(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、
少なくとも一部が結合された状態で分断された切断部位が形成されたリチウム箔を周面に保持して前記極板の一方の面側で間欠的に回転する転写ローラを有し、停止した前記転写ローラと前記極板との速度差によって、前記リチウム箔の前記切断部位から分離することにより、前記極板の少なくとも一方の面に、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貼付機構と、
前記貼付機構の下流側に配設され、前記極板に前記リチウム箔全体を密着させるための押圧機構と、
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、前記押圧機構は、回転駆動される第１ローラと、
前記第１ローラに対して進退自在に支持されるとともに、弾性体を介して前記第１ローラ側に付勢される第２ローラと、
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３】
請求項２記載の貼付装置において、前記弾性体は、前記第２ローラの両端を回転自在に支持する軸受を前記第１ローラ側に押圧する一対のスプリングであ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２記載の貼付装置において、前記第１および第２ローラは、外周面にローレット加工が施された樹脂製ローラであ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所望の切断部位毎に切断した後、短冊状リチウム箔として集電体（極板）面に固着することにより製造されている。
【０００３】
この場合、集電体面上に短冊状リチウム箔を貼り付けるために、例えば、特開平６−１２４７０９号公報に開示された製造方法が知られている。この従来技術では、一連の樹脂フイルム上に配置された一連の金属リチウム箔（またはリチウム合金箔）を所定寸法に切断した（または切り込みを入れた）金属リチウム箔面を負極集電体面に当接させるとともに、前記樹脂フイルム面を押圧し、該金属リチウム箔を該負極集電体面に転写するように構成されている。
【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、供給される樹脂フイルムとリチウム箔の密着状態の制御が難しく負極集電体面への貼着時にリチウム箔の転写必要部分が樹脂フイルムに残留したり、逆に、該リチウム箔の転写不必要部分が前記集電体面に転写されてしまうという問題が指摘されている。しかも、集電体面に対するリチウム箔の貼り付けパターンの変更が不可能であり、また、一連の樹脂フイルムは、リチウム箔の転写が行われた後に再利用することができず、不経済であるという問題がある。
【０００５】
そこで、短冊状リチウム箔を集電体面に転写するために、密着用ローラとニップローラとを備えた貼付機構を採用することが考えられる。すなわち、集電体のリチウム箔転写面側に密着用ローラが配設されるとともに、前記集電体の反対面側にニップローラが配置される。そして、連続的に搬送される長尺な極板の一方の面側で、少なくとも一部が分断されたリチウム箔を密着用ローラを介して間欠的に回転させるとともに、前記極板の他方の面側にニップローラを押圧することにより、前記極板に前記リチウム箔を部分的に密着させる。次いで、転写ローラの回転を停止するとともに、ニップローラによるニップ作用を解除することにより、前記転写ローラと前記極板とに発生する速度差を介して前記リチウム箔を短冊状リチウム箔として前記極板に転写するようにしたものである。
【０００６】
しかしながら、上記の構成では、リチウム箔が密着用ローラとニップローラとにより部分的に極板に密着された後、このリチウム箔から前記密着用ローラと前記ニップローラとが離間する。このため、リチウム箔全体を極板面に対して常時確実かつ高精度に密着させることができず、例えば、前記リチウム箔が前記極板面から浮き上がったり、該極板から分離してしまうおそれがある。
【０００７】
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。
【０００８】
【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、長尺な極板をその長手方向に搬送する極板搬送機構と、少なくとも一部が結合された状態で分断された切断部位が形成されたリチウム箔を周面に保持して前記極板の一方の面側で間欠的に回転する転写ローラを有し、停止した前記転写ローラと前記極板との速度差によって、前記リチウム箔の前記切断部位から分離することにより、前記極板の少なくとも一方の面に、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貼付機構と、前記貼付機構の下流側に配設され、前記極板に前記リチウム箔全体を密着させるための押圧機構と、を備えることにより極板にリチウム箔全体を確実に密着させることができる。
【０００９】
ここで、押圧機構が、回転駆動される第１ローラと弾性体を介して前記第１ローラ側に付勢される第２ローラとを備えるとともに、前記第２ローラの両端を回転自在に支持する軸受がスプリングを介して前記第１ローラ側に押圧される。従って、リチウム箔全体を極板に対して確実かつ高精度に密着させることが可能になる。その際、第１および第２ローラの外周面にローレット加工が施されているため、リチウム箔に十分な密着強度を付与することができる。
【００１１】
【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。
【００１２】
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、前記第２貼付機構２２の下流側に配設され、前記極板１２に前記短冊状リチウム箔１８全体を密着させるための押圧機構３０とを備える。セパレータ２４は、セパレータ送り出し軸３１に巻回されている。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
第１および第２送り出し軸４２、４４と第１および第２合紙巻取軸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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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７０、７２が配設される。
【００２０】
図２および図３に示すように、押圧機構３０は、回転駆動される第１ローラ７４と、この第１ローラ７４に対して進退自在に支持されるとともに、一対のスプリング（弾性体）７６を介して前記第１ローラ７４側に付勢される第２ローラ７８とを備える。
