(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極体と負極体の少なくとも一方を個別に挟み込む二つ折りのセパレータを備え、正極体と負極体を交互に積層して構成される電気二重層キャパシタセルの製造方法において、セパレータの一方の片半部を吸着支持する本体プレートと、セパレータの他方の片半部を吸着支持する折り込みプレートと、吸着支持されたセパレータを折り曲げてその端部どうしを揃えて合わせるように折り込みプレートを回動させる折り曲げ機構と、折り込みプレートを折り曲げられたセパレータを挟んで本体プレートに押し付ける押さえ機構とを用い、セパレータを折り曲げてその端部どうしを揃えて合わせる工程と、セパレータの折り曲げ部を押さえて折り曲げ線を形成する工程とを順に行うことを特徴とする電気二重層キャパシタセルの製造方法。
【請求項２】
正極体と負極体の少なくとも一方を個別に挟み込む二つ折りのセパレータを備え、正極体と負極体を交互に積層して構成される電気二重層キャパシタセルの製造装置において、セパレータの一方の片半部を吸着支持する本体プレートと、セパレータの他方の片半部を吸着支持する折り込みプレートと、吸着支持されたセパレータを折り曲げてその端部どうしを揃えて合わせるように折り込みプレートを回動させる折り曲げ機構と、折り込みプレートを折り曲げられたセパレータを挟んで本体プレートに押し付ける押さえ機構とを備えたことを特徴とする電気二重層キャパシタセルの製造装置。
【請求項３】
前記折り込みプレートの側端部にエッジ部を形成し、二つ折りされたセパレータの両側端部をこのエッジ部に押し付ける折り返しプレートを備え、二つ折りされたセパレータの側端部を折り返すことを特徴とする請求項２に記載の電気二重層キャパシタセルの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気二重層キャパシタセルの製造方法及び製造装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種の蓄電装置として、急速充電が可能で充放電サイクル寿命が長い、電気二重層キャパシタの適用技術が注目されている。
【０００３】
電気二重層キャパシタセルは、同数の正極体と負極体をこれらの間にセパレータを介在させて交互に積層して構成される（特許第３００５９９２号，特開平７−９４３７４号、参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、このような電気二重層キャパシタの従来技術を踏まえつつ、セパレータを自動的に折ることができる電気二重層キャパシタセルの製造方法およびその製造装置の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、正極体と負極体の少なくとも一方を個別に挟み込む二つ折りのセパレータを備え、正極体と負極体を交互に積層して構成される電気二重層キャパシタセルの製造方法において、セパレータの一方の片半部を吸着支持する本体プレートと、セパレータの他方の片半部を吸着支持する折り込みプレートと、吸着支持されたセパレータを折り曲げてその端部どうしを揃えて合わせるように折り込みプレートを回動させる折り曲げ機構と、折り込みプレートを折り曲げられたセパレータを挟んで本体プレートに押し付ける押さえ機構とを用い、セパレータを折り曲げてその端部どうしを揃えて合わせる工程と、セパレータの折り曲げ部を押さえて折り曲げ線を形成する工程とを順に行うものとした。
【０００６】
第２の発明は、正極体と負極体の少なくとも一方を個別に挟み込む二つ折りのセパレータを備え、正極体と負極体を交互に積層して構成される電気二重層キャパシタセルの製造装置において、セパレータの一方の片半部を吸着支持する本体プレートと、セパレータの他方の片半部を吸着支持する折り込みプレートと、吸着支持されたセパレータを折り曲げてその端部どうしを揃えて合わせるように折り込みプレートを回動させる折り曲げ機構と、折り込みプレートを折り曲げられたセパレータを挟んで本体プレートに押し付ける押さえ機構とを備えるものとした。
