特許 7024449 電極製造装置及び電極製造方法

(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】

(24)【登録日】2022-02-15

(45)【発行日】2022-02-24

(54)【発明の名称】電極製造装置及び電極製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/04 20060101AFI20220216BHJP

   H01G 13/00 20130101ALI20220216BHJP

   H01G 11/86 20130101ALI20220216BHJP

   B26D 7/06 20060101ALI20220216BHJP

   B26D 7/22 20060101ALI20220216BHJP

   B26D 5/32 20060101ALI20220216BHJP

   B26D 5/34 20060101ALI20220216BHJP

   H01M 4/26 20060101ALN20220216BHJP

【ＦＩ】

H01M4/04 Z

H01G13/00 381

H01G13/00 331A

H01G13/00 361Z

H01G11/86

B26D7/06 E

B26D7/22 A

B26D5/32

B26D5/34 Z

H01M4/26 Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018012446

(22)【出願日】2018-01-29

(65)【公開番号】P2019133757

(43)【公開日】2019-08-08

【審査請求日】2020-10-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100124062

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 敬史

(74)【代理人】

【識別番号】100148013

【弁理士】

【氏名又は名称】中山 浩光

(74)【代理人】

【識別番号】100171583

【弁理士】

【氏名又は名称】梅景 篤

(72)【発明者】

【氏名】合田 泰之

【審査官】井原 純

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－１８０７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３３８６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－３０６４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１８６８６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３２３８８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１９５５５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ４／００－４／６２

Ｈ０１Ｇ １３／００

Ｈ０１Ｇ １１／８６

Ｂ２６Ｄ ７／０６

Ｂ２６Ｄ ７／２２

Ｂ２６Ｄ ５／３２

Ｂ２６Ｄ ５／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

予め設定された個数の電極を製造したことに応じて自動停止する電極製造装置であって、
帯状の導電性シートと、前記導電性シートに前記導電性シートの長手方向に沿って間欠的に配列された複数の活物質層と、を有する電極母材を供給するとともに、前記長手方向に前記電極母材を搬送する供給機構と、
前記電極母材において前記複数の活物質層のそれぞれの前記長手方向におけるエッジを検出する検出部と、
前記電極母材を前記長手方向と交差する方向に切断することにより電極を形成する切断機構と、
前記電極製造装置の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記長手方向に沿った所定距離を前記電極母材が搬送される間に前記検出部が前記エッジを検出しなかったことに応じて、前記供給機構に前記電極母材の供給を停止させる、電極製造装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記検出部が前記エッジを検出したことに応じて、前記電極母材を切断するように前記切断機構を制御する、請求項１に記載の電極製造装置。

【請求項3】

前記検出部は、前記複数の活物質層のそれぞれが有するエッジのうち、搬送方向の下流に位置するエッジを検出する、請求項１又は請求項２に記載の電極製造装置。

【請求項4】

前記複数の活物質層は、前記長手方向に沿って所定のピッチで配列されており、
前記所定距離は、前記ピッチよりも大きい、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の電極製造装置。

【請求項5】

前記導電性シートは、第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有し、
前記複数の活物質層は、複数の正極活物質層と、複数の負極活物質層と、を含み、
前記複数の正極活物質層は、前記第１面において、前記長手方向に沿って間欠的に配列され、
前記複数の負極活物質層は、前記第２面において、前記長手方向に沿って間欠的に配列されるとともに、前記複数の正極活物質層と対応する位置に設けられている、請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の電極製造装置。

【請求項6】

予め設定された個数の電極を製造したことに応じて自動停止する電極製造装置を用いた電極製造方法であって、
帯状の導電性シートと、前記導電性シートに前記導電性シートの長手方向に沿って間欠的に配列された複数の活物質層と、を有する電極母材を供給するとともに、前記長手方向に前記電極母材を搬送する工程と、
前記電極母材において前記複数の活物質層のそれぞれの前記長手方向におけるエッジが検出されたことに応じて、前記電極母材を前記長手方向と交差する方向に切断することにより電極を形成する工程と、
前記長手方向に沿った所定距離を前記電極母材が搬送される間に前記エッジが検出されなかったことに応じて、前記電極母材の供給を停止する工程と、を備える電極製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の一側面は、電極製造装置及び電極製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

長尺の電極母材を切断することにより電極を製造する装置が知られている。例えば、特許文献１には、巻取ロールから供給された電極材料（電極母材）を長手方向に沿って等間隔に切断することで短冊体を形成し、短冊体から電極を打ち抜く製造方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－２１４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述のような電極製造装置は、予め設定された個数の電極を製造したことに応じて、自動停止するように構成されていることがある。しかしながら、例えば、電極母材の長さが短い場合、及び設定個数が大きすぎる場合には、供給されている電極母材から、設定された個数の電極を製造することができないことがある。このような場合、電極製造装置は、さらに電極を製造するために電極母材を供給し続けようとし、電極製造装置の故障を引き起こすおそれがある。このような状況を回避するために、作業者が電極母材に含まれている活物質層の個数を把握した上で、その個数を製造する電極の個数に設定する等の煩雑な設定作業が必要となる。

【0005】

本発明の一側面は、設定作業を煩雑化することなく、故障を回避可能な電極製造装置及び電極製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一側面に係る電極製造装置は、帯状の導電性シートと、導電性シートに導電性シートの長手方向に沿って間欠的に配列された複数の活物質層と、を有する電極母材を供給するとともに、長手方向に電極母材を搬送する供給機構と、電極母材において複数の活物質層のそれぞれの長手方向におけるエッジを検出する検出部と、電極母材を長手方向と交差する方向に切断することにより電極を形成する切断機構と、電極製造装置の動作を制御する制御部と、を備える。制御部は、長手方向に沿った所定距離を電極母材が搬送される間に検出部がエッジを検出しなかったことに応じて、供給機構に電極母材の供給を停止させる。

