JP5150852B2

JP5150852B2 - 角形電池用極板群の製造方法および装置

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Publication number: JP5150852B2
Application number: JP2007314929A
Authority: JP
Inventors: 卓也坂田; 亜弓吉田; 尋史佐藤
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd; Eliiy Power Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd; Eliiy Power Co Ltd
Priority date: 2007-12-05
Filing date: 2007-12-05
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2027-12-05
Also published as: JP2009140707A

Description

この発明は、車両、電気機器等に用いられる角形電池の極板群を製造する方法および装置に関するものである。

リチウムイオン二次電池等の電池における極板群は、正負の極板間に絶縁体からなるセパレータが介在するように、正極板と負極板を交互に重ね合わせることによって形成されている。この極板群の代表的な製法には、以下のものがある。

（１）それぞれシート状に形成したセパレータ、正極板および負極板を正極板と負極板との間にセパレータが介在するように交互に積み重ねる積み重ね方式（例えば、特許文献５参照）。
（２）それぞれ連続状に形成したセパレータ、正極板および負極板を正極板と負極板との間にセパレータが介在するように重ねて渦巻状に巻回する巻回方式（例えば、特許文献５、６、７参照）。
（３）セパレータの連続体またはセパレータの連続体と負極板の連続体との重畳体をジグザグ折りし、その各谷溝内にシート状の正極板と負極板の双方または正極板を挿入し、扁平に押し潰すジグザグスタック方式（例えば、特許文献１、２、３、４参照）がある。

特開２００４−２２４４９号公報特開平１−１２２５７２号公報特開平１−１００８７１号公報特開２００６−１９０５３１号公報特開２００２−３２９５３０号公報（図４、図５）特開２０００−２２３１０９号公報特開平７−６７８３号公報

上記（１）の積み重ね方式は、正負の極板およびセパレータの位置精度を確保するのが難しく、位置がずれると正負の電極間で短絡する恐れがある。短絡を防ぐために精密に位置決めを行うようにすると、それがタクトタイム（極板群１個当りの生産速度）を遅くする原因となり、極板群ひいては電池の生産性が低下するという問題がある。

また、上記（２）の巻回方式は、極板群の巻回数が多いと極板群と電池ケース内の角部との空間がデットスペースとなり、電気容量が少なくなるという問題がある。

上記（３）のジグザグスタック方式は、上記（１）の積み重ね方式に比べ正負の極板およびセパレータの位置精度を高めることができ、タクトタイムも短縮することができ、上記（２）の巻回方式に比べデッドスペースを低減し、電気容量を増大させることができるという利点がある。

しかし、従来のジグザグスタック方式は、特許文献１に記載のものにあっては、連続状のセパレータを一対のローラで挟み、この一対のローラを水平方向に往復移動させることによりセパレータをジグザグ折りし、一対のローラが一往復する都度正負の極板を交互にセパレータ上に乗せるものであるから、タクトタイムが遅く、生産性を高めることが難しい。また、特許文献２に記載のものにあっては、一定間隔で夫々保持された硬い正極板と負極板とで連続状のセパレータをジグザク状に挟みこんで極板群を形成しようというものであるから、セパレータに大きなテンション（負荷）が作用してセパレータが破断しやすいという問題がある。特許文献３に記載のものにあっては、鋸歯状の雌型に連続状のセパレータを乗せ、雌型の各溝に向かって一つの溝に合致する形を有した雄型を順に挿入することによってジグザグ状のセパレータを形成し、次にセパレータの各谷溝に正極板と負極板を交互に挿入し、最後にセパレータを正負の極板ごと押圧して扁平にすることにより極板群を製造しようというものであるから、タクトタイムが長く、生産性を高めることが難しい。特許文献４に記載のものにあっては、連続状のセパレータを連続状の正極板と負極板とで挟んだものを鋸歯状の雌雄型でジグザグ状にプレスし、このジグザグ状の重畳体をプレスすることにより極板群を製造しようというものであるから、極板群のジグザグ折りが細かくなり、電気容量が小さくなるという問題がある。また、正極板同士、負極板同士が接触する箇所が生じするので、正極板と負極板に発電に関与しない無駄な部分が生じるという問題もある。

従って、この発明は、セパレータに大きなテンションが作用しないので、セパレータが破断しにくく、また、角形電池に適した電気容量の大きい極板群を短いタクトタイムで製造することができる方法および装置を提供することを目的とする。

この発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、下記を特徴とするものである。

請求項１に記載の発明は、正負の極板間にセパレータが介在するように、前記正極板と前記負極板とを交互に重ね合わせて極板群を製造する、角形電池用極板群の製造方法において、複数枚の水平なセパレータ折曲板を鉛直方向にジグザグ状に配列し、前記セパレータ折曲板の一方の列と他方の列との間に前記セパレータの連続体を挿入し、前記一方の列のセパレータ折曲板上に前記正極板を乗せると共に、前記他方のセパレータ折曲板上に前記負極板を乗せ、前記セパレータ折曲板を前記極板と共に列同士間で水平方向に交差させると共に下降させて前記連続体をジグザグ状に折り曲げ、かくして、ジグザグ折りされた前記連続体の谷溝内に前記正極板と前記負極板とを交互に挿入し、次いで、前記セパレータ折曲板を前記連続体の谷溝内から抜き取り、そして、前記連続体をジグザグ方向に押圧して扁平にすることに特徴を有するものである。

