特許第6862778号(P6862778)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6862778
(24)【登録日】2021年4月5日
(45)【発行日】2021年4月21日
(54)【発明の名称】積層電池製造装置
(51)【国際特許分類】
   H01M 10/04 20060101AFI20210412BHJP
【FI】
   H01M10/04 Z
【請求項の数】1
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2016-221940(P2016-221940)
(22)【出願日】2016年11月14日
(65)【公開番号】特開2018-81776(P2018-81776A)
(43)【公開日】2018年5月24日
【審査請求日】2019年9月12日
(73)【特許権者】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000291
【氏名又は名称】特許業務法人コスモス国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】福田 洋人
【審査官】 松嶋 秀忠
(56)【参考文献】
【文献】 米国特許第06134773(US,A)
【文献】 特開2000−268817(JP,A)
【文献】 特開2014−239074(JP,A)
【文献】 特開2014−179304(JP,A)
【文献】 特開2000−012085(JP,A)
【文献】 特開2017−054587(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01M 10/04
H01M 10/0585
H01G 13/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1電極箔反物と第2電極箔短冊とが積層された構造の電極積層体を製造する積層電池製造装置であって,
前記第1電極箔反物をその長手方向に進行させて供給する第1電極箔供給部と,
供給された前記第1電極箔反物の上に,前記第2電極箔短冊を長手方向に対して間隔を開けて配置されるように供給する第2電極箔供給部と,
前記第1電極箔反物とその上の前記第2電極箔短冊とを厚み方向にプレスして貼り合わせる貼り合わせロールと,
前記第2電極箔供給部から供給される前記第2電極箔短冊の欠陥の有無の情報を出力する欠陥情報出力部と,
前記第2電極箔供給部と前記貼り合わせロールとの間に設けられ,前記第2電極箔短冊を前記第1電極箔反物の上に供給する進路へ進行させる第1姿勢と,前記第2電極箔短冊を前記第1電極箔反物の上に供給しないで排除する進路へ進行させる第2姿勢との2通りの姿勢を取る進路切替部材と,
前記第2姿勢の前記進路切替部材により排除される進路へ進行した前記第2電極箔短冊が前記第1電極箔反物に当たることを防止するガイド板と,
前記欠陥情報出力部の情報に基づいて前記第1電極箔供給部および前記進路切替部材を制御する制御部とを有し,
前記制御部は,
前記第2電極箔短冊に欠陥がない場合には,前記進路切替部材を前記第1姿勢にして前記第2電極箔短冊を前記第1電極箔反物の上に供給させるとともに,前記第1電極箔供給部により前記第1電極箔反物を供給させ,
前記第2電極箔短冊に欠陥がある場合には,前記進路切替部材を前記第2姿勢にして前記第2電極箔短冊を排除させるとともに,前記第1電極箔供給部による前記第1電極箔反物の供給を停止させるように構成されているものであることを特徴とする積層電池製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は,いずれも短冊状の箔である第1電極および第2電極を交互に積層した構造の積層電池を製造する積層電池製造装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から,2次電池その他の電池として,第1電極と第2電極とを交互に重ね合わせた電極積層体を内蔵するものが使用されている。このような電極積層体には,第1電極および第2電極としていずれも短冊状の箔を利用し,これらを平積み状に積層した構造のものがある。
【0003】
このような積層構造の電極積層体を製造する先行技術として,特許文献1に記載されている積層体の作製装置および作製方法が挙げられる。同文献の技術では,短冊状の電極板である「シート状体3」が,その「供給機構7」から供給されるようになっている。「供給機構7」の下方には,「落下移動手段9」と「案内積層手段11」とが配置されている。「落下移動手段9」は,重力を利用して「シート状体3」を「供給機構7」から「案内積層手段11」へと落下移動させるものである。こうして,「シート状体3」が「案内積層手段11」上に順次案内され,そこで積層されるようになっている(同文献の[0015]〜[0019],図1図3)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2012−91372号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら前記した従来の技術には,次のような問題点があった。「供給機構7」から供給される「シート状体3」は,不良品である場合がある。特許文献1の技術では,そのような不良品の「シート状体3」であっても,良品の「シート状体3」の場合と変わりなく「案内積層手段11」上で積層されてしまう。このため,不良品の「シート状体3」を含む「積層体5」が得られてしまうことがある。「積層体5」は,その中に1枚でも不良品の「シート状体3」が含まれていれば全体が不良品として廃棄される。不良品の「積層体5」であってもその中には良品の「シート状体3」も相当数含まれているため,無駄が多かった。
