JP6769191B2 - 電極製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、電極製造装置に関する。

二次電池などに用いられる電極組立体のうち、積層型の電極組立体は、多数の枚葉状の電極（正極及び負極）を積層することで構成されている。枚葉状の電極は、まず、長尺の金属箔の両面に活物質層を備えた帯状電極を形成し、その後、帯状電極を切断することで製造される。切断手段としては、例えば、プレス型を用いるダイカット、レーザービームを用いたレーザーカット等を適宜選択可能であるが、それぞれに課題もある。レーザーカットの場合、ワーク（帯状電極）に対する焦点の位置が切断品質に大きく影響するため、前後左右の位置ずれに加え、反り・撓み等による上下方向（レーザ−ビームの照射方向）の位置ずれも抑え、精度良く位置決めする必要がある。

特許文献１には、搬送中のワークに加工を施す位置決め搬送装置が記載されている。この位置決め搬送装置は、ワークとしての帯状電極を吸着して搬送するベルトコンベア（以下、「吸着コンベア」と示す）と、吸着コンベアにより搬送されるワークに対して加工を施す加工装置と、これらを制御するコントローラと、を備える。吸着コンベアは、通気穴が形成されたコンベアベルトと、その下方に配置された吸引ダクトと、バキュームポンプや負圧ファン等の減圧手段と、を有している。コンベアベルトの通気穴には、減圧手段及び吸引ダクトによって負圧が供給されるので、ワークはコンベアベルトに吸着される。このような構成により、帯状電極のような薄いワークであっても位置決めされる。加工装置は、カッタポンチ及びダイ、或いはレーザービーム切断装置を備え、吸着コンベアの搬送移動と同期して移動しつつ、吸着コンベアによって引張状態に維持された帯状電極をベルトの幅方向に切断加工する。

特開２０１３−１３６４３７号公報

電極を製造する際、例えば、ドライルーム等の管理された空間内で行うことにより電極に塗工された活物質の品質が保護される。従って、上記の位置決め搬送装置のような電極製造装置は、当該空間内に設置される。ここで、ドライルーム等は、所定の真空化やクリーン化が施されることによって、特殊な環境に管理されている。そのため、このような特殊な環境に管理するための設備費用は、当該空間が広いほど高くなる。

上述したとおり、吸着コンベアを用いて帯状電極をベルト上に吸着すれば、上下方向の位置ずれを抑えることができる。しかしながら、帯状電極全体について上下方向の位置ずれを抑制しようとすると、例えば吸着コンベアの搬送領域全体にわたって吸着部を設ける必要がある。吸着部を設ける範囲を広くすると、その広さに応じた吸引ダクトが必要となる。また、バキュームポンプ等の減圧手段の構成も、吸引ダクトの大きさに応じて大がかりとなり、設置スペースを要する。上記従来の電極製造装置は、帯状電極の送出工程、帯状電極の切断工程、及び切断後の搬送工程において、当該吸着コンベアが使用されるので、装置全体が大型化する傾向にある。このため、ドライルーム等の管理等にかかる費用が高くなる。

そこで、本発明は、小型化を図ることができる電極製造装置を提供することを目的とする。

本発明に係る電極製造装置は、金属箔上に活物質層が形成された長尺の帯状電極を切断して電極を製造する電極製造装置であって、帯状電極の長手方向を搬送方向とする搬送路に帯状電極を搬送する搬送部と、レーザ光を照射することにより搬送路上の帯状電極を切断するレーザ装置と、を備え、前記搬送部は、上下方向から帯状電極を挟持した状態で回転することにより、搬送方向に帯状電極を送り出す一対のローラを含む送出部と、送出部よりも搬送方向の下流側において送出部と離間して設けられ、帯状電極を搬送路上に吸着させる吸着部と、送出部と吸着部との間に設けられ、送出部によって送り出された帯状電極を保持した状態で搬送方向に移動することにより、吸着部に帯状電極を受け渡す移動部と、を有し、送出部と移動部とは、送出部と移動部との間にある帯状電極の搬送方向への張力を付与する。

