導電性異物が厚み調整フィルムを貫通した状態になる場合がある。
【０００６】
そして、導電性異物が貫通した状態の厚み調整フィルムを使用して蓄電装置を製造すると、製造された蓄電装置で不具合が発生するおそれがある。例えば、金属製ケースを用いる蓄電装置にて、厚み調整フィルムが電極組立体とケースとの間に配置されている場合、導電性異物が、電極組立体を構成する金属箔とケースとを接触状態とするおそれがある。
【０００７】
このため、厚み調整フィルムには、不具合の原因となる導電性異物が付着していないことが望ましく、厚み調整フィルムの製造段階から、該厚み調整フィルムから導電性異物を除去することが望まれている。
【０００８】
本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、厚み調整フィルムの製造途中に、厚み調整フィルムの材料から導電性異物を除去することができる厚み調整フィルムの製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題点を解決するための厚み調整フィルムの製造装置は、蓄電装置の電極組立体とケースの内面との隙間に設けられる短冊状の厚み調整フィルムの製造装置であって、前記短冊状の前記厚み調整フィルムとする前の帯状の材料に、音波の放射圧を加えて非接触で前記材料を振動させる振動付与装置と、前記振動付与装置、及び前記材料において前記振動付与装置に対峙した部位を取り囲み、前記材料の搬送方向に沿った磁界を発生させるコイルと、前記コイルに電流を印加する電流発生装置と、を有することを要旨とする。
【００１０】
これによれば、帯状の材料がコイル内を搬送されていく際、振動付与装置によって材料に振動が付与される。材料に導電性異物が付着していると、その導電性異物が材料の振動を受けて振動し、導電性異物には材料から離れる方向への力が作用する。また、コイルに電流が印加されると、コイルの中心軸線の延びる方向に沿う磁界が形成される。そして、電流の流れる方向と、磁界の方向とが同一面内で直交する状態となり、電流の流れる方向及び磁界の方向と直交する方向にローレンツ力が作用し、そのローレンツ力の向きは材料から離れる方向となる。すると、導電性異物には、振動によって生じた、材料から離れる方向への力と、ローレンツ力とが作用し、それらの力によって導電性異物が材料から引き剥がされ、材料から導電性異物が除去される。
【００１１】
また、厚み調整フィルムの製造装置について、前記コイル内では、前記材料を鉛直方向に沿って下から上に向けて搬送する。
これによれば、材料から引き剥がされた導電性異物を、自重によって落下させることができる。このとき、材料は鉛直方向に沿って下から上に搬送されるため、落下する導電性異物の落下先には材料がなく、その材料に導電性異物が再付着することが抑制される。
【００１２】
また、厚み調整フィルムの製造装置について、前記振動付与装置は、前記材料の搬送方向に沿う一方向に振動の波が進む進行波を発生させる。
これによれば、進行波によって材料を振動させることにより、材料に対しては垂直な放射圧が作用せず、材料の破断を抑制することができる。
【００１３】
また、厚み調整フィルムの製造装置について、前記コイル付近に浮遊する導電性異物を吸引する異物吸引装置を備えていてもよい。
これによれば、材料から引き剥がされた導電性異物や、コイル付近に浮遊する導電性異物を異物吸引装置で吸引でき、導電性異物が材料に付着することを抑制することができる。
【００１４】
また、厚み調整フィルムの製造装置について、前記材料から静電気を除去する静電気除去装置を備えていてもよい。
これによれば、材料から引き剥がされた導電性異物や、コイル付近に浮遊する導電性異物が、静電気によって材料に付着することを抑制できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、厚み調整フィルムの製造途中に、厚み調整フィルムの材料から導電性異物を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態の二次電池の外観を示す斜視図。
【図２】電極組立体の構成要素を示す分解斜視図。
【図３】厚み調整フィルムの製造装置を模式的に示す図。
