JP4850202B2 - 巻取装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば二次電池等に内蔵される巻回素子を得るための巻取装置に関する。

例えば、リチウムイオン電池等の二次電池として用いられる電池素子は、プラス電極箔及びマイナス電極箔と、２枚のセパレータとからなる帯状体が巻回されることで構成されている。

従来、帯状体を巻取るための巻取装置として、回転可能な巻芯（回転軸）に対して前記電極箔やセパレータを巻取り、巻取後において巻回された帯状体（巻回体）を前記回転軸から取り外す方法が知られている。また、巻回体の巻き圧力による巻回体の取外しに支障が生じたりするのを回避するべく、回転軸に筒状の巻芯コアを装着し、当該巻芯コアに対して帯状体を巻取り、帯状体の巻取後においては、巻芯コアごと巻回素子を取り外す、つまり、巻芯コアと帯状体とからなる巻回素子を電池素子として用いる技術も提案されている。

いずれの手法を採用するにしても、帯状体は、ロール状に巻回された原反から供給されるものであるため、帯状体の巻取完了に際しては、各帯状体を切断する必要がある。従って、巻取装置には、各電極箔や各セパレータを切断するためのカッタが設けられるのが一般的である。このようにカッタを用いて帯状体を切断する技術としては、例えば帯状体に所定の張力を付与し、その上でカッタによる切断を行うものが提案されている（例えば、特許文献１，２等参照）。
特開２００２−１１４４１７号公報 特開２００６−６９７３５号公報

しかしながら、樹脂フィルムや不織布等で構成されるセパレータを切断する場合はさておき、金属製の電極箔を切断する場合において、上記のように所定の張力を付与した状態で切断を行うと、次に記すような不具合が生じてしまうおそれがある。すなわち、図９に示すように、カッタ（切断手段）９１は、電極箔５の下側に位置する台座部９２と、上側に位置する刃部９３とを備えているとともに、刃部９３を同図矢印方向に回動させることで、帯状の電極箔５を、幅方向一端側（図の左側）から他端側（図の右側）に向かって挟み切るよう構成されている。この場合において、電極箔５に所定の張力が付与されていると、図１０（ａ）に示すように、電極箔５が所定幅切断された時点で（切断完了前の僅かに繋がっている時点で）、当該繋がっていた部分が前記所定の張力により引きちぎられてしまうおそれがある。そして、この場合には、図１０（ｂ）に示すように、引きちぎられた部位にバリＢＲが発生したり、破片（金属粉）ＨＨが発生したりするおそれがある。そして、バリＢＲが発生した場合や、破片ＨＨが巻回体や巻回素子中に混在した場合には、バリＢＲや破片ＨＨがセパレータを突き破り、ひいては短絡等の不具合が発生することが懸念される。

本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、電極箔の切断に際し、バリや破片の発生を抑制でき、ひいてはこれらの発生に起因する不具合を防止することのできる巻取装置を提供することにある。

以下、上記目的を解決するのに適した各手段につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する手段に特有の作用効果を付記する。

手段１．軸線を中心に回転可能に構成され、自身の回転に基づき少なくとも帯状の電極箔を巻回可能な回転手段と、
少なくとも巻回中の電極箔に張力を付与する張力付与手段と、
前記電極箔を切断する切断手段と
を備えた巻取装置であって、
前記電極箔の切断に際し、それまで当該電極箔に付与されていた張力を弱める弛緩手段を設けたことを特徴とする巻取装置。

上記手段１によれば、回転手段の回転に基づき少なくとも帯状の電極箔が巻回される。また、張力付与手段によって、少なくとも巻回中の電極箔に張力が付与される。さらに、巻回終了に際しては、電極箔は切断手段によって切断される。さて、手段１では、電極箔の切断に際し、それまで当該電極箔に付与されていた張力が弛緩手段によって弱められる。そして、張力が弱められた状態で電極箔が切断される。このため、電極箔が所定幅切断された時点、つまり切断完了前の僅かに繋がっている時点で、当該繋がっていた部分が張力によって引きちぎられてしまうといった事態を抑制することができる。そのため、引きちぎられることに起因してバリが発生したり、破片（金属粉）が発生したりするといった事態、ひいては、それによる不具合の発生を防止することができる。一方で、張力を弱めたとしても、電極箔は金属により構成され、所定の剛性（形状保持性）を具備しているため、切断に際し特段の困難を伴うこともない。

