JP4026183B2 - Lithium foil sticking method and sticking apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、短冊状リチウム箔を所定の間隔毎に極板上に貼り付けるためのリチウム箔の貼付方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、電池用電極としてリチウム電極が組み込まれたリチウム電池が、種々の用途に採用されている。このリチウム電極は、通常、フープ状やシート状の長尺なリチウム箔を所望の切断部位毎に切断した後、短冊状リチウム箔を集電体面に固着して製造されている。
【0003】
そこで、集電体面上にリチウム箔を高精度に転写させるために、例えば、特開平6−124709号公報(以下、従来例1という)に開示された製造方法が知られている。この従来例1では、一連の樹脂フイルム上に配置された一連の金属リチウム箔(またはリチウム合金箔)を所定寸法に切断した(または切り込みを入れ)金属リチウム箔面を負極集電体面に当接するとともに、前記樹脂フイルム面を押圧し、該金属リチウム箔を該負極集電体面に転写することを特徴としている。
【0004】
また、特開平6−150935号公報(以下、従来例2という)に開示されているように、一連の金属リチウム箔(またはリチウム合金箔)が所定寸法に切断される第1工程と、該所定寸法に切断された金属リチウム箔面が転写装置に転写される第2工程と、該転写された金属リチウム箔が負極集電体面に一定間隔で再転写される第3工程からなることを特徴としている負極集電体の製造方法が知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来例1では、供給される樹脂フイルムとリチウム箔の密着状態の制御が難しく、負極集電体面への貼着時にリチウム箔の転写必要部分が樹脂フイルムに残留したり、逆に、該リチウム箔の転写必要部分以外の部分が前記集電体面に転写される等の不具合が生じてしまう。しかも、集電体面に対するリチウム箔の貼り付けパターンの変更が不可能であるとともに、一連の樹脂フイルムは、リチウム箔の転写が行なわれた後に再利用することができず、不経済であり、かつコストが高騰するという問題が指摘されている。
【0006】
そこで、リチウム箔を単体として用いるため、送り出し軸に巻回されている長尺なリチウム箔を必要な長さずつ順次送り出す構成が考えられる。しかしながら、リチウム箔は、数十μm程度と相当に薄いため、このリチウム箔を直接引張して送り出し軸から間欠的に繰り出そうとすると、前記リチウム箔が破損したり、該リチウム箔に皺が形成されたり等、種々の弊害が発生するという問題がある。
【0007】
また、上記の従来例2では、前記の従来例1と同様の問題が発生するとともに、リチウム箔を樹脂フイルムから転写装置へ転写する際の制御が煩雑なものとなり、前記リチウム箔の転写が極めて不安定になるという問題がある。
【0008】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、樹脂フイルム等の支持体を用いることがなく、リチウム箔の取り扱い性が簡素化するとともに、容易かつ高精度に前記リチウム箔を極板に任意のピッチで転写することが可能なリチウム箔の貼付方法および装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明は、長尺なリチウム箔に一定のテンションを付与した状態で、該リチウム箔と一体的に巻回されている合紙を巻き取ることにより、前記リチウム箔を加工手段に間欠的に送り出す。このため、リチウム箔は、巻き戻しによるテンション変動が作用することがなく、一定のテンション下で円滑に送り出される。従って、リチウム箔に破損や皺等の不良が発生することがなく、前記リチウム箔を正常な状態で加工手段に確実に送り出すことができる。
【0010】
その際、リチウム箔に一定のテンションを付与するダンサーローラの上限および下限位置で合紙の巻き取り動作を制御する。これにより、リチウム箔の送り出し作業が一層正確に遂行される。
【0011】
また、本発明は、少なくとも一部が分断されたリチウム箔を周面に保持した転写ローラを、連続的に搬送される長尺な極板の一方の面側で間欠的に回転させるとともに、この極板の他方の面側からニップローラを前記転写ローラに同期して押圧することにより、前記リチウム箔が部分的に前記極板に密着する。次いで、転写ローラの回転を止めるとともに、ニップローラの周速によるニップ作用を解除することにより、この転写ローラの周速と極板の搬送速度との速度差を介し、リチウム箔が短冊状リチウム箔として前記極板上に貼り付けられる。
【0012】
このため、リチウム箔と一体的に切断される樹脂フイルム等の支持体を用いることがなく、リチウム箔を単体として取り扱うことができ、経済的であるとともに、コストを有効に削減することが可能になる。しかも、極板の搬送速度と転写ローラの回転速度とを変更するだけで、前記リチウム箔の配置位置や貼り付け間隔を任意に設定することができ、該リチウム箔の厚み変動による電池性能のばらつきを有効に阻止することが可能になる。
【0013】
また、ニップローラを転写ローラに押し付けるだけでよく、簡単な構造でリチウム箔を極板上に確実に貼り付けることができる。しかも、ニップローラによるニップ動作を、リチウム箔の短冊面積の1/2〜4/5の面積が極板に密着するまで行うことにより、前記リチウム箔の貼り付け作業が一層確実に遂行される。
【0014】
また、転写ローラの周面全体にわたって複数の吸引孔が設けられ、所定の範囲内に配置された吸引孔が負圧発生源に連通することにより、リチウム箔が前記転写ローラの周面に確実に吸着保持される。これにより、リチウム箔を単体として容易かつ円滑に搬送することができる。その際、転写ローラが周面にローレットを設けることにより、比較的小さなニップ圧力でリチウム箔を極板上に確実に貼り付けることが可能になる。
【0015】
また、転写ローラに摺接して切断ローラが配設され、この切断ローラに長尺なリチウム箔が吸着された状態で、前記切断ローラに同期して前記リチウム箔に間欠的に開口部が形成される。このため、長尺なリチウム箔を単体として使用することができるとともに、短冊状リチウム箔を極板上に所定間隔毎に連続して貼り付けることができ、前記リチウム箔の貼り付け作業が効率的に遂行される。
【0016】
さらにまた、転写ローラと切断ローラとを一体的に構成した切断・転写ローラを用いることにより、装置全体の構成が有効に簡素化される。
