JP5455940B2 - Winding device - Google Patents
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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。 The present invention relates to a winding device for obtaining a winding element built in, for example, a secondary battery.
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。 For example, a battery element used as a secondary battery such as a lithium ion battery is configured by winding a belt-like body composed of a plus electrode foil, a minus electrode foil, and two separators.
従来、帯状体を巻取るための巻取装置として、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。ところが、巻回体の巻き圧力によって、回転軸から巻回体を取り外すことが比較的困難となってしまったり、また、取り外しに際して、セパレータや電極箔の破損等を招いてしまったりするおそれがある。さらに、巻き圧力によって巻回体の中心部分に位置する電極箔やセパレータの端部に位置ずれが生じてしまうおそれがある。このような位置ずれが生じてしまうと、電極箔間の距離が開きすぎてしまい、結果として、巻回体の中心部分が電池としての機能を十分に発揮できなくなってしまうおそれがある。 Conventionally, as a winding device for winding a strip, the electrode foil and the separator are wound around a rotary shaft, and the strip (winding body) wound after winding is removed from the rotary shaft It has been known. However, the winding pressure of the wound body may make it relatively difficult to remove the wound body from the rotating shaft, and may cause damage to the separator and electrode foil during removal. . Furthermore, there exists a possibility that position shift may arise in the electrode foil located in the center part of a wound body, or the edge part of a separator by winding pressure. If such a positional shift occurs, the distance between the electrode foils becomes too large, and as a result, the center portion of the wound body may not be able to fully function as a battery.
そこで、このような不具合を解消すべく、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が提案されている。 Therefore, in order to solve such a problem, a cylindrical core core is attached to the rotating shaft, and the belt-like body is wound around the core core. A technique has been proposed in which a winding element is removed, that is, a winding element composed of a winding core and a strip is used as a battery element.
ところで、上記のような技術においては、先ずは巻芯コアの表面にセパレータを固着し、その上で、セパレータ及び電極箔を巻き取る必要がある。巻芯コアの表面にセパレータを固着する手法としては、樹脂材料からなる巻芯コアに対し、樹脂材料からなるセパレータをヒータブロックにより押し付けて熱溶着する方法等が考えられる(例えば、特許文献1参照)。 By the way, in the above techniques, it is necessary to first fix a separator to the surface of the core core, and then wind up the separator and the electrode foil. As a method for fixing the separator to the surface of the core core, a method in which a separator made of a resin material is pressed against a core core made of a resin material by a heater block and heat-sealed can be considered (for example, see Patent Document 1). ).
しかしながら、巻回素子の製造工程において、巻芯コアはその両端を押え付けられるようにして支持されているため、巻芯コアの長さ(セパレータの幅)が比較的長い場合には、熱溶着工程においてヒータブロックを押し付けた際、その圧力で巻芯コアが撓み、巻芯コアの長手方向中央部がヒータブロックに対し引けた状態となる。 However, in the manufacturing process of the winding element, the core core is supported so that both ends thereof are pressed. Therefore, when the length of the core core (separator width) is relatively long, heat welding is performed. When the heater block is pressed in the process, the core core is bent by the pressure, and the central portion in the longitudinal direction of the core core is pulled with respect to the heater block.
このような状態となると、巻芯コアの長手方向中央部に対しヒータブロックから十分な圧力がかからなくなり、適切な溶着強度を得られなくなる。逆に、巻芯コアの長手方向中央部における溶着状態を適切なものとするため、巻芯コアに対するヒータブロックの押圧力を高めると、巻芯コアの長手方向両端部にかかる圧力が大きくなり、当該部位において樹脂材料が溶け過ぎてしまうおそれがある。 In such a state, a sufficient pressure is not applied from the heater block to the central portion in the longitudinal direction of the core core, and an appropriate welding strength cannot be obtained. On the contrary, in order to make the welding state in the longitudinal center part of the core core appropriate, when the pressing force of the heater block against the core core is increased, the pressure applied to both ends in the longitudinal direction of the core core increases. There is a possibility that the resin material is excessively melted in the portion.
