JP6413697B2 - Electrode manufacturing method and electrode manufacturing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、電極の製造方法および電極の製造装置に関するものである。 The present invention relates to an electrode manufacturing method and an electrode manufacturing apparatus.
二次電池やキャパシタのような蓄電装置は再充電が可能であり、繰り返し使用することができるため電源として広く利用されている。蓄電装置はケース内に電極組立体が収納されている。電極組立体の構造には、大きくは積層型と捲回型との二種類が存在する。例えば、ＥＶ用途など大容量の二次電池に用いられる積層型の電極組立体は、略矩形のシート状をなす正極電極と負極電極とを、間にセパレータを挟んだ状態で多数枚（例えば数十枚）を積層し、構成される。電極組立体を構成する電極を製造する場合、その製造工程は、例えば、塗工工程、乾燥工程、プレス工程、カット工程等を有する。塗工工程において帯状集電体（例えば金属箔）にスラリー状の活物質合剤を塗布後、乾燥工程およびプレス工程を経て、カット工程において所望の電極形状にカットする。ここで、特に積層型の電極組立体における電極の場合、カット工程では、帯状集電体上に活物質層が担持された電極材料に対し、略矩形の電極を切出し、残った端材を巻取用のリールに巻き取っている。電極を切出す方法としては、プレスカットが多用されているが、例えば、レーザビームを用いたカットも提案されている。 Power storage devices such as secondary batteries and capacitors are widely used as power sources because they can be recharged and can be used repeatedly. In the power storage device, an electrode assembly is housed in a case. There are roughly two types of electrode assembly structures, a laminated type and a wound type. For example, a stacked electrode assembly used for a large-capacity secondary battery such as an EV application has a large number (for example, several sheets) of a positive electrode and a negative electrode each having a substantially rectangular sheet shape with a separator interposed therebetween. Ten sheets) are laminated. When manufacturing the electrode which comprises an electrode assembly, the manufacturing process has a coating process, a drying process, a press process, a cutting process etc., for example. In a coating process, after applying a slurry-like active material mixture to a strip-shaped current collector (for example, a metal foil), a drying process and a pressing process are performed, and then a desired electrode shape is cut in a cutting process. Here, particularly in the case of an electrode in a laminated electrode assembly, in the cutting step, a substantially rectangular electrode is cut out from the electrode material carrying the active material layer on the strip-shaped current collector, and the remaining end material is wound. It is wound on a take-up reel. As a method of cutting out the electrode, press cutting is frequently used, but for example, cutting using a laser beam has also been proposed.
上記の製造工程において、帯状集電体又は電極材料は、搬送経路上では搬送ローラにより支持される。搬送ローラに代え、電極材料を浮かせて搬送する技術もある。例えば、特許文献１ではエアフローティングで電極シートを搬送している。具体的には、エアフローティングゾーンには搬送用ローラが設けられておらず、電極シートはエアフローティングによる完全無接触搬送（エアフロー搬送）が行なわれる。エアフローティングゾーンでは、電極シートの上方と下方からスリット状ノズルを用いて電極シートにエアを吹き付け、電極シートに浮力を与えている。 In the above manufacturing process, the strip-shaped current collector or electrode material is supported by the transport roller on the transport path. There is also a technique for transferring the electrode material while floating instead of the transfer roller. For example, in patent document 1, the electrode sheet is conveyed by air floating. Specifically, no conveyance roller is provided in the air floating zone, and the electrode sheet is completely contactlessly conveyed (air flow conveyance) by air floating. In the air floating zone, air is blown to the electrode sheet from above and below the electrode sheet using slit-like nozzles to give buoyancy to the electrode sheet.
ところで、集電体に活物質層が担持された電極材料から電極形状にカット・分離する工程において、カット後の端材を破断させない為には、電極形状や搬送速度が制限されるという問題がある。例えば、製造時間の短縮する為、搬送速度の高速化を図ると、巻取装置により電極材料に加えるテンションを上げる必要がある。一方で、帯状の電極材料より、効率よく矩形の電極を切出すほど、カット後に残る端材の断面積は小さくなる。このため、搬送速度を上げる、あるいは電極を効率よく切出すほど、電極のカット位置と巻取装置との間で、電極材料が破断しやすくなる。破断する電極材料の端材自体は、製品に用いられるものではないが、この位置で破断すると、カット前の電極材料にテンションを加え、搬送することが出来なくなる。 By the way, in the process of cutting / separating into an electrode shape from the electrode material carrying the active material layer on the current collector, there is a problem that the electrode shape and the conveyance speed are limited so as not to break the cut end material after cutting. is there. For example, in order to shorten the manufacturing time, when the conveyance speed is increased, it is necessary to increase the tension applied to the electrode material by the winding device. On the other hand, the more efficiently a rectangular electrode is cut out from the band-shaped electrode material, the smaller the cross-sectional area of the end material remaining after cutting. For this reason, the higher the conveying speed or the more efficiently cutting out the electrode, the easier the electrode material breaks between the electrode cutting position and the winding device. The end material itself of the electrode material that breaks is not used in the product, but if it breaks at this position, it becomes impossible to apply tension to the electrode material before cutting and transport it.
本発明の目的は、カット工程における電極材料の破断を抑制することができる電極の製造方法および電極の製造装置を提供することにある。 The objective of this invention is providing the manufacturing method of an electrode and the manufacturing apparatus of an electrode which can suppress the fracture | rupture of the electrode material in a cutting process.
請求項１に記載の発明では、集電体に活物質層が担持された電極材料を電極形状にカットする工程を含む電極の製造方法であって、前記電極材料を電極形状にカットする際に、音波の放射圧により前記電極材料を浮揚及び搬送させるようにしたことを要旨とする。 The invention according to claim 1 is an electrode manufacturing method including a step of cutting an electrode material having an active material layer supported on a current collector into an electrode shape, and the electrode material is cut into an electrode shape. The gist of the invention is that the electrode material is levitated and conveyed by the radiation pressure of sound waves.
請求項１に記載の発明によれば、集電体に活物質層が担持された電極材料を電極形状にカットする際に、音波の放射圧により電極材料が浮揚及び搬送される。よって、電極材料の搬送経路上でも順方向へ力を付与することにより電極材料（の端材）に加わる力を分散してカット工程における電極材料の破断を抑制することができる。 According to the first aspect of the present invention, when the electrode material having the active material layer supported on the current collector is cut into an electrode shape, the electrode material is levitated and conveyed by the radiation pressure of sound waves. Therefore, the force applied to the electrode material (the end material) can be dispersed by applying a force in the forward direction even on the transport path of the electrode material, and the breakage of the electrode material in the cutting process can be suppressed.
請求項２に記載のように、請求項１に記載の電極の製造方法において、前記音波の放射圧による浮揚及び搬送は、レーザカットの際に行われるとよい。
請求項３に記載の発明では、集電体に活物質層が担持された電極材料を電極形状にカットする工程を含む電極の製造方法であって、前記電極材料を電極形状にカットした後に、音波の放射圧により前記電極材料を浮揚及び搬送させるようにしたことを要旨とする。
As described in claim 2, in the electrode manufacturing method according to claim 1, the levitation and conveyance by the radiation pressure of the sound wave may be performed at the time of laser cutting.
The invention according to claim 3 is an electrode manufacturing method including a step of cutting an electrode material having an active material layer supported on a current collector into an electrode shape, and after cutting the electrode material into an electrode shape, The gist is that the electrode material is levitated and conveyed by the radiation pressure of sound waves.