請求項２に記載の発明は、正負の極板間にセパレータが介在するように、前記正極板と前記負極板とを交互に重ね合わせて極板群を製造する、角形電池用極板群の製造方法において、複数枚の水平なセパレータ折曲板を鉛直方向にジグザグ状に配列し、前記セパレータ折曲板の一方の列と他方の列との間に、前記負極板の連続体を２枚の前記セパレータの連続体により挟んだ重畳体を挿入し、前記一方の列のセパレータ折曲板上および前記他方のセパレータ折曲板上にそれぞれ前記正極板を乗せ、前記セパレータ折曲板を前記正極板と共に列同士間で水平方向に交差させると共に下降させて前記重畳体をジグザグ状に折り曲げ、かくして、ジグザグ折りされた前記重畳体の谷溝内に前記正極板を挿入し、次いで、前記セパレータ折曲板を前記重畳体の谷溝内から抜き取り、そして、前記重畳体をジグザグ方向に押圧して扁平にすることに特徴を有するものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記セパレータ折曲板を前記セパレータの連続体または前記重畳体の谷溝内から抜き取る際に、前記セパレータ折曲板の抜き取り方向下流側の前記極板の側面に極板残存用ストッパを当接させて、前記極板を前記連続体または前記重畳体の谷溝内に残存させることに特徴を有するものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れか１つに記載の発明において、前記セパレータ折曲板を前記セパレータの連続体または前記重畳体の谷溝内から抜き取る際に、前記セパレータ折曲板の抜き取り方向と直交する、前記極板の側面に極板位置決め用ストッパを当接させて、前記極板の位置決めを行うことに特徴を有するものである。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４の何れか１つに記載の発明において、前記セパレータ折曲板をセパレータ折曲板移動手段により前記極板と共に列同士間で水平方向に交差させると共に下降させ、前記セパレータ折曲板移動手段は、前記セパレータ折曲板の一方の列と他方の列との間に挿入された前記セパレータの連続体または前記重畳体の両側に配されたリンク機構からなり、前記リンク機構は、等長の２本のアームをＸ字状に軸着したリンク部材を複数個、前記アームの端部同士を互いに軸着して連結したものから構成され、前記セパレータ折曲板は、前記アームの一方の端部軸着部に取り付けられていることに特徴を有するものである。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５の何れか１つに記載の発明において、前記セパレータ折曲板を前記極板と共に列同士間で水平方向に交差させると共に下降させる際に、前記セパレータの連続体または前記重畳体の谷溝内に入り込んだ前記セパレータ折曲板と前記極板とを把持手段により前記セパレータの連続体または前記重畳体を介して把持することに特徴を有するものである。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記把持手段は、前記一方の端部軸着部と水平方向において相対する他方の端部軸着部に取り付けられたシリンダと前記シリンダに取り付けられたクランパとからなり、前記把持手段は、前記セパレータ折曲板の前進に伴って後退し、前記クランパは、前記セパレータ折曲板の前進による前記セパレータの連続体または前記重畳体の折り曲げ開始時に、前記シリンダにより前進して、前記セパレータ折曲板と前記極板とを前記セパレータの連続体または前記重畳体を介して把持することに特徴を有するものである。

請求項８に記載の発明は、正負の極板間にセパレータが介在するように、前記正極板と前記負極板とを交互に重ね合わせて極板群を製造する、角形電池用極板群の製造装置において、鉛直方向にジグザグ状に配列された複数枚の水平なセパレータ折曲板と、前記セパレータ折曲板の一方の列と他方の列との間に前記セパレータの連続体が挿入されると、前記正極板が乗せられた前記一方の列のセパレータ折曲板と前記負極板が乗せられた前記他方の列のセパレータ折曲板とを列同士間で水平方向に交差させると共に下降させて前記連続体をジグザグ状に折り曲げるセパレータ折曲板移動手段と、前記連続体の谷溝内に前記正極板と前記負極板とが交互に挿入された前記連続体を、前記セパレータ折曲板の抜き取り後、ジグザグ方向に押圧して扁平にするプレス手段とを備えたことに特徴を有するものである。

請求項９に記載の発明は、正負の極板間にセパレータが介在するように、前記正極板と前記負極板とを交互に重ね合わせて極板群を製造する、角形電池用極板群の製造装置において、鉛直方向にジグザグ状に配列された複数枚の水平なセパレータ折曲板と、前記セパレータ折曲板の一方の列と他方の列との間に、前記負極板の連続体を２枚の前記セパレータの連続体により挟んだ重畳体が挿入されると、それぞれ前記正極板が乗せられた前記一方の列のセパレータ折曲板と前記他方の列のセパレータ折曲板とを列同士間で水平方向に交差させると共に下降させて前記重畳体をジグザグ状に折り曲げるセパレータ折曲板移動手段と、前記重畳体の谷溝内に前記正極板が挿入された前記重畳体を、前記セパレータ折曲板の抜き取り後、ジグザグ方向に押圧して扁平にするプレス手段とを備えたことに特徴を有するものである。