このように溶着工程において巻芯コアの長手方向全域(セパレータの幅方向全域)にわたって均一な溶着が行われず、溶着強度にムラが生じると、例えば、これに続く巻回工程において、セパレータの幅方向全域に対し均一にテンションがかからず、セパレータにシワがよった状態で巻回が行われる等の不具合が生じるおそれがある。結果として、巻回作業の不安定化や品質低下を招くおそれがある。 In this way, when uniform welding is not performed over the entire longitudinal direction of the core core (the entire width direction of the separator) in the welding process, and unevenness occurs in the welding strength, for example, in the subsequent winding process, in the width direction of the separator There is a possibility that problems such as winding is performed in a state where the tension is not uniformly applied to the entire region and the separator is wrinkled. As a result, the winding work may become unstable and the quality may be lowered.
勿論、このような不具合は、巻芯コア全体が樹脂材料からなる場合のみに限らず、少なくとも表面の一部に接着テープ等の樹脂素材を有した金属製の巻芯コア等に対しても生じ得るものである。 Of course, such a defect occurs not only in the case where the entire core core is made of a resin material, but also in a metal core core having a resin material such as an adhesive tape on at least a part of the surface. To get.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、巻回作業を安定して行うと共に、得られる巻回素子の品質の向上を図ることのできる巻取装置を提供することを主たる目的の一つとしている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and a main object of the present invention is to provide a winding device that can stably perform a winding operation and can improve the quality of the obtained winding element. It is one.
以下、上記課題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。 Hereinafter, each means suitable for solving the above-described problem will be described separately. In addition, the effect specific to the means to respond | corresponds as needed is added.
手段1.少なくとも表面の一部に熱可塑性樹脂素材を有した筒状の巻芯コアをその軸線を中心に回転可能とする回転手段と、
前記巻芯コアに対し、熱可塑性樹脂素材からなる帯状のセパレータを熱溶着可能な熱溶着手段と、
プラス電極箔及びマイナス電極箔をそれぞれ前記巻芯コアの方に向けて供給する電極箔供給手段とを備え、
前記巻芯コアに対し前記セパレータを熱溶着させた上で、前記回転手段の作動に基づき前記巻芯コアを回転させつつ、前記プラス電極箔及びマイナス電極箔を、それぞれ前記セパレータを介して互いに絶縁状態で巻取る巻取装置であって、
前記熱溶着手段は、
内部に発熱体を有し、熱伝導性素材からなるヒータブロックと、
前記セパレータを前記巻芯コアに対し押し付けるように前記ヒータブロックを駆動させる駆動手段とを備え、
前記ヒータブロックは、少なくとも前記巻芯コアの軸線を含む平面に沿って撓み変形可能に構成されていることを特徴とする巻取装置。
Thermal welding means capable of thermally welding a strip separator made of a thermoplastic resin material to the core core;
Electrode foil supply means for supplying the positive electrode foil and the negative electrode foil toward the core core, respectively,
After the separator is thermally welded to the core core, the positive electrode foil and the negative electrode foil are insulated from each other via the separator while rotating the core core based on the operation of the rotating means. A winding device for winding in a state,
The heat welding means includes
A heater block having a heating element inside and made of a heat conductive material,
Drive means for driving the heater block so as to press the separator against the core core;
The said heater block is comprised so that bending deformation is possible along the plane containing the axis line of the said core core at least.