【０００７】
第３の発明は、第２の発明において、折り込みプレートの側端部にエッジ部を形成し、二つ折りされたセパレータの側端部をこのエッジ部に押し付ける折り返しプレートを備え、二つ折りされたセパレータの側端部を折り返すものとした。
【０００８】
【発明の作用および効果】
第１の発明において、セパレータはその端部どうしが揃えて合わされた後に押さえられて折り曲げ線が形成されることにより、セパレータを正確に二つ折りすることができ、セパレータを二つ折りする加工精度を十分に確保できるとともに、生産性を高められる。
【０００９】
第２の発明において、製造装置によってセパレータを二つ折りする作業の自動化が可能となり、この製造装置を含む製造ラインをグローブボックス内に収めることにより、電気二重層キャパシタセルを外気にさらすことなく製造することが可能となり、品質の安定化がはかれる。
【００１０】
第３の発明において、製造装置によって二つ折りのセパレータの側端部を折り返す作業の自動化が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１に示すように、電気二重層キャパシタセルは、同数の正極体１ａと負極体１ｂと、これらを１個ずつ挟み込む二つ折りのセパレータ４とが積層される。電気二重層キャパシタは、この電気二重層キャパシタセルの積層体が電解液と共に密閉容器の中に収容される。
【００１３】
正極体１ａおよび負極体１ｂは、集電極２の両面に分極性電極３を備える同一の電極シート１から構成される。電極シート１は集電極２とその両面に重合する活性炭電極３（分極性電極）とから組成される。集電極２は、矩形状の金属箔（例えば、アルミ箔）からなり、その矩形平面の一辺に片側へ寄せて帯状のリード部２ａが一体に形成される。
【００１４】
電極シート１を挟み込むセパレータ４は、生地（テフロン（登録商標）やポリプロピレンなどの樹脂製または紙製の多孔質膜に作られる）を二つ折りに形成される。電極シート１はセパレータ４の内側に差し込まれ、二つ折りの折れ曲げ線４ａを基準に位置決めされる。二つ折りのセパレータ４は、集電極２のリード２ａの一部（先端側）を露出させる一方、電極シート１の両面（分極性電極３）を覆うと共にその周囲の三辺（折れ曲げ線４ａに直交する二辺と折れ曲げ線４ａと平行な一辺）に所定幅の余白（半面どうしの重なり合う部分）を生じる、大きさ（展開面積）に設定される。
【００１５】
偶数の電極シート１（同数の正極体と負極体）は、図１のように１個ずつ二つ折りのセパレータ４に挟み込まれ、所定数の積層体（電気二重層キャパシタセル）に構成される。電極シート１は、集電極２の一辺の片側へ寄るリード部２ａとの関係から、交互に表裏を反転させることにより、正極体のリード部２ａが集電極２の一辺の片側、負極体のリード部２ａがその反対側、に並ぶ積層状態に組み付けられる。集電極２のリード部２ａは、同極どうしが結束され、容器の内部において、１対の端子にそれぞれ対応する極性の結束部（リード部２ａの重合部）が接合される。
【００１６】
このような構成により、二つ折りのセパレータ４において、その折れ曲げ線４ａを基準に電極シート１の位置決めが可能となる。例えば、電極シート１を挟み込む二つ折りのセパレータ４をその折れ曲げ線４ａが水平な下辺となる縦置き状態で積層などを処理すると、二つ折りのセパレータ４の折れ曲げ線４ａが電極シート１の位置を規制するため、製造過程における、薄物どうし（正極体１ａおよび負極体１ｂとこれらの間に介在させるセパレータ４と）のズレが防止される。
【００１７】