請求項１０に記載の発明は、請求項８または９に記載の発明において、前記セパレータ折曲板を前記セパレータの連続体または前記重畳体の谷溝内から抜き取る際に、前記セパレータ折曲板の抜き取り方向上流側の側面に当接させて、前記極板のみを前記セパレータの連続体または前記重畳体の谷溝内に残存させる極板残存用ストッパを備えたことに特徴を有するものである。

請求項１１に記載の発明は、請求項８から１０の何れか１つに記載の発明において、前記セパレータ折曲板を前記セパレータの連続体または前記重畳体の谷溝内から抜き取る際に、前記セパレータ折曲板の抜き取り方向と直交する、前記極板の側面に当接させて前記極板の位置決めを行う極板位置決め用ストッパを備えたことに特徴を有するものである。

請求項１２に記載の発明は、請求項８から１１の何れか１つに記載の発明において、前記セパレータ折曲板移動手段は、前記セパレータ折曲板の一方の列と他方の列との間に挿入された前記セパレータの連続体または前記重畳体の両側に配されたリンク機構からなり、前記リンク機構は、等長の２本のアームをＸ字状に軸着したリンク部材を複数個、前記アームの端部同士を互いに軸着して連結したものから構成され、前記セパレータ折曲板は、前記アームの一方の端部軸着部に取り付けられていることに特徴を有するものである。

請求項１３に記載の発明は、請求項８から１２の何れか１つに記載の発明において、前記セパレータ折曲板を前記極板と共に列同士間で水平方向に交差させると共に下降させる際に、前記セパレータの連続体または前記重畳体の谷溝内に入り込んだ前記セパレータ折曲板と前記極板とを前記セパレータの連続体または前記重畳体を介して把持する把持手段を備えたことに特徴を有するものである。

請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の発明において、前記把持手段は、前記一方の端部軸着部と水平方向において相対する他方の端部軸着部に取り付けられたシリンダと前記シリンダに取り付けられたクランパとからなり、前記把持手段は、前記セパレータ折曲板の前進に伴って後退し、前記クランパは、前記セパレータ折曲板の前進による前記セパレータの連続体または前記重畳体の折り曲げ開始時に、前記シリンダにより前進して、前記セパレータ折曲板と前記極板とを前記セパレータを介して把持することに特徴を有するものである。

次に、この発明の角形電池用極板群の製造装置の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、この発明の角形電池用極板群の製造装置により製造した極板群を収容した角形電池を示す部分切欠斜視図、図２は、この発明の角形電池用極板群の製造装置により製造した極板群を示す斜視図である。

図１において、１は、リチウムイオン二次電池の角形ケースであり、２は、この角形ケース１内に収納された極板群である。角形ケース１の所定箇所には、図示しない正極端子と負極端子が設けられている。また、角形ケース１内には、有機溶媒にリチウム塩を配合したものからなる電解液が充填されている。

図２に示すように、極板群２は、ジグザグ折りされた、絶縁体からなるセパレータの連続体３の各谷溝３ａ内に正極板４と負極板５とが交互に挿入された積層体として構成される。正極板４と負極板５とは、各々の間にセパレータの連続体３が介在するように交互に重ね合わせられ、セパレータの連続体３と共に扁平に畳まれている。正極板４と負極板５とには、セパレータの連続体３から互いに反対側に突出するリード部４ａ、５ａが設けられ、各極のリード部４ａ、５ａは、それぞれ集合して電気的に接続され、図示しない正極端子と負極端子とにそれぞれ接続される。

正極板４は、アルミニウム箔等のシート状金属箔の両面にリチウム遷移金属複合酸化物等の正極活物質を塗布することにより形成されている。負極板５は、銅箔等のシート状金属箔の両面に炭素材料等の負極活物質を塗布することにより形成されている。セパレータの連続体３は、ポリオレフィン系樹脂等の合成樹脂からなる微細な孔が形成された多孔膜により作られている。

次に、上記極板群を製造する、この発明の角形電池用極板群の製造装置を、図面を参照しながら説明する。

図３は、この発明の角形電池用極板群の製造装置を示す概略部分正面図、図４は、この発明の角形電池用極板群の製造装置によるセパレータの折り曲げ前の状態を示す概略部分斜視図、図５は、この発明の角形電池用極板群の製造装置によるセパレータの折り曲げ開始状態を示す概略部分斜視図、図６は、この発明の角形電池用極板群の製造装置のストッパがセットされた状態を示す概略部分斜視図、図７は、この発明の角形電池用極板群の製造装置のセパレータ折曲板の抜き取り時の状態を示す概略部分斜視図、図８は、この発明の角形電池用極板群の製造装置のプレス手段によるセパレータの押圧状態を示す概略部分斜視図、図９は、この発明の角形電池用極板群の製造装置のセパレータ折曲板移動手段の駆動機構を示す部分正面図、図１０は、この発明の角形電池用極板群の他の製造装置を示す概略部分正面図である。