請求項３に記載の発明によれば、集電体に活物質層が担持された電極材料を電極形状にカットした後に、音波の放射圧により電極材料が浮揚及び搬送される。よって、電極材料の端材と電極を同時搬送することによりカット工程における電極材料の破断を抑制することができる。 According to the third aspect of the present invention, after the electrode material having the active material layer supported on the current collector is cut into an electrode shape, the electrode material is levitated and conveyed by the radiation pressure of sound waves. Therefore, the breakage of the electrode material in the cutting process can be suppressed by simultaneously conveying the end material of the electrode material and the electrode.
請求項４に記載のように、請求項３に記載の電極の製造方法において、前記音波の放射圧による浮揚及び搬送は、プレスカットによるカット後に行われるとよい。
請求項５に記載の発明では、機械振動を出力する振動子と、集電体に活物質層が担持された電極材料の搬送路に配置され、前記振動子からの機械振動を音波に変換する振動板と、前記振動板の放射面からの音波の放射圧により前記電極材料を浮揚及び搬送させた状態でレーザビームの照射により前記電極材料を電極形状にレーザカットするレーザカット機構と、を備えたことを要旨とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the electrode manufacturing method according to the third aspect of the present invention, the levitation and transportation by the radiation pressure of the sound wave may be performed after the cut by press cut.
In the invention according to claim 5, the vibrator is arranged in the conveying path of the vibrator that outputs the mechanical vibration and the electrode material in which the active material layer is supported on the current collector, and converts the mechanical vibration from the vibrator into the sound wave. A diaphragm, and a laser cut mechanism for laser-cutting the electrode material into an electrode shape by irradiating a laser beam in a state where the electrode material is levitated and conveyed by a radiation pressure of sound waves from a radiation surface of the diaphragm. This is the summary.
請求項５に記載の発明によれば、振動子の出力する機械振動が、集電体に活物質層が担持された電極材料の搬送路に配置された振動板において音波に変換される。レーザカット機構において、振動板の放射面からの音波の放射圧により電極材料を浮揚及び搬送させた状態でレーザビームの照射により電極材料が電極形状にレーザカットされる。よって、カット工程における電極材料の破断を抑制することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the mechanical vibration output from the vibrator is converted into a sound wave in the diaphragm disposed in the transport path of the electrode material in which the active material layer is supported on the current collector. In the laser cutting mechanism, the electrode material is laser-cut into an electrode shape by irradiation with a laser beam in a state where the electrode material is levitated and conveyed by the radiation pressure of sound waves from the radiation surface of the diaphragm. Therefore, breakage of the electrode material in the cutting process can be suppressed.
請求項６に記載の発明では、集電体に活物質層が担持された電極材料を電極形状にプレスカットするプレスカット機構と、機械振動を出力する振動子と、前記電極形状にプレスカット後の前記電極材料の搬送路に配置され、前記振動子からの機械振動を音波に変換する振動板と、前記振動板の放射面からの音波の放射圧により前記電極材料を浮揚及び搬送させつつ前記プレスカットした電極をピックアップするピックアップ機構と、を備えたことを要旨とする。 In the invention according to claim 6, a press-cut mechanism that press-cuts an electrode material carrying an active material layer on a current collector into an electrode shape, a vibrator that outputs mechanical vibrations, and after the press-cut to the electrode shape A vibration plate that is disposed in the conveyance path of the electrode material, converts mechanical vibration from the vibrator into sound waves, and floats and conveys the electrode material by radiation pressure of sound waves from a radiation surface of the vibration plate. And a pickup mechanism for picking up the press-cut electrode.
請求項６に記載の発明によれば、プレスカット機構において、集電体に活物質層が担持された電極材料が電極形状にプレスカットされる。振動子の出力する機械振動が、電極形状にプレスカット後の電極材料の搬送路に配置された振動板において音波に変換される。ピックアップ機構において、振動板の放射面からの音波の放射圧により電極材料を浮揚及び搬送させつつプレスカットした電極がピックアップされる。よって、カット工程における電極材料の破断を抑制することができる。 According to the invention described in claim 6, in the press cut mechanism, the electrode material in which the active material layer is supported on the current collector is press cut into an electrode shape. The mechanical vibration output from the vibrator is converted into a sound wave in a diaphragm arranged in the electrode material transport path after being cut into an electrode shape. In the pick-up mechanism, the press-cut electrode is picked up while the electrode material is levitated and conveyed by the radiation pressure of the sound wave from the radiation surface of the diaphragm. Therefore, breakage of the electrode material in the cutting process can be suppressed.
本発明によれば、カット工程における電極材料の破断を抑制することができる。 According to this invention, the fracture | rupture of the electrode material in a cutting process can be suppressed.
以下、リチウムイオン二次電池に具体化した一実施形態を図面にしたがって説明する。
図１に示すように、電極の製造装置１０は、集電体としての帯状金属箔３０を供給する供給機構２０と、塗工装置２１と、乾燥装置２２と、プレス装置２３と、レーザカット機構２４と、ピックアップ機構２５と、巻取機構２６と、超音波搬送装置４０と、を有する。帯状金属箔３０の搬送方向に沿って、順に、供給機構２０、帯状金属箔３０に活物質合剤を塗布する塗工装置２１、活物質合剤を乾燥する乾燥装置２２、プレス装置２３、電極形状にレーザカットするレーザカット機構２４、電極の分離を行うピックアップ機構２５、巻取機構２６が配置されている。
Hereinafter, an embodiment embodied in a lithium ion secondary battery will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, an electrode manufacturing apparatus 10 includes a supply mechanism 20 that supplies a strip-shaped metal foil 30 as a current collector, a coating apparatus 21, a drying apparatus 22, a press apparatus 23, and a laser cutting mechanism. 24, a pickup mechanism 25, a winding mechanism 26, and an ultrasonic conveyance device 40. Along the conveyance direction of the strip-shaped metal foil 30, the supply mechanism 20, the coating device 21 for applying the active material mixture to the strip-shaped metal foil 30, the drying device 22 for drying the active material mixture, the press device 23, the electrode A laser cutting mechanism 24 that performs laser cutting into a shape, a pickup mechanism 25 that separates electrodes, and a winding mechanism 26 are disposed.
供給機構２０は、帯状金属箔３０が巻装された供給ロール２０ａを備える。帯状金属箔３０は長手方向が供給ロール２０ａの周方向に延びる状態で供給ロール２０ａに巻装され、この帯状金属箔３０の長手方向に直交する方向を短手方向とする。供給ロール２０ａは、支持機構によって回転可能に支持されている。そして、供給機構２０は、塗工装置２１へ帯状金属箔３０を供給する。 The supply mechanism 20 includes a supply roll 20a around which a strip-shaped metal foil 30 is wound. The strip-shaped metal foil 30 is wound around the supply roll 20a with the longitudinal direction extending in the circumferential direction of the supply roll 20a, and the direction perpendicular to the longitudinal direction of the strip-shaped metal foil 30 is the short direction. The supply roll 20a is rotatably supported by a support mechanism. Then, the supply mechanism 20 supplies the strip-shaped metal foil 30 to the coating device 21.