【図４】除去装置を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、厚み調整フィルムの製造装置を具体化した一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。
まず、厚み調整フィルムが用いられる蓄電装置としての二次電池について説明する。
【００１８】
図１に示すように、蓄電装置としての二次電池１０は、ケース１１に電極組立体１２が収容されている。ケース１１は、直方体状の本体部材１３と、本体部材１３の開口部を閉塞する矩形平板状の蓋部材１４とからなる。ケース１１を構成する本体部材１３と蓋部材１４は、何れも金属製（例えば、ステンレスやアルミニウム）である。また、本実施形態の二次電池１０は、その外観が角型をなす角型電池である。また、本実施形態の二次電池１０は、リチウムイオン二次電池である。
【００１９】
電極組立体１２は、正極端子１５及び負極端子１６と電気的に接続される。正極端子１５及び負極端子１６には、ケース１１から絶縁するためのリング状の絶縁リング１７がそれぞれ取り付けられている。
【００２０】
図２に示すように、電極組立体１２は、シート状の正極電極１８と、シート状の負極電極１９と、正極電極１８と負極電極１９の間を絶縁するシート状のセパレータ２０と、を有する。そして、電極組立体１２は、正極電極１８と負極電極１９との間にセパレータ２０を配置した状態で層状に重ね合わせた積層体とされる。また、電極組立体１２は、複数枚の正極電極１８と複数枚の負極電極１９を交互に重ね合わせて構成される。
【００２１】
二次電池１０は、電極組立体１２の積層方向の一端面と、一端面に対向した本体部材１３の内面との隙間に挿入された、短冊状の厚み調整フィルム２１を備える。厚み調整フィルム２１は、隙間の大きさに合わせて適切な枚数が選択され、隙間を塞いでいる。厚み調整フィルム２１は樹脂製である。
【００２２】
次に、厚み調整フィルム２１の製造装置３０について説明する。
図３に示すように、製造装置３０は、厚み調整フィルム２１を短冊状とする前の帯状の材料２２を繰り出す繰出装置３１と、材料２２から導電性異物を除去する除去装置４１とを備える。なお、繰出装置３１から材料２２が繰り出された方向を、材料２２の搬送方向Ｘとすると、除去装置４１は、搬送方向Ｘにおける繰出装置３１の下流側にある。
【００２３】
また、製造装置３０は、帯状の材料２２を切断して短冊状の厚み調整フィルム２１の形状に成形する切断装置５１と、切断装置５１で切断された短冊状の厚み調整フィルム２１を移動させる移動装置６１と、短冊状の厚み調整フィルム２１を積載収容する容器７１とを備えている。製造装置３０では、搬送方向Ｘに沿って繰出装置３１、除去装置４１、切断装置５１、移動装置６１、及び容器７１の順番で並んでいる。
【００２４】
繰出装置３１は、帯状の材料２２がロール状に巻回された供給リール３２を支持して帯状の材料２２を繰り出すように構成されている。繰出装置３１は、供給リール３２の上方に配置された折り返しロール３３を備える。そして、繰出装置３１では、供給リール３２から折り返しロール３３に向けて繰り出された材料２２は、鉛直方向に沿って下から上へ繰り出され、搬送される。材料２２は、折り返しロール３３で折り返され、切断装置５１へと搬送される。除去装置４１は、繰出装置３１から繰り出された材料２２から導電性異物を除去する。
【００２５】
切断装置５１は、所定位置に固定された下刃５１ａと、上下方向に移動可能に設けられ、下刃５１ａと協同して帯状の材料２２を予め設定された長さに切断する上刃５１ｂとで構成されている。繰出装置３１の折り返しロール３３と切断装置５１との間には、折り返しロール３３で折り返された材料２２を切断装置５１へ送り出す送りロール５２が設けられている。
【００２６】
移動装置６１は、切断装置５１と容器７１の間に設けられ、切断装置５１で切断された厚み調整フィルム２１を容器７１まで搬送する。移動装置６１はベルトコンベアで構成されている。
【００２７】
次に、除去装置４１について詳細に説明する。なお、除去装置４１によって材料２２から除去される導電性異物は、主に製造装置３０を含む生産ラインにおいて、設備の摺動部などに起因する金属粉や、空気中に浮遊する金属粉等である。また、除去装置４１では、材料２２は鉛直方向に沿って下から上に搬送される。