手段２．軸線を中心に回転可能に構成され、自身の回転に基づき少なくとも帯状の電極箔を巻回可能な回転手段と、
ロール状に巻回されてなる前記電極箔の原反を支持する支持手段と、
前記電極箔を把持可能な把持部を有するとともに、前記電極箔の巻回開始に際しては、前記支持手段から延びる前記電極箔を前記把持部が把持した状態で前記回転手段の方へ供給可能な電極箔供給手段と、
前記支持手段及び前記電極箔供給手段間に設けられ、少なくとも巻回中の電極箔に張力を付与する張力付与手段と、
前記電極箔供給手段及び前記回転手段間に設けられ、前記電極箔を切断する切断手段と
を備えた巻取装置であって、
前記電極箔の切断に際しては、前記電極箔供給手段の把持部が前記電極箔を把持するとともに、当該把持部が前記回転手段の方へ移動することで、それまでの前記電極箔供給手段及び前記回転手段間における前記電極箔の張力を弱めることを特徴とする巻取装置。

上記手段２によれば、回転手段の回転に基づき少なくとも帯状の電極箔が巻回される。また、支持手段により、ロール状に巻回されてなる電極箔の原反が支持されており、電極箔の巻回開始に際しては、支持手段から延びる電極箔は、電極箔供給手段の把持部によって把持された状態で回転手段の方へ供給される。また、少なくとも電極箔の巻回中には、支持手段及び電極箔供給手段間に設けられた張力付与手段によって、電極箔に張力が付与される。さらに、巻回終了に際しては、電極箔供給手段及び回転手段間に設けられた切断手段によって、電極箔が切断される。さて、手段２では、電極箔の切断に際しては、電極箔供給手段の把持部によって、電極箔が把持されるとともに、当該把持部が回転手段の方へ移動させられることで、それまでの電極箔供給手段及び回転手段間における電極箔の張力が弱められる。そして、張力が弱められた状態で、電極箔が切断される。このため、電極箔が所定幅切断された時点、つまり切断完了前の僅かに繋がっている時点で、当該繋がっていた部分が張力によって引きちぎられてしまうといった事態を抑制することができる。そのため、引きちぎられることに起因してバリが発生したり、破片（金属粉）が発生したりするといった事態、ひいては、それによる不具合の発生を防止することができる。一方で、張力を弱めたとしても、電極箔は金属により構成され、所定の剛性（形状保持性）を具備しているため、切断に際し特段の困難を伴うこともない。

さらに、手段２では、切断に際し、張力付与手段によって張力が弱められるわけではなく、電極箔供給手段の把持部によって電極箔が把持されるとともに、当該把持部が回転手段の方へ移動させられることで、電極箔供給手段及び回転手段間における電極箔の張力が弱められる。このため、非常に速やかに張力を弱めることができ、ひいては、張力付与手段によって張力を弱める場合と比較して速やかな切断等を実現することができ、結果的に巻取効率の飛躍的な向上を図ることができる。しかも、把持部よりも上流側においては、電極箔に対し張力を付与し続けることができる。従って、次回の巻取り開始に際しての張力の調整に手間取るといった事態を防止できる。また、把持部による把持を継続することで、一旦把持を解除する場合に比べて、速やかに次回の巻取り開始を実現できる。その上、把握可能な移動量を適切に制御することで、切断位置の精度を飛躍的に高めることもできる。

手段３．前記把持部が前記回転手段の方へ移動することで、それまでの前記電極箔供給手段及び前記回転手段間における前記電極箔の張力が弱められるときにおいても、前記把持部よりも上流側においては前記電極箔への張力の付与が維持されるよう構成したことを特徴とする手段２に記載の巻取装置。

手段３によれば、切断中においても、把持部よりも上流側においては電極箔への張力の付与が維持される。そのため、次回の巻取り開始に際しての張力の調整に手間取るといった事態を防止できる。また、巻取り初期段階等における張力不足による電極箔の蛇行を防止しやすい。

手段４．前記張力付与手段により前記電極箔に付与される張力を制御する張力制御手段を備え、
前記把持部が前記回転手段の方へ移動することで、それまでの前記電極箔供給手段及び前記回転手段間における前記電極箔の張力が弱められるときにおいても、前記張力制御手段は、前記把持部よりも上流側における前記電極箔にそれまでと同様の張力が付与され続けるよう制御することを特徴とする手段２に記載の巻取装置。

手段４においても、手段３と同様の作用効果が奏される。特に、手段４では、切断中においても、把持部よりも上流側における電極箔にそれまでと同様の張力が付与され続ける。そのため、次回の巻取り開始に際して、張力の調整を必要としない。また、巻取り初期段階等における張力不足による電極箔の蛇行を防止することができる。

手段５．前記把持部よりも上流側位置に、当該把持部及び電極箔のうち少なくとも一方の蛇行を修正する蛇行修正手段を備えることを特徴とする手段２乃至４のいずれかに記載の巻取装置。

手段５によれば、把持部よりも上流側位置に設けられた蛇行修正手段により、把持部等の蛇行が修正される。かかる構成下、上述した手段３，４のように、前記切断中においても、把持部よりも上流側において電極箔への張力の付与を維持する構成を採用することで、張力低下に起因する蛇行修正を懸念する必要をなくすことができる。結果として、蛇行修正手段への負担を軽減することができる。