【0007】

この電極製造装置では、長手方向に沿った所定距離を電極母材が搬送される間に活物質層のエッジが検出されなかったことに応じて、電極母材の供給が停止される。例えば、電極母材の後端部分に達した場合には、活物質層のエッジが検出されないので、電極母材の供給が停止される。このため、予め設定された個数の電極を製造し終える前であっても、電極母材を供給し続けることなく、電極母材の供給が停止されるので、製造する電極の個数を正確に設定する必要が無い。その結果、設定作業を煩雑化することなく、電極製造装置の故障を回避することが可能となる。

【0008】

制御部は、検出部がエッジを検出したことに応じて、電極母材を切断するように切断機構を制御してもよい。この場合、検出されたエッジを有する活物質を含む電極を製造することができる。

【0009】

検出部は、複数の活物質層のそれぞれが有するエッジのうち、搬送方向の下流に位置するエッジを検出してもよい。活物質層は、搬送方向の下流に位置するエッジを基準として形成されることがある。活物質層の大きさには製造公差が含まれ得るので、活物質層の形成工程で基準として用いられたエッジを用いることにより、活物質層の検出精度を向上させることが可能となる。

【0010】

複数の活物質層は、長手方向に沿って所定のピッチで配列されてもよく、所定距離は、ピッチよりも大きくてもよい。長手方向において互いに隣り合う活物質層間のピッチよりも大きい距離だけ電極母材が搬送される間にエッジが検出されなかった場合には、前回検出されたエッジを有する活物質層の上流には、活物質層が存在しないと考えることができる。このため、活物質層間のピッチよりも大きい距離だけ電極母材が搬送される間にエッジが検出されなかったことに応じて、電極母材の供給を停止することで、電極母材の供給の停止を精度良く行うことができる。

【0011】

導電性シートは、第１面と、第１面とは反対側の第２面と、を有してもよい。複数の活物質層は、複数の正極活物質層と、複数の負極活物質層と、を含んでもよい。複数の正極活物質層は、第１面において、長手方向に沿って間欠的に配列されてもよく、複数の負極活物質層は、第２面において、長手方向に沿って間欠的に配列されるとともに、複数の正極活物質層と対応する位置に設けられてもよい。この場合、バイポーラ電極の製造において、設定作業を煩雑化することなく、電極製造装置の故障を回避することが可能となる。

【0012】

本発明の一側面に係る電極製造方法は、電極製造装置を用いた製造方法である。この電極製造方法は、帯状の導電性シートと、導電性シートに導電性シートの長手方向に沿って間欠的に配列された複数の活物質層と、を有する電極母材を供給するとともに、長手方向に電極母材を搬送する工程と、電極母材において複数の活物質層のそれぞれの長手方向におけるエッジが検出されたことに応じて、電極母材を長手方向と交差する方向に切断することにより電極を形成する工程と、長手方向に沿った所定距離を電極母材が搬送される間にエッジが検出されなかったことに応じて、電極母材の供給を停止する工程と、を備える。

【0013】

この電極製造方法では、長手方向に沿った所定距離を電極母材が搬送される間に活物質層のエッジが検出されなかったことに応じて、電極母材の供給が停止される。例えば、電極母材の後端部分に達した場合には、活物質層のエッジが検出されないので、電極母材の供給が停止される。このため、予め設定された個数の電極を製造し終える前であっても、電極母材を供給し続けることなく、電極母材の供給が停止されるので、製造する電極の個数を正確に設定する必要が無い。その結果、設定作業を煩雑化することなく、電極製造装置の故障を回避することが可能となる。

【発明の効果】

【0014】

本発明の一側面によれば、設定作業を煩雑化することなく、電極製造装置の故障を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、蓄電モジュールを備える蓄電装置の実施形態を示す概略断面図である。

【図2】図２は、図１の蓄電装置を構成する蓄電モジュールを示す概略断面図である。

【図3】図３は、実施形態に係る電極製造装置を模式的に示す側面図である。

【図4】図４は、図３の電極製造装置の一部を示す平面図である。

【図5】図５は、図３の電極製造装置の一部を示す平面図である。

【図6】図６は、図３の電極製造装置の一部を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。図面には必要に応じてＸＹＺ直交座標系が示される。例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向が水平方向であり、Ｚ軸方向が鉛直方向である。

【0017】

図１を参照して、蓄電装置の実施形態について説明する。図１は、蓄電モジュールを備える蓄電装置の実施形態を示す概略断面図である。図１に示される蓄電装置１０は、例えばフォークリフト、ハイブリッド自動車、及び電気自動車等の各種車両のバッテリとして用いられる。蓄電装置１０は、複数（本実施形態では３つ）の蓄電モジュール１２を備えるが、単一の蓄電モジュール１２を備えてもよい。蓄電モジュール１２は、例えばバイポーラ電池である。蓄電モジュール１２は、例えばニッケル水素二次電池、及びリチウムイオン二次電池等の二次電池であるが、電気二重層キャパシタであってもよい。以下の説明では、ニッケル水素二次電池を例示する。