図３から図９において、６は、鉛直方向にジグザグ状に配列された複数枚の水平なセパレータ折曲板である。セパレータ折曲板６は、セパレータの連続体３を中心として、その一方側（図３中、左側）に配された一方のセパレータ折曲板６ａと、セパレータの連続体３を中心として、その他方側（図３中、右側）に配された他方のセパレータ折曲板６ｂとからなっている。この両セパレータ折曲板６ａ、６ｂが上述したようにセパレータの連続体３を挟んで鉛直方向にジグザグ状に配列されている。セパレータ折曲板６の幅（Ｌ１）は、セパレータの連続体３の幅（Ｌ２）と等しい（図４参照）。

セパレータの連続体３は、一方のセパレータ折曲板６ａからなる一方の列（Ａ列）と他方のセパレータ折曲板６Ｂからなる他方の列（Ｂ列）との間に垂直に挿入される。セパレータの連続体３は、後述するセパレータ折曲板移動手段７の上方に設置されたロール（図示せず）に巻かれ、１つの極板群を製造する毎に、順次、繰り出される。セパレータの連続体３の下端は、基台（図示せず）に固定され、セパレータ折曲板６によりジグザグ状に折り曲げられた後、所定長さのところで切断される。切断されたセパレータの連続体３の下端は、再度、前記基台に固定され、次ぎの折り曲げに備える。

一方のセパレータ折曲板６ａは、必要とされる例えば正極板４と同数もしくはそれ以上の枚数設けられ、他方のセパレータ折曲板６ｂは、必要とされる例えば負極板５と同数もしくはそれ以上の枚数設けられている。セパレータ折曲板６の幅（Ｌ１）は、極板４、５の幅（Ｌ３）より短くなっている（図４参照）。これは、後述する極板残存用ストッパ１３ａ、１３ｂを極板４、５の側面（Ｓ１）、（Ｓ２）に当接させて、ジグザグ状に折り曲げられたセパレータの連続体３の谷溝３ａ内からのセパレータ折曲板６の抜き取りを可能にするためである（図６、図７参照）。

７は、セパレータ折曲板移動手段であり、セパレータ折曲板６のＡ列とＢ列との間に垂直に挿入されるセパレータの連続体３をジグザグ状に折り曲げる。セパレータ折曲板移動手段７は、一方のセパレータ折曲板６ａをセパレータの連続体３方向に移動させる一方のリンク機構８と、他方のセパレータ折曲板６ｂを、一方のセパレータ折曲板６ａと逆方向に移動させる他方のリンク機構９とから構成されている。一方のリンク機構８は、等長の２本のアーム８ａ、８ｂをＸ字状に軸着したリンク部材を複数個、アーム８ａ、８ｂの端部同士を互いに軸着して連結したものから構成されている。他方のリンク機構９も同様に、アーム８ａ、８ｂと同一長さの２本のアーム９ａ、９ｂをＸ字状に軸着したリンク部材を複数個、アーム９ａ、９ｂの端部同士を互いに軸着して連結したものから構成されている。一方のリンク機構８と他方のリンク機構９とは上下方向に互いに半ピッチずれて配されている。一方のセパレータ折曲板６ａは、アーム８ａ、８ｂの一方の端部軸着部（Ｏ１）に水平に軸着され、他方のセパレータ折曲板６ｂは、アーム９ａ、９ｂの一方の端部軸着部（Ｏ２）に水平に軸着されている。これにより、両セパレータ折曲板６ａ、６ｂが上述したようにセパレータの連続体３を挟んで鉛直方向にジグザグ状に配列される。一方のリンク機構８を縮一方のリンク機構８を縮めると、一方のセパレータ折曲板６ａが下降しながらセパレータの連続体３方向に向かって前進し、これと同時に他方のリンク機構９を縮めると、一方のセパレータ折曲板６ａと同期して他方のセパレータ折曲板６ｂが下降しながらセパレータの連続体３方向に向かって前進する。リンク機構８の伸縮は、例えば、図９に示すように、リンク部材を構成するアーム８ａ、８ｂの軸着部をガイド部材１６に摺動自在に取り付け、最下部のリンク部材の軸着部は、ガイド部材１６に固定し、回転駆動アーム１７とガイド部材１６の上端とを連結アーム１８により連結し、回転駆動アーム１７を図中、矢印方向に回転させて、ガイド１６を押し下げることによって行える。一方および他方のリンク機構８、９は、セパレータ折曲板６ａ、６ｂをセパレータの連続体３の谷溝３ａ内から抜き取るために、互いに、離間する方向に移動可能である。