本発明に係る電極製造装置において、帯状電極を搬送する搬送部は、送出部によって帯状電極を搬送方向に送り出し、当該帯状電極は移動部によって吸着部に受け渡される。送出部と移動部との間にある帯状電極は、送出部と移動部とによって搬送方向への張力が付与される。これにより、帯状電極は吸着部に吸着されていない部位についても反りや撓みによる上下方向の位置ずれが抑制された状態となるので、帯状電極をレーザ装置によって良質に切断できるようになる。この構成では、吸着部が搬送領域全体に配置される吸着コンベアに比べ、吸着部が設けられる範囲を小さくすることができる。この結果、吸着部の設置範囲に応じて大きくなる吸引ダクトのサイズを小さくすることができたり、減圧手段を小型化することができたりするので、電極製造装置の小型化を図ることができる。

本発明に係る電極製造装置において、レーザ装置は、吸着部の外縁に沿うように帯状電極にレーザ光を照射してもよい。帯状電極における吸着部に吸着されている部分は、特に精度良く位置決めされている状態である。この場合、帯状電極におけるレーザ光を照射する部分を、特に精度良く位置決めされた状態とすることができる。そのため、帯状電極をより好適な状態で切断することができる。

本発明に係る電極製造装置において、吸着部は、レーザ光を照射する方向から見て、製造される電極と同じ寸法形状となるように形成されていてもよい。この場合、所望の寸法形状の電極を製造するに際し、帯状電極を好適な状態で切断することができる。

本発明に係る電極製造装置において、吸着部は、帯状電極を吸着する吸着部材と、吸着部材を回転させる回転部と、を含んでいてもよい。この場合、製造された電極を吸着部材に吸着させた状態で吸着部材を回転させることにより、電極を次の工程に搬送することができる。これにより、切断工程の後の搬送工程においても、吸着コンベアに比べ、装備を小型化できる。したがって、電極製造装置のより一層の小型化を図ることができる。

本発明に係る電極製造装置において、帯状電極は、活物質層によって覆われた第１部分と、金属箔を露出させた第２部分と、を有し、レーザ装置は、第１部分を切断する第１切断部と、第１切断部よりも搬送方向の上流側に配置され、第２部分を切断する第２切断部と、を有していてもよい。この場合、帯状電極に照射するレーザ光の出力特性を第１部分と第２部分とで切り替える手間を省くことができる。

本発明に係る電極製造装置は、帯状電極にレーザ光が照射された際に、帯状電極を通過したレーザ光を遮断するためのレーザ保護部材をさらに備えていてもよい。この場合、帯状電極を通過したレーザ光が他の部品に影響を及ぼすことを抑制することができる。

本発明に係る電極製造装置において、搬送部の搬送路は、帯状電極の短手方向に配列されていてもよい。この場合、搬送路をより効果的に配置することができ、より一層の省スペース化を図ることができる。

本発明によれば、小型化を図ることができる電極製造装置を提供することができる。

図１（ａ）は、本実施形態に係る電極製造装置により切断される帯状電極を示す平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の帯状電極が切断されて製造される電極の一例を示す図である。 図２は、本実施形態に係る電極製造装置の模式的な斜視図である。 図３は、図２に示された電極製造装置の側面図である。 図４は、図２に示された電極製造装置の平面図である。 図５は、図２、図３及び図４に示された電極製造装置の移動部及び吸着部を説明するための平面図である。 図６は、図５に示された移動部及び吸着部の側面図である。 図７は、図２、図３及び図４に示された電極製造装置の移動部及び吸着部を説明するための平面図である。 図８は、図７に示された移動部及び吸着部の側面図である。

本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図面の説明において、同一の要素同士、及び、相当する要素同士には同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。以下の図面には、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸からなる直交座標系Ｓが示される場合がある。

図１（ａ）は、本実施形態に係る電極製造装置により切断される帯状電極を示す平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の帯状電極が切断されて製造される電極の一例を示す図である。本実施形態に係る電極製造装置は、図１（ａ）に示す帯状電極１０を切断することによって図１（ｂ）に示す電極５０を製造する。電極５０は、金属箔５１と、金属箔５１上に形成された活物質層５２と、を有する。電極５０は、例えば、リチウムイオン二次電池の非水電解質二次電池に用いられる正極又は負極である。