上記手段1によれば、熱溶着手段により、巻芯コアに対し帯状のセパレータが熱溶着される。その上で、回転手段の作動に基づき巻芯コアが回転されつつ、電極箔供給手段によりプラス電極箔及びマイナス電極箔が巻芯コアの方に向けて供給され、それぞれセパレータを介して互いに絶縁状態で巻き取られる。そして、最終的には、巻芯コアごと取り外されることで、巻回素子が得られる。
According to the
ここで、巻芯コアに対しセパレータを熱溶着させる際には、ヒータブロックがセパレータを巻芯コアに押し付けるように動作するため、ヒータブロックからの圧力を受けて巻芯コアが撓み変形する。 Here, when the separator is thermally welded to the core core, the heater block operates so as to press the separator against the core core, so that the core core is bent and deformed by the pressure from the heater block.
これに対し、本手段1では、ヒータブロックが巻芯コアの軸線を含む平面に沿って撓み変形可能に構成されている。このため、撓み変形する巻芯コアに沿うようにヒータブロックを撓み変形させることで、巻芯コアの長手方向全域(セパレータの幅方向全域)に対しより適切な状態でヒータブロックを押し付け、十分な圧力をかけることができる。結果として、巻芯コアの長手方向全域においてより均一な溶着を行うことができる。 On the other hand, in this means 1, the heater block is configured to be able to bend and deform along a plane including the axis of the core core. For this reason, the heater block is bent and deformed along the core core that is bent and deformed, and the heater block is pressed in a more appropriate state with respect to the entire longitudinal direction of the core core (the entire width direction of the separator). Pressure can be applied. As a result, more uniform welding can be performed throughout the longitudinal direction of the core core.
これにより、その後の巻回作業を安定して行うと共に、得られる巻回素子の品質の向上を図ることができる。さらには、巻芯コアをヒータブロックの反対側から支持する機構や工程等を設ける必要もなく、装置の簡素化や生産効率の向上等を図ることができる。 Thereby, while performing the subsequent winding operation stably, the quality of the obtained winding element can be improved. Furthermore, there is no need to provide a mechanism or process for supporting the core from the opposite side of the heater block, and the apparatus can be simplified and the production efficiency can be improved.
尚、「熱溶着」とあるのは、セパレータを樹脂製の巻芯コアに溶着させることとしてもよいし、樹脂製の接着テープ等を介して巻芯コアに溶着させることとしてもよい。 The term “thermal welding” may mean that the separator may be welded to the resin core, or may be welded to the core via a resin adhesive tape or the like.
手段2.前記ヒータブロックは、前記巻芯コアの撓み変形に追従して変形可能に構成されていることを特徴とする手段1に記載の巻取装置。
Mean 2. 2. The winding device according to
巻芯コアの撓み量を想定して事前にヒータブロックを固定的に変形させておくことも考えられるが、巻芯コアの撓み量はその都度異なるため、巻芯コアの長手方向全域に適切な状態でヒータブロックを押し付けることができない場合もある。これに対し、上記手段2によれば、巻芯コアが撓んだ際、ヒータブロックが巻芯コアの撓み変形に追従して変形するため、上記手段1の作用効果がより確実に奏される。
It is conceivable that the heater block is fixedly deformed in advance assuming the amount of bending of the core, but the amount of bending of the core is different each time. In some cases, the heater block cannot be pressed. On the other hand, according to the
手段3.前記ヒータブロックは、撓み変形可能なようにスリットを有していることを特徴とする手段1又は2に記載の巻取装置。
Means 3. The winding device according to
上記手段3によれば、比較的簡単な構成により、上記手段1等の作用効果を実現することができ、構成の簡素化等を図ることができる。
According to the
手段4.前記ヒータブロックは、
前記巻芯コアの軸線と平行する自身の長手方向に沿って、前記巻芯コアに対し前記セパレータを押し付ける押付面が形成されると共に、
前記押付面に平行して、長手方向両端部から長手方向中央部に向けて所定長の前記スリットが形成されていることを特徴とする手段3に記載の巻取装置。