【0018】

複数の蓄電モジュール１２は、例えば金属板等の導電板１４を介して積層され得る。積層方向から見て、蓄電モジュール１２及び導電板１４は例えば矩形形状を有する。各蓄電モジュール１２の詳細については後述する。導電板１４は、蓄電モジュール１２の積層方向（Ｚ軸方向）において両端に位置する蓄電モジュール１２の外側にもそれぞれ配置される。導電板１４は、隣り合う蓄電モジュール１２と電気的に接続される。これにより、複数の蓄電モジュール１２が積層方向に直列に接続される。積層方向において、一端に位置する導電板１４には正極端子２４が接続されており、他端に位置する導電板１４には負極端子２６が接続されている。正極端子２４は、正極端子２４が接続される導電板１４と一体であってもよい。負極端子２６は、負極端子２６が接続される導電板１４と一体であってもよい。正極端子２４及び負極端子２６は、積層方向に交差する方向（Ｘ軸方向）に延在している。これらの正極端子２４及び負極端子２６により、蓄電装置１０の充放電を実施できる。

【0019】

導電板１４は、蓄電モジュール１２において発生した熱を放出するための放熱板としても機能し得る。導電板１４の内部に設けられた複数の空隙１４ａを空気等の冷媒が通過することにより、蓄電モジュール１２からの熱を効率的に外部に放出できる。各空隙１４ａは例えば積層方向に交差する方向（Ｙ軸方向）に延在する。積層方向から見て、導電板１４の面積は、蓄電モジュール１２の面積よりも小さいが、蓄電モジュール１２の面積と同じかそれより大きくてもよい。また、積層方向から見て、導電板１４は蓄電モジュール１２を覆っていてもよい。

【0020】

蓄電装置１０は、交互に積層された蓄電モジュール１２及び導電板１４を積層方向に拘束する拘束部材１６を備え得る。拘束部材１６は、一対の拘束プレート１６Ａ，１６Ｂと、拘束プレート１６Ａ，１６Ｂ同士を連結する連結部材（ボルト１８及びナット２０）と、を備える。各拘束プレート１６Ａ，１６Ｂと導電板１４との間には、例えば樹脂フィルム等の絶縁フィルム２２が配置される。各拘束プレート１６Ａ，１６Ｂは、例えば鉄等の金属によって構成されている。積層方向から見て、各拘束プレート１６Ａ，１６Ｂ及び絶縁フィルム２２は例えば矩形形状を有する。積層方向から見て、絶縁フィルム２２の面積は導電板１４の面積よりも大きく、絶縁フィルム２２は導電板１４を覆っていてもよい。また、積層方向から見て、各拘束プレート１６Ａ，１６Ｂの面積は、蓄電モジュール１２の面積よりも大きく、各拘束プレート１６Ａ，１６Ｂは蓄電モジュール１２を覆っていてもよい。積層方向から見て、拘束プレート１６Ａの縁部には、ボルト１８の軸部を挿通させる挿通孔Ｈ１が蓄電モジュール１２よりも外側となる位置に設けられている。同様に、積層方向から見て、拘束プレート１６Ｂの縁部には、ボルト１８の軸部を挿通させる挿通孔Ｈ２が蓄電モジュール１２よりも外側となる位置に設けられている。積層方向から見て各拘束プレート１６Ａ，１６Ｂが矩形形状を有している場合、挿通孔Ｈ１及び挿通孔Ｈ２は、拘束プレート１６Ａ，１６Ｂの角部に位置する。

【0021】

一方の拘束プレート１６Ａは、負極端子２６に接続された導電板１４に絶縁フィルム２２を介して突き当てられ、他方の拘束プレート１６Ｂは、正極端子２４に接続された導電板１４に絶縁フィルム２２を介して突き当てられている。ボルト１８は、例えば一方の拘束プレート１６Ａから他方の拘束プレート１６Ｂに向かって挿通孔Ｈ１及び挿通孔Ｈ２に通される。他方の拘束プレート１６Ｂから突出するボルト１８の先端には、ナット２０が螺合されている。これにより、絶縁フィルム２２、導電板１４及び蓄電モジュール１２が挟持されてユニット化されると共に、積層方向に拘束荷重が付加される。

【0022】

図２を参照して、蓄電装置を構成する蓄電モジュールについて説明する。図２は、図１の蓄電装置を構成する蓄電モジュールを示す概略断面図である。図２に示される蓄電モジュール１２は、複数のバイポーラ電極３２が積層された積層体３０を備える。バイポーラ電極３２の積層方向から見て、積層体３０は、例えば矩形形状を有する。隣り合うバイポーラ電極３２間にはセパレータ４０が配置され得る。

【0023】

各バイポーラ電極３２は、電極板３４と、電極板３４の面３４ｃに設けられた正極３６と、電極板３４の面３４ｄに設けられた負極３８とを含む。積層体３０において、一のバイポーラ電極３２の正極３６は、セパレータ４０を挟んで積層方向に隣り合う一方のバイポーラ電極３２の負極３８と対向し、一のバイポーラ電極３２の負極３８は、セパレータ４０を挟んで積層方向に隣り合う他方のバイポーラ電極３２の正極３６と対向している。

【0024】

積層方向において、積層体３０の一端には、内側面（図示下側の面）に負極３８が配置された電極板３４が配置される。この電極板３４は負極側終端電極に相当する。積層方向において、積層体３０の他端には、内側面（図示上側の面）に正極３６が配置された電極板３４が配置される。この電極板３４は正極側終端電極に相当する。負極側終端電極の負極３８は、セパレータ４０を介して最上層のバイポーラ電極３２の正極３６と対向している。正極側終端電極の正極３６は、セパレータ４０を介して最下層のバイポーラ電極３２の負極３８と対向している。これら終端電極の電極板３４はそれぞれ隣り合う導電板１４（図１参照）に接続される。

