(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の正極シート、層間絶縁用シートおよび負極シートを円筒渦巻状に捲回する巻芯棒と、
前記巻芯棒に帯状の正極シート、層間絶縁用シートおよび負極シートをそれぞれガイドしながら供給するシート供給機構と、
前記巻芯棒上へ前記各シートを巻回して形成される円筒状電極を把持する前記円筒状電極の全長にわたる断面弧状の把持面を有し、前記把持面を前記巻芯棒を挟んで対向させ、前記巻芯棒に向けて進退可能に配設された一対の電極群保持ブロックと、
前記電極保持ブロックを円筒状電極捲回時には非接触に移動させ、円筒状電極捲回終了時には捲回形成された円筒状電極外周面を挟着するように移動させる保持ブロック移動制御機構と
を有する捲回型電極の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒形状の捲回型電極を歩留まりよく製造できる製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
正極シート，層間絶縁用シート，負極シートおよび層間絶縁用シートの積層体を渦巻状に巻装して成る円筒状捲回型電極（起電部）を、円筒形の外装容器内に液密に封装した構成の二次電池などが広く実用に供されている。そして、この種の二次電池については、たとえば携帯電話機や携帯型パソコンなど、電子機器のコードレス化，高性能化，小形軽量化の要望に伴って、電池の高容量化などが要求されつつある。たとえば電子機器の電源用二次電池としては、鉛蓄電池やニッケルカドミウム二次電池に代わって、高容量化を図れるニッケル水素二次電池などの実用化が進んでいる。
【０００３】
ところで、前記ニッケル水素二次電池は、正極シートと負極シートとの間に層間絶縁用シート（セパレーター）を挟み、捲回もしくは積層状に組み合わせてなる電極を電池缶体内に装着し、所要の電解液を注入してから封止した構成を採っている。特に、電極群を円筒渦巻状に捲回した構成とした場合は、高容量化など図り易いので期待されている。
【０００４】
図３は、従来、捲回型電極の製造に使用されている製造装置の要部構成を平面的に示したものである。ここで、１は帯状の正極シート２，負極シート３および層間絶縁用シート４，４′を渦巻状に捲回する巻芯棒1aを有する捲回機構本体、5a，5bは前記捲回機構本体１の巻芯体1aに正極シート２，第１の層間絶縁用シート４，負極シート３および第２の層間絶縁用シート４′を各別にガイドしながら供給するシート供給機構、6a，6bは前記捲回機構本体１の巻芯棒1aに捲回・形成される電極群の外周（外形）を規制・制御する固定型の保持ブロックである。なお、この構成では、捲回機構本体１の巻芯棒1aは、層間絶縁用シートの挟持可能とするため、対向する平坦面部を形成する一対の断面半円体、もしくは直径方向にスリットが設けられた円筒状を成している。また、固定型の保持ブロック6a，6bの対向面は、巻芯棒1aに捲回・形成する電極群の外周（外形）面に合わせた弧を有している。
【０００５】
そして、この製造装置による捲回型電極の製造は、次のように行われている。すなわち、巻芯棒1aの対向する平坦面間に層間絶縁用シート（セパレータ）を挟持させ、かつこの層間絶縁用シート４に負極シート３を、また層間絶縁用シート４′に正極シート２を、それぞれ沿わせた形でガイド供給して、回転・駆動する巻芯棒1aの外周面側に正極シート２および負極シート３を巻き付け、捲回型電極（起電部もしくは電極群）を製造する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の捲回型電極の製造装置の場合は、次のような不都合な問題がある。すなわち、ニッケル水素二次電池などの高容量化が進むつれて、正極シート２，負極シート３および層間絶縁用シート４，４′の巻き付けのコンパクト化、捲回層数の増大化あるいは緻密な捲回化などが要求されるが、上記製造装置の場合は、このような要求に対応できない。たとえば、正極シート２，負極シート３および層間絶縁用シート４，４′の捲回層数を増大化し、高容量化を図る場合、固定型の保持ブロック6a，6bによって、巻芯棒1aに捲回・形成される電極群の外周（外形）が規制されるので、捲回層数の増大化が制約され、ときには外周面部が損傷される。したがって、製造する円筒状の捲回型電極群の外形寸法、もしくは内装する円筒状電池缶体の内径に対応して、それぞれ専用の製造装置を用意する必要があり、保管，メンテナンスなどの面を含めて、製造コストや歩留まりなどにも問題が波及する。