Means 4. The heater block is
A pressing surface that presses the separator against the core core is formed along the longitudinal direction of the core core parallel to the axis of the core core, and
The winding device according to
上記手段4によれば、ヒータブロックの長手方向両端部において押付面と平行する方向(押付け方向と直交する方向)に沿ってスリットが形成されている。これにより、ヒータブロックを押付けた際に、ヒータブロック(押付面)の長手方向両端部が変形しやすくなる。つまり、ヒータブロックからの圧力を受けて撓み変形し、長手方向中央部が引けた状態となる巻芯コアに対し、ヒータブロックの押付面が追従しやすくなる。結果として、上記手段1等の作用効果がより確実に奏される。
According to the
手段5.前記スリットは、前記発熱体よりも前記押付面側に形成されていることを特徴とする手段3又は4に記載の巻取装置。
スリットが形成されることにより、当該スリットの周辺の放熱量は大きくなる。このため、上記手段5によれば、ヒータブロックは、発熱体からの熱伝動距離の短い長手方向中央部等がやや高温となり、熱伝動距離の長い長手方向両端部等はやや低温となる。結果として、巻芯コアの長手方向両端部における過溶着を低減させる一方、長手方向中央部において適切な溶着状態を得ることができ、上記手段1等の作用効果を高めることができる。
By forming the slit, the amount of heat radiation around the slit is increased. For this reason, according to the
以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, an embodiment will be described with reference to the drawings.
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。
First, the structure of the lithium ion battery element as a winding element obtained by the winding device of this embodiment will be described. As shown in FIG. 1, a lithium ion battery element (hereinafter referred to as “battery element”) 1 has two
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)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。本実施形態における巻芯コア2としては、その長手方向(軸線方向)に沿った長さが100mmといった比較的長いものが採用されている。
The winding
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熱可塑性樹脂素材たるポリプロピレン(PP)により構成されている。
The
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同一の幅を有するものである。さらに、プラス電極箔5及びマイナス電極箔6の表裏両面には活物質が塗布されており(図示せず)、この活物質を介して、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。
The
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。
In obtaining a lithium ion battery, the
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。
Next, the winding
図3,4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。
An example of the rotating
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。
The winding
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。
The
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、軸線C方向に延び、後述する受けピン33を嵌合可能な嵌合凹部26(図4参照)が形成されており、当該嵌合凹部26の内周面は、軸線Cと略平行となるように構成されている。
The mounting
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。
On the other hand, the
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。
The
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26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、嵌合凹部26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。
The receiving
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26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。
The receiving
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26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。