手段６．前記切断手段による切断後、前記電極箔供給手段は、前記把持部による前記電極箔の把持を継続したまま、前記支持手段から延びる前記電極箔を前記回転手段の方へ供給することを特徴とする手段２乃至５のいずれかに記載の巻取装置。

手段６によれば、切断手段による切断後、把持部による把持を継続したまま、支持手段から延びる電極箔が、電極箔供給手段によって回転手段の方へ供給される。このため、一旦把持を解除する場合に比べて、速やかに次回の巻取り開始を実現できる。結果として、巻取り効率のさらなる向上を図ることができる。

手段７．前記電極箔は、プラス電極箔及びマイナス電極箔からなり、
当該プラス電極箔及びマイナス電極箔を、それぞれ電気絶縁性素材よりなる帯状のセパレータを介して互いに絶縁状態で巻き取るよう構成してなるとともに、
前記支持手段、前記電極箔供給手段、前記張力付与手段、及び、前記切断手段は、それぞれ前記プラス電極箔及びマイナス電極箔に対応して設けられていることを特徴とする手段２乃至６のいずれかに記載の巻取装置。

上記手段７のように、電極箔として、プラス電極箔及びマイナス電極箔を用いるとともに、当該プラス電極箔及びマイナス電極箔を、それぞれ電気絶縁性素材よりなる帯状のセパレータを介して互いに絶縁状態で巻き取るよう構成してもよい。この場合、上述した支持手段、電極箔供給手段、張力付与手段、及び、切断手段は、それぞれプラス電極箔及びマイナス電極箔に対応して設けられていることとするのが望ましい。

手段８．前記切断手段は、前記帯状の電極箔を、幅方向一端側から他端側に向かって挟み切るよう構成されていることを特徴とする手段１乃至７のいずれかに記載の巻取装置。

帯状の電極箔を幅方向に亘り一度に（同時に）切断しようと構成した場合、構造上著しい複雑化を招いてしまうこととなり、実現性に乏しい。この点を鑑みると、手段８のように、切断手段としては、帯状の電極箔を、幅方向一端側から他端側に向かって挟み切るよう構成されているものが好適に用いられる。一方で、このように幅方向一端側から他端側に向かって挟み切るよう構成されていると、上述の「発明が解決しようとする課題」の項でも説明したように、あるタイミングにおいて、電極箔が所定幅切断された状態、つまり切断完了前の僅かに繋がっている状態が実際に発生しうる。従って、手段８のように構成されている場合には、あるタイミングで電極箔が所定幅切断された状態が発生しうるが、それでも引きちぎられてしまうことがなく、上述の手段１〜７がより確実に奏功するといえる。

手段９．前記切断手段は、
台座部と刃部とを備えることで、前記帯状の電極箔を、幅方向一端側から他端側に向かって挟み切るよう構成されているとともに、
さらに、前記台座部に対し接離方向へ移動可能な押さえ部を備え、前記挟み切りに際しては、前記台座部と前記押さえ部とで前記電極箔を挟持することを特徴とする手段８に記載の巻取装置。

手段９によれば、台座部と刃部とによって、帯状の電極箔が、幅方向一端側から他端側に向かって挟み切られる。また、台座部と、当該台座部に対し接離方向へ移動可能な押さえ部とで電極箔が挟持された上で、挟み切りが実現される。このため、電極箔の張力が相当弱められた場合でも、より確実な切断を実現することができる。

手段１０．前記電極箔の切断に際し、切断される前記電極箔の張力をゼロとすることを特徴とする手段１乃至９のいずれかに記載の巻取装置。

手段１０によれば、電極箔の切断に際し、切断される電極箔の張力がゼロとされる。このため、電極箔が引きちぎられてしまうといった事態を確実に防止できる。また、上記手段２等に関連して、張力付与手段によって張力をゼロにしようとした場合、或いは、張力付与状態に戻そうとした場合には、相当の時間を要してしまうこととなるが、把持部を移動させる構成を作用することで、張力を速やかにゼロにすることができる。さらに、上記手段９に関連して、電極箔の張力がゼロとされた場合でも、台座部と押さえ部とで電極箔を挟持することで、より一層確実な切断を実現することができる。

以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。

まず、本実施形態の巻取装置によって得られる巻回素子としてのリチウムイオン電池素子の構成について説明する。図１に示すように、リチウムイオン電池素子（以下、「電池素子」と称す）１は、筒状の巻芯コア２に対して、２枚のセパレータ３，４とプラス電極箔５とマイナス電極箔６とによって構成される帯状体７が巻回されることで構成されている。尚、図１においては、説明の便宜上、セパレータ３，４、プラス電極箔５、及び、マイナス電極箔６の相互の間隔をあけて示している箇所がある。