【００２８】
図４に示すように、除去装置４１は、非接触で材料２２に振動を付与する振動付与装置４２を備える。振動付与装置４２は、材料２２の搬送路に沿って配置された振動板４３と、第１ホーン４４と、ランジュバン型の第１振動子４５と、発振器４６と、第２ホーン４７と、ランジュバン型の第２振動子４８と、を備える。振動板４３は、帯板状をなし、帯状の材料２２の搬送方向Ｘに沿って、材料２２に対して一定距離離れた状態を保って配置されている。振動板４３は、その長手方向が、材料２２の搬送方向Ｘに延びる状態に配置されている。
【００２９】
振動付与装置４２は、振動板４３の長手方向一端部（下端部）に接続された第１ホーン４４を備え、第１ホーン４４は、振動板４３において、材料２２に対峙しない面に接続されるとともに、振動板４３に対し振動伝達可能に接続されている。また、振動付与装置４２は、振動板４３の長手方向他端部（上端部）に接続された第２ホーン４７を備え、第２ホーン４７は、振動板４３において、材料２２に対峙しない面に接続されるとともに、振動板４３に対し振動伝達可能に接続されている。
【００３０】
第１ホーン４４にはランジュバン型の第１振動子４５が固定されている。ランジュバン型の第１振動子４５は発振器４６と接続されている。発振器４６の出力信号によりランジュバン型の第１振動子４５が駆動される。一方、第２ホーン４７にはランジュバン型の第２振動子４８が固定されている。ランジュバン型の第２振動子４８には、抵抗Ｒと振動子用コイルＬが並列に接続されている。
【００３１】
そして、ランジュバン型の第１振動子４５は、発振器４６の出力信号により機械振動を出力し、その振動は第１ホーン４４を介して振動板４３に送られる。振動板４３は、第１ホーン４４を介した第１振動子４５からの機械振動を音波に変換する。すると、振動板４３の放射面４３ａに対峙した材料２２は、放射面４３ａからの放射圧を受け、振動板４３に対し非接触な状態で振動する。
【００３２】
また、振動板４３は、材料２２の搬送方向Ｘ（鉛直方向に沿う下から上）に沿って一方向に進む進行波を発生させて材料２２を搬送する推進力を付与する。搬送方向Ｘに沿って一方向に進む進行波は、正弦波（Ｓｉｎ波）である。
【００３３】
また、振動板４３の振動は第２ホーン４７を介して第２振動子４８に伝達されて機械的エネルギー（振動のエネルギー）が電気的エネルギーに変換される。この電気的エネルギーが抵抗Ｒでジュール熱に変換されて放散される。このようにして、振動板４３に生じる振動の波が一方向（下から上）に進む進行波となり、材料２２は、振動板４３に対し離間した状態で振動しつつ搬送される。
【００３４】
除去装置４１は、振動付与装置４２、及び振動付与装置４２に対峙した材料２２の一部を取り囲むコイル５０を備える。コイル５０は銅製である。コイル５０は、振動板４３の全体を取り囲んでいるとともに、搬送される材料２２に対し離間して非接触状態にある。コイル５０に電流を流すことにより、コイル５０の周りに磁界が発生する。コイル５０に発生する磁界の向き（磁界の方向Ｂ）は、コイル５０の中心軸線の延びる方向に沿っており、鉛直方向に沿う下から上である。コイル５０内を下から上に向けて搬送される材料２２は、コイル５０内に形成された磁界の方向Ｂに沿って搬送される。
【００３５】
除去装置４１は、コイル５０に電流を印加する電流発生装置４９を備える。電流発生装置４９は、電源４９ａを有するとともに、電源４９ａの一方の電極に接続された第１配線４９ｂと、電源４９ａの他方の電極に接続された第２配線４９ｃを有する。第１配線４９ｂは、コイル５０の軸方向の一端に接続され、第２配線４９ｃは、コイル５０の軸方向他端に接続されている。電源４９ａは、コイル５０に直流電流を流す。電流発生装置４９によってコイル５０に流れる直流電流の流れる方向Ｉは、同一面内においてコイル５０によって付与される磁界の方向Ｂと直交する方向である。
【００３６】