In the rotating means 20 configured as described above, the
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。
The description returns to the winding
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。尚、図2では、説明の便宜上、帯状体供給機構のうちプラス電極箔供給手段16及びマイナス電極箔供給手段17が図示されている。
The winding position P2 is a position for winding the belt-
さらに、本実施形態では、前記巻取ポジションP2に対応して、セパレータ固着手段41が設けられている。セパレータ固着手段41は、接着テープ貼付手段42と、熱溶着手段43と、前記セパレータ3,4を切断可能な切断手段44とを備えている。接着テープ貼付手段42は、前記セパレータ3,4と同一素材(本実施形態ではPP)よりなる接着テープ51を巻芯コア2の表面に対し貼付けるべく、テープ供給手段と、貼付用のローラと、テープをカットするテープカッタとを備えている(いずれも図示せず)。本実施形態では、前記接着テープ貼付手段42により、巻芯コア2の長手方向全域に丁度1周分の長さの接着テープ51を貼付可能に構成されている〔図8(c)における散点模様参照〕。
Further, in the present embodiment, separator fixing means 41 is provided corresponding to the winding position P2. The separator fixing means 41 includes an adhesive
また、熱溶着手段43は、ヒータブロック60(図4参照)を具備している。そして、前記着脱ポジションP1に位置する前回巻回された電池素子1から延びる2枚のセパレータ3,4に所定の張力を付与した状態で、ヒータブロック60は当該セパレータ3,4を巻芯コア2に押し付け可能に構成されている。さらに、切断手段44は、前記熱溶着後、前記セパレータ3,4を2枚一度に切断することができるように構成されている。
The heat welding means 43 includes a heater block 60 (see FIG. 4). Then, in a state where a predetermined tension is applied to the two
ここで、ヒータブロック60の構成について図4,5を参照して詳しく説明する。
Here, the configuration of the
ヒータブロック60は、その本体部が長尺状の金属板(本実施形態ではアルミニウム)により構成され、その長手方向(図4の左右方向)が回転手段20の軸線C(巻芯コア2の軸線方向)に沿って配設されている。そして、シリンダ等の駆動手段(図示略)により、軸線Cと直交する短手方向(図4の上下方向)に沿って巻芯コア2に対し接近・離間動作を行うように構成されている。
The
ヒータブロック60は、巻芯コア2の長さ(セパレータ3,4の幅)に対応して、その長手方向に沿った長さが100mmに設定されている。
The
ヒータブロック60には、長手方向に沿って断面円形状の挿通孔61が形成されている。挿通孔61には、外部から給電されて発熱する発熱体としてのカートリッジヒータ62が収容されている。
An
ヒータブロック60におけるカートリッジヒータ62よりも巻芯コア2側(図5の下側)の短手方向所定区間は、その一部が切欠かれることにより、薄肉部63となっている。薄肉部63の巻芯コア2側の端部には、ヒータブロック60の長手方向に沿って、巻芯コア2に対しセパレータ3,4を押し付ける押付面64が形成されている。押付面64には、図示しない鋸刃状の凹凸が形成されている。そして、カートリッジヒータ62の熱が押付面64を介してセパレータ3,4(巻芯コア2)に伝わるようになっている。
A predetermined section in the short-side direction on the
また、薄肉部63においては、押付面64に平行して、ヒータブロック60の長手方向両端部から長手方向中央部に向けて所定長のスリット65が形成されている。これにより、ヒータブロック60は、自身の長手方向(巻芯コア2の軸線方向)を含む平面(図4の紙面)に沿って撓み変形可能な構成となっている。
Further, in the
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説明する。
Next, a method for manufacturing the
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、図6に示す例では、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。
First, by rotating the
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、先ず接着テープ貼付手段42により、図7(a),(b)に示すように、PP製の接着テープ51が巻芯コア2の表面に対し貼付けられる。上記のとおり、本実施形態では巻芯コア2の長手方向全域に、丁度1周分の長さの接着テープ51が貼付される。
In the rotating means 20 located at the winding position P2, the
次に、熱溶着手段43が作動させられる。このとき、現時点で着脱ポジションP1に位置する前回巻回された電池素子1から延びる2枚のセパレータ3,4には所定の張力が付与させられており、この状態で、図7(c),(d)に示すように、ヒータブロック60が巻芯コア2に向け移動させられることで、押付面64によりセパレータ3,4が巻芯コア2に対し押し付けられる。このとき、ヒータブロック60からの圧力を受けて巻芯コア2が撓み、巻芯コア2の長手方向中央部がヒータブロック60に対し引けた状態となる。同時に、ヒータブロック60側においては、巻芯コア2の撓み変形に追従して、スリット65の形成区間に対応する押付面64が撓み変形する。これにより、ヒータブロック60の押付面64が、撓み変形した巻芯コア2の長手方向全域(セパレータ3,4の幅方向全域)に対し、より均一に押し付けられる。