【0017】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の実施形態に係るリチウム箔の貼付装置を組み込む電極コイル材製造機10の概略構成図である。
【0018】
製造機10は、フープ状の銅箔支持体に一定間隔で活物質が間欠塗布された長尺な極板12を巻回し、トルクモータ(図示せず)により一定のトルクで送り出す送り出し軸14と、この送り出し軸14から送り出された前記極板12を吸着保持し、サーボモータ等によりこの極板12を定量送りするメインフィードローラ16と、前記極板12の一方の面12aにリチウム箔18を所定の切断ピッチおよび貼り付けピッチで貼り付ける第1の実施形態に係る貼付装置20と、前記極板12の他方の面12bに前記リチウム箔18を所定の切断ピッチおよび貼り付けピッチで貼り付ける貼付装置22と、両面12a、12b側に前記リチウム箔18が貼り付けられた該極板12をセパレータ24と一体的に一定のテンションで巻き取る巻取軸26とを備える。
【0019】
送り出し軸14から巻取軸26に向かって極板12を搬送するために、複数のパスローラ28が配設されるとともに、長尺なリチウム箔18が巻回されているリチウム箔送り出し軸30と貼付装置20、22との間に複数のパスローラ32が配置されている。
【0020】
リチウム箔送り出し軸30に近接して合紙巻取軸34が設けられ、この合紙巻取軸34は、矢印方向に回転することにより前記リチウム箔送り出し軸30にリチウム箔18と一体に巻回されている合紙36を巻き取る。図2に示すように、リチウム箔送り出し軸30と合紙巻取軸34とは、ユニット31に配設されており、このユニット31がリチウム箔の送り出し方向(矢印E方向)に直交する方向に移動自在である。
【0021】
リチウム箔18の搬送路上には、ユニット31から導出された前記リチウム箔18のエッジ位置を検出するためにEPC(エッジポジションコントローラ)ヘッド33が設けられる。EPCヘッド33の下流側には、合紙巻取軸34の間欠回転作用下にリチウム箔送り出し軸30から間欠的に送り出されるリチウム箔18に一定のテンション(10g〜100g)を付与するダンサーローラ35が昇降自在に配設される。ダンサーローラ35の側方には、このダンサーローラ35の上限位置と下限位置とを検出するための第1および第2センサ37a、37bが配置されている。
【0022】
セパレータ24は、ポリプロピレン、ポリエチレン等の絶縁材料で構成され、セパレータ送り出し軸38に巻回されており、このセパレータ送り出し軸38と巻取軸26との間に複数のパスローラ40が配設されている。
【0023】
貼付装置20は、メインフィードローラ16および巻取軸26を有して極板12を長手方向(矢印A方向)に連続的に搬送する搬送機構42と、一部が分断されたリチウム箔18(以下、一部分断リチウム箔18aという)を保持して前記極板12の一方の面12a側で間欠的に回転する転写ローラ(転写手段)44と、前記極板12の他方の面12b側から前記転写ローラ44に同期して該転写ローラ44の周面を押圧するニップローラ46とを備える。
【0024】
図3に示すように、転写ローラ44に並設して切断ローラ(加工手段)48が配置され、この転写ローラ44の周面と前記切断ローラ48の周面とが0.2mm〜0.5mmの間隔を有して離間する。切断ローラ48の周面近傍には、前記切断ローラ48に同期してリチウム箔18に所定の間隔毎にかつこのリチウム箔18の搬送方向(矢印E方向)に直交して設けられた切断部位に沿って間欠的に開口部、例えば、ミシン目18bを形成する加工手段50が配設される。
【0025】
図3および図4に示すように、切断ローラ48は、固定されている内側筒体52と、この内側筒体52の外周部に回転自在に配設される外側筒体54とを備える。内側筒体52は、図示しない負圧発生源(例えば、リングブロア)に連通するとともに、その下部側を所定の角度範囲で切り欠いて外方に開放される吸引用開口部56を有する。
【0026】
外側筒体54は、外周にリチウム箔18の接着を回避し得る材料、例えば、超高密度ポリエチレン製筒体58が圧入されており、その直径方向に貫通して複数の吸引孔60が形成される。吸引孔60は、直径が1.5mmでかつ周方向に切断ピッチとして間隔Lずつ離間して全周に設けられるとともに、各吸引孔60の間には、周方向が1mmでかつ深さ方向が5mmの長方形状断面を有する複数の溝62が周方向に間隔Lずつ離間して全周に形成される。
【0027】
図3に示すように、加工手段50は、シリンダ等の図示しない駆動手段に連結されて矢印B方向に進退自在な支持部材64を備える。支持部材64には、リチウム箔18の幅方向に所定間隔離間して複数の針部材66が設けられるとともに、この針部材66の両側に押圧部材68がばね(図示せず)を介して進退自在に支持される。この針部材66は、切断ローラ48が間欠送りされる際、この切断ローラ48の停止位置で各溝62に対向するように位置決めされている。
【0028】
転写ローラ44は、外周に、例えば、超高密度ポリエチレン製筒体70が圧入されており、その周面から外方に開放される複数の孔部72が形成される。各孔部72は、直径が1.5mmでかつ周方向に間隔Lずつ離間して全周に配置されるとともに、転写ローラ44の軸方向に延在してこの転写ローラ44の一方の側部から外方に開放される通路74に連通する。
【0029】
転写ローラ44の側部には、一部分断リチウム箔18aを周面に吸着保持させるため、この転写ローラ44と切断ローラ48とが摺接する受け渡し位置S1から前記転写ローラ44とニップローラ46とが摺接する貼り付け位置S2直前まで配置された孔部72を負圧発生源(例えば、リングブロア)に連通する吸引開口部(連通手段)76が設けられる。転写ローラ44の側部には、貼り付け位置S2を通過した直後の孔部72をエア噴射用ブロア(図示せず)に連通するブロア開口部78が設けられる。転写ローラ44の周面には、ローレットが施されている。具体的には、メッシュの綾目50番で0.3mmの押し込みが行われた。
【0030】
転写ローラ44と切断ローラ48とは、図示しない単一のサーボモータまたはそれぞれ個別のサーボモータにより反対方向(矢印C方向および矢印D方向)に同期して回転駆動され、ニップローラ46は、カム機構80により前記転写ローラ44と同期して駆動制御される。なお、同期信号を用いない場合には、カム機構80に代替してサーボモータ等を使用することも可能である。
【0031】
貼付装置22は、上記貼付装置20と同様に構成されるものであり、同一の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。