１０ａ、１０ｂは、把持手段であり、セパレータ折曲板移動手段７により、セパレータ折曲板６を極板４、５と共にＡ列、Ｂ列同士間で水平方向に交差させると共に下降させる際に、セパレータの連続体３の谷溝３ａ内に入り込んだセパレータ折曲板６と極板４、５とをセパレータの連続体３を介して把持する。一方の把持手段１０ａは、一方のリンク機構８の一方の端部軸着部（Ｏ１）と水平方向において相対する他方の端部軸着部（Ｐ１）に取り付けられたシリンダ１１とシリンダ１１に取り付けられたクランパ１２とからなっている。他方の把持手段１０ｂは、他方のリンク機構９の一方の端部軸着部（Ｏ２）と水平方向において相対する他方の端部軸着部（Ｐ２）に取り付けられたシリンダ１１とシリンダ１１に取り付けられたクランパ１２とからなっている。一方の把持手段１０ａは、一方のリンク機構８を縮めると、一方のセパレータ折曲板６ａと同期して下降するが、水平方向の動きは全く逆になる。すなわち、一方のセパレータ折曲板６ａが前進すると一方の把持手段１０ａは同じ距離、後退する。他方の把持手段１０ｂも同様に、他方のリンク機構９を縮めると、他方のセパレータ折曲板６ｂと同期して下降するが、水平方向の動きは全く逆になる。すなわち、他方のセパレータ折曲板６ｂが前進すると他方の把持手段１０ｂは同じ距離、後退する。両把持手段１０ａ、１０ｂは、セパレータ折曲板６によるセパレータの連続体３のジグザグ折り時にセパレータ折曲板６上の極板４、５のずれを無くすと共に、セパレータの連続体３の折り目の位置ずれを解消することができる。シリンダ１１は、セパレータの連続体３のジグザグ折り時にクランパ１２の後退に抗してクランパ１２を前進させて、セパレータの連続体３の把持を可能にする。

１３ａ、１３ｂは、極板残存用ストッパである。極板残存用ストッパ１３ａ、１３ｂは、セパレータ折曲板移動手段７のリンク機構８、９をセパレータの連続体３を挟んで互いに水平方向に離間させて、セパレータ折曲板６をセパレータの連続体３の谷溝３ａ内から抜き取る際に、極板４、５方向に移動して、セパレータ折曲板６の抜き取り方向上流側の極板４、５の側面（Ｓ１）、（Ｓ２）に当接し、これにより、極板４、５のみをセパレータの連続体３の谷溝３ａ内に残存させる（図６、図７参照）。すなわち、一方の極板残存用ストッパ１３ａは、セパレータ折曲板６を抜き取る際に、正極板４の側面（Ｓ１）にのみに当接して、正極板４をセパレータの連続体３の谷溝３ａ内に残存させる。他方の極板残存用ストッパ１３ｂは、セパレータ折曲板６を抜き取る際に、負極板５の側面（Ｓ２）にのみに当接して、負極板５をセパレータの連続体３の谷溝３ａ内に残存させる。なお、セパレータ折曲板６が抜き取られた後、極板残存用ストッパ１３ａ、１３ｂをセパレータ折曲板６の抜き取り方向と逆方向に移動させて、極板４、５を押し込めば、ジグザグ折りされたセパレータの連続体３の谷溝３ａ内に極板４、５を隙間をあけることなく奥まで確実に押し込むことができる。

１４ａ、１４ｂは、極板位置決め用ストッパであり、セパレータ折曲板３をセパレータの連続体３の谷溝３ａ内から抜き取る際に、極板４、５方向に移動して、セパレータ折曲板６の抜き取り方向と直交する、極板４、５の側面（Ｓ３）、（Ｓ４）に当接し、これにより、極板４、５の位置決めを行う（図６、図７参照）。すなわち、図２に示すように、極板４、５のリード部４ａ、５ａは、セパレータの連続体３から互いに反対側に突出しているので、一方の極板位置決め用ストッパ１４ａは、正極板４の側面（Ｓ３）に当接して、正極板４の位置決めを行う。他方の極板位置決め用ストッパ１４ｂは、負極板５の反対側の側面（Ｓ４）に当接して、負極板５の位置決めを行う。

１５は、プレス手段としてのプッシャであり、ジグザグ折りされたセパレータの連続体３を、セパレータ折曲板６の抜き取り後、ジグザグ方向に押圧して扁平にする。この際、極板残存用ストッパ１３ａを正極板４の側面（Ｓ１）に当接させ、極板位置決め用ストッパ１４ａ、１４ｂをガイドにしてプッシャ１５を下降させれば、セパレータの連続体３にずれやしわを生じさせることなくセパレータの連続体３を押圧することができる。この場合、極板残存用ストッパ１３ｂを負極板５の側面（Ｓ２）に当接させても良い。これにより、セパレータの連続体３は、正極板４と負極板５とを挟んだ状態で、図２に示すような極板群２の厚さまで確実に偏平にされる。

上述した、この発明の角形電池用極板群の製造装置によって、極板群は、以下の工程（１）から（６）に従って製造される。

（１）図３および図４に示すように、セパレータ折曲板移動手段７に取り付けられたセパレータ折曲板６のＡ列とＢ列との間にセパレータの連続体３が垂直に挿入され、このセパレータの連続体３の下端が基台（図示せず）に固定される。セパレータの連続体３は、セパレータ折曲板移動手段７の上方に設置されたロール（図示せず）から繰り出され、小さい張力で、前記ロールと前記基台との間に垂直に張られる。