塗工装置２１は第１ダイヘッド２１ａを備え、この第１ダイヘッド２１ａの吐出口（図示せず）は、帯状金属箔３０の上方において、帯状金属箔３０の上面に対向配置されている。また、塗工装置２１は第２ダイヘッド２１ｂを備え、この第２ダイヘッド２１ｂの吐出口（図示せず）は、帯状金属箔３０の下方において、帯状金属箔３０の下面に対向配置されている。そして、第１ダイヘッド２１ａの吐出口からは、供給ロール２０ａから送り出された帯状金属箔３０の上面に、活物質層３１となるスラリー（活物質合剤）が塗布される。また、第２ダイヘッド２１ｂの吐出口からは、供給ロール２０ａから送り出された帯状金属箔３０の下面に、活物質層３１となるスラリー（活物質合剤）が塗布される。活物質合剤は、活物質、導電助剤、及びバインダー（結着剤）を混合し、溶剤を添加して混練したものである。 The coating device 21 includes a first die head 21 a, and a discharge port (not shown) of the first die head 21 a is disposed above the band-shaped metal foil 30 and opposed to the upper surface of the band-shaped metal foil 30. The coating device 21 includes a second die head 21 b, and a discharge port (not shown) of the second die head 21 b is disposed below the band-shaped metal foil 30 so as to face the lower surface of the band-shaped metal foil 30. And the slurry (active material mixture) used as the active material layer 31 is apply | coated to the upper surface of the strip | belt-shaped metal foil 30 sent out from the supply roll 20a from the discharge outlet of the 1st die head 21a. Moreover, the slurry (active material mixture) used as the active material layer 31 is apply | coated to the lower surface of the strip | belt-shaped metal foil 30 sent out from the supply roll 20a from the discharge outlet of the 2nd die head 21b. The active material mixture is obtained by mixing an active material, a conductive additive, and a binder (binder), adding a solvent, and kneading.
このようにして、塗工装置２１は帯状金属箔３０に、活物質層３１となるスラリー（活物質合剤）を塗布する。即ち、塗工装置２１によって帯状金属箔３０に両面に、活物質層３１となるスラリー（活物質合剤）が塗布される。 In this manner, the coating apparatus 21 applies the slurry (active material mixture) that becomes the active material layer 31 to the strip-shaped metal foil 30. That is, the slurry (active material mixture) used as the active material layer 31 is apply | coated to the strip | belt-shaped metal foil 30 by the coating device 21 on both surfaces.
乾燥装置２２は、活物質層３１となるスラリー（活物質合剤）を乾燥させる。具体的には、乾燥装置２２は、熱源からの熱によって、帯状金属箔３０の両面に形成した活物質層３１となるスラリー（活物質合剤）を乾燥させる乾燥機２２ａを備える。そして、乾燥機２２ａの内部において、帯状金属箔３０に塗布された活物質層３１となるスラリー（活物質合剤）が乾燥される。 The drying device 22 dries the slurry (active material mixture) that becomes the active material layer 31. Specifically, the drying device 22 includes a dryer 22a that dries a slurry (active material mixture) that becomes the active material layer 31 formed on both surfaces of the strip-shaped metal foil 30 by heat from a heat source. And the slurry (active material mixture) used as the active material layer 31 apply | coated to the strip | belt-shaped metal foil 30 is dried inside the dryer 22a.
プレス装置２３は、乾燥装置２２を通過した後の帯状金属箔３０を、その表面と直交する方向からプレスする。プレス装置２３は、帯状金属箔３０を、回転するプレスローラ２３ａ，２３ｂで挟み込んで加圧して所定の厚みにする。このようにして、帯状金属箔３０に活物質層３１が担持された電極材料３２が形成される。 The press device 23 presses the strip-shaped metal foil 30 after passing through the drying device 22 from a direction orthogonal to the surface thereof. The press device 23 sandwiches the strip-shaped metal foil 30 with rotating press rollers 23a and 23b and presses it to a predetermined thickness. In this way, the electrode material 32 in which the active material layer 31 is supported on the belt-shaped metal foil 30 is formed.
レーザカット機構２４では、帯状金属箔３０に活物質層３１が担持された電極材料３２を所望の電極３３（図２（ａ）参照）の形状にレーザカットする。レーザカット機構２４は、図４に示すように、集光レンズ２４ａとアシストガスノズル２４ｂを備える。レーザビームＬｂが集光レンズ２４ａにより集光されて電極材料３２に照射される。また、アシストガスノズル２４ｂを通してレーザアシストガスが電極材料３２におけるレーザビームの照射される部位に吹き付けられる。そして、電極材料３２にレーザアシストガスを吹き付けつつレーザビームＬｂの照射により貫通孔３４（図５，６参照）が形成される。このとき、レーザビームが走査されて電極材料３２に連続する貫通孔３４が形成され、所望の電極形状にレーザカットされる。 In the laser cutting mechanism 24, the electrode material 32 having the active material layer 31 supported on the belt-shaped metal foil 30 is laser-cut into a desired electrode 33 (see FIG. 2A). As shown in FIG. 4, the laser cut mechanism 24 includes a condenser lens 24a and an assist gas nozzle 24b. The laser beam Lb is condensed by the condensing lens 24a and applied to the electrode material 32. Further, the laser assist gas is blown to the portion of the electrode material 32 that is irradiated with the laser beam through the assist gas nozzle 24b. Then, a through hole 34 (see FIGS. 5 and 6) is formed by irradiating the electrode material 32 with a laser beam Lb while spraying a laser assist gas. At this time, the laser beam is scanned to form a through hole 34 continuous with the electrode material 32, and the laser is cut into a desired electrode shape.
このように、レーザカット機構２４において、電極材料３２が電極形状にカットされ、電極の製造方法として帯状金属箔３０に活物質層３１が担持された電極材料３２を電極形状にカットする工程を含む。 As described above, in the laser cutting mechanism 24, the electrode material 32 is cut into an electrode shape, and the electrode manufacturing method includes a step of cutting the electrode material 32 in which the active material layer 31 is supported on the belt-shaped metal foil 30 into an electrode shape. .
超音波搬送装置４０は、電極材料３２の搬送路におけるレーザカットを行う部位の配置されている。そして、超音波搬送装置４０は、音波の放射圧で電極材料３２を浮揚及び搬送する。 The ultrasonic conveyance device 40 is disposed at a site where laser cutting is performed in the conveyance path of the electrode material 32. And the ultrasonic conveyance apparatus 40 floats and conveys the electrode material 32 with the radiation pressure of a sound wave.
詳しくは、図２に示すように、超音波搬送装置４０は、電極材料３２の搬送路に配置された３枚の振動板４１，４２，４３と、３個のホーン４４，４５，４６と、３個のランジュバン型の振動子４７，４８，４９と、発振器５０と、３個のホーン５１，５２，５３と、３個のランジュバン型の振動子５４，５５，５６と、を備える。３枚の振動板４１，４２，４３は、帯板状をなし、電極材料３２の搬送路に水平に配置されている。３枚の振動板４１，４２，４３は、電極材料３２の搬送路において電極材料３２（帯状金属箔３０）の短手方向に並べて配置されている。即ち、電極材料３２（帯状金属箔３０）の短手方向における左端側に振動板４１が、短手方向における右端側に振動板４３が、短手方向における中央部に振動板４２が、それぞれ、電極材料３２（帯状金属箔３０）の長手方向に沿って延びるように配置されている。振動板４１，４２，４３は少なくともピックアップ機構２５の配置位置（ピックアップされる位置）まで延設されている。また、振動板４１，４２，４３の上面に離間して、電極材料３２（帯状金属箔３０）が位置する。 Specifically, as shown in FIG. 2, the ultrasonic transport device 40 includes three diaphragms 41, 42, 43 disposed in the transport path of the electrode material 32, three horns 44, 45, 46, Three Langevin-type vibrators 47, 48, 49, an oscillator 50, three horns 51, 52, 53, and three Langevin-type vibrators 54, 55, 56 are provided. The three diaphragms 41, 42, and 43 are in the form of strips and are disposed horizontally in the conveyance path of the electrode material 32. The three diaphragms 41, 42, 43 are arranged side by side in the short direction of the electrode material 32 (band metal foil 30) in the conveyance path of the electrode material 32. That is, the diaphragm 41 is on the left end side in the short direction of the electrode material 32 (band metal foil 30), the diaphragm 43 is on the right end side in the short direction, and the diaphragm 42 is in the center in the short direction. It arrange | positions so that it may extend along the longitudinal direction of the electrode material 32 (band-shaped metal foil 30). The diaphragms 41, 42, and 43 extend at least to the arrangement position of the pickup mechanism 25 (position to be picked up). Further, the electrode material 32 (band metal foil 30) is positioned apart from the upper surfaces of the diaphragms 41, 42, and 43.