【0032】
このように構成される製造機10の動作について、第1の実施形態に係る貼付装置20との関連で、図5に示すタイミングチャートに基づいて以下に説明する。
【0033】
先ず、図1に示すように、送り出し軸14には、フープ状の極板12が巻回されており、リチウム箔送り出し軸30には、金属に対して粘着性のある薄い金属箔であるフープ状のリチウム箔18が、ポリプロピレン、ポリエチレン等の絶縁材料で形成された合紙36と重畳された状態で巻回されている。また、セパレータ送り出し軸38は、同様に、フープ状のセパレータ24が巻回されている。
【0034】
そこで、送り出し軸14が、図示しないトルクモータにより逆回転されて極板12に一定のトルクを与え、この極板12がパスローラ28を介してメインフィードローラ16により搬送される。このメインフィードローラ16は、サクションドラムを構成しており、サーボモータ等の駆動源を介し極板12を吸着して定量搬送を行う。このため、極板12は、メインフィードローラ16および巻取軸26を含む搬送機構42を介し、矢印A方向に一定速度V2(図5参照)で定量搬送される。
【0035】
一方、リチウム箔18には、ダンサーローラ35により所定のテンション、例えば、50gのテンションが付与されており、合紙巻取軸34が回転駆動されて合紙36のみが巻き取られる。このため、リチウム箔18は、巻戻しによるテンション変動が作用しない状態で、ダンサーローラ35による一定テンション下でリチウム箔送り出し軸30から円滑に送り出され、パスローラ32を介して貼付装置20を構成する切断ローラ48側に送り出される。
【0036】
その際、リチウム箔18がリチウム箔送り出し軸30から送り出されると、ダンサーローラ35が下方に移動する。そして、第2センサ37bによりダンサーローラ35が下限位置に至ったことが検出されると、合紙巻取軸34の回転が停止される。
【0037】
なお、後述するように、リチウム箔18が切断ローラ48により吸着搬送されると(図3中、矢印E方向参照)、ダンサーローラ35が上方に移動する。そこで、第1センサ37aによりダンサーローラ35が上限位置に至ったことが検出されると、合紙巻取軸34の回転が開始される。
【0038】
切断ローラ48側では、図示しない負圧発生源の作用下に、切断ローラ48の内側筒体52内が吸引されるとともに、この切断ローラ48と転写ローラ44とが、同期して互いに逆方向(図6中、矢印C方向および矢印D方向参照)に回転駆動される。このため、リチウム箔18は、ダンサーローラ35により所定のテンションが付与された状態で、複数の吸引孔60の吸引作用下に切断ローラ48の外周面に吸着保持され、内側筒体52の吸引用開口部56が設けられている範囲内を吸着搬送される。
【0039】
ここで、リチウム箔18の切断ピッチが間隔L(例えば、4mm)に設定されており、切断ローラ48が間欠的に回転されてこのリチウム箔18が間隔Lずつ間欠搬送される。そして、リチウム箔18の切断部位が加工手段50に対応する位置に停止されると、この加工手段50を構成する図示しない駆動源の作用下に支持部材64が切断ローラ48の周面側に移動する。これにより、押圧部材68がリチウム箔18の切断部位前後を切断ローラ48の外周面に押圧した状態で、複数の針部材66が溝62に入り込んで該リチウム箔18にミシン目18bを形成する(図7参照)。
【0040】
切断ローラ48と転写ローラ44が、完全に同期してそれぞれ矢印C方向および矢印D方向に間欠的に回転されることにより、ミシン目18bが形成されたリチウム箔18、すなわち、一部分断リチウム箔18aは、前記切断ローラ48の外周面から前記転写ローラ44の外周面側に受け渡される。
【0041】
その際、一部分断リチウム箔18aの受け渡し位置S1で切断ローラ48の吸引用開口部56が閉塞される一方、転写ローラ44の吸引開口部76がこの受け渡し位置S1から開放されている。従って、切断ローラ48による一部分断リチウム箔18aの吸引が解除されると同時に、転写ローラ44によるこの一部分断リチウム箔18aの吸引が開始され、前記一部分断リチウム箔18aが前記転写ローラ44側に円滑かつ確実に受け渡される。
【0042】
次いで、転写ローラ44の外周面に吸着保持されている一部分断リチウム箔18aが、貼り付け位置S2に至ると、カム機構80を介してニップローラ46が、図8中、矢印F方向(極板12の他面12b側)に転写ローラ44の回転に同期して移動する。これにより、図5に示すように、転写ローラ44が極板12の搬送速度V2に一致する周速V1で回転しながら、ニップローラ46が所定のニップ圧力で極板12を転写ローラ44側に押圧する。
【0043】
そして、転写ローラ44の周面に吸着保持されている一部分断リチウム箔18aの短冊面積の1/2〜4/5の面積が極板12に密着するまで、ニップローラ46によるニップ動作が行われる。なお、第1の実施形態では、一部分断リチウム箔18aの短冊幅の3/4(具体的には、3mm)が極板12に転写されるまで、上記ニップ動作が行われる。
【0044】
さらに、カム機構80を介してニップローラ46が極板12から離間するとともに、転写ローラ44の回転が停止される(図9参照)。従って、搬送機構22により速度V2で定量搬送されている極板12と、この極板12に部分的に貼り付けられかつ転写ローラ44の周面に保持されている一部分断リチウム箔18aとに速度差が生じ、この一部分断リチウム箔18aがミシン目18bから容易かつ確実に分離され、短冊状リチウム箔18cとして前記極板12上に確実に転写される。
【0045】
この場合、第1の実施形態では、長尺なリチウム箔18にダンサーローラ35を介して一定のテンションを付与した状態で、該リチウム箔18と一体的に巻回されている合紙36のみが合紙巻取軸34の回転作用下に巻き取られる。これにより、リチウム箔18は、巻き戻しによるテンション変動が作用することがなく、一定のテンション下で円滑に送り出される。
【0046】
従って、リチウム箔18に破損や皺等の不良が発生することがなく、前記リチウム箔18を正常な状態で切断ローラ48に確実に送り出すことができるという効果が得られる。
【0047】
しかも、図2に示すように、ユニット31に近接してEPCヘッド33が設けられており、このユニット31から導出されるリチウム箔18のエッジ位置の検出が行われている。そして、リチウム箔18のエッジ位置にずれが発生すると、ユニット31が、図示しない駆動源を介して矢印E方向に直交する方向に移動し、前記リチウム箔18のエッジ位置を、常時、一定位置に調整することができる。
【0048】