正極体１ａおよび負極体１ｂとセパレータ４との間にズレを生じると、正極体１ａと負極体１ｂとの絶縁が不完全となり、短絡する可能性も考えられる。この点、二つ折りのセパレータ４により、正極体１ａおよび負極体１ｂとのズレを簡便に防止され、製品（電気二重層キャパシタ）の歩留まりが大いに高められるのである。また、正極体１ａおよび負極体１ｂについては、同一の電極シート１が共用され、これらの製作コストを大幅に低減できる効果も得られる。
【００１８】
図２は、別の実施形態（積層体の構成）を説明するものであり、二つ折りのセパレータ４は、正極体１ａまたは負極体１ｂの一方にのみ組み付けられる。積層体の１個置きに電極シート１は二つ折りのセパレータ４に挟み込まれ、各正極体１ａの活性炭電極３と各負極体１ｂの活性炭電極３との間にそれぞれ二つ折りのセパレータ４の半面が介在（１対の活性炭電極間を絶縁）する形になる。
【００１９】
この場合、図３の例（積層体を構成する全ての電極シート１に二つ折りのセパレータ４が組み付けられる）に比較すると、二つ折りのセパレータ４が半減するので、電極シート１に対する二つ折りのセパレータ４の位置決めについては、その機能が半減するものの、二つ折りのセパレータ４の半面どうしの重なりが解消され、電気二重層キャパシタセルの厚みを減らしてコンパクト化がはかれるとともに、電気二重層キャパシタセルの静電容量を増やすことができる。
【００２０】
図３は、電気二重層キャパシタの製造工程（一部分）を説明するものであり、（ａ）〜（ｃ）は電極シート１を製作する工程、（ｄ）〜（ｆ）は二つ折りのセパレータ４を製作する工程、（ｇ）は電極シート１を二つ折りのセパレータ４に挟み込む（組み付ける）工程、を表す。
【００２１】
（ａ）において、１０は電極シート１に加工されるシートであり、ロールに巻いて搬送される。シート１０は、金属箔（集電極２の構成材質）の両面に分極性電極３の構成材質としてペースト状の活性炭（結着剤を含む混合物）を塗布するか、または板状に成形した活性炭（結着剤を含む混合物）を貼り合わせることにより製作される。（ｂ）において、シート１０はロールから引き伸ばされ、所定の大きさ（サイズ）のシート１１に裁断される。（ｃ）において、所定の大きさのシート１１は、プレスにより型抜き加工され、所定形状（矩形平面の一辺に集電極２のリード部２ａを備える）の電極シート１に成形される。なお、（ｂ）および（ｃ）において、１２は金属箔の一側（両面）に集電極２のリード部２ａの形成領域となる露出部であり、（ａ）において、シート１０に設定される。
【００２２】
（ｄ）において、セパレータ４の生地（テフロン（登録商標）やポリプロピレンなどの樹脂製または紙製の多孔質膜に作られる）は、所定の大きさに裁断される。（ｅ）において、所定の大きさの生地１３は、既定の折り曲げ線４ａ（生地４の縦を２等分する）で二つ折りのセパレータ４に形成される。
【００２３】
（ｆ）において、二つ折りのセパレータ４は、その折り曲げ線４ａと直交する折り曲げ線４ｂをもって折り返し部４ｃが設けられる。なお、これら折り返し部４ｃは、二つ折りのセパレータ４（所定の大きさの生地１３）において、その折り曲げ線４ａの形成する一辺と交わる二辺に形成される。
【００２４】
（ｇ）において、（ｃ）の電極シート１に（ｆ）のセパレータ４が組み付けられる。電極シート１は、開放される（折り曲げのない）一辺からセパレータ４の内側へ差し入れられるのである。
【００２５】
このような工程により、正極体１ａおよび負極体１ｂは、シート１０から型抜き加工することにより、所定形状の電極シート１に容易かつ能率的に作成される。二つ折りのセパレータ４に折り返し部４ｃが加わるため、二つ折りの折れ曲げ線４ａおよび折り返し部４ｃの折り曲げ線４ｂを基準に電極シート１は縦横の２方向に位置決め可能となり、薄物どうし（正極体および負極体とこれらの間に位置されるセパレータ４と）のズレが適確に防止される。