Next, the heat welding means 43 is operated. At this time, a predetermined tension is applied to the two
そして、上述したとおり、巻芯コア2の表面には接着テープ51が貼付けられており、接着テープ51、セパレータ3,4は相互に同一素材により構成されていることから、相互に溶け合い、同時に熱溶着が施されることとなる。この例においては、接着テープ51と下層のセパレータ3とが溶着するとともに、上層のセパレータ4と下層のセパレータ3とが溶着する。これにより、2枚のセパレータ3,4が巻芯コア2に対し同時に固着されることとなる。
And as above-mentioned, since the
その後、図7(e),(f)に示すように、切断手段(カッタ)44が作動させられることで、セパレータ3,4が2枚一度に切断されることとなる。尚、当該切断に際しては、同図に示すように、回転手段20(巻芯21)が所定角度回動させられる。これにより、セパレータ3,4が鋭角状に屈曲することとなり、当該鋭角状の部分を切断することで丁度熱溶着部分が先端に位置するような切断が実現できる。つまり、セパレータ3,4の先端がきれいに揃った状態で、セパレータ3,4を巻芯コア2に固着させることができる。
Thereafter, as shown in FIGS. 7E and 7F, when the cutting means (cutter) 44 is operated, two
それ以降巻取ポジション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、プラス電極箔供給手段16及びマイナス電極箔供給手段17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。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、ターレット12を時計回りに半回転させることで、先ほどの回転手段20が着脱ポジションP1へと移動させられる。そして、前述した切断手段44により切断された残りのセパレータ3,4が完全に巻き取られ、テープ止めが施されることで巻取が完了する。その後、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。
Thereafter, in the winding position P2, the rotating means 20 (winding core 21) is rotated. When the predetermined timing arrives, the plus electrode foil supply means 16 and the minus electrode foil supply means 17 are actuated to supply the electrode foils 5 and 6 toward the
尚、上記例においては、既に着脱ポジションP1に前回巻回された電池素子1が存在する場合において、そこから延びる2枚のセパレータ3,4に所定の張力を付与させた状態で、熱溶着が施される場合について具体的な説明を行うこととした。これに対し、着脱ポジションP1に前回巻回された電池素子1が存在しない場合においても、図示しないセパレータ供給手段により供給されたセパレータ3,4に所定の張力を付与し、熱溶着及び余剰セパレータ3,4の切断を行うことで、上記と同様の固着を実現することができる。
In the above example, in the case where the
以上詳述したように、本実施形態では、巻芯コア2に対しセパレータ3,4を熱溶着させる際に、ヒータブロック60からの圧力を受けて撓み変形する巻芯コア2に追従してヒータブロック60が撓み変形する。
As described above in detail, in the present embodiment, when the
これにより、巻芯コア2の長手方向全域(セパレータ3,4の幅方向全域)に対しより適切な状態でヒータブロック60を押し付け、十分な圧力をかけることができる。結果として、巻芯コア2の長手方向全域においてより均一な溶着を行うことができる。
Thereby, it is possible to press the
結果として、その後の巻回作業を安定して行うと共に、品質の向上を図ることができる。さらには、巻芯コア2をヒータブロック60の反対側から支持する機構や工程等を設ける必要もなく、装置の簡素化や生産効率の向上等を図ることができる。
As a result, the subsequent winding operation can be performed stably and the quality can be improved. Furthermore, there is no need to provide a mechanism or process for supporting the
加えて、スリット65を備えることにより、当該スリット65の周辺の放熱量が大きくなるため、押付面64では、カートリッジヒータ62からの熱伝動距離の短い長手方向中央部等がやや高温となり、熱伝動距離の長い長手方向両端部等がやや低温となる。結果として、巻芯コア2の長手方向両端部における過溶着を低減させる一方、長手方向中央部において適切な溶着状態を得ることができ、上記作用効果を高めることができる。
In addition, since the heat radiation amount around the
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。 In addition, it is not limited to the description content of the said embodiment, For example, you may implement as follows. Of course, other application examples and modification examples not illustrated below are also possible.