【0006】
本発明は,前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,不良品の第2電極箔短冊が良品とともに電極積層体中に含まれてしまうことを防止するようにした積層電池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】
【0007】
本発明の一態様における積層電池製造装置は,第1電極箔反物と第2電極箔短冊とが積層された構造の電極積層体を製造する装置であって,第1電極箔反物をその長手方向に進行させて供給する第1電極箔供給部と,供給された第1電極箔反物の上に,第2電極箔短冊を長手方向に対して間隔を開けて配置されるように供給する第2電極箔供給部と,第1電極箔反物とその上の第2電極箔短冊とを厚み方向にプレスして貼り合わせる貼り合わせロールと,第2電極箔供給部から供給される第2電極箔短冊の欠陥の有無の情報を出力する欠陥情報出力部と,第2電極箔供給部と貼り合わせロールとの間に設けられ,第2電極箔短冊を第1電極箔反物の上に供給する進路へ進行させる第1姿勢と,第2電極箔短冊を第1電極箔反物の上に供給しないで排除する進路へ進行させる第2姿勢との2通りの姿勢を取る進路切替部材と,第2姿勢の進路切替部材により排除される進路へ進行した第2電極箔短冊が第1電極箔反物に当たることを防止するガイド板と,欠陥情報出力部の情報に基づいて第1電極箔供給部および進路切替部材を制御する制御部とを有しており,制御部は,第2電極箔短冊に欠陥がない場合には,進路切替部材を第1姿勢にして第2電極箔短冊を第1電極箔反物の上に供給させるとともに,第1電極箔供給部により第1電極箔反物を供給させ,第2電極箔短冊に欠陥がある場合には,進路切替部材を第2姿勢にして第2電極箔短冊を排除させるとともに,第1電極箔供給部による第1電極箔反物の供給を停止させるように構成されているものである。
【0008】
上記態様における積層電池製造装置では,欠陥情報出力部からの情報に基づいて制御部が,進路切替部材の姿勢を切り替える。これにより,欠陥を含んでいない第2電極箔短冊のみが,進路切替部材により第1電極箔反物の上に供給され,貼り合わせロールにより第1電極箔反物とともにプレスされることとなる。欠陥を含んでいる第2電極箔短冊は,第1電極箔反物の上に供給されることなく,進路切替部材により排除される。またこのとき,第1電極箔反物の供給が一時的に停止される。こうして,不良品の第2電極箔短冊を含んでいない電極積層体が製造される。
【発明の効果】
【0009】
本構成によれば,不良品の第2電極箔短冊が良品とともに電極積層体中に含まれてしまうことを防止するようにした積層電池製造装置が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1】実施の形態に係る積層電池製造装置の構成を示す模式図である。
図2】負極反物切断機構による切断と貼り合わせロールによるプレスの部分を示す斜視図である。
図3】進路切替爪の作用を示す正面図である。
図4】積層電池製造装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下,本発明を具体化した実施の形態について,添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は,図1に示す積層電池製造装置1として,本発明を具体化したものである。そこでまず,積層電池製造装置1について説明する。
【0012】
図1の積層電池製造装置1は,正極反物供給部2と,負極反物供給部3と,正極反物切断機構4と,貼り合わせロール5と,負極反物切断機構6と,台座7と,プレスロール8とを有している。正極反物供給部2には,正極箔反物コイル9が取り付けられており,正極箔反物10が巻き出されるようになっている。負極反物供給部3には,負極箔反物コイル11が取り付けられており,負極箔反物12が巻き出されるようになっている。正極箔反物10および負極箔反物12はいずれも,長尺箔状のものであり,集電箔の表面上に電極活物質層が形成された構造のものである。負極箔反物12の表面上にはさらに,セパレータ層も形成されている。正極箔反物10および負極箔反物12はいずれも,その長手方向に進行して貼り合わせロール5へ向かうようになっている。また,正極反物供給部2からの正極箔反物10の供給経路上には,欠陥センサ23が設けられている。
【0013】