本実施形態において、巻芯コア２は、十分な剛性を有する材料（例えば、アルミニウム等の金属素材やポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂素材）により形成されている。また、当該巻芯コア２は、断面非円形状（本実施形態では、断面正方形状）の挿通孔８を有している（図３等参照）。

セパレータ３，４は、巻芯コア２の長手方向に沿った長さと同一の幅を有するものであり、異なる電極箔５，６同士が互いに接触して短絡を起こしてしまうのを防止すべく絶縁体、特に本実施形態ではＰＰにより構成されている。

プラス電極箔５及びマイナス電極箔６もまた、セパレータ３，４と同様、巻芯コア２の長手方向に沿った長さとほぼ同一の幅を有するものである。本実施形態において、プラス電極箔５及びマイナス電極箔６は、金属製の薄板よりなり、その表裏両面には図示しない活物質が塗布されている。そして、当該活物質を介して、プラス電極箔５及びマイナス電極箔６間におけるイオン交換ができるようになっている。より詳しくは、充電時には、プラス電極箔５側からマイナス電極箔６側へイオンが移動し、反対に、放電時には、マイナス電極箔６側からプラス電極箔５側へとイオンが移動する。また、プラス電極箔５の幅方向一端縁からは図示しない複数の正極リードが延出するとともに、マイナス電極箔６の幅方向他端縁からは図示しない複数の負極リードが延出している。

リチウムイオン電池を得るに際しては、前記電池素子１が金属製で筒状をなす電池容器（図示せず）内に配設されるとともに、前記正極リード及び負極リードがそれぞれまとめられる。そして、まとめられた正極リードを正極端子部品（図示せず）に接続するとともに、同じくまとめられた負極リードを負極端子部品（図示せず）に接続し、両端子部品を前記電気容器の両端開口に設けることで、リチウムイオン電池を得ることができる。

次に、前記電池素子１を製造するための巻取装置１１について説明する。図２に示すように、巻取装置１１は、回転可能に設けられたターレット１２を備えている。該ターレット１２は、２枚の円盤状のテーブル１４，１５が相対向するようにして構成されており、両テーブル１４，１５間に跨って、回転手段２０が、テーブル１４，１５の中心を対称中心として２つ設けられている。尚、両テーブル１４，１５（ターレット１２）は時計回りに回転可能に構成されているとともに、両テーブル１４，１５が同期回転するように設定されている。これにより、各回転手段２０が着脱ポジションＰ１及び巻取ポジションＰ２間を移動することができるようになっている。尚、両テーブル１４，１５は、１８０°ずつ反転可能となっていてもよい。

図３にしたがって回転手段２０の一例について説明すると、回転手段２０は、軸線Ｃ方向に延び、軸線Ｃ方向一端側のテーブル１４から他端側のテーブル１５に向けて突出する回転軸としての巻芯２１と、前記軸線Ｃ方向に延び、軸線Ｃ方向他端側のテーブル１５から一端側のテーブル１４に向けて突出する巻芯受け３１とから構成されている。

前記巻芯２１は、全体として棒状をなしており、軸線Ｃ方向他端側に延びる基部２２と、当該基部２２から軸線Ｃ方向他端側に延びる装着部２３と、前記基部２２及び装着部２３間に形成されたテーパ段差部２４とから構成されている。また、基部２２、装着部２３、及び、テーパ段差部２４の中心軸はそれぞれ前記軸線Ｃと一致している。

前記基部２２は、円柱状をなし、図示しない駆動手段によって、前記テーブル１４に対し軸線Ｃ方向に沿って相対移動可能（出没可能）に構成されている。これにより、前記巻芯受け３１に対して巻芯２１が接離可能となっている。加えて、基部２２は、図示しない回転駆動手段（例えば、モータ）によって、軸線Ｃを回転軸としてテーブル１４に対して相対回転可能となっており、ひいては巻芯２１全体が軸線Ｃを回転軸として相対回転可能となっている。すなわち、回転駆動手段は帯状体７を巻取る際の巻取動力として機能する。

前記装着部２３は、電池素子１の製造時において、前記巻芯コア２がその外周部分に装着されるものである。当該装着部２３は、棒状をなすとともに、前記巻芯コア２の挿通孔８の断面形状に対応すべく断面非円形状（本実施形態では、断面正方形状）に形成されている。さらに、装着部２３は、前記基部２２よりも細化されており、また、装着部２３の先端側面部には、軸線Ｃ方向へと延びる一対の先割れ部２５が形成されている。加えて、当該先割れ部２５の内周部分には、後述する受けピン３３を嵌合可能な図示しない嵌合凹部が形成されている。

一方、前記巻芯受け３１は、円柱状をなす支持部３２と、当該支持部３２に一体形成され、軸線Ｃ方向一端側に向けて突出する受けピン３３と、当該受けピン３３の外周側に設けられ、先端筒状の受け部３４とを備えている。尚、支持部３２、受けピン３３、及び、受け部３４のそれぞれの中心軸は、前記軸線Ｃと一致している。