【0025】

蓄電モジュール１２は、バイポーラ電極３２の積層方向に延在し、積層体３０を収容する筒状の樹脂部５０を備える。樹脂部５０は、複数の電極板３４の周縁部３４ａを保持する。樹脂部５０は、積層体３０を取り囲むように構成されている。樹脂部５０は、バイポーラ電極３２の積層方向から見て例えば矩形形状を有している。すなわち、樹脂部５０は例えば矩形枠状である。

【0026】

樹脂部５０は、電極板３４の周縁部３４ａを保持する第１シール部５２と、積層方向に交差する方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）において第１シール部５２の外側に設けられた第２シール部５４とを有する。

【0027】

樹脂部５０の内壁を構成する第１シール部５２は、複数のバイポーラ電極３２（すなわち積層体３０）における電極板３４の周縁部３４ａの全周にわたって設けられている。第１シール部５２は、電極板３４の周縁部３４ａに例えば溶着されており、その周縁部３４ａをシールする。すなわち、第１シール部５２は、電極板３４の周縁部３４ａに接合されている。各バイポーラ電極３２の電極板３４の周縁部３４ａは、第１シール部５２に保持されている。積層体３０の両端に配置された電極板３４の周縁部３４ａも、第１シール部５２に保持されている。これにより、積層方向に隣り合う電極板３４，３４間には、当該電極板３４，３４と第１シール部５２とによって液密に仕切られた内部空間が形成されている。当該内部空間には、例えば水酸化カリウム水溶液等のアルカリ溶液からなる電解液（不図示）が収容されている。

【0028】

樹脂部５０の外壁を構成する第２シール部５４は、バイポーラ電極３２の積層方向に延在する第１シール部５２の外周面５２ａを覆っている。第２シール部５４の内周面５４ａは、第１シール部５２の外周面５２ａに例えば溶着されており、その外周面５２ａをシールする。すなわち、第２シール部５４は、第１シール部５２の外周面５２ａに接合されている。第１シール部５２に対する第２シール部５４の溶着面（接合面）は、例えば４つの矩形平面をなす。

【0029】

電極板３４は、例えばニッケルからなる矩形の金属箔である。電極板３４の周縁部３４ａは、正極活物質及び負極活物質が塗工されない未塗工領域となっている。未塗工領域では、電極板３４が露出している。その未塗工領域が、樹脂部５０の内壁を構成する第１シール部５２に保持されている。正極３６を構成する正極活物質としては、例えば水酸化ニッケルが挙げられる。負極３８を構成する負極活物質としては、例えば水素吸蔵合金が挙げられる。積層方向から見て、電極板３４の面３４ｄにおける負極３８の形成領域は、電極板３４の面３４ｃにおける正極３６の形成領域に対して一回り大きくてもよい。

【0030】

セパレータ４０は、例えばシート状に形成されている。セパレータ４０は、例えば矩形形状を有する。セパレータ４０を形成する材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、メチルセルロース等からなる織布又は不織布等が例示される。また、セパレータ４０は、フッ化ビニリデン樹脂化合物等で補強されてもよい。

【0031】

樹脂部５０（第１シール部５２及び第２シール部５４）は、例えば絶縁性の樹脂を用いた射出成形によって矩形の筒状に形成されている。樹脂部５０を構成する樹脂材料としては、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、又は変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）等が挙げられる。

【0032】

次に、図３を参照して、蓄電モジュール１２のバイポーラ電極３２の製造装置について説明する。図３は、実施形態に係る電極製造装置を模式的に示す側面図である。

【0033】

図３に示される電極製造装置１００は、バイポーラ電極３２の製造装置である。電極製造装置１００は、帯状の長尺な電極母材６０を切断することにより、バイポーラ電極３２を製造する。電極母材６０は、バイポーラ電極３２のもととなる電極材料であり、帯状の長尺な導電性シート６１と、導電性シート６１に設けられた複数の活物質層（正極３６及び負極３８）と、を有する。導電性シート６１は、電極板３４のもととなる部材であり、面６１ａ（第１面）と、面６１ａとは反対側の面６１ｂ（第２面）と、を有する。複数の活物質層は、導電性シート６１の長手方向（以下、単に「長手方向」という。）に沿って間欠的に配列されている。複数の活物質層は、複数の正極活物質層（正極３６）と、複数の負極活物質層（負極３８）と、を含む。

【0034】

複数の正極３６は、導電性シート６１の面６１ａにおいて、長手方向に沿って所定のピッチＤｐで間欠的に配列されている。ピッチＤｐは、長手方向に互いに隣り合う２つの正極３６の前縁３６ａの間隔である。複数の負極３８は、導電性シート６１の面６１ｂにおいて、長手方向に沿って所定のピッチＤｎで間欠的に配列されている。ピッチＤｎは、長手方向に互いに隣り合う２つの負極３８の前縁３８ａの間隔である。ピッチＤｐとピッチＤｎとは互いに等しく、複数の正極３６と複数の負極３８とは互いに対応する位置に設けられている。つまり、正極３６と負極３８とが導電性シート６１を介して互いに重なるように、正極３６及び負極３８は配置されている。正極３６及び負極３８は、導電性シート６１の厚み方向から見て例えば矩形形状を有する。長手方向に互いに隣り合う２つの正極３６の間には、導電性シート６１の面６１ａが露出している未塗工領域が設けられている。長手方向に互いに隣り合う２つの負極３８の間には、導電性シート６１の面６１ｂが露出している未塗工領域が設けられている。面６１ａは、導電性シート６１の短手方向（以下、単に「短手方向」という。）における正極３６の両側においても露出している。面６１ｂは、短手方向における負極３８の両側においても露出している。