金属箔５１は、例えば、正極の場合にはアルミニウム箔であり、負極の場合には銅箔、ニッケル箔である。活物質層５２は、金属箔５１の少なくとも一面（ここでは、両面）に電極ペーストが塗工されて形成されている。電極ペーストは、所定の粘度を有するスラリ状であり、活物質、バインダ、溶剤等を含んでいる。活物質は、正極活物質又は負極活物質である。正極活物質は、例えば、複合酸化物、硫黄系材料である。複合酸化物は、マンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも１つとリチウムとを含む。負極活物質は、例えば、黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．５）等の金属酸化物、ホウ素添加炭素である。バインダは、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂である。溶剤は、例えば、ＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）、メタノール、メチルイソブチルケトン等の有機溶剤である。また、電極ペーストは、カーボンブラック、黒鉛、アセチレンブラック、ケッチェンブラック（登録商標）等の導電助剤を含んでいてもよい。また、電極ペーストは、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等の増粘剤を含んでいてもよい。

電極５０は、活物質層５２によって覆われた塗工部５３と、金属箔５１を露出させた未塗工部５４と、を含む。塗工部５３においては、例えば、金属箔５１の両面に活物質層５２が形成されている。未塗工部５４には、電極５０の電気的な接続に用いられるタブ５５が突設されている。

電極５０を製造する場合、上記した各物質を混練して電極ペーストを生成する工程、電極ペーストを帯状の金属箔１１に塗工する工程、その塗工された電極ペーストを乾燥して帯状の金属箔１１に活物質層１２を形成する工程等により、図１（ａ）に示す金属箔１１上に活物質層１２が形成された長尺の帯状電極１０を生成する。この実施形態では、金属箔１１の両面に連続塗工で活物質層１２が形成された帯状電極１０とし、帯状電極１０の短手方向において２個の電極５０が切り出される。帯状電極１０には、短手方向の各端部からそれぞれ所定の間隔（タブ５５の長さよりも長い間隔）をあけて短手方向の中央部に活物質層１２が形成されている。この帯状電極１０を切断する工程では、帯状電極１０から、図１（ｂ）に示す電極５０を切り出す。なお、電極５０を製造する場合、上記した各工程の他にもプレス、減圧乾燥、検査等の工程もある。

帯状電極１０は、活物質層１２によって覆われた塗工部（第１部分）１３と、金属箔１１を露出させた未塗工部（第２部分）１４と、を含む。金属箔１１の厚みは、例えば、数１０μｍである。活物質層１２の厚みは、例えば、５０μｍ〜８０μｍである。したがって、金属箔１１のみからなる部分の厚みは、金属箔１１と活物質層１２からなる部分の厚みに比べて非常に薄い。電極５０は、上述の帯状電極１０を、塗工部１３に設定された第１切断線Ｌ１と、未塗工部１４に設定された第２切断線Ｌ２と、において切断することにより製造される。なお、第１切断線Ｌ１及び第２切断線Ｌ２は、後段において詳述するレーザ装置３によってレーザ光Ｌが照射される線である。

次に、電極製造装置について説明する。図２は、本実施形態に係る電極製造装置の模式的な斜視図である。図３は、図２に示された電極製造装置の側面図である。図４は、図２に示された電極製造装置の平面図である。図２、図３及び図４に示されるように、電極製造装置１は、搬送部２と、レーザ装置３と、レーザ保護部材４と、を備えている。電極製造装置１は、搬送部２の最下流において、例えば、次の工程に電極５０を搬送する搬送部５に接続されている。なお、図２及び図４では、レーザ装置３及び搬送部５の図示を省略している。

搬送部２は、帯状電極１０の長手方向（例えば、Ｘ軸方向）を搬送方向とする搬送路２１に帯状電極１０を搬送する。また、上述したように、本実施形態では、帯状電極１０の短手方向において複数（例えば、２個）の電極５０が切り出される。したがって、搬送部２の搬送路２１は、帯状電極１０の短手方向に、切り出される電極５０と同数（ここでは、２列）配列されている。