振動板４１の一端の下面にホーン４４が振動伝達可能に接続されているとともに振動板４１の他端の下面にホーン５１が振動伝達可能に接続されている。同様に、振動板４２の一端の下面にホーン４５が振動伝達可能に接続されているとともに振動板４２の他端の下面にホーン５２が振動伝達可能に接続されている。振動板４３の一端の下面にホーン４６が振動伝達可能に接続されているとともに振動板４３の他端の下面にホーン５３が振動伝達可能に接続されている。 A horn 44 is connected to the lower surface of one end of the diaphragm 41 so as to be able to transmit vibration, and a horn 51 is connected to the lower surface of the other end of the diaphragm 41 so as to be able to transmit vibration. Similarly, a horn 45 is connected to the lower surface of one end of the diaphragm 42 so as to be able to transmit vibration, and a horn 52 is connected to the lower surface of the other end of the diaphragm 42 so as to be able to transmit vibration. A horn 46 is connected to the lower surface of one end of the diaphragm 43 so as to be able to transmit vibration, and a horn 53 is connected to the lower surface of the other end of the diaphragm 43 so as to be able to transmit vibration.
ホーン４４にはランジュバン型の振動子４７が固定されている。同様に、ホーン４５にはランジュバン型の振動子４８が固定されている。ホーン４６にはランジュバン型の振動子４９が固定されている。各ランジュバン型の振動子４７，４８，４９は発振器５０と接続されている。発振器５０の出力信号により各ランジュバン型の振動子４７，４８，４９が駆動される。 A Langevin type vibrator 47 is fixed to the horn 44. Similarly, a Langevin type vibrator 48 is fixed to the horn 45. A Langevin type vibrator 49 is fixed to the horn 46. Each Langevin type vibrator 47, 48, 49 is connected to an oscillator 50. The Langevin type vibrators 47, 48, 49 are driven by the output signal of the oscillator 50.
一方、ホーン５１にはランジュバン型の振動子５４が固定されている。同様に、ホーン５２にはランジュバン型の振動子５５が固定されている。ホーン５３にはランジュバン型の振動子５６が固定されている。ランジュバン型の振動子５４，５５，５６には、それぞれ、抵抗ＲとコイルＬが並列に接続されている。 On the other hand, a Langevin type vibrator 54 is fixed to the horn 51. Similarly, a Langevin type vibrator 55 is fixed to the horn 52. A Langevin type vibrator 56 is fixed to the horn 53. A resistor R and a coil L are connected in parallel to the Langevin vibrators 54, 55, and 56, respectively.
そして、ランジュバン型の振動子４７，４８，４９は機械振動を出力し、ホーン４４，４５，４６を介して振動板４１，４２，４３に送られる。振動板４１，４２，４３はホーン４４，４５，４６を介した振動子４７，４８，４９からの機械振動を音波に変換する。このとき、振動板４１，４２，４３は一方向に進む進行波を発生させて電極材料３２を搬送する推進力を付与しつつ浮揚させる。 The Langevin type vibrators 47, 48 and 49 output mechanical vibrations and are sent to the diaphragms 41, 42 and 43 via the horns 44, 45 and 46. The diaphragms 41, 42, and 43 convert mechanical vibrations from the vibrators 47, 48, and 49 through the horns 44, 45, and 46 into sound waves. At this time, the diaphragms 41, 42, and 43 are caused to float while generating a traveling wave traveling in one direction and applying a propulsive force for conveying the electrode material 32.
また、振動板４１，４２，４３の振動はホーン５１，５２，５３を介して振動子５４，５５，５６に伝達されて機械的エネルギー（振動のエネルギー）が電気的エネルギーに変換される。この電気的エネルギーが抵抗Ｒでジュール熱に変換されて放散される。このようにして、各振動板４１，４２，４３に生じる振動の波が一方向に進む進行波となり、電極材料３２は振動板４１，４２，４３の一端側から他端側へ浮揚状態で搬送される。 The vibrations of the diaphragms 41, 42, and 43 are transmitted to the vibrators 54, 55, and 56 through the horns 51, 52, and 53, and mechanical energy (vibration energy) is converted into electrical energy. This electrical energy is converted into Joule heat by the resistance R and dissipated. In this way, the vibration wave generated in each diaphragm 41, 42, 43 becomes a traveling wave traveling in one direction, and the electrode material 32 is conveyed in a floating state from one end side to the other end side of the diaphragm 41, 42, 43. Is done.
これにより、レーザカット機構２４においては、振動板４１，４２，４３の放射面４１ａ，４２ａ，４３ａからの音波の放射圧により電極材料３２を浮揚及び搬送させた状態でレーザビームＬｂの照射により電極材料３２を電極形状にレーザカットすることができる。 Thus, in the laser cut mechanism 24, the electrode material 32 is floated and conveyed by the radiation pressure of sound waves from the radiation surfaces 41a, 42a, 43a of the diaphragms 41, 42, 43, and the electrodes are irradiated by the laser beam Lb. The material 32 can be laser cut into an electrode shape.
図１のピックアップ機構２５は、電極を吸着するチャック部品２５ａ，２５ｂを有する。チャック部品２５ａ，２５ｂは水平方向および上下方向に移動できるようになっている。そして、チャック部品２５ａ，２５ｂはレーザカット後の電極３３（図２（ａ）参照）を吸着するとともにその状態で上動して所望の位置まで運んで離すようになっている。このようにして、ピックアップ機構２５はレーザカットされた電極３３を取り出す。 The pickup mechanism 25 in FIG. 1 includes chuck parts 25a and 25b that attract electrodes. The chuck parts 25a and 25b can move in the horizontal direction and the vertical direction. The chuck parts 25a and 25b adsorb the electrode 33 (see FIG. 2A) after laser cutting and move up to the desired position to release it. In this way, the pickup mechanism 25 takes out the laser-cut electrode 33.
図１の巻取機構２６は、巻取ロール２６ａを備える。巻取ロール２６ａは、一定の回転速度で回転し、供給ロール２０ａから送り出される帯状金属箔３０を巻取る。そして、電極を取り出した後の帯状金属箔３０は巻取機構２６で巻き取られる（リールで巻き取っている）。 The winding mechanism 26 in FIG. 1 includes a winding roll 26a. The winding roll 26a rotates at a constant rotational speed, and winds the strip-shaped metal foil 30 sent out from the supply roll 20a. And the strip | belt-shaped metal foil 30 after taking out an electrode is wound up by the winding mechanism 26 (it winds up with the reel).