前記支持部３２は、前記テーブル１５に対して軸線Ｃを回転軸として相対回転（本実施形態では、自由回転）可能、かつ、軸線Ｃ方向に相対移動不能に支持されている。

前記受けピン３３は、円柱状をなすとともに、その外周面の大部分が軸線Ｃと略平行となるように構成されている。当該受けピン３３は、前記受け部３４の内側に配設されており、また、その外径は、前記嵌合凹部の内径と同径或いは若干大径となるように構成されている。尚、受けピン３３は、前記嵌合凹部への嵌合をより容易なものとすべく、その先端部分が先細り形状となっている。

前記受け部３４は、前記巻芯コア２の外径と略等しい外径を有しており、その先端面が前記巻芯コア２の一端面と当接可能な被当接面３５となっている。また、受け部３４と受けピン３３との間の環状空間は、装着部２３の先端部を収容可能な収容凹部３６となっており、前記受けピン３３が、前記嵌合凹部に嵌合された際には、装着部２３の先端部が前記収容凹部３６に収容されるようになっている。

上記のように構成されている回転手段２０にあっては、後記する着脱装置１３によって、装着部２３に巻芯コア２が取付けられる。そして、基部２２を軸線Ｃ方向に沿って他端側（テーブル１５側）へと相対移動させることで、受けピン３３が前記嵌合凹部に嵌合されるとともに、受け部３４の収容凹部３６に対して装着部２３の先端部が挿入される。このとき、装着部２３の先端部が受けピン３３によって外周側へ広げられることとなり、ひいては巻芯コア２の他端部が前記装着部２３によって内周側から保持されることとなる。併せて、巻芯コア２の一端部が、前記テーパ段差部２４に当接・保持されることとなる。さらに、巻芯コア２の他端の当接面が、受け部３４の被当接面３５に当接する。このようにして巻芯コア２が、回転手段２０に装着される。

説明を図２の巻取装置１１に戻す。前記２つの回転手段２０が、前記ターレット１２の回動により、着脱ポジションＰ１（図の右側位置）と、巻取ポジションＰ２（図の左側位置）との間を移動可能である点については上述したが、本実施形態では、着脱ポジションＰ１に対応して、後述する巻芯コア２の取付及び電池素子１の取外を行うための着脱装置１３が設けられている。

また、巻取ポジションＰ２は、前記巻芯コア２に対し帯状体７を巻回するポジションであって、当該巻取ポジションＰ２に対応して、帯状体７を供給するための帯状体供給機構が設けられている。より具体的には、帯状体供給機構は、２枚のセパレータ３，４をそれぞれ巻取ポジションＰ２に位置する回転手段２０の方へ供給するセパレータ供給機構と、プラス電極箔５を回転手段２０の方へ供給するプラス電極箔供給機構と、マイナス電極箔６を回転手段２０の方へ供給するマイナス電極箔供給機構とを備えている（図２においてはいずれも図示を省略する）。いずれの供給機構も、ロール状に巻回された原反から帯状体７（セパレータ３，４や電極箔５，６）を引き出して、回転手段２０の方へ供給することができるよう構成されているが、ここでは、プラス電極箔供給機構及びマイナス電極箔供給機構等の構成に特徴があるので、次には、プラス電極箔供給機構を代表例として、図４を参照しつつ、詳細を説明することとする。

プラス電極箔供給機構の最上流側においては、プラス電極箔５がロール状に巻回された原反４０が、支持手段４１にて自由回転可能に支持されている。当該支持手段４１から回転手段２０にかけてのプラス電極箔５の供給経路の途中には、張力付与手段４２が設けられている。当該張力付与手段４２は、一対のローラ４３，４４と、両ローラ４３，４４間に設けられた段差ローラ４５とを具備している。また、本実施形態では、当該段差ローラ４５によるプラス電極箔５への張力を制御する張力制御手段４６が設けられている。

また、プラス電極箔５の供給経路の途中において、前記張力付与手段４２の下流側（回転手段２０側）には、電極箔供給手段４７が設けられている。電極箔供給手段４７は、把持部としての上下一対のチャック４８を具備している。電極箔供給手段４７は、当該チャック４８を開閉可能に支持するとともに、前記プラス電極箔５の供給経路に沿ってチャック４８を上流側及び下流側へと移動可能に構成されている。本実施形態では、前記電極箔供給手段４７により、弛緩手段が構成されている。

さらに、プラス電極箔５の供給経路の途中において、前記電極箔供給手段４７の下流側（回転手段２０側）には、プラス電極箔５を切断する切断手段９１が設けられている。上記従来の技術の欄でも説明したとおり、切断手段９１（図９参照）は、プラス電極箔５の下側に位置する台座部９２と、上側に位置する刃部９３とを備えている。そして、刃部９３を図９の矢印方向に回動させることで、プラス電極箔５を、幅方向一端側（図の左側）から他端側（図の右側）に向かって挟み切るよう構成されている。