【0035】

電極製造装置１００は、供給機構１１０と、切断機構１２０と、搬送機構１３０と、検出部１４０と、検出部１５０と、コントローラ１６０（制御部）と、を備える。

【0036】

供給機構１１０は、電極母材６０を供給するとともに、電極母材６０（導電性シート６１）の長手方向に電極母材６０を搬送する。供給機構１１０は、供給ロール１１１と、一対のニップロール１１２と、ロール１１４～１１７と、を備える。供給ロール１１１は、回転により電極母材６０を連続的に繰り出す。一対のニップロール１１２は、供給ロール１１１から繰り出された電極母材６０を挟み込んだ状態で回転することにより、電極母材６０を引き動かす。これにより、供給ロール１１１と一対のニップロール１１２とは、電極母材６０を長手方向に搬送する。本実施形態では、ロール１１７からニップロール１１２の間では、電極母材６０は、面６１ａが上方を向くように搬送される。

【0037】

ロール１１４～１１７は、フリーロールである。電極母材６０は、ロール１１４～１１７に順に架け渡されている。つまり、ロール１１４～１１７は、電極母材６０の搬送経路を規定する。ロール１１６は、不図示の駆動機構により上下に移動可能に構成されている。ロール１１６は、ダンサーロールとも称される。ロール１１５～１１７によって、アキューム機構１１３が構成される。アキューム機構１１３は、電極母材６０を間欠的に搬出する機構である。アキューム機構１１３は、供給ロール１１１から連続的に電極母材６０が繰り出されている状態において、ロール１１６を上下に移動させることにより、ロール１１５からロール１１７に至る搬送経路の経路長を変更する。ロール１１６は、例えば、電極母材６０の張力に応じて上下に移動される。これにより、電極母材６０は、電極母材６０の張力を維持しつつ、ロール１１７から間欠的に搬出される。なお、供給ロール１１１がブレーキ機構を有してもよく、ブレーキ機構が電極母材６０を引っ張ることで電極母材６０に張力が付与されてもよい。

【0038】

切断機構１２０は、長手方向と交差する方向（本実施形態では、短手方向）に電極母材６０を切断することにより、個片化されたバイポーラ電極３２を形成する。切断機構１２０は、下刃１２１と、上刃１２２と、駆動機構１２３と、を備える。下刃１２１は、固定刃であり、電極母材６０の下側に配置されている。上刃１２２は、可動刃であり、駆動機構１２３によって上下に移動可能に構成されている。下刃１２１と上刃１２２とは、短手方向に延在している。上刃１２２は、下刃１２１に対して所定の角度で傾斜していてもよい。つまり、上刃１２２は、上刃１２２の幅方向の一端から他端に向けて順に下刃１２１に接触するように傾斜している。この傾斜角は、シャー角とも称される。下刃１２１と上刃１２２との間に電極母材６０を挟み込むことで、電極母材６０を切断する。下刃１２１及び上刃１２２は、せん断力を利用して切断を行うので、シャー刃とも称される。駆動機構１２３は、例えば、ソレノイド、及びシリンダといったアクチュエータである。駆動機構１２３は、コントローラ１６０からの制御信号によって上刃１２２を上下に移動させる。

【0039】

搬送機構１３０は、個片化されたバイポーラ電極３２を搬送する。搬送機構１３０は、例えば、ベルトコンベアである。搬送機構１３０は、バイポーラ電極３２を受け取って、バイポーラ電極３２を次工程に搬送する。

【0040】

検出部１４０は、電極母材６０において複数の活物質層のそれぞれの長手方向（搬送方向）におけるエッジを検出するセンサである。本実施形態では、検出部１４０は、正極３６のエッジを検出する。検出部１４０は、正極３６が有するエッジのうち、搬送方向の下流に位置する前縁３６ａを検出する。検出部１４０は、搬送方向において切断機構１２０よりも上流に設けられ、電極母材６０の上方に配置される。本実施形態では、検出部１４０は、ロール１１７と一対のニップロール１１２との間に設けられている。

【0041】

検出部１４０は、電極母材６０に光を照射し、電極母材６０によって反射された反射光の光量（反射光量）を検出する。検出部１４０は、例えば、短手方向における電極母材６０の中央付近に光を照射する。塗工領域では面６１ａが正極３６で覆われているので反射光量が小さく、未塗工領域では面６１ａが露出しているので反射光量が大きい。このため、検出部１４０は、反射光量の違いによって前縁３６ａを検出する。検出部１４０は、例えば、前縁３６ａの検出を示すエッジ検出信号をコントローラ１６０に出力する。

【0042】

検出部１５０は、搬送方向に沿った電極母材６０の搬送量を検出する。本実施形態では、検出部１５０は、ロータリーエンコーダである。検出部１５０は、短手方向を軸として回転可能なロール１５１を含む。ロール１５１は、ロール１１７と一対のニップロール１１２との間に設けられる。本実施形態では、ロール１５１は、ロール１１７と検出部１４０との間に設けられている。ロール１５１の外周面が電極母材６０の面６１ａと接触を成すように、ロール１５１は配置されている。具体的には、ロール１５１の外周面は、正極３６を短手方向に挟むように設けられた一対の未塗工領域の一方と接触を成している。これにより、電極母材６０が搬送方向に搬送されるにつれて、ロール１５１が回転する。検出部１５０は、ロール１５１の回転に応じてパルスを生成し、複数のパルスを含むパルス信号をコントローラ１６０に出力する。