次に、電極の製造装置１０の作用について説明する。
図１の塗工装置２１により帯状金属箔３０に両面に活物質層３１となる活物質合剤を塗布する。そして、乾燥装置２２により帯状金属箔３０に塗布された活物質合剤を乾燥する。さらに、プレス装置２３により帯状金属箔３０をプレスする。このようにして、集電体としての帯状金属箔３０に活物質層３１が担持された電極材料３２が形成される。
Next, the operation of the electrode manufacturing apparatus 10 will be described.
The active material mixture which becomes the active material layer 31 is apply | coated to the strip | belt-shaped metal foil 30 on both surfaces with the coating apparatus 21 of FIG. And the active material mixture apply | coated to the strip | belt-shaped metal foil 30 with the drying apparatus 22 is dried. Further, the strip-shaped metal foil 30 is pressed by the pressing device 23. In this way, the electrode material 32 in which the active material layer 31 is supported on the strip-shaped metal foil 30 as a current collector is formed.
そして、レーザカット機構２４においてレーザアシストガスを吹き付けながら集光レンズ２４ａにより集光されたレーザビームＬｂを電極材料３２に照射して所望の電極形状にレーザカットする。このようにして帯状金属箔３０に活物質層３１が担持された電極材料３２を電極形状にレーザカットする。 Then, the laser beam Lb condensed by the condensing lens 24a is applied to the electrode material 32 while spraying the laser assist gas in the laser cutting mechanism 24, and the laser is cut into a desired electrode shape. In this way, the electrode material 32 having the active material layer 31 supported on the strip-shaped metal foil 30 is laser-cut into an electrode shape.
電極材料３２を電極形状にカットする際に、音波の放射圧により電極材料３２を浮揚及び搬送させる。即ち、音波による放射圧による浮揚及び搬送がレーザカットの際に行われる。 When the electrode material 32 is cut into an electrode shape, the electrode material 32 is levitated and conveyed by the radiation pressure of sound waves. In other words, levitation and conveyance by radiation pressure using sound waves are performed during laser cutting.
詳しくは、超音波搬送装置４０により電極材料３２を超音波によって、浮揚、及び、電極材料３２の搬送経路上において順方向に力を付与して搬送させる。具体的には、ランジュバン型の振動子４７，４８，４９の駆動によりホーン４４，４５，４６を介して振動板４１，４２，４３を振動させる。図２に示すように、水平に配置された振動板４１，４２，４３の上方に電極材料３２が位置している。カット後の電極材料３２の端材と電極とは同時に搬送される。電極材料３２の搬送経路上でも順方向へ力が付与されるので電極材料３２（の端材）に加わる力が分散される。 Specifically, the electrode material 32 is levitated by an ultrasonic wave by the ultrasonic conveyance device 40 and conveyed in the forward direction on the conveyance path of the electrode material 32. Specifically, the diaphragms 41, 42, and 43 are vibrated through the horns 44, 45, and 46 by driving the Langevin type vibrators 47, 48, and 49. As shown in FIG. 2, the electrode material 32 is located above the horizontally arranged diaphragms 41, 42, and 43. The cut end material of the electrode material 32 and the electrode are simultaneously conveyed. Since a force is applied in the forward direction also on the conveyance path of the electrode material 32, the force applied to the electrode material 32 (end material) is dispersed.
一般的にカット後の端材を破断させない為には搬送速度が制限され、製造時間の短縮する為に搬送速度の高速化を図ると巻取のために電極材料に加えるテンションを上げる必要があり、搬送速度を上げるほど電極カット位置と巻取部との間で電極材料が破断しやすくなる。本実施形態では、レーザカットした後に電極材料３２の破断が抑制される。 Generally, the conveyance speed is limited in order not to break the cut end material, and if the conveyance speed is increased to shorten the manufacturing time, it is necessary to increase the tension applied to the electrode material for winding. As the conveying speed is increased, the electrode material is more likely to break between the electrode cutting position and the winding part. In the present embodiment, the fracture of the electrode material 32 is suppressed after laser cutting.
つまり、所望の電極形状にレーザカットした後においては電極材料３２の断面積が小さくなってしまい強度が低下している。そのため、目標マシンサイクルタイム（ＭＣＴ）を０．１秒以下／枚を実現するために、搬送速度を速くすることが困難となるが、電極材料３２を引っ張ることなく電極材料３２に対して超音波で搬送の推進力を付与することにより目標マシンサイクルタイム（ＭＣＴ）を０．１秒以下／枚を実現することができる。即ち、超音波により浮揚させつつ搬送して電極切れを防止することができる。より詳しくは、レーザカット後において単にテンションだけで引っ張ると断面積が小さくなっているので切れやすくなるが、超音波により搬送方向に推進力を付与することにより強度が弱い電極材料３２を搬送することができる（電極をピックアップ後は廃却するため特にリールに巻き取る必要はなく回収ボックスに投入する等そのまま破棄してもよい）。 That is, after laser cutting into a desired electrode shape, the cross-sectional area of the electrode material 32 becomes smaller and the strength is lowered. Therefore, in order to achieve the target machine cycle time (MCT) of 0.1 second or less / sheet, it is difficult to increase the conveyance speed, but ultrasonic waves are applied to the electrode material 32 without pulling the electrode material 32. In this case, the target machine cycle time (MCT) of 0.1 second or less / sheet can be realized by applying the driving force for the transfer. That is, the electrode can be prevented from being cut by being conveyed while being levitated by ultrasonic waves. More specifically, after laser cutting, if the tension is simply pulled, the cross-sectional area becomes small and it becomes easy to break, but the weakly strong electrode material 32 is conveyed by applying a propulsive force in the conveying direction by ultrasonic waves. (Because the electrodes are discarded after being picked up, they do not need to be wound on a reel, and may be discarded as they are put in a collection box).
また、一般的にカット後の端材を破断させない為には電極形状が制限され、効率よく矩形の電極を切出すほどカット後に残る端材の断面積は小さくなり、電極を効率よく切出すほど電極カット位置と巻取部との間で電極材料が破断しやすくなる。本実施形態では電極材料３２の破断が抑制されるので、効率よく矩形の電極を切出すことができる。 In general, the shape of the electrode is limited in order not to break the end material after cutting, and the cross-sectional area of the end material remaining after cutting becomes smaller the more efficiently a rectangular electrode is cut out, the more efficiently the electrode is cut out The electrode material is easily broken between the electrode cut position and the winding part. In this embodiment, since the fracture of the electrode material 32 is suppressed, a rectangular electrode can be cut out efficiently.
ここで、図３に示すように、振動板４１，４２，４３と電極材料３２との距離をｈ、振動板４１，４２，４３の振動の際の振幅をα、浮揚力をＷとすると、浮揚力Ｗは次の（１）式のように表される。 Here, as shown in FIG. 3, when the distance between the diaphragms 41, 42, 43 and the electrode material 32 is h, the amplitude of the vibration of the diaphragms 41, 42, 43 is α, and the levitation force is W. The levitation force W is expressed as the following equation (1).
Ｗ∝α／ｈ ・・・（１）
空中に浮揚した状態では、浮揚力Ｗが重力と釣り合っている。すなわち、音波の放射圧が適切に作用する条件下において、振幅αと浮揚距離ｈとは比例する。
W∝α / h (1)
In the state of being levitated in the air, the levitating force W is balanced with the gravity. That is, the amplitude α and the levitation distance h are proportional to each other under the condition where the radiation pressure of sound waves acts appropriately.
図３に示すように、振動板４１，４２，４３は超音波振動する。このとき、振幅αを制御することで、電極材料３２の上下方向の位置を精度良く制御することができる。
図４に示すように、レーザビームＬｂが走査されて、電極材料３２に連続する貫通孔３４が形成され、所望の電極形状にレーザカットされる。
As shown in FIG. 3, the diaphragms 41, 42, and 43 vibrate ultrasonically. At this time, the vertical position of the electrode material 32 can be accurately controlled by controlling the amplitude α.
