(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２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、２つ折りのセパレータは２つ折りの折り曲げ線の形成する一辺と交わる二辺に２つ折りの折り曲げ線と直交する折り曲げ線をもって折り返し部が設けられており、この２つ折りのセパレータに正極体と負極体の少なくとも一方を個別に挟み込む工程は、２つ折りのセパレータの折り返し部が表に出ない面の片半部を所定位置に吸着支持する工程、同じくセパレータの折り返し部が表に出る面の片半部を開位置に移動する工程、正極体または負極体を開状態のセパレータの所定位置に吸着支持される片半部上の２つ折りの折り曲げ線および折り返し部の折り曲げ線の内側に載置する工程、開位置のセパレータの片半部を閉じる工程、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２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、２つ折りのセパレータの一方の片半部を所定位置に吸着支持する吸着プレートと、セパレータの他方の片半部を吸着保持する吸引ヘッドと、吸引ヘッドを閉位置から開位置または開位置から閉位置に移動する開閉機構と、セパレータの片半部を接触させて吸着して支持する負圧を吸着プレートへ供給する吸引ポンプと、セパレータの片半部を非接触に吸着して保持する負圧を吸引ヘッドに発生させる空気を供給する吐出ポンプと、を備えてなり、吸引ヘッドを吸着プレートに対して回動先端寄りにオフセットし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。
【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、セパレータの間に正極体または負極体を自動的に挟み込む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２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、２つ折りのセパレータは２つ折りの折り曲げ線の形成する一辺と交わる二辺に２つ折りの折り曲げ線と直交する折り曲げ線をもって折り返し部が設けられており、この２つ折りのセパレータに正極体と負極体の少なくとも一方を個別に挟み込む工程は、２つ折りのセパレータの折り返し部が表に出ない面の片半部を所定位置に吸着支持する工程、同じくセパレータの折り返し部が表に出る面の片半部を開位置に移動する工程、正極体または負極体を開状態のセパレータの所定位置に吸着支持される片半部上の２つ折りの折り曲げ線および折り返し部の折り曲げ線の内側に載置する工程、開位置のセパレータの片半部を閉じる工程、を順に行うことを特徴とする。
【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２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、２つ折りのセパレータの一方の片半部を所定位置に吸着支持する吸着プレートと、セパレータの他方の片半部を吸着保持する吸引ヘッドと、吸引ヘッドを閉位置から開位置または開位置から閉位置に移動する開閉機構と、セパレータの片半部を接触させて吸着して支持する負圧を吸着プレートへ供給する吸引ポンプと、セパレータの片半部を非接触に吸着して保持する負圧を吸引ヘッドに発生させる空気を供給する吐出ポンプと、を備えてなり、吸引ヘッドを吸着プレートに対して回動先端寄りにオフセットしたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の作用および効果】
第１の発明において、２つ折りされたセパレータを所定位置に吸着支持して開くことにより、セパレータの間に正極体または負極体を精度良く介装することが可能となり、生産性を高められる。２つ折りのセパレータに折り返し部が加わるため、２つ折りの折れ曲げ線および折り返し部の折り曲げ線を基準に正極体または負極体は縦横の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と）のズレが適確に防止される。
【００１０】
第２の発明において、製造装置によって２つ折りされたセパレータの間に正極体または負極体を挟み込む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。
【００１１】
また、吸引ヘッドは空気を流すことにより負圧を発生させてセパレータの片半部を非接触にて吸着するため、吸引ヘッドによる片半部の吸引力が吸着プレートによる片半部の吸引力に比べて小さくなり、吸引ヘッドに両方の片半部が吸着されることを防止できる。
【００１２】
しかも、吸引ヘッドを吸着プレートに対して回動先端寄りにオフセットすることにより、吸引ヘッドに吸着された片半部が吸着プレートに吸着された片半部に対してその先端側から確実に開かれる。
【００１３】
【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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
（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。
【００２４】
（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。
【００２５】
（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。
【００２６】
（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。
【００２７】
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。
【００２８】
図４は二つ折りのセパレータ４の間に電極シート１を介装する製造工程を示す説明図であり、（ａ），（ｂ），（ｃ）の各工程が順に行われる。
【００２９】
（ａ）において、二つ折りされたセパレータ４の一方の片半部４ｅを所定位置に吸着支持する工程が行われる。