さらに、第1の実施形態では、一部分断リチウム箔18aを吸着保持する転写ローラ44が、矢印D方向に間欠的に回転するとともに、定量送りされている極板12にニップローラ46を介して前記一部分断リチウム箔18aが押圧される。これにより、極板12の搬送速度と転写ローラ44の周速との速度差によって、一部分断リチウム箔18aをミシン目18bから確実に分離し、前記極板12上に短冊状リチウム箔18cを貼り付けることができる。このため、従来のように、樹脂フイルム等の支持体を用いる必要がなく、リチウム箔18を単独で取り扱うことが可能になり、極めて経済的であるという効果が得られる。
【0049】
さらに、リチウム箔18の厚さにばらつきが生じても、短冊状リチウム箔18cの貼り付けピッチを変更することにより、容易に対応することができる。すなわち、極板12の搬送速度V2を基準にして、転写ローラ44の間欠回転速度(周速)V1とニップローラ46の動作周期を制御するだけで、この極板12上に貼り付けられる短冊状リチウム箔18cの貼り付けピッチPを、例えば、8.5mmから11mmまで0.5mm間隔で設定することが可能になる。これにより、リチウム箔18の厚さの変動に容易かつ確実に対応することができ、有効な電池性能を維持することが可能になるという利点がある。
【0050】
また、ニップローラ46をカム機構80により転写ローラ44に対して進退させるだけでよく、貼付装置20の構造が複雑化することがない。しかも、ニップローラ46は、一部分断リチウム箔18aの短冊面積の1/2〜4/5の面積が極板12に密着するまでニップ動作を行うため、短冊状リチウム箔18cを前記極板12に対し確実に貼り付けることができる。
【0051】
なお、転写ローラ44には、貼り付け位置S2を通過した直後の孔部72にブロア開口部78が連通している。従って、ブロア開口部78および孔部72を介して転写ローラ44の外周面からエアを噴射することにより、短冊状リチウム箔18cを極板12に対して一層確実に転写させることが可能になる。
【0052】
しかも、転写ローラ44の外周面には、ローレットが設けられており、ニップローラ46によるニップ圧力が有効に向上する。このため、ニップローラ46を必要以上に転写ローラ44側に押圧することがなく、この転写ローラ44の外周面に歪み等が発生することを回避することができる。
【0053】
また、第1の実施形態では、長尺のリチウム箔18を、直接、切断ローラ48の周面に吸着保持させ、このリチウム箔18を間欠送りしながら加工手段50を構成する針部材66が溝62に挿入されて、所謂、空中切りによりミシン目18bが設けられている。そして、このミシン目18bが設けられたリチウム箔18(一部分断リチウム箔18a)は、転写ローラ44の周面に吸着保持されて貼り付け位置S2へと間欠搬送される。
【0054】
従って、支持体を用いることなく単独で搬送されてくる長尺なリチウム箔18の取り扱いが簡素化し、極板12上に所望の短冊状リチウム箔18cを所定間隔毎に連続して貼り付けることができる。これにより、設備費が有効に削減されるとともに、貼付装置20全体の小型化および簡素化が容易に遂行されるという利点がある。
【0055】
ところで、貼付装置20により一方の面12a側に短冊状リチウム箔18cが貼り付けられた極板12は、図1に示すように、矢印A方向に定量搬送されて、その他方の面12bに貼付装置22を介して短冊状リチウム箔18cの貼付作業が行われる。そして、両方の面12a、12bに短冊状リチウム箔18cが転写された極板12は、セパレータ送り出し軸38から送り出されるセパレータ24と重ね合わされた状態で巻取軸26に巻き取られる。
【0056】
なお、転写ローラ44は、切断ローラ48と同様に構成してもよく、逆に、前記切断ローラ48を前記転写ローラ44と同様に構成してもよい。また、加工手段50は、針部材66に代替して鋸刃を用いることができる。
【0057】
次に、図10には、本発明の第2の実施形態に係る貼付装置100の要部が示されている。この貼付装置100は、第1の実施形態における転写ローラ44と切断ローラ48とを一体化した切断・転写ローラ102を備える。
【0058】
この切断・転写ローラ102は、その外周に、例えば、超高密度ポリエチレン製筒体104が圧入されるとともに、その周面に複数の孔部106が形成される。各孔部106は、直径が1.5mmでかつ周方向に間隔Lずつ離間して全周に配置されており、この切断・転写ローラ102の軸方向に延在して一方の側部に開放される通路108に連通する。
【0059】
通路108は、リチウム箔18が切断・転写ローラ102の周面に摺接する摺接開始位置S3から極板12に転写される貼り付け位置S4の直前までに配置される際に、吸引開口部110を介して真空発生源(リングブロア)に連通する。切断・転写ローラ102の一方の側部側には、貼り付け位置S4を通過した直後の通路108を噴射用ブロアに連通するブロア開口部112が設けられている。
【0060】
切断・転写ローラ102の周面には、各孔部106の間に軸方向の幅が1mmでかつ深さ方向が5mmの長方形状断面を有する複数の溝114が周方向に間隔Lずつ離間して全周に形成される。なお、第1の実施形態と同一の構成要素には、同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。
【0061】
このように構成される第2の実施形態に係る貼付装置100では、リチウム箔18が切断・転写ローラ102の周面に送り込まれると、吸引開口部110に連通する図示しない真空発生源を介して通路108から孔部106が吸引され、前記リチウム箔18がこの周面に吸着保持される。切断・転写ローラ102は、矢印F方向に間欠回転されており、リチウム箔18の切断部位が加工手段50に対応する位置に配置停止されると、この加工手段50を介して前記リチウム箔18にミシン目18bが形成される。
【0062】
次いで、切断・転写ローラ102が矢印F方向に間欠回転され、一部分断リチウム箔18aの先端が貼り付け位置S4に至ると、この切断・転写ローラ102の間欠回転に同期してニップローラ46が前記切断・転写ローラ102の周面側に変位して極板12を前記一部分断リチウム箔18aの先端に押圧する。そして、一部分断リチウム箔18aの短冊面積の1/2〜4/5の面積が極板12に密着した後、ニップローラ46が極板12から離間するとともに、切断・転写ローラ102の回転が停止する。
【0063】
これにより、極板12と一部分断リチウム箔18aとに速度差が発生し、この一部分断リチウム箔18aがミシン目18bから分離されて、前記極板12に短冊状リチウム箔18cが貼り付けられる。その際、ブロア開口部112から孔部106を介して一部分断リチウム箔18aに空気が噴射されるため、極板12に対し短冊状リチウム箔18cを一層確実に貼り付けることができる。
