JP5461267B2 - 電極板製造装置、及び電極板製造方法 - Google Patents
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Description
このうち、積層型の電極板の製造方法の一例としては、特許文献1に開示されている方法が挙げられる。
支持台に支持されている原板に抜き型を押し付けると、押さえ部材が圧縮変形して、抜き刃が押さえ部材よりも支持基板から突出するようになる。原板が、押さえ部材の押圧力により支持台に向かって押圧されるとともに、抜き刃により切断され、この結果、電極板が形成される。
特許文献1では、抜き刃の形状が片刃であると、電極板の切断面の負荷をかけないので、バリや電極活物質のクラックが生じるおそれはほとんどないとしている。
本発明の電極板製造装置は、電極活物質が塗工された電極板の原板を支持可能な原板支持部と、第1の押圧部と、枠形状の抜き刃と、前記原板支持部に対向配置され、前記第1の押圧部と前記抜き刃とが固定された支持基板と、前記支持基板を前記原板支持部に向かって進退可能に駆動する駆動部とを有し、前記第1の押圧部は前記抜き刃の前記枠形状の内側であって且つ前記原板を切断する抜き刃から間隔を空けて配置され、前記駆動部により前記支持基板が前記原板支持部に向かって進出した際に、前記第1の押圧部が前記原板を押圧するとともに、前記抜き刃が前記原板を前記枠形状に沿って切断するものであり、前記抜き刃が前記原板に侵入して前記原板の前記枠形状の内側の切断部が曲げ変形したときの前記原板の主面に沿う方向に対する接線の傾きが、前記電極板と前記電極活物質との密着力が増加するように、前記間隔が1mm以上10mm以下に設定されていることを特徴とする。
本例の電池容器10は、アルミニウム製の中空容器であり、外形が図1中のXYZ軸に沿う略角柱状(略直方体状)である。電池容器10は、開口部を有する容器本体11と、この開口部を塞いで容器本体11に接合された蓋12とを有している。容器本体11の開口部と蓋12は、互いに密閉することができる形状になっている。
電池セル1を製造するには、ステップS1で正極用と負極用のシート状の集電体の各々の両面にそれぞれの電極に対応した電極活物質を塗工する。次いでステップS2で、塗工済みの電極活物質をロールプレス等して集電体に圧着し、その後、電極活物質を乾燥させる。これにより、ステップS3で正極用と負極用の電極板の原板がそれぞれ完成となる。
次いで、ステップS5で、正極板と負極板とをセパレータを介して積層することにより、積層体を形成する。
さらに、ステップS6で、電池容器の内部に積層体を収容して封止する。この際、正極板を正極端子と電気的に接続し、また負極板を負極端子と接続する。そして、容器本体に蓋を溶接等により接合する。
次いで、ステップS7で、電池容器の内部に電解液を注入した後に注入孔を封止して、電池セルが得られる。
図4、図5に示すように、駆動系3は、駆動部31、駆動部31の同一面にそれぞれの一端が配置され且つ駆動部31により上下運動を行う支柱34、35と、支柱34、35の他端に接続され且つ支持基板36を保持する保持部32と、支持基板36の面のうち原板支持部20の上面20aと向き合う面に固定された抜き型33とから構成される。
抜き型33には、抜き刃37及び押圧手段39が配されている。
上記上下運動は、制御部30により制御される。
制御部30は、所定の送り幅で原板91及び保護シート90を搬送した後に搬送ローラー21乃至24を停止させる。すなわち、制御部30は搬送ローラー21乃至24を間欠動作させる。
なお、保持部32を下方に移動させた際、抜き刃37、38は原板91を貫通するものの、保護シート90を貫通することはないように設計されているので、抜き刃37、38が原板支持部20に当たって刃が欠けるなどの損傷は生じない。
抜き型33は2つの抜き刃37、38を備え、いずれも同形状のものである。原板91の一端の非形成領域93から1つの電極板の電極タブを型抜きし、他端の非形成領域93からもう1つの電極板の電極タブを型抜きし、合計2つの電極板を同時に型抜きできるように抜き刃37、38が配置されている。具体的には、抜き刃37、38は、形成領域92のX方向の中心から搬送方向であるY方向に引いた仮想の線に対して線対称に設けられている。
詳しくは、抜き刃37の内周面(一方の面)371は、配置面36aと略垂直(配置面36aの法線方向となす角度が略0°)になっており、内周面371の先端が刃先373になっている。抜き刃37の外周面(他方の面)372は、刃先373に向かう部分が配置面36aの法線方向から30°程度の角度をなして傾斜している。
第1の押圧部391および第2の押圧部392は、例えばゴムやスポンジ等の弾性体からなる。ここでは、第1の押圧部391および第2の押圧部392が、同じ材質からなる。押圧手段39としては、押圧面を有する部材がバネ等により原板支持部に向けて付勢されているものであってもよい。
もちろん、後述のようにこの間隔dは原板91に塗工された電極活物質153の脱離を防止するためのものである。従って、金属である集電体152のみで形成される電極タブ151部分はそもそも当該脱離が生じえないので、上記枠形状の抜き刃のうち電極タブ151を形成すべく集電体152を切断する抜き刃の内周面と第1の押圧部391との間には間隔を設けず、電極活物質153を切断する抜き刃の内周面371と第1の押圧部391との間にだけ間隔dを設ける構成としてもよい。
間隔dは、原板91の形成材料や板厚に応じて設定されるが、ここでは約5mmとしている。
図9に示すように、第2の押圧部392に当接している部分の原板91は、第2の押圧部392の押圧力F2で押圧されて位置が規制される。切断部91bは、抜き刃37の外側に向かう圧縮力F4を外周面372から受けて、原板91の表面に沿う方向に圧縮される。