製造装置３０は、材料２２の搬送方向Ｘにおいて、振動付与装置４２のコイル５０よりも上流側（コイル５０よりも下側）に異物吸引装置６２を備える。異物吸引装置６２は、コイル５０内の空気を吸引可能であり、材料２２から引き剥がされた導電性異物３９を吸引するための装置である。製造装置３０は、材料２２の搬送方向Ｘにおいて、振動付与装置４２のコイル５０よりも下流側（コイル５０よりも上側）に静電気除去装置６３を備える。静電気除去装置６３は、コイル５０内を通過した材料２２から静電気を除去する装置である。
【００３７】
次に、厚み調整フィルム２１の製造方法を作用とともに説明する。
なお、製造装置３０の除去装置４１において、電流発生装置４９は常に作動し、コイル５０には直流電流が流れ、コイル５０付近に磁界が常に形成されているとする。
【００３８】
さて、繰出装置３１の供給リール３２から繰り出された材料２２は、切断装置５１で切断される前に、除去装置４１におけるコイル５０内を通過する。
図４に示すように、コイル５０内において、振動付与装置４２により、材料２２の片面に音波の放射圧が加えられ、材料２２が振動する。また、材料２２に付与される音波の放射圧により、搬送方向Ｘに推進力が付与される。詳しくは、ランジュバン型の第１振動子４５の駆動により第１ホーン４４を介して振動板４３が振動する。すると、材料２２に振動が付与される。材料２２が振動すると、材料２２に導電性異物３９が付着していた場合には、その導電性異物３９も振動する。
【００３９】
また、コイル５０内では、材料２２の搬送方向Ｘに沿って磁界の方向Ｂが延びるとともに、電流発生装置４９によって、コイル５０に直流電流が流れている。すると、直流電流の流れる方向Ｉと、磁界の方向Ｂとが同一面内で直交する状態となり、直流電流の流れる方向Ｉ及び磁界の方向Ｂに対して直交する方向にローレンツ力Ｆが作用する。ローレンツ力Ｆの向きはフレミング左手の法則で決まり、ローレンツ力Ｆの向きが材料２２から離れる方向となる。
【００４０】
すると、材料２２の振動によって振動している導電性異物３９には、ローレンツ力Ｆにより、材料２２から離れる方向への力が作用する。その結果、導電性異物３９は材料２２から引き剥がされる。材料２２から引き剥がされた導電性異物３９は、自重により落下していき、コイル５０よりも下側で異物吸引装置６２に吸引される。
【００４１】
そして、コイル５０内で導電性異物３９が材料２２から除去された後、材料２２はコイル５０よりも上側で、静電気除去装置６３によって静電気が除去される。その後、材料２２は、切断装置５１により予め設定された長さに切断されて、短冊状の厚み調整フィルム２１となる。短冊状の厚み調整フィルム２１は、移動装置６１によるコンベア搬送で容器７１まで搬送され、容器７１内に積層される。
【００４２】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）厚み調整フィルム２１の製造装置３０において、除去装置４１の振動付与装置４２によって、材料２２を振動させつつ、電流発生装置４９によってコイル５０に電流を流して磁界を発生させ、コイル５０内に、材料２２から離れる方向へのローレンツ力Ｆを発生させるようにした。このため、材料２２の振動によって、材料２２から引き離しやすくなった導電性異物３９にローレンツ力Ｆを作用させることで、導電性異物３９を材料２２から引き剥がし、材料２２から除去することができる。
【００４３】
（２）振動付与装置４２によって発生させた音波の放射圧により、コイル５０内では材料２２に非接触で振動を付与することができる。よって、コイル５０内での材料２２の搬送途中に振動板４３等との接触により、導電性異物３９が材料２２に付着することを抑制できる。
【００４４】
（３）除去装置４１のコイル５０内では、材料２２は鉛直方向に沿って下から上に向かって搬送される。このため、材料２２から除去された導電性異物を自重によって落下させることができる。このため、材料２２から除去された導電性異物３９が、自重によって材料２２に向かうことが抑制され、材料２２に導電性異物３９が再度付着することを抑制できる。
【００４５】
（４）製造装置３０は、材料２２の搬送方向Ｘにおけるコイル５０よりも上流側に異物吸引装置６２を備える。そして、異物吸引装置６２は、材料２２から引き剥がされて自重で落下する導電性異物３９を吸引する。このため、材料２２から引き剥がされた導電性異物３９が、コイル５０内やその周辺で浮遊し続けることを無くし、材料２２に再付着することを抑制できる。さらには、材料２２から引き剥がされた導電性異物３９ではなく、コイル５０付近に浮遊している導電性異物３９も異物吸引装置６２で吸引し、導電性異物３９が材料２２に付着することを抑制することができる。