【０００７】
本発明は上記事情に対処してなされたもので、捲回層数の増大化などに対応でき、高容量化用の捲回型電極（起電部）を歩留まりよく作成できる汎用的な製造装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、帯状の正極シート、層間絶縁用シートおよび負極シートを円筒渦巻状に捲回する巻芯棒と、前記巻芯棒に帯状の正極シート、層間絶縁用シートおよび負極シートをそれぞれガイドしながら供給するシート供給機構と、前記巻芯棒上へ前記各シートを巻回して形成される円筒状電極を把持する前記円筒状電極の全長にわたる断面弧状の把持面を有し、前記把持面を前記巻芯棒を挟んで対向させ、前記巻芯棒に向けて進退可能に配設された一対の電極群保持ブロックと、前記電極保持ブロックを円筒状電極捲回時には非接触に移動させ、円筒状電極捲回終了時には捲回形成された円筒状電極外周面を挟着するように移動させる保持ブロック移動制御機構とを有する捲回型電極の製造装置である。
【０００９】
本発明の製造装置において、円筒渦巻状に捲回する巻芯棒は、層間絶縁用シート（セパレーター）を挟着するように構成されている。すなわち、巻芯棒は横断面が半円筒状の一対の棒状体平坦面を離隔して対向させた構成、もしくは横断面円形の棒状体の直径方向にスリットを設けた構成をなし、前記平坦面間もしくはスリットに層間絶縁用シートを挟着し、この挟着層間絶縁用シートに沿わせた電極シートを積層した形態で捲回するようになっている。
【００１０】
また、巻芯棒に対して放射状に進退移動する一対の電極保持ブロックは、巻芯棒に捲回・形成される円筒状電極の外周面に対向する面が、捲回・形成される円筒状電極の半径以下の弧を採って凹面化されている。ここで、対向面を捲回・形成される円筒状電極の半径以下の弧を有する凹面に設定しておくのは、円筒状電極の外周面を機械的に破損などせずに、容易に保持させるためである。さらに、電極保持ブロックの弧を有する対向凹面は、捲回・形成される円筒状電極の長さ方向全体に対接するようにしてある。
【００１１】
本発明の製造装置において、一対の電極保持ブロックを、巻芯棒に対して放射状に進退移動する保持ブロック移動制御機構は、たとえばエアーシリンダー，オイルシリンダー，戻しネジなどの進退手段を備えたものでであり、進退動作は摺動もしくは揺動である。
【００１２】
本発明に係る製造装置によれば、電極シートおよび絶縁性シート（セパレーター）を捲回して円筒状の電極を形成する過程では、保持ブロックが形成される円筒状の電極に非接触な状態に位置する。そして、円筒状の電極の捲回・形成時点では、保持ブロックが捲回形成された円筒状の電極外周面面を挟着する位置に移動する。つまり、保持ブロックの制約を何等受けることなく、電極シートおよび絶縁性シートの捲回が行われるため、この保持ブロックによって捲回・形成される円筒状の電極が損傷する恐れも全面的に解消し、歩留まりよく、信頼性の高い捲回型電極を製造できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図１および図２を参照して実施例を説明する。
【００１４】
図１は、この実施例における製造装置の要部構成を平面的に示したものである。ここで、７は帯状の正極シート８，負極シート９および層間絶縁用シート10，10′を渦巻状に巻装する巻芯棒7aを有する捲回機構本体、11，11′は前記捲回機構本体７の巻芯体7aに正極シート８，第１の層間絶縁用シート10，負極シート９および第２の層間絶縁用シート10′を各別に供給するガイド付きのシート供給機構である。また、12，12′は前記巻芯棒7aに対して放射状に進退移動し、かつ対向面が捲回される円筒状の電極の半径以下の弧に形成された一対の電極保持ブロックである。そして、この電極保持ブロック12，12′は、エアーシリンダーなどを備えた保持ブロック移動制御機構13，13′によって、前記巻芯棒7aの回転駆動で円筒状の電極を捲回しているときには非接触状態を採るように矢印Ａ方向へ移動（後退）し、円筒状の電極の捲回・形成が終了した時点では捲回形成された円筒状の電極外周面を挟着するように点線位置に移動（進行）する構成されている。 なお、上記構成では、巻芯棒7aが横断面が半円筒状の一対の棒状体平坦面を離隔して対向・組み合わせて形成されており、供給する正極シート８，第１の層間絶縁用シート10，負極シート９および第２の層間絶縁用シート10′に、それぞれ適度の張力を与える張力付与手段を付設しておいてもよい。
【００１５】
次に、前記構成の製造装置によるの捲回型電極の製造例について説明する。