しかしながら、切断部91bは、第2の押圧部392に当接している部分の位置が外周面372の直下、すなわち刃先373に近接した位置で規制されていることにより、原板91の表面に沿う方向で変形可能な範囲が限定される。切断部91bの歪が緩和されにくいので、切断部91bに圧縮力F4が集中的に作用する。すると、集電体152と電極活物質153とで材質が異なり機械特性が異なるので、集電体152と電極活物質153とが互いに追従して変形することができなくなり、集電体152と電極活物質153との界面(以下、単に界面という)に沿う方向にせん断力が作用する。界面のせん断力は、集電材911と電極活物質912、913とにずれを生じさせる力であるので、電極活物質153が集電体152から脱離しやすくなる。ただし、切断部91bは、抜き刃37の外側の部分であり、電極板にならない部分であるので、切断部91bに電極活物質の脱離を生じたとしても不都合を生じることはない。
切断部91aは、上記間隔dがあることにより、第1の押圧部391に押圧される部分と内周面371に接触する部分との間に、押圧されていない部分を有している。刃先373の侵入による切断面の変位が、切断部91a、91bで等しいとすると、切断部91aの方が変位可能な範囲が広いので、曲げ変形しやすい。切断部91aが内周面371と接触する部分における界面の接線Lは、切断部91aの曲げ変形(たわみ角)が大きくなるほど、内周面371の法線方向に対して傾斜する。
圧縮力F3は、接線Lに平行な分力F5と、接線Lに垂直な分力F6とに分解することができる。分力F5は、集電体152と電極活物質153とをずれさせるせん断力である。分力F6は、内周面371と接触する部分において、集電体152と電極活物質153とを互いに接近させる力である。すなわち、分力F6は、集電体152と電極活物質153とを、互いに密着させるように作用する。
11・・・容器本体、12・・・蓋、13、14・・・電極端子、
15、16・・・電極板、17・・・セパレータ、20・・・原板支持部、
20a・・・上面、21〜24・・・搬送ローラー、30・・・制御部、
31・・・駆動部、32・・・保持部、33、33B・・・抜き型、
34、35・・・支柱、36・・・支持基板(基板)、36a・・・配置面、
37、37C、38・・・抜き刃、39、39B・・・押圧手段、
90・・・保護シート、91・・・原板、91a、91b・・・切断部、
92・・・形成領域、93・・・非形成領域、150・・・母部、
151・・・電極タブ、152・・・集電体、153・・・電極活物質、
161・・・電極タブ、
371、371C・・・内周面(一方の面)、
372、372C・・・外周面(他方の面)、373、373C・・・刃先、
391・・・第1の押圧部(押圧手段)、391a・・・第1の押圧部の表面、
391b・・・第1の押圧部の側面、392、392B・・・第2の押圧部(押圧手段)、392a・・・第2の押圧部の表面、392b・・・第2の押圧部の側面、
911・・・集電体、912、913・・・電極活物質、d・・・間隔、
F1、F2・・・押圧力、F3、F4・・・圧縮力、F5、F6・・・分力、
L・・・接線、P・・・所定の位置、S1〜S7・・・ステップ
Claims (5)
- 電極活物質が塗工された電極板の原板を支持可能な原板支持部と、
第1の押圧部と、
枠形状の抜き刃と、
前記原板支持部に対向配置され、前記第1の押圧部と前記抜き刃とが固定された支持基板と、
前記支持基板を前記原板支持部に向かって進退可能に駆動する駆動部とを有し、
前記第1の押圧部は前記抜き刃の前記枠形状の内側であって且つ前記原板を切断する抜き刃から間隔を空けて配置され、
前記駆動部により前記支持基板が前記原板支持部に向かって進出した際に、前記第1の押圧部が前記原板を押圧するとともに、前記抜き刃が前記原板を前記枠形状に沿って切断するものであり、
前記抜き刃が前記原板に侵入して前記原板の前記枠形状の内側の切断部が曲げ変形したときの前記原板の主面に沿う方向に対する接線の傾きが、前記電極板と前記電極活物質との密着力が増加するように、前記間隔が1mm以上10mm以下に設定されていることを特徴とする電極板製造装置。 - 前記支持基板に固定されるとともに、前記枠形状の外側に配置される第2の押圧部をさらに有し、
前記駆動部により前記支持基板が前記原板支持部に向かって進出した際に、前記第1の押圧部とともに前記第2の押圧部が前記原板を押圧することを特徴とする請求項1に記載の電極板製造装置。 - 制御部と、
前記原板支持部を介して前記原板を搬送する搬送ローラーとをさらに有し、
前記制御部は前記搬送ローラーを間欠動作させ、前記搬送ローラーを停止させた際に前記切断が行われることを特徴とする請求項2に記載の電極板製造装置。 - 前記抜き刃は片刃のトムソン刃であることを特徴とする請求項1、請求項2または請求項3に記載の電極板製造装置。
- 原板支持部に支持されて、電極活物質が塗工された電極板の原板に対して、駆動部により、前記原板支持部に対向配置されて前記原板を切断する枠形状の抜き刃と該抜き刃の枠形状の内側に配置された第1の押圧部とが固定された支持基板を進出させて、
前記第1の押圧部によって前記原板を押圧するとともに、
前記抜き刃が、前記原板に侵入して前記原板の前記枠形状の内側の切断部が曲げ変形したときの前記原板の主面に沿う方向に対する接線の傾きが、前記電極板と前記電極活物質との密着力が増加するように、前記第1の押圧部と1mm以上10mm以下に設定された間隔を空けて、前記原板を前記枠形状に沿って切断することを特徴とする電極板製造方法。
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