【００２１】
第１および第２ローラ７４、７８は、金属製の第１および第２軸芯８０、８２と、この第１および第２軸芯８０、８２が圧入される高分子量ポリエチレンやポリプロピレン等の樹脂製の第１および第２筒体８４、８６とを備える。第１および第２筒体８４、８６の外周面には、♯５０のローレット８８、９０が施されている。
【００２２】
第１ローラ７４の第１軸芯８０の両端は、軸受９２を介してホルダ９４に回転自在に支持されるとともに、この第１軸芯８０の一端には、プーリ９６が軸着される。プーリ９６には、図示しない駆動源に連結された駆動ベルト９８が係合する。第１ローラ７４は、極板１２のラインスピード（例えば、２０ｃｍ／ｓｅｃ）以上の周速で回転駆動され、オーバーフィート率が１００〜１２０％に設定される。
【００２３】
第２ローラ７８の第２軸芯８２の両端は、軸受１００を介してホルダ９４に回転自在に支持される。ホルダ９４には、軸受１００を矢印Ｘ方向に進退自在に嵌合する開口部１０２が設けられるとともに、前記軸受１００に押圧部材１０４が係合する。各押圧部材１０４は、一端側に軸受１００の形状に対応して湾曲形状を有しており、それぞれの他端側にスプリング７６の一端側が当接する。スプリング７６の他端側は、ホルダ９４にねじ止め固定された支持板１０６に支持されている。第２ローラ７８の押圧力は、線圧で８ｋｇ／幅に設定されている。
【００２４】
このように構成される貼付装置１０の動作について、以下に説明する。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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７０が前記極板１２から離間するとともに、前記第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との間で速度差が生じ、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。
【００３２】
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、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が貼り付けられることになる。
【００３３】
ところで、第１および第２貼付機構２０、２２では、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および第２転写ローラ６２、６４の外周面に保持されているリチウム箔１８ａとの間に生ずる速度差によって前記リチウム箔１８ａを分離し、短冊状リチウム箔１８として前記極板１２上に転写するように構成されている。これにより、短冊状リチウム箔１８が極板１２の両方の面１２ａ、１２ｂに対して部分的に密着された状態で貼り付け処理が終了されるおそれがある。
【００３４】
しかしながら、本実施形態では、第２貼付機構２２の下流側に押圧機構３０が配設されている。このため、両方の面１２ａ、１２ｂに短冊状リチウム箔１８が部分的に貼り付けられた極板１２が押圧機構３０を構成する第１および第２ローラ７４、７８間に挿入されると、この第１ローラ７４が図示しない駆動源に連結された駆動ベルト９８およびプーリ９６を介して送り方向（矢印Ｙ方向）に回転される。
【００３５】
従って、第１および第２ローラ７４、７８間に挿入した極板１２と短冊状リチウム箔１８とは、前記第１ローラ７４の回転作用下に矢印Ｙ方向に送られるとともに、スプリング７６の付勢作用下に前記第２ローラ７８と該第１ローラ７４とに挟圧されて互いに密着する。
【００３６】
その際、第２ローラ７８では、第２軸芯８２の両端に設けられた一対の軸受１００が、スプリング７６により付勢されている押圧部材１０４を介して第１ローラ７４側に押圧されている。この結果、第２ローラ７８の軸方向に延在する外周面全長にわたって第１ローラ７４の外周面に倣わせることができ、短冊状リチウム箔１８全体を極板１２に対し高精度に密着させることが可能になる。
【００３７】
これにより、短冊状リチウム箔１８が極板１２に部分的に貼り付けられていても、この短冊状リチウム箔１８が押圧機構３０を通過するだけで、前記短冊状リチウム箔１８全体を前記極板１２に対して確実かつ高精度に密着させることができる。このため、例えば、短冊状リチウム箔１８が極板１２から浮き上がったり、この極板１２から分離してしまうという不具合を有効に阻止することが可能になる。
【００３８】
しかも、第１および第２ローラ７４、７８の外周面には、ローレット８８、９０が施されている。従って、第１および第２ローラ７４、７８は、短冊状リチウム箔１８との接触面積が削減され、前記短冊状リチウム箔１８に十分な密着強度を付与することができる。これによって、簡単な構成で、短冊状リチウム箔１８に十分な密着強度を確実に付与することが可能になるという効果が得られる。
【００３９】
なお、押圧機構３０を通過した極板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（図１参照）。
【００４０】
また、本実施形態では、第１および第２ローラ７４、７８の第１および第２筒体８４、８６が樹脂で形成されているが、これに限定されるものではなく、ステンレス鋼（ＳＵＳ）や各種金属に無電解ニッケルめっき処理を施したものを採用してもよい。
【００４１】
【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、長尺な極板の少なくとも一方の面に短冊状リチウム箔が貼り付けられた後、押圧機構の作用下に、前記極板に前記リチウム箔全体を確実に密着させることができる。このため、短冊状リチウム箔が極板から浮き上がったり、この極板から分離することを有効に阻止することができ、簡単な構成で、リチウム箔の貼り付け作業が効率的かつ高精度に遂行される。
【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】前記貼付装置を構成する押圧機構の斜視説明図である。
【図３】前記押圧機構の側面説明図である。
【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
３０…押圧機構                  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、７８…ローラ
７６…スプリング                ８０、８２…軸芯
８４、８６…筒体                ８８、９０…ローレット
９２、１００…軸受              ９４…ホルダ
１０４…押圧部材
【図１】
0004103150.tif 000002
【図２】
0004103150.tif 000003
【図３】
0004103150.tif 000004