【００１６】
先ず、巻芯棒7aの離隔・対向平坦部間に、層間絶縁用シート10，10′として作用させるため、図示されていない巻き戻し型ローラに両端側が巻かれたテープ状の絶縁シートを挿着もしくは挟着する。ここで、絶縁シートは、たとえば厚さ 0.2mm，幅63mmのテープ状であり、ガイド付きシート供給機構11，11′面に保持されながら摺動的に供給される。一方、所要の正極活物質が塗布された厚さ 0.6mm，幅60mmのテープ状の正極シート８の先端部を、前記層間絶縁用シート10面に沿わせて、また、所要の負極活物質が塗布された厚さ 0.3mm，幅60mmのテープ状の負極シート９の先端部を、前記層間絶縁用シート10′面に沿わせて配置するとともに、要すれば、正極シート８，層間絶縁用シート10および層間絶縁用シート10′にそれぞれ張力付与手段によって所要の張力を与え、この状態で巻芯棒7aを矢印Ｂ方向に回転させる。なお、この時点では、保持ブロック移動制御機構13，13′によって、捲回・形成する円筒状の電極に対向する弧面が接触しない状態に、電極保持ブロック13，13′を後退させておく。
【００１７】
前記巻芯棒7aの回転に伴って、層間絶縁用シート10もしくは層間絶縁用シート10′を介して正極シート８および負極シート９は、締め付けられながら積層的に捲回される。つまり、円筒状の捲回型電極を形成する正極シート８，負極シート９および層間絶縁用シート10，10′は、捲回（巻装）工程において、弛みもしくは緩みなどの状態を採ることなく、常に一定の状態で捲回されて、図２に平面的に示すように、高容量の円筒状形の捲回型電極14が形成される。こうして、所要の捲回型電極が形成された時点で、前記巻芯棒7aの回転を停止する一方、電極群保持ブロック13，13′を保持ブロック移動制御機構13，13′によって矢印Ｃ方向へ前進させ、その対向する弧面で、捲回・形成された円筒型の電極14の外周面を挟着・保持する。その後、前記捲回するため供給した正極シート８，負極シート９，層間絶縁用シート10，10′を切り離すことによって、外周面などに損傷など認められない高品質な円筒状の捲回型電極が得られる。
【００１８】
また、前記一定の架張状態で巻装できることにより、常に緻密な巻装となるので、一定外径の円筒状の捲回型電極を、歩留まりよく製造することが可能となり、信頼性の高い二次電池を提供できることになる。
【００１９】
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を採り得る。たとえば、絶縁シート，正極シート，負極シートの厚さや幅などは対象とする二次電池の種類，容量にと対応して適宜設定できる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、たとえばニッケル水素二次電池用の、円筒状の捲回型電極を製造するに当たって、テープ状の正極シート，負極シートおよび層間絶縁用シート（セパレータ）を巻芯棒に捲回する過程（工程）では、形成される捲回体などに対して電極保持ブロックが非接触に設定されているので、形成される捲回体などに損傷の発生する恐れが解消される。すなわち、電極を形成するシートを巻芯棒に捲回する過程では、余裕のある捲回操作領域が確保されので、外部的空の機械的な接触による損傷発生の恐れもなくなり、高品質な円筒状の捲回型電極を容易、かつ歩留まりよく提供できる。また、前記製造装置は、電極保持ブロックを任意の位置に進退，設定できるので、捲回・形成する円筒状の捲回型電極の直径が若干異なる程度の場合の製造にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る捲回型電極の製造装置の要部構造例の概略を示す平面図。
【図２】本発明に係る捲回型電極の製造装置による円筒状の捲回型電極の捲回・形成終了時の状態を模式的に示す平面図。
【図３】従来の捲回型電極の製造装置の要部構造を示す平面図。
【符号の説明】
１，７……捲回機構本体
1a，7a……巻芯棒
２，８……帯状の正極シート
３，９……帯状の負極シート
４，10……第１の層間絶縁用シート
４′，10′……第１の層間絶縁用シート
5a，5b，11，11′……ガイド付きシート供給機構
6a，6b……固定型の電極保持ブロック
12，12′……進退移動型の電極保持ブロック
13，13′……保持ブロック移動制御機構
【図１】
0003821871.tif 000002
【図２】
0003821871.tif 000003
【図３】
0003821871.tif 000004