【００２６】
図４はセパレータ４を折る製造工程を示す説明図であり、セパレータ４は図４の（ａ），（ｂ），（ｃ）の各工程を順に経て折られる。
【００２７】
（ａ）において、矩形のセパレータ４を折り曲げてその端部４ｄどうしを揃えて合わせる工程が行われる。このとき、セパレータ４の折り曲げ部４ｇは湾曲しており、折り曲げ線４ａが形成されない。
【００２８】
（ｂ）において、湾曲したセパレータ４の折り曲げ部４ｇを押さえて折り曲げ線４ａを形成する工程が行われる。
【００２９】
（ｃ）において、二つ折りのセパレータ４の折り曲げ線４ａと直交する折り曲げ線４ｂをもって折り返され、折り返し部４ｃが形成される。
【００３０】
このように、セパレータ４を折り曲げてその端部４ｄどうしを揃えて合わせた後に、その湾曲した折り曲げ部４ｇを押さえて折り曲げ線４ａを形成することにより、セパレータ４を正確に二つ折りすることができ、加工精度を十分に確保できる。
【００３１】
次に、図５〜図８はセパレータ４を自動的に折る製造装置を示している。この製造装置は、セパレータ４の一方の片半部４ｅを吸着支持する本体プレート２１と、セパレータ４の他方の片半部４ｆを吸着支持する折り込みプレート３１と、吸着支持されたセパレータ４を折り曲げてその端部４ｄどうしを揃えて合わせるように折り込みプレート３１を回動させる折り曲げ機構４０と、折り込みプレート３１を二つ折りのセパレータ４を挟んで本体プレート２１に押し付ける押さえ機構３０と、二つ折りのセパレータ４の両側端部を折り返して折り返し部４ｃを形成する折り返し機構５０とを備える。
【００３２】
本体プレート２１は架台２２に４本の支柱２３を介して固定され、略水平に延びている。
【００３３】
折り曲げ機構４０は架台２２に対してヒンジ４１を介して回転可能に支持される展開アーム４２と、このヒンジ４１を中心として展開アーム４２を回転駆動するロータリアクチュエータ４３とを備える。折り曲げ機構４０は図７に矢印で示す範囲で折り込みプレート３１を回動させる。
【００３４】
押さえ機構３０は、折り込みプレート３１を展開アーム４２に回転可能に連結するヒンジ３２と、このヒンジ３２を中心として折り込みプレート３１を回転駆動するエアシリンダ３３とを備える。
【００３５】
本体プレート２１の中央部に吸引口２４が開口し、この吸引口２４に図示しない配管を介して吸引ポンプからの負圧が導かれるようになっている。セパレータ４は一方の片半部４ｅが吸引口２４に吸着されることにより本体プレート２１に支持される。
【００３６】
折り込みプレート３１に吸引口３４が開口し、この吸引口３４に図示しない配管を介して吸引ポンプからの負圧が導かれるようになっている。セパレータ４は他方の片半部４ｆが吸引口３４に吸着されることにより折り込みプレート３１に支持される。
【００３７】
折り返し機構５０として、折り込みプレート３１の両側端部には断面テーパ状を尖ったエッジ部３６が形成され、二つ折りのセパレータ４の両側端部をこのエッジ部３６に押し付ける一対の折り返しプレート５１と、各折り返しプレート５１を架台２２に対して回転可能に連結する二対のヒンジ５２と、折り返しプレート５１を回転駆動する一対のエアシリンダ５３とを備える。各エアシリンダ５３のシリンダ基端部はピン５４を介して架台２２に連結され、各エアシリンダ５３のロッド先端部はピン５５を介して折り返しプレート５１に連結される。
【００３８】
製造装置は以上のように構成され、まず、折り曲げ機構４０と押さえ機構３０の動作を図９に基づいて説明する。
【００３９】
▲１▼折り込みプレート３１が展開した状態で、セパレータ４が図示しないロボットハンドによって本体プレート２１と折り込みプレート３１に渡る所定位置に置かれる。そして、セパレータ４の一方の片半部４ｅが本体プレート２１に吸着支持されるとともに、セパレータ４の他方の片半部４ｆが折り込みプレート３１に吸着支持される。