搬送部２は、供給部２２と、アキューム機構２３と、送出部２４と、移動部２５と、吸着部２６と、を有している。搬送部２において、搬送方向の上流から下流に向けて、供給部２２、アキューム機構２３、送出部２４、移動部２５、及び吸着部２６は、この順で配置されている。

供給部２２は、例えば、巻き出しロールである。供給部２２は、例えば、回転により帯状電極１０を連続的に繰り出す。アキューム機構２３は、３つのローラ２３ａ，２３ｂ，２３ｃを含む。帯状電極１０は、この３つのローラ２３ａ，２３ｂ，２３ｃに順に架け渡されている。アキューム機構２３は、供給部２２から連続的に帯状電極１０が繰り出されている状態において、ローラ２３ｂを上下に移動させることにより、ローラ２３ａからローラ２３ｃに至る帯状電極１０の経路長を変更する。これにより、例えば、供給部２２を一定速で回転させながら、アキューム機構２３は、帯状電極１０をローラ２３ｃから間欠的に搬出することができる。アキューム機構２３は、帯状電極１０の長手方向において切り出される電極５０の例えば、２個分の長さごとに、帯状電極１０を搬送方向に間欠的に搬出する。

送出部２４は、上下方向（ここでは、Ｚ軸方向）に配列された一対のニップロール（ローラ）２４ａ，２４ｂを含む。一対のニップロール２４ａ，２４ｂは、帯状電極１０を上下方向から挟持した状態で共に回転することにより、ローラ２３ｃから搬出された帯状電極１０を搬送方向に送り出す。また、一対のニップロール２４ａ，２４ｂは、回転速度を調整することにより、帯状電極１０を搬送方向に送り出す速度を調整することができる。

移動部２５は、送出部２４と吸着部２６との間に送出部２４及び吸着部２６間を搬送方向に往復移動可能に設けられている。移動部２５は、例えば、アクチュエーター２５ａに接続されたスライダー２５ｂを含む。スライダー２５ｂは、搬送路２１上に沿った吸着面２５ｓを有している。スライダー２５ｂは、吸着面２５ｓに帯状電極１０を吸着させることにより、搬送路２１上に帯状電極１０を吸着させる。スライダー２５ｂは、例えば、真空引きによって帯状電極１０を吸着面２５ｓに吸着させる。吸着面２５ｓには、例えば、吸着孔（不図示）が設けられており、吸引ダクトを介して、真空引きするためのポンプ（不図示）等の減圧手段に接続されている。但し、スライダー２５ｂの吸着面２５ｓへの吸着は、真空引きに限定されず、例えば、静電気による静電吸着であってもよい。スライダー２５ｂは、帯状電極１０を吸着面２５ｓに吸着させて、送出部２４による帯状電極１０の送り出しに同期して搬送方向の下流側に移動する。スライダー２５ｂは、送出部２４によって送り出された帯状電極１０を吸着面２５ｓに吸着させて保持した状態で、搬送方向の下流側に移動することにより、吸着部２６に帯状電極１０を受け渡す。なお、スライダー２５ｂの形状については後述する。

一対のニップロール２４ａ，２４ｂとスライダー２５ｂとは、ニップロール２４ａ，２４ｂとスライダー２５ｂとの間にある帯状電極１０に、帯状電極１０の搬送方向への張力を付与する。ここで、上述したように、一対のニップロール２４ａ，２４ｂは、回転速度を調整することにより、帯状電極１０を搬送方向に送り出す速度を調整することができる。一対のニップロール２４ａ，２４ｂは、搬送方向の下流側へのスライダー２５ｂの移動の速度以下の速度で帯状電極１０を搬送方向に送り出すように、回転速度を調整される。これにより、一対のニップロール２４ａ，２４ｂとスライダー２５ｂとの間にある帯状電極１０には常に張力が付与された状態となる。