【0043】

コントローラ１６０は、電極製造装置１００の動作を制御する。コントローラ１６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサと、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリと、入出力インターフェースと、を備えるコンピュータである。ＲＯＭには、各種プログラム及びデータが格納されている。コントローラ１６０は、エッジ検出信号によって切断機構１２０に電極母材６０を切断させるタイミングを制御する。コントローラ１６０は、パルス信号によって電極母材６０の搬送量を認識する。コントローラ１６０が実行する処理の詳細については後述する。

【0044】

次に、図３～図６を参照して、バイポーラ電極の製造方法（電極製造方法）について説明する。図４～図６は、図３の電極製造装置の一部を示す平面図である。なお、図４～図６では、説明の便宜上、ニップロール１１２及びロール１５１の図示を省略している。バイポーラ電極３２は、電極製造装置１００を用いて以下のようにして製造され得る。

【0045】

（準備工程）
まず、電極母材６０が準備される。例えば、導電性シート６１の面６１ａにおいて長手方向に間欠的に複数の正極３６が塗工される。同様に、導電性シート６１の面６１ｂにおいて長手方向に間欠的に複数の負極３８が塗工される。このようにして得られた電極母材６０は、例えば供給ロール１１１に巻き回される。導電性シート６１の面６１ａには正極３６が設けられ、導電性シート６１の面６１ｂには負極３８が設けられる。長手方向における負極３８の大きさは長手方向における正極３６の大きさよりも大きい。図４及び図６に示されるように、供給ロール１１１から供給される電極母材６０の、長手方向における先端部分６０ａ及び後端部分６０ｂには、正極３６及び負極３８が形成されていない。また、準備工程では、作業者は、バイポーラ電極３２の製造個数をコントローラ１６０に設定する。

【0046】

（搬送工程）
続いて、供給機構１１０によって電極母材６０が供給されるとともに、長手方向に搬送される。例えば、供給ロール１１１から供給された電極母材６０は、一対のニップロール１１２の間に挟み込まれる。そして、一対のニップロール１１２が電極母材６０を挟み込んだ状態で回転することにより、電極母材６０が搬送される。ロール１１７からニップロール１１２の間では、電極母材６０は、面６１ａが上方を向くように搬送されている。

【0047】

（検出工程）
続いて、電極母材６０が長手方向に搬送されている間に、検出部１４０の下方（検出位置Ｐｄ）を正極３６の前縁３６ａが通過すると、検出部１４０によって正極３６の前縁３６ａが検出される。これにより、検出部１４０は、エッジ検出信号をコントローラ１６０に出力する。検出部１４０は、前縁３６ａを検出するごとにエッジ検出信号をコントローラ１６０に出力する。

【0048】

（切断工程）
続いて、コントローラ１６０は、検出部１４０が前縁３６ａを検出したことに応じて、電極母材６０を切断するように切断機構１２０を制御する。図４に示されるように、検出部１４０が最初に前縁３６ａを検出した場合には、検出された前縁３６ａを有する正極３６が含まれるバイポーラ電極３２（電極板３４）の前縁３２ａを形成するために、コントローラ１６０は、検出部１４０によって前縁３６ａが検出された時点（位置）から、電極母材６０が搬送方向に距離Ｄ１だけ搬送されたか否かを判定する。距離Ｄ１は、コントローラ１６０に予め設定されている。距離Ｄ１は、検出部１４０の検出位置Ｐｄと切断機構１２０の切断位置Ｐｃとの搬送方向に沿った距離Ｄ０よりも短い。距離Ｄ０と距離Ｄ１との差分は、バイポーラ電極３２の前縁３２ａと前縁３６ａとの距離と等しい。そして、コントローラ１６０は、電極母材６０が搬送方向に距離Ｄ１だけ搬送されたと判定すると、切断機構１２０に電極母材６０を切断させる。これにより、前縁３２ａが形成される。

【0049】

続いて、図５に示されるように、１番目の前縁３６ａと同様に、２番目以降の前縁３６ａが検出されたことに応じて、検出された前縁３６ａを有する正極３６が含まれるバイポーラ電極３２（電極板３４）の前縁３２ａを形成するために、コントローラ１６０は、検出部１４０によって前縁３６ａが検出された時点から、電極母材６０が搬送方向に距離Ｄ１だけ搬送されたか否かを判定する。そして、コントローラ１６０は、電極母材６０が搬送方向に距離Ｄ１だけ搬送されたと判定すると、切断機構１２０に電極母材６０を切断させる。これにより、前縁３２ａが形成される。前縁３２ａが形成されることで、１つ前に検出された前縁３６ａを有する正極３６が含まれるバイポーラ電極３２の後縁３２ｂが形成され、１つ前のバイポーラ電極３２が個片化される。そして、個片化されたバイポーラ電極３２は搬送機構１３０に受け渡される。

【0050】

なお、コントローラ１６０は、供給機構１１０を制御することによって、切断機構１２０に供給されている電極母材６０の搬送を、切断機構１２０に対して相対的に停止させ、停止状態の電極母材６０を切断機構１２０に切断させる。

【0051】

（停止工程）
続いて、コントローラ１６０は、停止条件が満たされたことに応じて、電極製造装置１００を停止する。コントローラ１６０は、例えば、供給機構１１０による電極母材６０の供給及び搬送を停止する。停止条件としては、電極母材６０が長手方向に沿った所定の距離Ｄｔｈ（所定距離）を搬送される間に検出部１４０が前縁３６ａを検出しなかったことが挙げられる。図６に示されるように、コントローラ１６０は、検出部１４０が前縁３６ａを検出した位置から長手方向に沿った所定の距離Ｄｔｈの間に、検出部１４０が前縁３６ａを検出しなかったことに応じて、供給機構１１０に電極母材６０の供給及び搬送を停止させる。具体的には、コントローラ１６０は、供給ロール１１１及び一対のニップロール１１２の動作を停止する。つまり、コントローラ１６０は、前縁３６ａが検出されてから、電極母材６０が距離Ｄｔｈだけ搬送される間に次の前縁３６ａが検出されなかった場合に、供給されている電極母材６０が電極母材６０の後端部分６０ｂに達したと判定し、供給機構１１０の動作を停止する。