正極反物切断機構4は,正極箔反物10を幅方向に切断することで,カード状の正極箔短冊13とするものである。貼り合わせロール5は,負極箔反物12と正極箔短冊13とを貼り合わせるものである。このため貼り合わせロール5に対して,負極箔反物12はそのまま,正極箔反物10は切断されて正極箔短冊13となってから,供給されるようになっている。正極箔短冊13はさらに,貼り合わせロール5に対して,負極箔反物12の長手方向に間隔を置いて供給されるようになっている。
【0014】
負極反物切断機構6は,負極箔反物12を幅方向に切断するものである。この切断により,正極箔短冊13と負極箔短冊とが1枚ずつ積層された電極箔ペア短冊14が得られる。台座7は,得られた電極箔ペア短冊14を置くためのものである。プレスロール8は,台座7の上に多数枚積層された電極箔ペア短冊14を厚み方向にプレスするものである。なお,負極反物切断機構6のすぐ上流側には,負極箔反物12と正極箔短冊13とを搬送するニップロール16が設けられている。
【0015】
次に,上記の積層電池製造装置1の作用を説明する。積層電池製造装置1により電極積層体15を製造する際には,貼り合わせロール5に対して,負極箔反物12と,正極箔短冊13とが供給される。負極箔反物12は前述のように,負極反物供給部3から供給され,長手方向に進行することにより貼り合わせロール5に至る。正極箔短冊13は,正極反物供給部2および正極反物切断機構4により貼り合わせロール5に供給される。貼り合わせロール5にて正極箔短冊13は,負極箔反物12の上に,長手方向に対して間隔を開けて配置される。
【0016】
そして貼り合わせロール5により,正極箔短冊13および負極箔反物12が厚み方向に軽く押し付けられる。この状態で正極箔短冊13は,負極箔反物12に対して軽く接着されている。負極箔反物12のセパレータ層にある程度の接着性があるからである。このためこれ以後,振動等で容易に正極箔短冊13の位置が負極箔反物12に対してずれてしまうことはない。
【0017】
貼り合わせロール5より下流側における正極箔短冊13および負極箔反物12は,負極箔反物12の上に,正極箔短冊13が長手方向に対して間隔を開けて配置された状態となっている。このような状態の正極箔短冊13および負極箔反物12が,貼り合わせロール5から負極反物切断機構6へ向かう。負極反物切断機構6に至った負極箔反物12は,幅方向に切断される。負極反物切断機構6が切断するのは,負極箔反物12のうち,正極箔短冊13のない箇所である。
【0018】
こうして電極箔ペア短冊14が得られる。負極箔反物12の進行とともに次々に電極箔ペア短冊14が得られるので,台座7の上には多数枚の電極箔ペア短冊14が積層されることとなる。台座7の上に積層された電極箔ペア短冊14は,プレスロール8により,厚み方向にプレスされる。より詳細には,新たに1枚の電極箔ペア短冊14が台座7の上に置かれるたびに,プレスロール8によるプレスが実施される。これにより,新たに供給された電極箔ペア短冊14が,先に供給されてすでに台座7の上に積層されている電極箔ペア短冊14に対して一体化される。前述のセパレータ層の接着性による。
【0019】
このようにして所定の枚数の電極箔ペア短冊14が台座7の上に積層されプレスロール8による一体化がなされると,電極積層体15が得られる。電極積層体15は,電池における発電要素として機能するものである。電極積層体15は通常,電池容器内に電解液とともに収納される。
【0020】
ここで,貼り合わせロール5の箇所での正極箔短冊13と負極箔反物12との合流について,図2によりさらに詳細に説明する。図2に示すように,貼り合わせロール5の下方には貼り合わせロール17が設けられている。貼り合わせロール5と貼り合わせロール17とでロール対をなしており,負極箔反物12とその上の正極箔短冊13とを厚み方向にプレスするものである。
【0021】
図2中にはさらに,正極反物切断機構4より上流側の上流搬送ロール18と,下流側の下流搬送ロール19とが設けられている。上流搬送ロール18および下流搬送ロール19により,正極箔反物10およびその先端の切断された正極箔短冊13が貼り合わせロール5,17に向かって搬送されるようになっている。
【0022】
そして,下流搬送ロール19と貼り合わせロール5,17との間にさらに,進路切替爪20が設けられている。進路切替爪20は,正極箔短冊13が良品か否かによりその進路を振り分けるものである。また,下流搬送ロール19の下方には,ガイド板21と廃材箱22とが設けられている。進路切替爪20は,図3に示すように2通りの姿勢を取るものである。上段に示される姿勢は,良品の正極箔短冊13を貼り合わせロール5,17へ向けて進行させる姿勢である。一方,下段の姿勢は,不良品の正極箔短冊13Xを廃材箱22の方へ向けて進行させる姿勢である。
【0023】
図4に,積層電池製造装置1の制御系の構成を示す。この制御系は,制御部24を中心に構成されている。制御部24には,前述の欠陥センサ23と進路切替爪20とニップロール16とが接続されている。欠陥センサ23からの情報を制御部24が受けて,それに基づいて進路切替爪20およびニップロール16が制御されるようになっている。