As shown in FIG. 4, the laser beam Lb is scanned to form a through-hole 34 continuous with the electrode material 32, and laser cut into a desired electrode shape.
ここで、図５に示すように、レーザカットで発生したスパッタ３５は、超音波の振動によりレーザカットした電極から振り落とされる。
また、図６に示すように、発生したドロス３６、即ち、溶融金属のカスは異物となり、電池として組み上げたときに短絡の原因となる。ここで、本実施形態では、レーザカットで発生したドロス３６は、超音波搬送の超音波の振動によりレーザカットした電極から振り落とされる。
Here, as shown in FIG. 5, the sputter 35 generated by laser cutting is shaken off from the laser-cut electrode by ultrasonic vibration.
Further, as shown in FIG. 6, the generated dross 36, that is, the molten metal residue, becomes a foreign substance, which causes a short circuit when assembled as a battery. Here, in this embodiment, the dross 36 generated by laser cutting is shaken off from the laser-cut electrode by ultrasonic vibration of ultrasonic conveyance.
なお、電極材料３２は、プレス装置２３でプレスして平坦化されているので超音波による浮揚により上下方向に１００μｍ単位で浮揚させ、レーザカット機構２４でレーザカットする際にピントを合わせることができる。つまり、電極材料３２が平坦なので、超音波振動により、電極材料３２を、浮揚距離ｈを数１００μｍ程度とすることができる。これにより、電極材料３２を浮かせた状態で精度よくレーザカットすることができる。 Since the electrode material 32 is flattened by being pressed by the press device 23, the electrode material 32 can be lifted in units of 100 μm in the vertical direction by levitation using ultrasonic waves, and can be focused when the laser cut mechanism 24 performs laser cutting. . That is, since the electrode material 32 is flat, the levitation distance h of the electrode material 32 can be set to about several hundreds μm by ultrasonic vibration. Thereby, laser cutting can be performed with high accuracy in a state where the electrode material 32 is floated.
レーザカットされた電極３３はピックアップ機構２５において電極３３が取り出される。電極３３を取り出した後の帯状金属箔３０は巻取機構２６で巻き取られる。
電極材料３２を電極形状にレーザカットする際に、エアフローティング方式を用いると、電極材料３２の上下方向の位置決めを行うことが困難である。具体的には、電極材料３２を搬送するときに、仮に、電極材料の下方より供給されるエアの強さを一定に制御したとしても、上下方向にたなびき、レーザビームの焦点位置であるカット位置にズレを生じてしまいレーザカット不良を招くおそれがある。また、レーザアシストガスの流れによっても上下方向の位置決めすることが困難になる。
The electrode 33 is taken out from the laser-cut electrode 33 by the pickup mechanism 25. The strip-shaped metal foil 30 after the electrode 33 is taken out is taken up by the take-up mechanism 26.
If the air floating method is used when laser cutting the electrode material 32 into an electrode shape, it is difficult to position the electrode material 32 in the vertical direction. Specifically, when the electrode material 32 is transported, even if the strength of the air supplied from below the electrode material is controlled to be constant, the cut position that flies in the vertical direction and is the focal position of the laser beam. May cause a laser cut defect. In addition, positioning in the vertical direction is difficult due to the flow of the laser assist gas.
本実施形態では、図１のように超音波搬送装置４０を用いて音波の放射圧で電極材料３２を浮揚及び搬送して電極材料３２を上下方向に位置決めしており、レーザカット時に上下位置の位置決め精度の向上が図られる。よって、レーザカット時に高速、具体的には、目標マシンサイクルタイム（ＭＣＴ）を０．１秒以下／枚にして、電極を搬送するとレーザアシストガス等で上下方向にたなびきレーザビームの焦点位置と電極カット位置にズレを生じ、レーザカット不良が発生してしまうのを防止することができる。また、駆動ローラ等による接触式送出しに比べ本実施形態では非接触により搬送力を付与しており、活物質層表面の傷付きや活物質の剥離が防止される。さらに、非接触での位置決めのため電極表面に凹凸（キズ）をなくすことができ電池として組み上げたときに凸部分に負極でのＬｉが先に析出してしまうことが防止できる。 In this embodiment, as shown in FIG. 1, the electrode material 32 is levitated and conveyed by the radiation pressure of the sound wave using the ultrasonic conveyance device 40 to position the electrode material 32 in the vertical direction. The positioning accuracy can be improved. Therefore, when the electrode is transported at a high speed when the laser is cut, specifically, the target machine cycle time (MCT) is 0.1 second or less / sheet, the focus position and the electrode of the laser beam that flies vertically with a laser assist gas or the like It is possible to prevent the occurrence of laser cut defects by causing a shift in the cut position. Further, in the present embodiment, a conveying force is applied in a non-contact manner compared to contact-type delivery using a drive roller or the like, and scratches on the active material layer surface and separation of the active material are prevented. Furthermore, since the surface of the electrode can be made non-contact for non-contact positioning, it is possible to prevent Li from the negative electrode from precipitating first on the convex portion when assembled as a battery.
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）電極の製造方法として、帯状金属箔３０に活物質層３１が担持された電極材料３２を電極形状にカットする工程を含む電極の製造方法であって、電極材料３２を電極形状にカットする際に、音波の放射圧により電極材料３２を浮揚及び搬送させるようにした。よって、電極材料３２の搬送経路上でも順方向へ力を付与することにより電極材料３２（の端材）に加わる力を分散してカット工程における電極材料３２の破断を抑制することができる。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) As an electrode manufacturing method, an electrode manufacturing method including a step of cutting an electrode material 32 having an active material layer 31 supported on a strip-shaped metal foil 30 into an electrode shape, the electrode material 32 being cut into an electrode shape In this case, the electrode material 32 is levitated and conveyed by the radiation pressure of sound waves. Therefore, the force applied to the electrode material 32 (the end material) can be dispersed by applying a force in the forward direction even on the conveyance path of the electrode material 32, and the breakage of the electrode material 32 in the cutting process can be suppressed.
（２）音波の放射圧による浮揚及び搬送は、レーザカットの際に行われる。よって、レーザカット時の上下位置の位置決め精度を向上することかできる。
（３）超音波搬送の微細振動によりドロスを排除することができる。詳しくは、発生したドロス３６を超音波の振動によりレーザカットした電極から振り落とすことができる。そのため、溶融中および凝固した玉状ドロスなどを、後工程で異物として電極に付着することを回避して短絡を未然に防止することができる。
(2) Levitation and conveyance by the radiation pressure of sound waves are performed during laser cutting. Therefore, the positioning accuracy of the vertical position at the time of laser cutting can be improved.
(3) Dross can be eliminated by the fine vibration of ultrasonic conveyance. Specifically, the generated dross 36 can be shaken off from the laser-cut electrode by ultrasonic vibration. Therefore, it is possible to prevent a short circuit from occurring by avoiding adhesion of the molten and solidified ball-shaped dross to the electrode as a foreign substance in a subsequent process.
（４）駆動ローラによる送出し方式に比べて、非接触による搬送力付与により、活物質層表面の傷付きや活物質の剥離を防止することができる。
（５）単なる浮揚装置であるエアフローティング方式に比べて、カット後の端材と電極との同時搬送を行うことができる。
(4) Compared with the feeding method using a driving roller, the surface of the active material layer can be prevented from being damaged and the active material can be prevented from being peeled off by applying a non-contact conveying force.