【0052】

距離Ｄｔｈは、コントローラ１６０に予め設定されている。距離Ｄｔｈは、ピッチＤｐの誤差を考慮して設定され、ピッチＤｐよりも大きい。距離Ｄｔｈは、例えば、ピッチＤｐに５ｍｍ程度を加えた値に設定される。コントローラ１６０は、既に検出されている前縁３６ａに対応する切断を行ってから、供給機構１１０に電極母材６０の供給を停止させてもよい。コントローラ１６０は、例えば、最後に検出された前縁３６ａに応じて前縁３２ａが形成された時点（位置）から、電極母材６０が搬送方向にさらにバイポーラ電極３２の長さＬだけ搬送されたと判定すると、切断機構１２０に電極母材６０を切断させる。これにより、最後に検出された前縁３６ａを有する正極３６が含まれるバイポーラ電極３２の後縁３２ｂが形成される。なお、長さＬは、前縁３２ａから後縁３２ｂまでの長さであり、ピッチＤｐと略等しい。長さＬは、コントローラ１６０に予め設定されている。

【0053】

他の停止条件としては、個片化されたバイポーラ電極３２の数が製造個数に達したこと、及び作業者が電極製造装置１００の停止操作を行ったことが挙げられる。これらの場合には、既に検出されている前縁３６ａに対応する切断が行われていなくても、コントローラ１６０は、電極製造装置１００（供給機構１１０）を停止させる。

【0054】

以上説明した電極製造装置１００及びバイポーラ電極３２の製造方法では、複数の正極３６は、導電性シート６１の面６１ａにおいて、長手方向に沿って間欠的に配列されている。複数の負極３８は、導電性シート６１の面６１ｂにおいて、長手方向に沿って間欠的に配列されるとともに、複数の正極３６と対応する位置に設けられている。そして、長手方向に沿った距離Ｄｔｈを電極母材６０が搬送される間に正極３６の前縁３６ａが検出されなかったことに応じて、電極製造装置１００（供給機構１１０）の動作が停止される。例えば、電極母材６０の後端部分６０ｂに達した場合には、正極３６の前縁３６ａが検出されないので、電極製造装置１００の動作が停止される。このため、予め設定された個数のバイポーラ電極３２を製造し終える前であっても、電極製造装置１００（供給機構１１０）の動作が停止されるので、電極母材６０が供給され続けることはない。これにより、作業者は、製造するバイポーラ電極３２の個数を正確に設定する必要が無い。その結果、設定作業を煩雑化することなく、電極製造装置１００の故障を回避することが可能となる。

【0055】

コントローラ１６０は、検出部１４０が前縁３６ａを検出したことに応じて、電極母材６０を切断するように切断機構１２０を制御する。このため、検出された前縁３６ａを有する正極３６を含むバイポーラ電極３２を製造することができる。

【0056】

互いに隣り合う正極３６間のピッチＤｐよりも大きい距離Ｄｔｈだけ電極母材６０が搬送されている間に、前縁３６ａが検出されなかった場合には、前回検出された前縁３６ａを有する正極３６の上流には、正極３６が存在しないと考えることができる。このため、距離Ｄｔｈだけ電極母材６０が搬送される間に前縁３６ａが検出されなかったことに応じて、電極製造装置１００（供給機構１１０）の動作が停止される。これにより、電極製造装置１００（供給機構１１０）の動作の停止を精度良く行うことができる。

【0057】

正極３６は、搬送方向の下流に位置する前縁３６ａを基準として形成されることがある。正極３６の大きさには製造公差が含まれ得るので、長手方向に互いに隣り合う２つの正極３６の後縁３６ｂの間隔は、ピッチＤｐとは異なる場合があり、距離Ｄｔｈよりも大きいこともあり得る。したがって、検出部１４０が後縁３６ｂを検出する場合には、後続の正極３６が存在するにもかかわらず、電極母材６０が距離Ｄｔｈだけ搬送される間に後縁３６ｂが検出されず、電極製造装置１００が停止される可能性がある。一方、長手方向に互いに隣り合う２つの正極３６の前縁３６ａの間隔は、ピッチＤｐと略等しい。このため、正極３６の形成工程で基準として用いられた前縁３６ａを検出部１４０が検出することにより、後続の正極３６が存在する場合には、電極母材６０が距離Ｄｔｈだけ搬送される間に前縁３６ａが検出される可能性が高い。その結果、正極３６の検出精度を向上させることが可能となる。

【0058】

以上、本発明の実施形態について詳細に説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されない。

【0059】

例えば、切断機構１２０は、レーザ光、電子ビーム又は収束イオンビーム等の高エネルギービームを用いて電極母材６０を切断してもよいし、例えばロータリーダイカッター等を用いて電極母材６０を機械的に切断してもよい。

【0060】

また、検出部１４０は、カラーセンサであってもよいし、高さセンサであってもよい。カラーセンサは、正極３６と導電性シート６１との色の違いによって、前縁３６ａを検出する。高さセンサは、高さセンサから導電性シート６１の面６１ａまでの距離と、高さセンサから正極３６の上面までの距離と、の違いによって、前縁３６ａを検出する。