以上がプラス電極箔供給機構の説明であるが、マイナス電極箔６を回転手段２０の方へ供給するマイナス電極箔供給機構についても上記と同様の構成を具備している。また、セパレータ供給機構についても、基本的には上記と同様の構成を具備している。尚、本実施形態では、前記巻取ポジションＰ２に対応して、図示しないセパレータ固着手段が設けられている。セパレータ固着手段は、巻回の初期段階において、例えば、熱溶着により、セパレータ３，４の先端部分を巻芯コア２の表面に対し取着可能に構成されている。勿論、単に接着テープ等を用いてセパレータ３，４の先端部分を巻芯コア２の表面に対し貼付ける構成であっても差し支えない。

次に、上述した巻取装置１１を用いて、電池素子１を製造するための方法について、特に、電極箔（プラス電極箔５）の供給に着目しつつ説明する。

まず、ターレット１２を時計回りに半回転させることで、一方の回転手段２０を着脱ポジションＰ１へと移動させる。このとき、他方の回転手段２０は巻取ポジションＰ２に位置することとなる。例えば、それまで巻取ポジションＰ２に位置しており帯状体７の巻回がほぼ完了した回転手段２０が、着脱ポジションＰ１へと移動させられる。一方、それまで着脱ポジションＰ１に位置しており新たな巻芯コア２の装着された回転手段２０が巻取ポジションＰ２へと移動させられる。

かかる巻取ポジションＰ２に位置する回転手段２０においては、巻芯コア２が装着されているのであるが、当初、当該巻芯コア２には何も巻き付けられていない。この状態において、先ず上述したセパレータ固着手段により、セパレータ３，４の先端部分が巻芯コア２の表面に対し取着固定される。

続いて、当該巻取ポジションＰ２においては、回転手段２０（巻芯２１）の回転が行われる。そして、所定タイミングが到来したならば、プラス電極箔供給機構及びマイナス電極箔供給機構の各電極箔供給手段４７が作動させられ、各電極箔５，６が巻芯コア２の方に向けて供給される。より詳しくは、それまで前記チャック４８によって先端部が把持された各電極箔５，６が、前記チャック４８が移動させられることで、巻芯コア２の方に向けて供給される。これにより、プラス電極箔５及びマイナス電極箔６が、それぞれ各セパレータ３，４を介して互いに絶縁状態で巻き取られることとなる。

帯状体７の巻回がほぼ完了したならば、プラス電極箔５及びマイナス電極箔６を前記切断手段９１で切断するとともに、セパレータ３，４についても切断する。そして、切断された残りの帯状体７が完全に巻き取られ、外周側のセパレータ３，４に関しテープ止めが施されることで巻取が完了する。その後、前記回転手段２０等を着脱ポジションＰ１へと移動させた上で、巻芯２１を巻芯受け３１から離間する方向へと相対移動させ、前記受けピン３３を嵌合凹部から抜き外すことで、装着部２３による巻芯コア２の保持力が解除されることとなる。その上で、帯状体７の巻回された巻芯コア２を、巻芯コア２ごと装着部２３から取り外すことで電池素子１が得られる。

ここで、前記プラス電極箔５及びマイナス電極箔６の前記切断手段９１による切断の過程をより詳細に説明する。但し、ここではプラス電極箔５を例にとって説明することとする。まず、帯状体７の巻回がほぼ完了し、所定のタイミングが到来した時点で、図５に示すように、回転手段２０の回転を一旦停止させる。このとき、同図矢印で示したように、プラス電極箔５には、前記張力付与手段４２によって所定の張力が付与され続けている。そして、前記チャック４８を作動させ、プラス電極箔５をチャック４８で把持する。

次に、図６に示すように、前記チャック４８による把持を維持したまま、当該チャック４８を回転手段２０の方へ移動させる。これにより、それまでのチャック４８（電極箔供給手段４７）及び回転手段２０間におけるプラス電極箔５の張力が弱められる。本実施形態では張力がゼロとされる。但し、このようにチャック４８が移動した場合においても、チャック４８よりも上流側においてはプラス電極箔５への張力の付与が維持される。より具体的には、チャック４８よりも上流側におけるプラス電極箔５には、それまでと同じ張力が付与され続ける。

そして、この状態を維持したまま、図７に示すように、切断装置９１を作動させる。すなわち、刃部９３を回動（下動）させることで、プラス電極箔５を、幅方向一端側から他端側に向かって挟み切る。このとき、プラス電極箔５が所定幅切断された状態、つまり切断完了前の僅かに繋がっている状態というのが生じうるが、本実施形態では、当該部分における張力が弱められて（ゼロとなって）いるので、前記繋がっていた部分が張力によって引きちぎられてしまうといった事態が起こらない。一方で、張力が弱められていても、プラス電極箔５は金属板により構成され、所定の剛性（形状保持性）を具備しているため、切断に際し特段の困難を伴うこともなく、安定した切断が実現できる。