【0064】
このように、第2の実施形態では、単一の切断・転写ローラ102を用いるだけで、リチウム箔18にミシン目18bを形成した後、このミシン目18bが形成された前記リチウム箔18(一部分断リチウム箔18a)を極板12上に分離転写することが可能になる。従って、貼付装置100では、全体構成が一層簡素化するという効果が得られる。
【0065】
次いで、図11には、第3の実施形態に係る貼付装置120の要部が示されている。この貼付装置120は、転写ローラ122と、この転写ローラ122に対し予め切断された短冊状リチウム箔18cを搬送する送り機構124とを備えている。転写ローラ122は、第1の実施形態における転写ローラ44と同様に構成されており、同一の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。
【0066】
この第3の実施形態では、予め切断された短冊状リチウム箔18cが送り機構124を介して転写ローラ122の外周面に順次送り込まれる。そして、転写ローラ122が間欠回転されることによって、定量送りされる極板12上に前記短冊状リチウム箔18cを所定の貼り付けピッチPで容易かつ確実に貼り付けることができるという効果が得られる。
【0067】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るリチウム箔の貼付方法および装置では、リチウム箔が一定のテンション下で円滑に送り出されるため、このリチウム箔に破損や皺等の不良が発生することがなく、前記リチウム箔を正常な状態で加工手段に確実に送り出すことができる。
【0068】
しかも、極板の搬送速度と転写ローラの回転速度とを変更するだけで、前記リチウム箔の配置位置や貼り付け間隔を任意に設定することができ、該リチウム箔の厚み変動による電池性能のばらつきを阻止することが可能になる。また、リチウム箔と一体的に切断される樹脂フイルム等の支持体を用いる必要がなく、リチウム箔を単体して取り扱うことができ、経済的であるとともに、コストを有効に削減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るリチウム箔の貼付方法を実施するための製造機の概略構成説明図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係る貼付装置の要部説明図である。
【図3】前記貼付装置の説明図である。
【図4】前記貼付装置を構成する転写ローラと切断ローラの縦断説明図である。
【図5】前記貼付方法のタイミングチャートである。
【図6】前記貼付装置の原点状態を示す説明図である。
【図7】前記貼付装置のミシン目切断状態を示す説明図である。
【図8】前記貼付装置の貼付状態を示す説明図である。
【図9】前記貼付装置の切り離し状態を示す説明図である。
【図10】本発明の第2の実施形態に係る貼付装置の要部説明図である。
【図11】本発明の第3の実施形態に係る貼付装置の要部説明図である。
【符号の説明】
10…電極コイル材製造機 12…極板
16…メインフィードローラ 18…リチウム箔
18a…一部分断リチウム箔 18b…ミシン目
18c…短冊状リチウム箔 20、22、100、120…貼付装置
26…巻取軸 31…ユニット
33…EPCヘッド 34…合紙巻取軸
35…ダンサーローラ 42…搬送機構
44、122…転写ローラ 46…ニップローラ
50…加工手段 52…内側筒体
54…外側筒体 60…吸引孔
62…溝 66…針部材
72、106…孔部 74、108…通路
76、110…吸引開口部 78、112…ブロア開口部
102…切断・転写ローラ 124…送り機構[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and apparatus for attaching a lithium foil for attaching a strip-like lithium foil on an electrode plate at predetermined intervals.
[0002]
[Prior art]
For example, a lithium battery in which a lithium electrode is incorporated as a battery electrode is employed for various applications. The lithium electrode is usually manufactured by cutting a long lithium foil in a hoop shape or a sheet shape at each desired cutting site, and then fixing the strip lithium foil to the current collector surface.
[0003]
Therefore, in order to transfer the lithium foil onto the current collector surface with high accuracy, for example, a manufacturing method disclosed in JP-A-6-124709 (hereinafter referred to as Conventional Example 1) is known. In Conventional Example 1, a series of metallic lithium foils (or lithium alloy foils) arranged on a series of resin films are cut into predetermined dimensions (or cut), and the metal lithium foil surface is brought into contact with the negative electrode current collector surface. At the same time, the resin film surface is pressed to transfer the metal lithium foil to the negative electrode current collector surface.