【００４０】
▲２▼展開アーム４２を折り込みプレート３１と共に回動させ、矩形のセパレータ４を折り曲げてその端部４ｄどうしを揃えて合わせる。このときエアシリンダ３３は収縮しており、折り込みプレート３１はその回動先端部３１ａが本体プレート２１に近づけられる一方、その回動基端部３１ｂが本体プレート２１から離され、セパレータ４の折り曲げ部４ｇは湾曲している。
【００４１】
▲３▼エアシリンダ３３を伸張させ、折り込みプレート３１をヒンジ３２を中心に回動させる。これにより、折り込みプレート３１が二つ折りのセパレータ４を挟んで本体プレート２１に押し付けられ、セパレータ４の折り曲げ部４ｇを押さえて折り曲げ線４ａが形成される。
【００４２】
続いて、各エアシリンダ５３を伸張作動させて各折り返しプレート５１を回動させ、各折り返しプレート５１が二つ折りのセパレータ４の両側端部を挟んでエッジ部３６に押し付けられる。これにより、二つ折りのセパレータ４はその両側端部が各エッジ部３６に沿って折り返され、折り曲げ線４ｂ及び折り返し部４ｃが正確に形成される。
【００４３】
こうしてセパレータ４が自動的に折られた後、各折り返しプレート５１を展開し、続いて吸引口３４に導かれる負圧を解除するとともに展開アーム４２を折り込みプレート３１と共に展開し、吸引口２４に導かれる負圧を解除するとともに本体プレート２１上に載ったセパレータ４をロボットハンドを介して搬送する。
【００４４】
以上のように構成され、セパレータ４はその端部４ｄどうしを揃えて合わせた後に、折り曲げ部４ｇを押さえて折り曲げ線４ａを形成することにより、セパレータ４を正確に二つ折りすることができ、加工精度を十分に確保できるとともに、生産性を高められる。
【００４５】
また、この製造装置を含む製造ラインをグローブボックス内に収めることにより、電気二重層キャパシタセルを外気にさらすことなく製造することが可能となり、品質の安定化がはかれる。
【００４６】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す電気二重層キャパシタセルの分解斜視図。
【図２】他の実施の形態を示す電気二重層キャパシタセルの分解斜視図。
【図３】電気二重層キャパシタセルの製造工程を示す説明図。
【図４】セパレータを折る製造工程を示す説明図
【図５】セパレータを折る製造装置を示す平面図
【図６】同じく製造装置の正面図。
【図７】同じく製造装置の側面図。
【図８】同じく図５のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図９】同じく折り曲げ機構と押さえ機構の動作を示す説明図。
【符号の説明】
１  電極シート
１ａ  正極体
１ｂ  負極体
２  集電極
２ａ  リード部
３  活性炭電極（分極性電極）
４  セパレータ
４ａ，４ｂ  折り曲げ線
４ｃ  折り返し部
２１  本体プレート
３０  押さえ機構
３１  折り込みプレート
３２  ヒンジ
３３  エアシリンダ
３６  エッジ部
４０  折り曲げ機構
４１  ヒンジ
４２  展開アーム
４３  ロータリアクチュエータ
５０  折り返し機構
５１  折り返しプレート
５２  ヒンジ
５３  エアシリンダ
【図１】
0003766322.tif 000002
【図２】
0003766322.tif 000003
【図３】
0003766322.tif 000004
【図４】
0003766322.tif 000005
【図５】
0003766322.tif 000006
【図６】
0003766322.tif 000007
【図７】
0003766322.tif 000008
【図８】
0003766322.tif 000009
【図９】
0003766322.tif 000010