(a)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。
(A) In the above embodiment, the
(b)上記実施形態では、巻芯コア2の素材としてアルミニウムを例示したが、他の素材、例えばPP等の樹脂素材により構成してもよい。このように、巻芯コア2を熱可塑性樹脂材料により構成した場合、上記実施形態における接着テープ51を貼付ける工程を省略することができる。つまり、接着テープ51なしで熱溶着を実現することができる。
(B) In the above embodiment, aluminum is exemplified as the material for the
また、巻芯コア2を熱可塑性樹脂材料により構成した場合には、巻芯コア2の撓みに起因した上記課題がより顕著に現れるおそれがあるため、本願発明の効果がより奏効することとなる。
In addition, when the
(c)上記実施形態では、セパレータ3,4の素材(及び接着テープ51の素材)としてPPを例示したが、他の熱可塑性樹脂素材であってもよい。例えば、ポリエチレンに代表される他のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリアミド樹脂等であってもよい。
(C) In the above embodiment, PP is exemplified as the material of the
また、必ずしも溶着される両者が同一素材でなくてもよいが、相互に相溶性のある素材や、溶融温度がほぼ等しい素材であることが望ましい。例えば、セパレータ3,4の素材としてポリオレフィン系の樹脂素材が採用されている場合には、接着テープ51の素材としてもポリオレフィン系を用いるのが望ましい。
Further, the two materials to be welded are not necessarily the same material, but it is desirable that they are materials compatible with each other or materials having substantially the same melting temperature. For example, when a polyolefin-based resin material is used as the material for the
(d)上記実施形態では、接着テープ51を巻芯コア2の被覆層の一態様として説明しているが、例えば軟化若しくは溶融した、或いは所定の溶媒にて溶解された熱可塑性樹脂材料を巻芯コア2の表面に付着、固化させることで設けられた樹脂コーティング層を被覆層として具体化してもよい。
(D) In the above embodiment, the
(e)上記実施形態では、巻芯コア2の長手方向全域に接着テープ51を貼付ける構成を採用しているが、必ずしもこのような構成に限定されるものではない。例えば、図8(b)に示すように、巻芯コア2の長手方向両端部分及び長手方向中央部分にのみ接着テープ51を貼付ける構成としてもよい。かかる構成においても上記実施形態と同様の作用効果が奏される。また、巻芯コア2の長手方向両端部分における過溶着を低減させる効果が得られる観点からみれば、図8(a)に示すように、巻芯コア2の長手方向両端部分にのみ接着テープ51を貼付ける構成としてもよい。
(E) In the above embodiment, a configuration in which the
また、上記実施形態では、巻芯コア2の表面に対し、丁度1周分の長さの接着テープ51を貼付けることとしているが、1周分以上の接着テープ51を貼付けることとしてもよいし、図8(d)に示すように、全周に至らない範囲で部分的に接着テープ51を貼付けることとしてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although it is supposed that the
(f)上記実施形態では、巻芯コア2として、その長手方向に沿った長さが100mmのものを採用しているが、巻芯コア2の長さはこれに限定されるものではない。
(F) In the said embodiment, although the length along the longitudinal direction is employ | adopted as the
(g)ヒータブロック60の素材としては、上記実施形態のアルミニウムに限定されるものではなく、他の熱伝導性素材を採用してもよい。
(G) The material of the
(h)ヒータブロック60の形状は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、薄肉部63を省略して構成としてもよい。
(H) The shape of the
(i)上記実施形態では、薄肉部63において、押付面64に平行して、ヒータブロック60の長手方向両端部から長手方向中央部に向けて所定長のスリット65が形成されているが、スリットの形成位置は上記実施形態に限定されるものではない。
(I) In the above embodiment, in the
例えば、図9に示すように、ヒータブロック60の基部70側において、押付け方向(押付面64と直交する方向)に沿ってスリット71が形成された構成としてもよい。
For example, as shown in FIG. 9, a configuration may be adopted in which the
(j)上記実施形態では、ヒータブロック60が巻芯コア2の撓み変形に追従して変形するように構成されている。これに限らず、巻芯コア2の撓み量を想定して事前にヒータブロック60を固定的に変形させておく構成としてもよい。例えば、図9に示した構成において、ヒータブロック60の長手方向に沿って内部にボルトを螺入しておき、当該ボルトを調節することにより、ヒータブロック60の撓み量を調整する構成としてもよい。但し、巻芯コア2の撓み量はその都度異なるため、巻芯コア2の長手方向全域に適切な状態でヒータブロック60を押し付けることができない場合もある。従って、上記実施形態のように、巻芯コア2が撓んだ際、ヒータブロック60が巻芯コア2の撓み変形に追従して変形する構成とすることが、より好ましい。