【００４６】
（５）製造装置３０は、材料２２の搬送方向Ｘにおけるコイル５０よりも下流側に静電気除去装置６３を備える。そして、静電気除去装置６３は、導電性異物３９が除去された材料２２から静電気を除去する。このため、除去装置４１よって導電性異物３９が除去された後、静電気によって材料２２に導電性異物３９が付着してしまうことを抑制できる。
【００４７】
（６）振動付与装置４２において、振動板４３は第１ホーン４４を介した第１振動子４５からの機械振動を音波に変換する。このとき、振動板４３は一方向に進む進行波を発生させる。このため、材料２２に対しては、その材料２２に対し垂直な放射圧が作用せず、垂直な放射圧を原因とした材料２２の破断を抑制することができる。
【００４８】
（７）ローレンツ力Ｆを発生させるために、材料２２を取り囲む状態でコイル５０を設け、コイル５０と材料２２とを非接触とした。このため、導電性異物３９にもコイル５０が接触せず、コイル５０に印加された直流電流が導電性異物３９には流れない。よって、導電性異物３９がコイル５０と短絡し、発熱することもなく、材料２２が損傷することもない。
【００４９】
（８）帯状の材料２２を切断装置５１で切断する前工程で導電性異物３９を材料２２から除去するようにした。このため、短冊状となった厚み調整フィルム２１から導電性異物３９を除去するのとは異なり、材料２２に対し連続的に導電性異物３９の除去を行うことができ、工程が簡略化できる。
【００５０】
（９）製造装置３０は、短冊状の厚み調整フィルム２１を製造する前工程で、帯状の材料２２から導電性異物３９を除去するようにした。このため、導電性異物３９の付着した厚み調整フィルム２１が製造されにくくなり、その導電性異物３９が付着した厚み調整フィルム２１を不適合品として廃棄する量が減り、歩留まりが良くなる。
【００５１】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  静電気除去装置６３は、搬送方向Ｘにおけるコイル５０よりも上流側に配置されていてもよいし、コイル５０内に配置されていてもよい。
【００５２】
○  静電気除去装置６３は無くてもよい。
○  異物吸引装置６２は、搬送方向Ｘにおけるコイル５０よりも下流側に配置されていてもよいし、コイル５０内に配置されていてもよい。
【００５３】
○  異物吸引装置６２は無くてもよい。
○  コイル５０内において複数の振動付与装置４２（振動板）を搬送方向Ｘに並設してもよい。
【００５４】
○  電流発生装置４９がコイル５０に印加する電流は交流電流であってもよい。
○  コイル５０の中心軸線が横方向に延びるようにコイル５０を設置し、コイル５０内での材料２２の搬送方向Ｘを横方向としてもよい。この場合、振動付与装置４２は、コイル５０内における材料２２の上側に配置され、材料２２の下側にはコイル５０内の空間だけとする。これは、材料２２から除去された導電性異物３９が自重により落下したとき、振動付与装置４２に付着しないようにするためである。
【００５５】
○  振動子はランジュバン型でなくてもよい。
○  蓄電装置における電極組立体は、積層型、即ち、電極を複数枚積層した構成としたものに適用したが、捲回型、即ち、帯状電極を捲回したものに適用してもよい。
【００５６】
○  蓄電装置としてリチウムイオン電池以外に適用してもよい。例えば、ニッケル水素二次電池など他の二次電池、リチウムイオンキャパシタなどキャパシタ類等に適用してもよい。
【符号の説明】
【００５７】
Ｘ…搬送方向、１０…蓄電装置としての二次電池、１１…ケース、１２…電極組立体、２１…厚み調整フィルム、２２…材料、３０…製造装置、３９…導電性異物、４２…振動付与装置、４９…電流発生装置、５０…コイル、６２…異物吸引装置、６３…静電気除去装置。
【図１】
2017016736.tif 000003
【図２】
2017016736.tif 000004
【図３】
2017016736.tif 000005
【図４】
2017016736.tif 000006