尚、本実施形態では、切断手段９１による切断後においても、前記チャック４８によるプラス電極箔５の把持が継続される。そして、次回の巻回に際し、当該チャック４８にて把持されたまま、所定の張力が付与されている状態で、プラス電極箔５が回転手段２０の方へと供給される。

以上詳述したように、本実施形態によれば、切断に際し、プラス電極箔５（マイナス電極箔６）が所定幅切断された状態、つまり切断完了前の僅かに繋がっている状態というのが生じうるが、当該部分における張力が弱められて（ゼロとなって）いるので、前記繋がっていた部分が張力によって引きちぎられてしまうといった事態が起こらない。そのため、引きちぎられることに起因してバリが発生したり、破片（金属粉）が発生したりするといった事態、ひいては、それによる不具合の発生を防止することができる。一方で、張力を弱めたとしても、両電極箔５，６は、所定の剛性（形状保持性）を具備しているため、切断に際し特段の困難を伴うこともない。

さらに、本実施形態では、切断に際し、張力付与手段４２によって張力が弱められるわけではなく、電極箔供給手段４７のチャック４８によって電極箔５，６が把持されるとともに、当該チャック４８が回転手段２０の方へ移動させられることで、チャック４８及び回転手段２０間における電極箔５，６の張力が弱められる。このため、レスポンス良く、非常に速やかに張力を弱めることができ、ひいては、張力付与手段４２によって張力を弱める場合と比較して速やかな切断等を実現することができ、結果的に巻取効率の飛躍的な向上を図ることができる。

しかも、本実施形態では、チャック４８よりも上流側においては、電極箔５，６に対し張力を付与し続けられる。従って、次回の巻取り開始に際しての張力の調整に手間取るといった事態を防止できる。また、上記のとおり次回の巻回までチャック４８による把持を継続することとしているため、一旦把持を解除してしまう場合に比べて、速やかに次回の巻取り開始を実現できる。また、巻取り初期段階等における張力不足による電極箔５，６の蛇行を防止することができる。

尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。

（ａ）上記実施形態では、切断手段９１を、台座部９２と刃部９３とにより構成することとしている。これに対し、図８（ａ），（ｂ）に示すように、台座部９２及び刃部９３に加え、さらに、前記台座部９２に対し接離方向へ移動可能な押さえ部９４を備えるよう構成し、「挟み切り」に際しては、台座部９２と押さえ部９４とで電極箔５を挟持することとしてもよい。このように構成することで、電極箔５の張力が相当弱められた場合でも、あるいは、電極箔５がより柔軟な素材により構成された場合であっても、より確実な切断を実現することができる。

（ｂ）上記実施形態では特に言及しなかったが、前記チャック４８よりも上流側位置に、当該チャック４８の蛇行や、電極箔５，６の蛇行を修正する蛇行修正手段を備えることとしてもよい。かかる構成下、上述した実施形態のように、切断中においても、チャック４８よりも上流側において電極箔５，６への張力の付与を維持する構成を採用することで、張力低下に起因する蛇行修正を懸念する必要をなくすことができる。結果として、蛇行修正手段への負担を軽減することができる。

（ｃ）上記実施形態では、電池素子１が、巻芯コア２を具備する場合について具体化されているが、当該巻芯コア２を有しないタイプの電池素子を得る場合について具体化することとしてもよい。

（ｄ）上記実施形態における回転手段２０はあくまでも一例であって、他の構成を採用してもよいことは言うまでもない。例えば、上記例では受けピン３３は支持部３２と一体化して形成されているが、受けピン３３を支持部３２とは別体で設け、受けピン３３を支持部３２に対して軸線Ｃ方向に沿って移動（出没）可能に構成することとしてもよい。また、上記（ｃ）を勘案すれば、セパレータ３，４の挿通されるスリットを有する巻芯が、回転手段を構成することとしてもよい。

（ｅ）上記実施形態では、巻取装置１１によって、リチウムイオン電池の電池素子１が製造されているが、巻取装置１１によって製造される巻回素子はこれに限定されるものではなく、例えば、電解コンデンサの巻回素子等を製造することとしてもよい。