(J) In the above embodiment, the
(k)上記実施形態では、ヒータブロック60にスリット65を形成することにより、ヒータブロック60が撓み変形する構成となっている。ヒータブロック60を撓み変形させる構成は、スリット65に限定されるものではなく、ヒータブロック60が撓み変形する構成であれば、スリット65を省略してもよい。ヒータブロック60を撓み変形させる構成として、例えばヒータブロック60の少なくとも一部を撓み変形可能な素材により形成してもよいし、薄肉部63の一部を撓み変形可能な程度まで薄肉にしてもよい。
(K) In the above embodiment, the
1…電池素子、2…巻芯コア、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、16…プラス電極箔供給手段、17…マイナス電極箔供給手段、20…回転手段、21…巻芯、41…セパレータ固着手段、42…接着テープ貼付手段、43…熱溶着手段、44…切断手段、51…接着テープ、60…ヒータブロック、62…カートリッジヒータ、63…薄肉部、64…押付面、65…スリット。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記巻芯コアに対し、熱可塑性樹脂素材からなる帯状のセパレータを熱溶着可能な熱溶着手段と、
プラス電極箔及びマイナス電極箔をそれぞれ前記巻芯コアの方に向けて供給する電極箔供給手段とを備え、
前記巻芯コアに対し前記セパレータを熱溶着させた上で、前記回転手段の作動に基づき前記巻芯コアを回転させつつ、前記プラス電極箔及びマイナス電極箔を、それぞれ前記セパレータを介して互いに絶縁状態で巻取る巻取装置であって、
前記熱溶着手段は、
内部に発熱体を有し、熱伝導性素材からなるヒータブロックと、
前記セパレータを前記巻芯コアに対し押し付けるように前記ヒータブロックを駆動させる駆動手段とを備え、
前記ヒータブロックは、少なくとも前記巻芯コアの軸線を含む平面に沿って撓み変形可能に構成されていることを特徴とする巻取装置。 Rotating means that allows a cylindrical core core having a thermoplastic resin material at least part of its surface to be rotatable about its axis;
Thermal welding means capable of thermally welding a strip separator made of a thermoplastic resin material to the core core;
Electrode foil supply means for supplying the positive electrode foil and the negative electrode foil toward the core core, respectively,
After the separator is thermally welded to the core core, the positive electrode foil and the negative electrode foil are insulated from each other via the separator while rotating the core core based on the operation of the rotating means. A winding device for winding in a state,
The heat welding means includes
A heater block having a heating element inside and made of a heat conductive material,
Drive means for driving the heater block so as to press the separator against the core core;
The said heater block is comprised so that bending deformation is possible along the plane containing the axis line of the said core core at least.
前記巻芯コアの軸線と平行する自身の長手方向に沿って、前記巻芯コアに対し前記セパレータを押し付ける押付面が形成されると共に、
前記押付面に平行して、長手方向両端部から長手方向中央部に向けて所定長の前記スリットが形成されていることを特徴とする請求項3に記載の巻取装置。 The heater block is
A pressing surface that presses the separator against the core core is formed along the longitudinal direction of the core core parallel to the axis of the core core, and
4. The winding device according to claim 3, wherein the slit having a predetermined length is formed in parallel with the pressing surface from both longitudinal ends toward the longitudinal central portion.
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