(5) Compared with the air floating system that is a simple levitation device, the cut end material and the electrode can be simultaneously conveyed.
（６）振動板は一方向へ進む進行波を発生させて電極材料３２を搬送する推進力を付与しつつ浮揚させるので、電極（浮揚物体）間に生じる音響流（空気流れ）により、レーザカットで発生したスパッタ３５やレーザカットで発生したドロス３６等を取り除くことも可能となる。さらに、強制的に風を流せば更にドロス（カス）３６等を排斥することが容易となる。 (6) Since the diaphragm generates a traveling wave traveling in one direction and floats while applying a propulsive force for conveying the electrode material 32, laser cutting is performed by acoustic flow (air flow) generated between the electrodes (floating objects). It is also possible to remove the sputter 35 generated in step 1 and the dross 36 generated by laser cutting. Further, if the wind is forced to flow, dross 36 and the like can be easily removed.
（７）電極の製造装置の構成として、機械振動を出力する振動子４７，４８，４９と、帯状金属箔３０に活物質層３１が担持された電極材料３２の搬送路に配置され、振動子４７，４８，４９からの機械振動を音波に変換する振動板４１，４２，４３を備える。さらに、振動板４１，４２，４３の放射面４１ａ，４２ａ，４３ａからの音波の放射圧により電極材料３２を浮揚及び搬送させた状態でレーザビームＬｂの照射により電極材料３２を電極形状にレーザカットするレーザカット機構２４を備える。よって、カット工程における電極材料３２の破断を抑制することができる。 (7) As a configuration of the electrode manufacturing apparatus, the vibrators 47, 48, and 49 that output mechanical vibration and the electrode material 32 in which the active material layer 31 is supported on the belt-shaped metal foil 30 are arranged in the conveyance path, and the vibrator Diaphragms 41, 42, and 43 are provided for converting mechanical vibrations from 47, 48, and 49 into sound waves. Further, the electrode material 32 is laser cut into an electrode shape by irradiation with the laser beam Lb in a state where the electrode material 32 is levitated and conveyed by the radiation pressure of sound waves from the radiation surfaces 41a, 42a and 43a of the diaphragms 41, 42 and 43. A laser cut mechanism 24 is provided. Therefore, breakage of the electrode material 32 in the cutting process can be suppressed.
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・レーザカットの際にファイバレーザ方式でもよい。
・振動板４１，４２，４３の構成として、表面にレーザ光反射用のニッケル等のメッキを施してもよい。つまり、レーザビームが透過した場合、振動板が黒色であると吸収して溶けることが懸念されるがメッキ層によりレーザビームを反射してレーザビームが当たってもダメージを受けにくいようにする。
The embodiment is not limited to the above, and may be embodied as follows, for example.
-A fiber laser system may be used for laser cutting.
-As a structure of the diaphragms 41, 42, 43, the surface may be plated with nickel or the like for reflecting laser light. That is, when the laser beam is transmitted, there is a concern that if the diaphragm is black, it will be absorbed and melted, but the laser beam is reflected by the plating layer so that it is not easily damaged even if it hits the laser beam.
・電極材料３２の搬送路において搬送路に沿って複数枚の振動板を並べて配置し、振動板と振動板との間においてレーザカットしてもよい。
・カット工程は、レーザカット工程ではなく、図７に示すように、プレスカット工程であってもよく、プレスカット機構６０は、カット用金型６０ａ，６０ｂを有する。そして、電極材料３２を電極形状にカットした後に、音波の放射圧により電極材料３２を浮揚及び搬送させる。つまり、音波の放射圧による浮揚及び搬送を、プレスカットによるカット後に行うこととし、カット後の端材と電極とを同時搬送する。
A plurality of diaphragms may be arranged side by side along the conveyance path in the conveyance path of the electrode material 32, and laser cutting may be performed between the diaphragm and the diaphragm.
The cutting process may be a press cutting process as shown in FIG. 7 instead of the laser cutting process, and the press cutting mechanism 60 includes cutting dies 60a and 60b. Then, after the electrode material 32 is cut into an electrode shape, the electrode material 32 is levitated and conveyed by the radiation pressure of sound waves. That is, levitation and conveyance by the radiation pressure of sound waves are performed after cutting by press cutting, and the cut end material and the electrode are simultaneously conveyed.
詳しくは、図７において、プレスカット機構６０は、カット用金型６０ａ，６０ｂを電極材料３２に向かって下動させることにより電極材料３２を電極形状にプレスカットする。超音波搬送装置４０は、図２に示した構成と同様な構成としており、３枚の振動板４１，４２，４３と、３個のホーン４４，４５，４６と、３個のランジュバン型の振動子４７，４８，４９と、発振器５０と、３個のホーン５１，５２，５３と、３個のランジュバン型の振動子５４，５５，５６と、を備える。ランジュバン型の振動子５４，５５，５６には、それぞれ、抵抗ＲとコイルＬが並列に接続されている。電極形状にプレスカット後の電極材料３２の搬送路に、振動板４１，４２，４３が配置され、振動板４１，４２，４３においてホーン４４，４５，４６を介した振動子４７，４８，４９からの機械振動を音波に変換する。また、振動板４１，４２，４３の振動はホーン５１，５２，５３を介して振動子５４，５５，５６に伝達されて機械的エネルギー（振動のエネルギー）が電気的エネルギーに変換される。図７のピックアップ機構２５は、振動板４１，４２，４３の放射面４１ａ，４２ａ，４３ａからの音波の放射圧により電極材料３２を浮揚及び搬送させつつプレスカットした電極をピックアップする。 Specifically, in FIG. 7, the press-cut mechanism 60 press-cuts the electrode material 32 into an electrode shape by moving the cutting dies 60 a and 60 b downward toward the electrode material 32. The ultrasonic conveyance device 40 has the same configuration as that shown in FIG. 2, and includes three diaphragms 41, 42, 43, three horns 44, 45, 46, and three Langevin type vibrations. Sub-units 47, 48, 49, an oscillator 50, three horns 51, 52, 53, and three Langevin type vibrators 54, 55, 56 are provided. A resistor R and a coil L are connected in parallel to the Langevin vibrators 54, 55, and 56, respectively. Diaphragms 41, 42, 43 are arranged in the conveyance path of the electrode material 32 after being cut into an electrode shape, and vibrators 47, 48, 49 are arranged in the diaphragms 41, 42, 43 via horns 44, 45, 46. Converts mechanical vibration from the sound wave. The vibrations of the diaphragms 41, 42, and 43 are transmitted to the vibrators 54, 55, and 56 through the horns 51, 52, and 53, and mechanical energy (vibration energy) is converted into electrical energy. The pickup mechanism 25 in FIG. 7 picks up the press-cut electrodes while the electrode material 32 is floated and conveyed by the radiation pressure of sound waves from the radiation surfaces 41a, 42a, 43a of the diaphragms 41, 42, 43.
このようにすると、プレスカットの際にプレスの刃に電極片が付き、それがゴミとなって落ちても、超音波振動により振り落して異物の付着を防止できるとともに異物による電極表面のキズの発生を防止して電極の欠陥を削減できる。 In this way, even if an electrode piece is attached to the blade of the press during the press cut, and it falls as dust, it can be shaken off by ultrasonic vibration to prevent foreign matter from adhering, and the electrode surface can be damaged by foreign matter. Generation | occurrence | production can be prevented and the defect of an electrode can be reduced.