[0004]
Further, as disclosed in JP-A-6-150935 (hereinafter referred to as Conventional Example 2), a first step in which a series of metal lithium foils (or lithium alloy foils) are cut into predetermined dimensions, and the predetermined steps It is characterized by comprising a second step in which the metal lithium foil surface cut into dimensions is transferred to a transfer device and a third step in which the transferred metal lithium foil is retransferred to the negative electrode current collector surface at regular intervals. A method for producing a negative electrode current collector is known.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above conventional example 1, it is difficult to control the contact state between the supplied resin film and the lithium foil, and a transfer required portion of the lithium foil remains on the resin film at the time of sticking to the negative electrode current collector surface. In addition, problems such as transfer of portions other than the transfer required portion of the lithium foil onto the current collector surface occur. Moreover, it is impossible to change the pattern of attaching the lithium foil to the current collector surface, and a series of resin films cannot be reused after the lithium foil is transferred, which is uneconomical, and The problem of rising costs has been pointed out.
[0006]
Therefore, since lithium foil is used as a single unit, a configuration in which a long lithium foil wound around a delivery shaft is sequentially fed out by a necessary length is conceivable. However, since the lithium foil is quite thin, such as about several tens of μm, when the lithium foil is directly pulled and intermittently fed out from the feeding shaft, the lithium foil is damaged or wrinkles are formed on the lithium foil. There is a problem that various harmful effects occur.
[0007]
Further, in the above-described conventional example 2, the same problems as in the above-described conventional example 1 occur, and the control when transferring the lithium foil from the resin film to the transfer device becomes complicated, and the transfer of the lithium foil is extremely difficult. There is a problem of becoming unstable.
[0008]
The present invention solves this type of problem, does not use a support such as a resin film, simplifies the handling of the lithium foil, and easily and accurately uses the lithium foil as an electrode plate. An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for attaching a lithium foil that can be transferred at an arbitrary pitch.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a method for winding the interleaf paper wound integrally with the lithium foil in a state in which a constant tension is applied to the long lithium foil. The foil is intermittently sent to the processing means. For this reason, the lithium foil is smoothly fed out under a certain tension without any tension fluctuation caused by rewinding. Accordingly, the lithium foil can be reliably sent out to the processing means in a normal state without causing any damage such as breakage or wrinkles in the lithium foil.
[0010]
At that time, the winding operation of the slip sheet is controlled at the upper and lower positions of the dancer roller that applies a certain tension to the lithium foil. Thereby, the feeding operation of the lithium foil is performed more accurately.
[0011]
Further, the present invention intermittently rotates a transfer roller holding a lithium foil at least partially divided on the peripheral surface on one surface side of a long electrode plate that is continuously conveyed. By pressing a nip roller in synchronism with the transfer roller from the other surface side of the electrode plate, the lithium foil partially adheres to the electrode plate. Next, while stopping the rotation of the transfer roller and releasing the nip action due to the peripheral speed of the nip roller, the lithium foil is formed into a strip-like lithium foil via the speed difference between the peripheral speed of the transfer roller and the conveying speed of the electrode plate. Affixed on the electrode plate.
[0012]
For this reason, it is possible to handle the lithium foil as a single unit without using a support such as a resin film that is cut integrally with the lithium foil, and it is economical and can effectively reduce the cost. Become. Moreover, by simply changing the conveying speed of the electrode plate and the rotational speed of the transfer roller, the arrangement position and the bonding interval of the lithium foil can be arbitrarily set, and the battery performance varies due to the variation in the thickness of the lithium foil. Can be effectively prevented.
[0013]
Further, it is only necessary to press the nip roller against the transfer roller, and the lithium foil can be reliably attached to the electrode plate with a simple structure. In addition, by performing the nip operation by the nip roller until the area of 1/2 to 4/5 of the strip area of the lithium foil is in close contact with the electrode plate, the attaching operation of the lithium foil is more reliably performed.
[0014]
In addition, a plurality of suction holes are provided over the entire peripheral surface of the transfer roller, and the suction holes arranged within a predetermined range communicate with the negative pressure generation source, so that the lithium foil can be reliably attached to the peripheral surface of the transfer roller. Adsorbed and held. Thereby, lithium foil can be conveyed easily and smoothly as a single body. At this time, the transfer roller is provided with a knurled surface, so that the lithium foil can be reliably attached to the electrode plate with a relatively small nip pressure.
[0015]
In addition, a cutting roller is disposed in sliding contact with the transfer roller, and an opening is intermittently formed in the lithium foil in synchronization with the cutting roller in a state where a long lithium foil is adsorbed to the cutting roller. The For this reason, long lithium foil can be used as a single unit, and strip-like lithium foil can be continuously pasted on the electrode plate at predetermined intervals, so that the work of pasting the lithium foil is efficient. To be carried out.
[0016]
Furthermore, by using a cutting / transfer roller in which the transfer roller and the cutting roller are integrally formed, the configuration of the entire apparatus is effectively simplified.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electrode coil
[0018]
The
[0019]
In order to convey the
[0020]
A slip-sheet take-up
[0021]
An EPC (edge position controller)
[0022]
The
[0023]
The affixing
[0024]
As shown in FIG. 3, a cutting roller (processing means) 48 is arranged in parallel with the
[0025]
As shown in FIGS. 3 and 4, the cutting
[0026]
The
[0027]
As shown in FIG. 3, the processing means 50 includes a support member 64 that is connected to a driving means (not shown) such as a cylinder and is movable forward and backward in the arrow B direction. The support member 64 is provided with a plurality of
[0028]
The
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
The sticking
[0032]
The operation of the
[0033]
First, as shown in FIG. 1, a hoop-shaped
[0034]
Therefore, the
[0035]
On the other hand, a predetermined tension, for example, a tension of 50 g, is applied to the
[0036]
At that time, when the
[0037]
As will be described later, when the
[0038]
On the side of the cutting
[0039]
Here, the cutting pitch of the
[0040]
The cutting
[0041]
At that time, the
[0042]
Next, when the partially cut
[0043]
Then, the nip operation by the
[0044]
Further, the
[0045]
In this case, in the first embodiment, only the
[0046]
Therefore, the
[0047]
Moreover, as shown in FIG. 2, an
[0048]
Furthermore, in the first embodiment, the
[0049]
Furthermore, even if the thickness of the
[0050]
Further, the
[0051]
Note that the
[0052]
In addition, a knurl is provided on the outer peripheral surface of the
[0053]
In the first embodiment, the
[0054]
Therefore, the handling of the
[0055]
By the way, the
[0056]
The
[0057]
Next, the principal part of the
[0058]
The cutting /
[0059]
When the
[0060]
On the peripheral surface of the cutting /
[0061]
In the
[0062]
Next, when the cutting /
[0063]
As a result, a speed difference is generated between the
[0064]
As described above, in the second embodiment, the
[0065]
Next, the principal part of the
[0066]
In the third embodiment, the strip-shaped
[0067]
【The invention's effect】
As described above, in the method and apparatus for attaching a lithium foil according to the present invention, the lithium foil is smoothly fed out under a certain tension, so that the lithium foil does not suffer from defects such as breakage and wrinkles. The lithium foil can be reliably sent to the processing means in a normal state.