（２）図５に示すように、セパレータ折曲板移動手段７のリンク機構８、９が同時に縮む。これにより、正負の極板４、５が乗せられ、ジグザグ状に配列されたセパレータ折曲板６ａ、６ｂがセパレータの連続体３を挟んで水平方向に交差しながら下降する。なお、セパレータ折曲板６ａ、６ｂ上への極板４、５の載置は、手動によってあるいは極板自動供給手段により行うことができる。極板４、５をセパレータ折曲板６ａ、６ｂに乗せる際には、リード部４ａ、５ａとなる端部を反対側の端部より長く突出させる。このように、セパレータ折曲板移動手段７により、一つの極板群２に必要な数の谷溝３ａ内に、極板４、５が乗せられたセパレータ折曲板６ａ、６ｂが挿入された状態でセパレータの連続体３がジグザグ折りされる。リンク機構８、９が縮むと、セパレータ折曲板６の前進に伴って把持手段１０ａ、１０ｂは後退するが、これに抗してシリンダ１１によりクランパ１２が前進し、セパレータの連続体３の谷溝３ａ内に入り込んだセパレータ折曲板６と極板４、５とをセパレータの連続体３を介して把持する。このように、セパレータの連続体３のジグザグ折りとセパレータの連続体３の谷溝３ａ内への極板４、５の挿入が同時に行えるので、極板群２の製造に必要なタクトタイムが大幅に短縮される。しかも、把持手段１０ａ、１０ｂがセパレータ折曲板６と極板４、５とをセパレータの連続体３を介して把持するので、セパレータ折曲板６によるセパレータの連続体３のジグザグ折り時におけるセパレータ折曲板６上の極板４、５のずれが無くなると共に、セパレータの連続体３の折り目の位置ずれを解消することができる。また、セパレータの連続体３は、極板４、５が乗せられたセパレータ折曲板６の前進によりジグザグ折りされるので、極板４、５を谷溝３ａの奥まで挿入することができ、それだけ大きい正極板４と負極板５の挿入が可能になり、電気容量の大きい極板群２の製造が可能になる。

（３）図６に示すように、リンク機構８、９がさらに縮んで、セパレータの連続体３がさらに深くジグザグ折りされると、極板残存用ストッパ１３ａ、１３ｂが極板４、５方向にそれぞれ移動し、極板残存用ストッパ１３ａは、正極板４の側面（Ｓ１）に当接し、極板残存用ストッパ１３ｂは、負極板５の側面（Ｓ２）に当接する。また、極板位置決め用ストッパ１４ａ、１４ｂが極板４、５方向にそれぞれ移動し、極板位置決め用ストッパ１４ａは、正極板４の側面（Ｓ３）に当接し、極板位置決め用ストッパ１４ｂは、負極板５の側面（Ｓ４）に当接して、極板４、５が位置決めされる。

（４）極板残存用ストッパ１３ａ、１３ｂおよび極板位置決め用ストッパ１４ａ、１４ｂが極板４、５の側面（Ｓ１）、（Ｓ２）および（Ｓ３）、（Ｓ４）にそれぞれ当接したら、図７に示すように、リンク機構８、９が互いにセパレータの連続体３から離反する。これにより、セパレータ折曲板６は、セパレータの連続体３の谷溝３ａ内から抜き出され、極板残存用ストッパ１３ａ、１３ｂに当接している極板４、５は、セパレータの連続体３の谷溝３ａ内に残存する。セパレータ折曲板６の抜き取りにより生じた極板４、５の位置ずれは、極板残存用ストッパ１３ａ、１３ｂを若干前進させることにより解消される。

（５）図８に示すように、プッシャ１５がジグザグ折りされたセパレータの連続体３を強くジグザグ方向に押圧する。これにより、セパレータの連続体３は、その折り目がさらに鋭角になって偏平になり、この扁平なセパレータの連続体３と正負の極板４、５とが交互に重なった扁平な積層体が形成される。このとき、極板残存用ストッパ１３ａまたは１３ｂを極板４、５の側面（Ｓ１）または（Ｓ２）に当接させ、極板位置決め用ストッパ１４ａ、１４ｂをガイドにしてプッシャ１５を下降させれば、セパレータの連続体３にずれやしわを生じさせることなくセパレータの連続体３を押圧することができる。

（６）セパレータの連続体３の下端が基台から外され、上端が切断されることにより、図２に示す極板群２が完成する。この極板群２は、図１に示すように、電池のケース１内に収納される。

以上は、一枚のセパレータの連続体３をジグザグ折りする場合であるが、図１０に示すように、連続体３を、負極板５の連続体を２枚のセパレータの連続体３により挟んだ重畳体３Ａとしても良い。なお、図１０において、図３と同じ番号は同じものを示す。このように、セパレータの連続体３を複層にすることによって、セパレータの連続体３が単層からなるものと同じジグザグ折り回数とした場合には、倍の電気容量の極板群を製造することができる。この場合、一方および他方のセパレータ折曲板６ａ、６ｂ上には、何れも、正極板４を乗せる。