【００３０】
（ｂ）において、セパレータ４の他方の片半部４ｆを開く工程と、セパレータ４の片半部４ｅと片半部４ｆの間に電極シート１を介装する工程とが順に行われる。
【００３１】
（ｃ）において、開かれた片半部４ｆを閉じる工程が行われる。
【００３２】
次に、図５〜図８は二つ折りのセパレータ４の間に電極シート１を自動的に介装する製造装置を示している。この製造装置は、二つ折りされたセパレータの一方の片半部４ｅを所定位置に吸着支持する吸着プレート２７と、セパレータの他方の片半部４ｆを吸着する吸引ヘッド３５と、吸引ヘッド３５を移動してセパレータ４を開閉する開閉機構３０とを備える。
【００３３】
吸着プレート２７は本体２１上に設けられ、この本体２１は架台２２に支柱２３を介してスライダ２４に固定される。スライダ２４は電動アクチュエータ２６によりガイドレール２５に沿って水平方向に移動し、本体２１をセパレータ搬入工程位置、電極シート搬入工程位置、搬出位置の３箇所に停止させるようになっている。
【００３４】
開閉機構３０は、吸引ヘッド３５が設けられるクランパー３１と、このクランパー３１の基端部から突出した一対のアーム３２と、各アーム３２の途中を本体２１に回転可能に支持する軸３３と、アーム３２を回転駆動するエアシリンダ３４とを備える。開閉機構３０はクランパー３１を図５に実線で示す略垂直に立つ開位置と、図５に２点鎖線で示す略水平に延びる閉位置との２位置に停止させるようになっている。
【００３５】
本体２１上に設けられる吸着プレート２７は、多孔質材によって形成され、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ことにより、セパレータ４の片半部４ｅを接触させて吸着支持するようになっている。
【００３６】
クランパー３１に設けられる吸引ヘッド３５は図示しない配管を介して吐出ポンプからの空気を流すことにより負圧を発生させ、セパレータ４の片半部４ｆを非接触に吸着して保持するようになっている。
【００３７】
これにより、吸引ヘッド３５による片半部４ｆの吸引力が吸着プレート２７による片半部４ｅの吸引力に比べて小さくなり、吸引ヘッド３５に片半部４ｆと片半部４ｅの両方が吸着されることを防止できる。
【００３８】
図６に示すように、吸着プレート２７が本体２１の中央部よりクランパー３１の回動基端寄りに設けられる一方、吸引ヘッド３５が本体２１の中央部よりクランパー３１の回動先端寄りに設けられる。すなわち、吸引ヘッド３５は吸着プレート２７に対して回動先端寄りにオフセットされ、吸着プレート２７がセパレータ４の片半部４ｅの基端側を吸着支持する一方、吸引ヘッド３５がセパレータ４の片半部４ｆの先端側を保持して、クランパー３１の回動に伴ってセパレータ４の片半部４ｆが片半部４ｅに対してその先端側から確実に開かれるようになっている。
【００３９】
クランパー３１にはクランパー３１の開閉作動を検出する光電スイッチ４１が取り付けられ、本体２１にはセパレータ４の着座を検出する光電センサ４２が取り付けられる。これらの検出信号はチェーン４３内に配設されるコードを介して図示しないコントローラに送られる。
【００４０】
製造装置は以上のように構成され、次にその動作について説明する。
【００４１】
▲１▼クランパ３１が開いた状態で、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２１とクランパ３１に渡る所定位置に置かれ、セパレータ４の片半部４ｅが吸着プレート２７に吸着支持する工程が行われる。
【００４２】
このとき、セパレータ４はその一端（折り曲げ線４ａ）が本体２１の段部２８に当接してその位置決めが行われる。
【００４３】
▲２▼クランパ３１を閉じ方向に回動させ、吸引ヘッド３５によってセパレータ４の片半部４ｆを非接触に吸着保持し、クランパ３１を開き方向に回動させて、セパレータ４を開く工程が行われる。
【００４４】
▲３▼こうしてセパレータ４が開かれた状態で、図示しないロボットハンドによって片半部４ｅ上に電極シート１が所定位置に置かれ、セパレータ４の片半部４ｅと片半部４ｆの間に電極シート１を介装する工程が行われる。
【００４５】
このとき、電極シート１はその一端がセパレータ４の片半部４ｆに当接してその位置決めが行われる。
【００４６】
▲４▼クランパ３１を閉じ方向に回動させ、セパレータ４の開かれた片半部４ｆを閉じる工程が行われる。
【００４７】
こうしてセパレータ４の間に電極シート１が自動的に介装された後、吸引ヘッド３５に導かれる負圧を解除するとともにクランパ３１を開き方向に回動させ、吸着プレート２７に導かれる負圧を解除するとともに本体２１上に載ったセパレータ４及び電極シート１をロボットハンドを介して搬送する。
【００４８】
以上のように構成され、吸着プレート２７が二つ折りされたセパレータ４の一方の片半部４ｅを所定位置に吸着支持し、吸引ヘッド３５が他方の片半部４ｆを吸着して開き、セパレータ４の間に電極シート１を介装することにより、セパレータ４の間に電極シート１を介装する精度を十分に確保できるとともに、生産性を高められる。
【００４９】
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。
【００５０】
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】セパレータに電極シートを介装する製造工程を示す説明図
【図５】製造装置を示す側面図
【図６】同じく製造装置の平面図。
【図７】同じく製造装置の正面図。
【図８】同じく製造装置の正面図。
【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
４ｆ，４ｅ  片半部
２１  本体
２７  吸着プレート
３０  開閉機構
３１  クランパー
３４  エアシリンダ
３５  吸引ヘッド
【図１】
0003766323.tif 000002
【図２】
0003766323.tif 000003
【図３】
0003766323.tif 000004
【図４】
0003766323.tif 000005
【図５】
0003766323.tif 000006
【図６】
0003766323.tif 000007
【図７】
0003766323.tif 000008
【図８】
0003766323.tif 000009