なお、本実施形態の超音波搬送方式を用いない場合には、電極材料３２から電極を完全に分離（カット）せず、ピックアップ直前に残した一部を切断することになる。
よって、以下のような効果を得ることができる。
In addition, when not using the ultrasonic conveyance system of this embodiment, the electrode is not completely separated (cut) from the electrode material 32, but a part left immediately before the pickup is cut.
Therefore, the following effects can be obtained.
（８）電極の製造方法として、帯状金属箔３０に活物質層３１が担持された電極材料３２を電極形状にカットする工程を含む電極の製造方法であって、電極材料３２を電極形状にカットした後に、音波の放射圧により電極材料３２を浮揚及び搬送させる。よって、電極材料３２の端材と電極を同時搬送することによりカット工程における電極材料３２の破断を抑制することができる。 (8) As an electrode manufacturing method, an electrode manufacturing method including a step of cutting an electrode material 32 having an active material layer 31 supported on a strip-shaped metal foil 30 into an electrode shape, the electrode material 32 being cut into an electrode shape After that, the electrode material 32 is levitated and conveyed by the radiation pressure of sound waves. Therefore, the breakage of the electrode material 32 in the cutting step can be suppressed by simultaneously conveying the end material of the electrode material 32 and the electrode.
（９）音波の放射圧による浮揚及び搬送は、プレスカットによるカット後に行われるので、実用的である。
（１０）電極の製造装置の構成として、帯状金属箔３０に活物質層３１が担持された電極材料３２を電極形状にプレスカットするプレスカット機構６０と、機械振動を出力する振動子４７，４８，４９と、電極形状にプレスカット後の電極材料３２の搬送路に配置され、振動子４７，４８，４９からの機械振動を音波に変換する振動板４１，４２，４３を備える。さらに、振動板４１，４２，４３の放射面４１ａ，４２ａ，４３ａからの音波の放射圧により電極材料３２を浮揚及び搬送させつつプレスカットした電極をピックアップするピックアップ機構２５を備える。よって、カット工程における電極材料３２の破断を抑制することができる。
(9) Since the levitation and conveyance by the radiation pressure of sound waves are performed after the cut by the press cut, it is practical.
(10) As a configuration of the electrode manufacturing apparatus, a press-cut mechanism 60 that press-cuts the electrode material 32 having the active material layer 31 supported on the belt-shaped metal foil 30 into an electrode shape, and vibrators 47 and 48 that output mechanical vibrations. , 49, and vibration plates 41, 42, 43 that are arranged in the conveyance path of the electrode material 32 after being press-cut into an electrode shape and convert mechanical vibrations from the vibrators 47, 48, 49 into sound waves. Furthermore, a pickup mechanism 25 that picks up the press-cut electrode while the electrode material 32 is floated and conveyed by the radiation pressure of sound waves from the radiation surfaces 41a, 42a, and 43a of the diaphragms 41, 42, and 43 is provided. Therefore, breakage of the electrode material 32 in the cutting process can be suppressed.
・超音波搬送装置における振動子をフィードバック制御してもよい。詳しくは、センサで浮揚距離ｈを検出したり搬送速度を検出して、検出した浮揚距離や検出した搬送速度が目標浮揚距離や目標搬送速度となるように発振器５０を調整する。例えば、上記（１）式における振動振幅αを変えることにより浮揚力Ｗをコントロールする。 -You may feedback-control the vibrator | oscillator in an ultrasonic conveyance apparatus. Specifically, the levitation distance h is detected by a sensor or the conveyance speed is detected, and the oscillator 50 is adjusted so that the detected levitation distance and the detected conveyance speed become the target levitation distance and the target conveyance speed. For example, the levitation force W is controlled by changing the vibration amplitude α in the equation (1).
・金属箔を両面同時に塗布する場合について説明したが、金属箔の片面ずつに塗布する場合に適用してもよい。この場合には片面に塗布し、乾燥・プレスした後、巻き取り、その後にもう一方の面に塗布、乾燥・プレスした後にカット・ピックアップ等を行う。 -Although the case where metal foil was apply | coated simultaneously on both surfaces was demonstrated, you may apply when applying to each side of metal foil. In this case, it is applied to one side, dried and pressed, wound up, and then applied to the other side, dried and pressed, and then cut and picked up.
・ホーン４４，４５，４６，５１，５２，５３はなくてもよい。
・振動子はランジュバン型でなくてもよい。
・蓄電装置としてリチウムイオン二次電池以外に適用してもよい。例えば、ニッケル水素二次電池等に適用してもよい。
-The horns 44, 45, 46, 51, 52, and 53 may be omitted.
-The vibrator does not have to be a Langevin type.
-You may apply as an electrical storage apparatus other than a lithium ion secondary battery. For example, the present invention may be applied to a nickel hydrogen secondary battery.
１０…製造装置、２４…レーザカット機構、２５…ピックアップ機構、３０…帯状金属箔、３１…活物質層、３２…電極材料、４１…振動板、４１ａ…放射面、４２…振動板、４２ａ…放射面、４３…振動板、４３ａ…放射面、４７…振動子、４８…振動子、４９…振動子、６０…プレスカット機構、Ｌｂ…レーザビーム。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Manufacturing apparatus, 24 ... Laser cut mechanism, 25 ... Pick-up mechanism, 30 ... Strip | belt-shaped metal foil, 31 ... Active material layer, 32 ... Electrode material, 41 ... Vibration plate, 41a ... Radiation surface, 42 ... Vibration plate, 42a ... Radiation surface, 43 ... diaphragm, 43a ... radiation surface, 47 ... vibrator, 48 ... vibrator, 49 ... vibrator, 60 ... press-cut mechanism, Lb ... laser beam.
Claims (4)
音波の放射圧により前記電極材料を浮揚及び搬送させながら前記電極材料を電極形状にレーザカットするようにしたことを特徴とする電極の製造方法。 An electrode manufacturing method including a step of cutting an electrode material having an active material layer supported on a current collector into an electrode shape,
Method of manufacturing an electrode, characterized in that the radiation pressure of sound wave so as to laser cutting the electrode material into an electrode shape while levitating and transporting the electrode material.
前記帯状金属箔は、レーザカットされた電極を取り出した後に巻き取られることを特徴とする請求項１に記載の電極の製造方法。 2. The electrode manufacturing method according to claim 1, wherein the strip-shaped metal foil is wound after the laser-cut electrode is taken out.
集電体に活物質層が担持された電極材料の搬送路に配置され、前記振動子からの機械振動を音波に変換する振動板と、
前記振動板の放射面からの音波の放射圧により前記電極材料を浮揚及び搬送させながらレーザビームの照射により前記電極材料を電極形状にレーザカットするレーザカット機構と、を備えたことを特徴とする電極の製造装置。 A vibrator that outputs mechanical vibrations;
A vibration plate disposed in a transport path of an electrode material in which an active material layer is supported on a current collector, and converting mechanical vibration from the vibrator into sound waves;
A laser cut mechanism that laser-cuts the electrode material into an electrode shape by irradiating a laser beam while levitating and transporting the electrode material by radiation pressure of sound waves from the radiation surface of the diaphragm. Electrode manufacturing equipment.
前記レーザカット機構よりも搬送方向の下流側に、レーザカットされた電極を取り出した後の前記帯状金属箔を巻き取る巻取機構を備えたことを特徴とする請求項３に記載の電極の製造装置。 The electrode manufacturing method according to claim 3, further comprising a winding mechanism that winds the strip-shaped metal foil after the laser-cut electrode is taken out downstream of the laser cutting mechanism in the transport direction. apparatus.
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