[0068]
Moreover, by simply changing the conveying speed of the electrode plate and the rotational speed of the transfer roller, the arrangement position and the bonding interval of the lithium foil can be arbitrarily set, and the battery performance varies due to the variation in the thickness of the lithium foil. Can be prevented. In addition, it is not necessary to use a support such as a resin film that is cut integrally with the lithium foil, and the lithium foil can be handled alone, which is economical and can effectively reduce costs. Become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a schematic configuration of a manufacturing machine for carrying out a method for attaching a lithium foil according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view of a main part of the sticking device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of the sticking device.
FIG. 4 is a longitudinal explanatory view of a transfer roller and a cutting roller constituting the sticking device.
FIG. 5 is a timing chart of the pasting method.
FIG. 6 is an explanatory view showing an origin state of the sticking device.
FIG. 7 is an explanatory view showing a perforation cutting state of the sticking device.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a pasting state of the pasting device.
FIG. 9 is an explanatory view showing a separation state of the sticking device.
FIG. 10 is an explanatory view of a main part of a sticking device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an explanatory view of a main part of a sticking device according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 ... Electrode coil
16 ...
18a ... Partially broken
18c ... strip-shaped
26 ... Winding
33 ...
35 ...
44, 122 ... transfer
50 ... Processing means 52 ... Inner cylinder
54 ...
62 ... groove 66 ... needle member
72, 106 ...
76, 110 ...
102: Cutting /
Claims (16)
長尺な前記リチウム箔に一定のテンションを付与した状態で、該リチウム箔と一体的に巻回されている合紙を巻き取ることにより、前記リチウム箔を加工手段に間欠的に送り出す工程と、
前記加工手段により少なくとも一部が分断された前記リチウム箔を、前記短冊状リチウム箔として前記極板上に貼り付ける工程と、
を有することを特徴とするリチウム箔の貼付方法。Lithium foil sticking method for sticking strip-like lithium foil on a long electrode plate at predetermined intervals,
A step of intermittently feeding the lithium foil to the processing means by winding the interleaf wound integrally with the lithium foil in a state where a certain tension is applied to the long lithium foil;
A step of affixing the lithium foil, which is at least partially divided by the processing means, on the electrode plate as the strip-like lithium foil;
A method for attaching a lithium foil, comprising:
前記ダンサーローラが上限位置に至る際に前記合紙の巻き取り動作を開始する一方、該ダンサーローラが下限位置に至る際に該合紙の巻き取り動作を停止することを特徴とするリチウム箔の貼付方法。In the sticking method according to claim 1, while giving a fixed tension to the lithium foil by a dancer roller,
When the dancer roller reaches the upper limit position, the interleaf sheet winding operation is started, and when the dancer roller reaches the lower limit position, the interleaf sheet winding operation is stopped. Pasting method.
前記極板を長手方向に連続的に搬送する工程と、
少なくとも一部が分断されたリチウム箔を周面に保持した転写ローラを、前記極板の一方の面側で間欠的に回転させるとともに、該極板の他方の面側からニップローラを前記転写ローラに同期して押圧する工程と、
前記転写ローラの回転を止めるとともに、前記ニップローラによるニップ作用を解除することにより、前記転写ローラ上の前記リチウム箔を前記短冊状リチウム箔として前記極板上に貼り付ける工程と、
を有することを特徴とするリチウム箔の貼付方法。Lithium foil sticking method for sticking strip-like lithium foil on a long electrode plate at predetermined intervals,
A step of continuously conveying the electrode plate in the longitudinal direction;
A transfer roller holding a lithium foil at least partially separated on the peripheral surface is intermittently rotated on one surface side of the electrode plate, and a nip roller is transferred to the transfer roller from the other surface side of the electrode plate. A step of pressing in synchronization;
Attaching the lithium foil on the transfer roller as the strip lithium foil on the electrode plate by stopping the rotation of the transfer roller and releasing the nip action by the nip roller;
A method for attaching a lithium foil, comprising:
長尺な前記リチウム箔と合紙とを一体的に巻回している送り出し軸と、
前記リチウム箔を送り出すために、前記合紙を巻き取る合紙巻取軸と、
前記合紙巻取軸の間欠回転作用下に前記送り出し軸から間欠的に送り出される前記リチウム箔に一定のテンションを付与するダンサーローラと、
前記送り出されたリチウム箔の少なくとも一部を分断する切断手段と、
前記少なくとも一部が分断された前記リチウム箔を、前記短冊状リチウム箔として前記極板上に貼り付ける転写手段と、
を備えることを特徴とするリチウム箔の貼付装置。A lithium foil sticking device for sticking strip-like lithium foil on a long electrode plate at predetermined intervals,
A delivery shaft that integrally winds the long lithium foil and interleaf; and
In order to feed out the lithium foil, an interleaf winding shaft for winding the interleaf,
A dancer roller that applies a constant tension to the lithium foil that is intermittently fed from the feed shaft under the intermittent rotation action of the interleaf winding shaft;
Cutting means for dividing at least a part of the fed lithium foil;
A transfer means for affixing the lithium foil, which is at least partially divided, on the electrode plate as the strip-like lithium foil;
A lithium foil sticking device comprising:
前記検出された位置信号に基づいて前記送り出し軸と前記合紙巻取軸とを前記リチウム箔の送り出し方向に交差する方向に一体的に移動可能なユニットと、
を備えることを特徴とするリチウム箔の貼付装置。In the sticking device according to claim 5, means for detecting an edge position of the lithium foil fed from the feed shaft;
A unit capable of integrally moving the feeding shaft and the slip-sheet winding shaft in a direction crossing the feeding direction of the lithium foil based on the detected position signal;
A lithium foil sticking device comprising:
前記極板を長手方向に連続的に搬送する搬送機構と、
少なくとも一部が分断されたリチウム箔を周面に保持して前記極板の一方の面側で間欠的に回転する転写ローラと、
前記極板の他方の面側から前記転写ローラに同期して該転写ローラの周面を押圧するニップローラと、
を備えることを特徴とするリチウム箔の貼付装置。A lithium foil sticking device for sticking strip-like lithium foil on a long electrode plate at predetermined intervals,
A transport mechanism for continuously transporting the electrode plate in the longitudinal direction;
A transfer roller that intermittently rotates on one surface side of the electrode plate while holding at least a part of the divided lithium foil on the peripheral surface;
A nip roller that presses the peripheral surface of the transfer roller in synchronization with the transfer roller from the other surface side of the electrode plate;
A lithium foil sticking device comprising:
前記リチウム箔を前記周面に吸着保持させるため、前記複数の吸引孔の中、所定の角度範囲内に配置された前記吸引孔を負圧発生源に連通する連通手段を備えることを特徴とするリチウム箔の貼付装置。The pasting device according to claim 8, wherein the transfer roller is provided with a plurality of suction holes that are opened outward from the circumferential surface over the entire circumferential surface.