一実施形態における電池素子の構成を示すための断面模式図である。 巻取装置を示す正面模式図である。 回転手段等を示す斜視図である。 （プラス）電極箔供給機構の概略構成を示す模式図である。 （プラス）電極箔の切断に際しての手順を説明する要部模式図である。 （プラス）電極箔の切断に際しての手順を説明する要部模式図である。 （プラス）電極箔の切断に際しての手順を説明する要部模式図である。 （ａ），（ｂ）は別の実施形態における切断手段等の構成を説明する模式図である。 切断手段の構成を説明するための部分斜視図である。 従来技術の不具合を説明する模式図であって、（ａ）は、電極箔が所定幅切断された状態を示す図であり、（ｂ）は、繋がっていた部分が張力によって引きちぎられてしまった状態を示す図である。

符号の説明

１…巻回素子としての電池素子、３，４…セパレータ、５…プラス電極箔、６…マイナス電極箔、７…帯状体、１１…巻取装置、２０…回転手段、４０…原反、４１…支持手段、４２…張力付与手段、４５…段差ローラ、４６…張力制御手段、４７…弛緩手段を構成する電極箔供給手段、４８…把持部としてのチャック、９１…切断手段、９２…台座部、９３…刃部、９４…押さえ部。

Claims (8)

1. 軸線を中心に回転可能に構成され、自身の回転に基づき少なくとも帯状の電極箔を巻回可能な回転手段と、
   少なくとも巻回中の電極箔に張力を付与する張力付与手段と、
   前記電極箔を切断する切断手段と
   を備えた巻取装置であって、
   前記電極箔の切断に際し、それまで当該電極箔に付与されていた張力を弱める弛緩手段を設け、
   前記切断手段は、
   台座部と刃部とを備えることで、前記帯状の電極箔を、幅方向一端側から他端側に向かって挟み切るよう構成されているとともに、
   さらに、前記台座部に対し接離方向へ移動可能な押さえ部を備え、前記挟み切りに際しては、前記台座部と前記押さえ部とで前記電極箔を挟持することを特徴とする巻取装置。
2. 軸線を中心に回転可能に構成され、自身の回転に基づき少なくとも帯状の電極箔を巻回可能な回転手段と、
   ロール状に巻回されてなる前記電極箔の原反を支持する支持手段と、
   前記電極箔を把持可能な把持部を有するとともに、前記電極箔の巻回開始に際しては、前記支持手段から延びる前記電極箔を前記把持部が把持した状態で前記回転手段の方へ供給可能な電極箔供給手段と、
   前記支持手段及び前記電極箔供給手段間に設けられ、少なくとも巻回中の電極箔に張力を付与する張力付与手段と、
   前記電極箔供給手段及び前記回転手段間に設けられ、前記電極箔を切断する切断手段と
   を備えた巻取装置であって、
   前記電極箔の切断に際しては、前記電極箔供給手段の把持部が前記電極箔を把持するとともに、当該把持部が前記回転手段の方へ移動することで、それまでの前記電極箔供給手段及び前記回転手段間における前記電極箔の張力を弱めることとし、
   前記切断手段は、
   台座部と刃部とを備えることで、前記帯状の電極箔を、幅方向一端側から他端側に向かって挟み切るよう構成されているとともに、
   さらに、前記台座部に対し接離方向へ移動可能な押さえ部を備え、前記挟み切りに際しては、前記台座部と前記押さえ部とで前記電極箔を挟持することを特徴とする巻取装置。
3. 前記把持部が前記回転手段の方へ移動することで、それまでの前記電極箔供給手段及び前記回転手段間における前記電極箔の張力が弱められるときにおいても、前記把持部よりも上流側においては前記電極箔への張力の付与が維持されるよう構成したことを特徴とする請求項２に記載の巻取装置。
4. 前記張力付与手段により前記電極箔に付与される張力を制御する張力制御手段を備え、
   前記把持部が前記回転手段の方へ移動することで、それまでの前記電極箔供給手段及び前記回転手段間における前記電極箔の張力が弱められるときにおいても、前記張力制御手段は、前記把持部よりも上流側における前記電極箔にそれまでと同様の張力が付与され続けるよう制御することを特徴とする請求項２に記載の巻取装置。
5. 前記把持部よりも上流側位置に、当該把持部及び電極箔のうち少なくとも一方の蛇行を修正する蛇行修正手段を備えることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の巻取装置。
6. 前記切断手段による切断後、前記電極箔供給手段は、前記把持部による前記電極箔の把持を継続したまま、前記支持手段から延びる前記電極箔を前記回転手段の方へ供給することを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の巻取装置。
7. 前記電極箔は、プラス電極箔及びマイナス電極箔からなり、
   当該プラス電極箔及びマイナス電極箔を、それぞれ電気絶縁性素材よりなる帯状のセパレータを介して互いに絶縁状態で巻き取るよう構成してなるとともに、
   前記支持手段、前記電極箔供給手段、前記張力付与手段、及び、前記切断手段は、それぞれ前記プラス電極箔及びマイナス電極箔に対応して設けられていることを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の巻取装置。
8. 前記電極箔の切断に際し、切断される前記電極箔の張力をゼロとすることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の巻取装置。
   

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