【0024】
欠陥センサ23は,正極箔反物10の表面上の欠陥(ピンホール,異物等)の存在を光学的に検知するものである。図1では欠陥センサ23が正極箔反物10の片面側にのみ描かれているが,実際には両面いずれの欠陥でも検知できるものであることが望ましい。あるいは欠陥センサ23は,欠陥そのものを検知する代わりに,欠陥の存在を示すマーキングを検知するものであってもよい。ただしその場合,正極反物供給部2に取り付けられる正極箔反物コイル9が,あらかじめ欠陥箇所にマーキングが付されたものである必要がある。その場合の欠陥センサ23は,マーキングが付される面の側にのみ設けられていればよい。
【0025】
制御部24は,欠陥センサ23から得られた欠陥情報に基づき,正極箔短冊13が良品か否かを判定するようになっている。そして,良品と判定された正極箔短冊13を貼り合わせロール5,17に送り込む(図3の上段)一方で,不良品と判定された正極箔短冊13Xを廃材箱22へ導く(下段)ように,進路切替爪20を制御する。また,良品の正極箔短冊13を貼り合わせロール5,17へ送り込むときには平常通り負極箔反物12を搬送し,不良品の正極箔短冊13Xを廃材箱22へ送り込むときには負極箔反物12の搬送を停止するように,ニップロール16を制御する。
【0026】
具体的には次のようになる。進路切替爪20は,通常時は図3の上段の姿勢を取っている。欠陥センサ23は,搬送される正極箔反物10の表面を常に監視している。そして,欠陥(もしくはそのマーキング)があると,その旨を制御部24に報知する。報知を受けた制御部24では,報知があったタイミングと,正極箔反物10の搬送速度と,欠陥センサ23の検知位置から正極反物切断機構4の切断位置までの搬送距離とから,報知に係る欠陥がいつの時点で正極箔短冊13に載ることになるかを予測する。搬送速度および搬送距離はいずれも,積層電池製造装置1の仕様による既知の値である。
【0027】
この予測に基づき制御部24は,正極反物切断機構4による切断がなされる都度,切断して得られた正極箔短冊13に欠陥が含まれているか否かを判定する。欠陥が含まれていなければその正極箔短冊13は良品であるから,貼り合わせロール5,17へ送り込まれる(図3の上段)。むろんこのとき,負極箔反物12の搬送は停止されない。
【0028】
欠陥が含まれている場合にはその正極箔短冊13Xは不良品であるから,進路切替爪20が図3の下段の状態に切り換えられる。これにより不良品の正極箔短冊13Xは廃材箱22へ送り込まれる。またこのとき,負極箔反物12の搬送が停止される。これにより,負極箔反物12上に積層される良品の正極箔短冊13間に異常に長い間隔が開いてしまうことを防止する。なお,図3の下段の状態の進路切替爪20により進路を下方に曲げられた正極箔短冊13Xは,まずガイド板21に接触して,廃材箱22の方へ導かれる。これにより,貼り合わせロール17上の負極箔反物12に正極箔短冊13Xが当たって傷ついてしまうことが防止されている。不良品の正極箔短冊13Xの次の正極箔短冊13が良品であった場合には,進路切替爪20が図3の上段の状態に戻されるとともに,負極箔反物12の搬送が再開される。
【0029】
これにより台座7の上には,良品の正極箔短冊13を含む電極箔ペア短冊14ばかりが積層されることとなる。このため,不良品の正極箔短冊13Xが1枚混入することにより電極積層体15全体を廃棄するような事態が防止される。
【0030】
以上詳細に説明したように本実施の形態によれば,正極箔短冊13の進路を切り替える進路切替爪20を設けている。そして,正極箔短冊13が良品か否かにより進路切替爪20の姿勢を制御するようにしている。これにより,不良品の正極箔短冊13Xが電極積層体15に混入することを防止し,含まれる正極箔短冊13がすべて良品であるような電極積層体15が得られる積層電池製造装置1が実現されている。
【0031】
なお,本実施の形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。例えば,本形態では,欠陥センサ23を設け,正極箔反物10を実際に監視することにより欠陥の情報を得るようにしている。しかしこれに限らず,正極箔反物10における欠陥の位置をあらかじめデータとして持っておき,そのデータに基づいて正極箔短冊13が良品か否かを判定することとしてもよい。そのためには,正極箔反物10における欠陥の位置を,正極箔反物コイル9の製造者側であらかじめ調べておいて,そのデータを用いるようにすればよい。なお,欠陥センサ23を用いる場合のセンサの種類は,前述の光学式のものに限らず,欠陥もしくはそのマーキングを検知可能ないかなる種類のものでもよい。
【符号の説明】
【0032】
1 積層電池製造装置
2 正極反物供給部
3 負極反物供給部
4 正極反物切断機構
5 貼り合わせロール
6 負極反物切断機構
7 台座
8 プレスロール
12 負極箔反物
13 正極箔短冊
14 電極箔ペア短冊
15 電極積層体
16 ニップロール
17 貼り合わせロール
18 上流搬送ロール
19 下流搬送ロール
20 進路切替爪
23 欠陥センサ
24 制御部
図1
図2
図3
図4