この発明の角形電池用極板群の製造装置により製造した極板群を収容した角形電池を示す部分切欠斜視図である。この発明の角形電池用極板群の製造装置により製造した極板群を示す斜視図である。この発明の角形電池用極板群の製造装置を示す概略部分正面図である。この発明の角形電池用極板群の製造装置によるセパレータの折り曲げ前の状態を示す概略部分斜視図である。この発明の角形電池用極板群の製造装置によるセパレータの折り曲げ開始状態を示す概略部分斜視図である。この発明の角形電池用極板群の製造装置のストッパがセットされた状態を示す概略部分斜視図である。この発明の角形電池用極板群の製造装置のセパレータ折曲板の抜き取り時の状態を示す概略部分斜視図である。この発明の角形電池用極板群の製造装置のプレス手段によるセパレータの押圧状態を示す概略部分斜視図である。この発明の角形電池用極板群の製造装置のセパレータ折曲板移動手段の駆動機構を示す部分正面図である。この発明の角形電池用極板群の他の製造装置を示す概略部分正面図である。

符号の説明

１：角形ケース
２：極板群
３：セパレータの連続体
３Ａ：重畳体
４：正極板
４ａ：リード部
５：負極板
５ａ：リード部
６：セパレータ折曲板
６ａ：一方のセパレータ折曲板
６ｂ：他方のセパレータ折曲板
７：セパレータ折曲板移動手段
８：一方のリンク機構
８ａ：一方のアーム
８ｂ：他方のアーム
９：他方のリンク機構
９ａ：一方のアーム
９ｂ：他方のアーム
１０ａ：一方の把持手段
１０ｂ：他方の把持手段
１１：シリンダ
１２：クランパ
１３ａ：一方の極板残存用ストッパ
１３ｂ：他方の極板残存用ストッパ
１４：極板位置決め用ストッパ
１５：プッシャ
１６：ガイド部材
１７：回転駆動アーム
１８：連結アーム