In order to adsorb and hold the lithium foil on the peripheral surface, a communication means for communicating the suction hole arranged in a predetermined angle range among the plurality of suction holes to a negative pressure generation source is provided. Lithium foil sticking device.
前記切断ローラに同期して、前記リチウム箔に所定の間隔毎にかつ前記リチウム箔の搬送方向に直交して設けられた切断部位に沿って間欠的に開口部を形成する加工手段と、
を備えることを特徴とするリチウム箔の貼付装置。The sticking apparatus according to claim 8, wherein a long lithium foil is adsorbed and conveyed in the longitudinal direction, and a cutting roller provided in parallel with the transfer roller;
In synchronization with the cutting roller, processing means for intermittently forming openings along the cutting site provided in the lithium foil at predetermined intervals and perpendicular to the conveying direction of the lithium foil;
A lithium foil sticking device comprising:
前記内側筒体の外周部に回転自在に配設され、前記吸引用開口部に連通して外周面から外方に開放される複数の吸引孔が形成される外側筒体と、
を備えることを特徴とするリチウム箔の貼付装置。The sticking device according to claim 11, wherein the cutting roller communicates with a negative pressure generation source and has an inner cylinder body having a suction opening that is opened outward over a predetermined angular range;
An outer cylinder that is rotatably disposed on an outer peripheral portion of the inner cylindrical body, and is formed with a plurality of suction holes that communicate with the suction opening and open outward from the outer peripheral surface;
A lithium foil sticking device comprising:
前記極板を長手方向に連続的に搬送する搬送機構と、
長尺なリチウム箔を吸着して長手方向に搬送する切断ローラと、
前記切断ローラに同期して、前記リチウム箔に所定の間隔毎にかつ前記リチウム箔の搬送方向に直交して設けられた切断部位に沿って間欠的に開口部を形成する加工手段と、
前記リチウム箔を吸着保持し、間欠的に回転して前記極板上に前記リチウム箔を前記短冊状リチウム箔として分離転写する転写ローラと、
を備えることを特徴とするリチウム箔の貼付装置。A lithium foil sticking device for sticking strip-like lithium foil on a long electrode plate at predetermined intervals,
A transport mechanism for continuously transporting the electrode plate in the longitudinal direction;
A cutting roller that adsorbs a long lithium foil and conveys it in the longitudinal direction;
In synchronization with the cutting roller, processing means for intermittently forming openings along the cutting site provided in the lithium foil at predetermined intervals and perpendicular to the conveying direction of the lithium foil;
A transfer roller for adsorbing and holding the lithium foil, intermittently rotating and separating and transferring the lithium foil as the strip-like lithium foil on the electrode plate;
A lithium foil sticking device comprising:
前記極板を長手方向に連続的に搬送する搬送機構と、
長尺なリチウム箔に所定の間隔毎にかつ前記リチウム箔の搬送方向に直交して設けられた切断部位に沿って間欠的に開口部を形成する加工手段と、
前記リチウム箔を吸着保持し、前記加工手段と共働して前記開口部を形成するとともに、間欠的に回転して前記極板上に前記リチウム箔を前記短冊状リチウム箔として分離転写する切断・転写ローラと、
を備えることを特徴とするリチウム箔の貼付装置。A lithium foil sticking device for sticking strip-like lithium foil on a long electrode plate at predetermined intervals,
A transport mechanism for continuously transporting the electrode plate in the longitudinal direction;
A processing means for intermittently forming openings along a cutting portion provided in a long lithium foil at predetermined intervals and perpendicular to the transport direction of the lithium foil;
Cutting and holding the lithium foil by suction, working with the processing means to form the opening, and intermittently rotating and separating and transferring the lithium foil as the strip-like lithium foil on the electrode plate A transfer roller;
A lithium foil sticking device comprising:
前記リチウム箔を前記周面に吸着保持させるため、前記複数の吸引孔の中、所定の角度範囲内に配置された前記吸引孔を負圧発生源に連通する連通手段を備えることを特徴とするリチウム箔の貼付装置。The sticking device according to claim 13 or 14, wherein the transfer roller is provided with a plurality of suction holes that are opened outward from the peripheral surface over the entire peripheral surface,
In order to adsorb and hold the lithium foil on the peripheral surface, a communication means for communicating the suction hole arranged in a predetermined angle range among the plurality of suction holes to a negative pressure generation source is provided. Lithium foil sticking device.
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