【0061】

また、検出部１４０は、正極３６の後縁３６ｂを検出してもよい。また、電極母材６０は、ロール１１７からニップロール１１２の間において面６１ｂが上方を向くように搬送されてもよい。この場合、検出部１４０は、負極３８のエッジを検出する。検出部１４０は、負極３８が有するエッジのうち、搬送方向の下流に位置する前縁３８ａを検出してもよく、搬送方向の上流に位置する後縁３８ｂを検出してもよい。

【0062】

また、検出部１５０は、電極母材６０の搬送量を検出できればよい。検出部１５０は、電極母材６０の搬送速度と搬送時間とを検出し、搬送速度及び搬送時間から搬送量を演算してもよい。

【0063】

また、コントローラ１６０は、停止条件が満たされたことに応じて、電極製造装置１００の全体を停止してもよく、供給機構１１０を含む一部を停止してもよい。

【0064】

電極製造装置１００は、バイポーラ電極３２に代えて、正極側終端電極又は負極側終端電極を製造してもよい。つまり、電極母材６０に代えて、導電性シート６１の面６１ａにおいて、複数の正極３６が長手方向に沿って所定のピッチＤｐで間欠的に配列された電極母材が用いられてもよく、導電性シート６１の面６１ｂにおいて、複数の負極３８が長手方向に沿って所定のピッチＤｎで間欠的に配列された電極母材が用いられてもよい。

【0065】

また、正極３６及び負極３８は、長手方向において複数領域に分割されていてもよい。この場合、コントローラ１６０は、検出部１４０からエッジ検出信号を受信してから、所定の距離だけ電極母材６０が搬送されるまでの間に受信したエッジ検出信号を無視する。所定の距離は、例えば、正極３６の前縁３６ａから後縁３６ｂまでの長さの設計値に設定される。これにより、前縁３６ａの誤検出を抑制することができる。

【0066】

また、上記実施形態では、前縁３６ａが検出されるごとに、検出された前縁３６ａを有する正極３６が含まれるバイポーラ電極３２の前縁３２ａが形成されるが、切断機構１２０の切断動作はこれに限られない。例えば、前縁３６ａが検出されるごとに、検出された前縁３６ａを有する正極３６が含まれるバイポーラ電極３２の後縁３２ｂが形成されてもよい。

【0067】

この場合、検出部１４０が最初に前縁３６ａを検出した場合には、検出された前縁３６ａを有する正極３６が含まれるバイポーラ電極３２（電極板３４）の前縁３２ａ及び後縁３２ｂを形成する必要がある。このため、上記実施形態と同様に、バイポーラ電極３２（電極板３４）の前縁３２ａを形成するために、コントローラ１６０は、検出部１４０によって前縁３６ａが検出された時点から、電極母材６０が搬送方向に距離Ｄ１だけ搬送されたか否かを判定する。そして、コントローラ１６０は、電極母材６０が搬送方向に距離Ｄ１だけ搬送されたと判定すると、切断機構１２０に電極母材６０を切断させる。これにより、前縁３２ａが形成される。

【0068】

続いて、バイポーラ電極３２（電極板３４）の後縁３２ｂを形成するために、コントローラ１６０は、検出部１４０によって前縁３６ａが検出された時点から、電極母材６０が搬送方向に距離Ｄ２だけ搬送されたか否かを判定する。距離Ｄ２は、距離Ｄ１と長さＬとの和である。言い換えると、コントローラ１６０は、電極母材６０を切断した時点から、電極母材６０が搬送方向にさらに長さＬだけ搬送されたか否かを判定する。そして、コントローラ１６０は、電極母材６０が搬送方向に距離Ｄ２だけ搬送されたと判定すると、切断機構１２０に電極母材６０を切断させる。これにより、後縁３２ｂが形成され、バイポーラ電極３２が個片化される。そして、個片化されたバイポーラ電極３２は搬送機構１３０に受け渡される。

【0069】

２番目以降のバイポーラ電極３２では、１つ前のバイポーラ電極３２の後縁３２ｂが形成されると、当該バイポーラ電極３２の前縁３２ａが形成されるので、２番目以降の前縁３６ａが検出されたことに応じて、検出された前縁３６ａを有する正極３６が含まれるバイポーラ電極３２の後縁３２ｂが形成されればよい。そこで、コントローラ１６０は、検出部１４０によって前縁３６ａが検出された時点から、電極母材６０が搬送方向に距離Ｄ２だけ搬送されたか否かを判定する。そして、コントローラ１６０は、電極母材６０が搬送方向に距離Ｄ２だけ搬送されたと判定すると、切断機構１２０に電極母材６０を切断させる。

【0070】

また、前縁３６ａが検出されるごとに、検出された前縁３６ａを有する正極３６が含まれるバイポーラ電極３２の前縁３２ａ及び後縁３２ｂが形成されてもよい。この場合、搬送方向に隣り合う２つのバイポーラ電極３２のうちの上流のバイポーラ電極３２の前縁３２ａは、下流のバイポーラ電極３２の後縁３２ｂとは異なる位置で電極母材６０を切断することで形成される。

【符号の説明】

【0071】

３２…バイポーラ電極、３２ａ…前縁、３２ｂ…後縁、３４…電極板、３４ｃ…面、３４ｄ…面、３６…正極、３６ａ…前縁、３６ｂ…後縁、３８…負極、３８ａ…前縁、３８ｂ…後縁、６０…電極母材、６１…導電性シート、６１ａ…面（第１面）、６１ｂ…面（第２面）、１００…電極製造装置、１１０…供給機構、１２０…切断機構、１４０…検出部、１５０…検出部、１６０…コントローラ（制御部）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】