Claims

正負の極板間にセパレータが介在するように、前記正極板と前記負極板とを交互に重ね合わせて極板群を製造する、角形電池用極板群の製造方法において、
複数枚の水平なセパレータ折曲板を鉛直方向にジグザグ状に配列し、前記セパレータ折曲板の一方の列と他方の列との間に前記セパレータの連続体を挿入し、前記一方の列のセパレータ折曲板上に前記正極板を乗せると共に、前記他方のセパレータ折曲板上に前記負極板を乗せ、前記セパレータ折曲板を前記極板と共に列同士間で水平方向に交差させると共に下降させて前記連続体をジグザグ状に折り曲げ、かくして、ジグザグ折りされた前記連続体の谷溝内に前記正極板と前記負極板とを交互に挿入し、次いで、前記セパレータ折曲板を前記連続体の谷溝内から抜き取り、そして、前記連続体をジグザグ方向に押圧して扁平にすることを特徴とする、角形電池用極板群の製造方法。
正負の極板間にセパレータが介在するように、前記正極板と前記負極板とを交互に重ね合わせて極板群を製造する、角形電池用極板群の製造方法において、
複数枚の水平なセパレータ折曲板を鉛直方向にジグザグ状に配列し、前記セパレータ折曲板の一方の列と他方の列との間に、前記負極板の連続体を２枚の前記セパレータの連続体により挟んだ重畳体を挿入し、前記一方の列のセパレータ折曲板上および前記他方のセパレータ折曲板上にそれぞれ前記正極板を乗せ、前記セパレータ折曲板を前記正極板と共に列同士間で水平方向に交差させると共に下降させて前記重畳体をジグザグ状に折り曲げ、かくして、ジグザグ折りされた前記重畳体の谷溝内に前記正極板を挿入し、次いで、前記セパレータ折曲板を前記重畳体の谷溝内から抜き取り、そして、前記重畳体をジグザグ方向に押圧して扁平にすることを特徴とする、角形電池用極板群の製造方法。
前記セパレータ折曲板を前記セパレータの連続体または前記重畳体の谷溝内から抜き取る際に、前記セパレータ折曲板の抜き取り方向下流側の前記極板の側面に極板残存用ストッパを当接させて、前記極板を前記連続体または前記重畳体の谷溝内に残存させることを特徴とする、請求項１または２に記載の、角形電池用極板群の製造方法。
前記セパレータ折曲板を前記セパレータの連続体または前記重畳体の谷溝内から抜き取る際に、前記セパレータ折曲板の抜き取り方向と直交する、前記極板の側面に極板位置決め用ストッパを当接させて、前記極板の位置決めを行うことを特徴とする、請求項１から３の何れか１つに記載の、角形電池用極板群の製造方法。
前記セパレータ折曲板をセパレータ折曲板移動手段により前記極板と共に列同士間で水平方向に交差させると共に下降させ、前記セパレータ折曲板移動手段は、前記セパレータ折曲板の一方の列と他方の列との間に挿入された前記セパレータの連続体または前記重畳体の両側に配されたリンク機構からなり、前記リンク機構は、等長の２本のアームをＸ字状に軸着したリンク部材を複数個、前記アームの端部同士を互いに軸着して連結したものから構成され、前記セパレータ折曲板は、前記アームの一方の端部軸着部に取り付けられていることを特徴とする、請求項１から４の何れか１つに記載の、角形電池用極板群の製造方法。
前記セパレータ折曲板を前記極板と共に列同士間で水平方向に交差させると共に下降させる際に、前記セパレータの連続体または前記重畳体の谷溝内に入り込んだ前記セパレータ折曲板と前記極板とを把持手段により前記セパレータの連続体または前記重畳体を介して把持することを特徴とする、請求項１から５の何れか１つに記載の、角形電池用極板群の製造方法。
前記把持手段は、前記一方の端部軸着部と水平方向において相対する他方の端部軸着部に取り付けられたシリンダと前記シリンダに取り付けられたクランパとからなり、前記把持手段は、前記セパレータ折曲板の前進に伴って後退し、前記クランパは、前記セパレータ折曲板の前進による前記セパレータの連続体または前記重畳体の折り曲げ開始時に、前記シリンダにより前進して、前記セパレータ折曲板と前記極板とを前記セパレータの連続体または前記重畳体を介して把持することを特徴とする、請求項６に記載の、角形電池用極板群の製造方法。
正負の極板間にセパレータが介在するように、前記正極板と前記負極板とを交互に重ね合わせて極板群を製造する、角形電池用極板群の製造装置において、
鉛直方向にジグザグ状に配列された複数枚の水平なセパレータ折曲板と、前記セパレータ折曲板の一方の列と他方の列との間に前記セパレータの連続体が挿入されると、前記正極板が乗せられた前記一方の列のセパレータ折曲板と前記負極板が乗せられた前記他方の列のセパレータ折曲板とを列同士間で水平方向に交差させると共に下降させて前記連続体をジグザグ状に折り曲げるセパレータ折曲板移動手段と、前記連続体の谷溝内に前記正極板と前記負極板とが交互に挿入された前記連続体を、前記セパレータ折曲板の抜き取り後、ジグザグ方向に押圧して扁平にするプレス手段とを備えたことを特徴とする、角形電池用極板群の製造装置。
正負の極板間にセパレータが介在するように、前記正極板と前記負極板とを交互に重ね合わせて極板群を製造する、角形電池用極板群の製造装置において、
鉛直方向にジグザグ状に配列された複数枚の水平なセパレータ折曲板と、前記セパレータ折曲板の一方の列と他方の列との間に、前記負極板の連続体を２枚の前記セパレータの連続体により挟んだ重畳体が挿入されると、それぞれ前記正極板が乗せられた前記一方の列のセパレータ折曲板と前記他方の列のセパレータ折曲板とを列同士間で水平方向に交差させると共に下降させて前記重畳体をジグザグ状に折り曲げるセパレータ折曲板移動手段と、前記重畳体の谷溝内に前記正極板が挿入された前記重畳体を、前記セパレータ折曲板の抜き取り後、ジグザグ方向に押圧して扁平にするプレス手段とを備えたことを特徴とする、角形電池用極板群の製造装置。
前記セパレータ折曲板を前記セパレータの連続体または前記重畳体の谷溝内から抜き取る際に、前記セパレータ折曲板の抜き取り方向上流側の側面に当接させて、前記極板のみを前記セパレータの連続体または前記重畳体の谷溝内に残存させる極板残存用ストッパを備えたことを特徴とする、請求項８または９に記載の、角形電池用極板群の製造装置。
前記セパレータ折曲板を前記セパレータの連続体または前記重畳体の谷溝内から抜き取る際に、前記セパレータ折曲板の抜き取り方向と直交する、前記極板の側面に当接させて前記極板の位置決めを行う極板位置決め用ストッパを備えたことを特徴とする、請求項８から１０の何れか１つに記載の、角形電池用極板群の製造装置。
前記セパレータ折曲板移動手段は、前記セパレータ折曲板の一方の列と他方の列との間に挿入された前記セパレータの連続体または前記重畳体の両側に配されたリンク機構からなり、前記リンク機構は、等長の２本のアームをＸ字状に軸着したリンク部材を複数個、前記アームの端部同士を互いに軸着して連結したものから構成され、前記セパレータ折曲板は、前記アームの一方の端部軸着部に取り付けられていることを特徴とする、請求項８から１１の何れか１つに記載の、角形電池用極板群の製造装置。
前記セパレータ折曲板を前記極板と共に列同士間で水平方向に交差させると共に下降させる際に、前記セパレータの連続体または前記重畳体の谷溝内に入り込んだ前記セパレータ折曲板と前記極板とを前記セパレータの連続体または前記重畳体を介して把持する把持手段を備えたことを特徴とする、請求項８から１２の何れか１つに記載の、角形電池用極板群の製造装置。
前記把持手段は、前記一方の端部軸着部と水平方向において相対する他方の端部軸着部に取り付けられたシリンダと前記シリンダに取り付けられたクランパとからなり、前記把持手段は、前記セパレータ折曲板の前進に伴って後退し、前記クランパは、前記セパレータ折曲板の前進による前記セパレータの連続体または前記重畳体の折り曲げ開始時に、前記シリンダにより前進して、前記セパレータ折曲板と前記極板とを前記セパレータを介して把持することを特徴とする、請求項１３に記載の、角形電池用極板群の製造装置。