吸着部２６は、送出部２４よりも搬送方向の下流側において、送出部２４と離間して設けられている。吸着部２６は、帯状電極１０の短手方向（ここでは、Ｙ軸方向）に複数（例えば、２つ）配列されている。吸着部２６は、帯状電極１０を搬送路２１上に吸着させる。吸着部２６は、帯状電極１０を吸着する複数（例えば、４つ）の吸着部材２６ａと、吸着部材２６ａを回転させる回転部２６ｂと、それぞれの吸着部材２６ａを回転部２６ｂに固定する支持部２６ｃと、を含む。なお、吸着部材２６ａの形状については後述する。

吸着部材２６ａは、それぞれ吸着面２６ｓを有している。４つの吸着部材２６ａにおいて、４つの吸着面２６ｓは、回転部２６ｂに回転させられることにより、１つずつ順に搬送路２１上に配置される。搬送路２１上に配置された吸着面２６ｓを有する吸着部材２６ａは、吸着面２６ｓが上方（例えば、Ｚ軸方向の一方）を向いている。当該吸着部材２６ａは、吸着面２６ｓに帯状電極１０を吸着させることにより、搬送路２１上に帯状電極１０を吸着させる。吸着部材２６ａは、例えば、真空引きによって帯状電極１０を吸着面２６ｓに吸着させる。吸着面２６ｓには、例えば、吸着孔（不図示）が設けられており、吸引ダクトを介して、真空引きするためのポンプ（不図示）等の減圧手段に接続されている。なお、吸着部材２６ａの吸着は、真空引きに限定されず、例えば、静電気による静電吸着であってもよい。

搬送路２１に対して交差する方向（例えば、Ｘ軸方向の一方）を向く吸着面２６ｓには、切断された電極５０が吸着されている。また、搬送路２１に対して逆（ここでは、Ｚ軸方向の他方）を向く吸着面２６ｓは、搬送部５に対向している。搬送部５に対向する吸着面２６ｓを有する吸着部材２６ａは、電極５０の吸着を解除し、電極５０を搬送部５に受け渡す。残りの吸着部材２６ａ（ここでは、Ｘ軸方向の他方を向く吸着面２６ｓを有する吸着部材２６ａ）は、吸着面２６ｓに何も吸着させていない状態である。

回転部２６ｂは、４つの吸着部材２６ａの中央部に配置されている。回転部２６ｂは、例えば、立方体形状を呈している。回転部２６ｂにおける立方体形状の各面のうち４つの側面は、一状態において、それぞれ四方（ここでは、Ｘ軸方向の一方及び他方、並びにＺ軸方向の一方及び他方）を向くように配置されている。回転部２６ｂの側面のそれぞれには、支持部２６ｃを介して吸着部材２６ａが固定されている。回転部２６ｂは、例えば、回転駆動部（不図示）に接続され、回転駆動部の駆動によって搬送路２１に沿った順方向（ここでは、時計回り）に９０°単位に回転する。これにより、４つの吸着部材２６ａは、９０°単位に回転させられ、１つずつ順に搬送路２１上に配置される。

レーザ装置３は、搬送路２１の上方から搬送路２１上の帯状電極１０にレーザ光Ｌを照射する。レーザ光Ｌは、出力特性の異なるレーザ光Ｌ３１，Ｌ３２を含む。ここでは、例えば、レーザ光Ｌ３２の出力値は、レーザ光Ｌ３１の出力値よりも高くなっている。レーザ装置３は、レーザ光Ｌを照射することにより搬送路２１上の帯状電極１０を切断する。レーザ装置３は、第１切断部３１と、第２切断部３２と、を有する。第１切断部３１は、搬送路２１の上方において吸着部２６に対向する位置に配置されている。また、第２切断部３２は、搬送路２１の上方において第１切断部３１よりも搬送方向の上流側に配置されている。

第１切断部３１は、塗工部１３を切断する。第１切断部３１は、出力部３１ａと支持部３１ｂと、を含む。出力部３１ａは、支持部３１ｂの下方に取り付けられ、帯状電極１０に対向するように配置されている。出力部３１ａは、レーザ光Ｌ３１を帯状電極１０における塗工部１３に照射する。出力部３１ａは、帯状電極１０の塗工部１３に設定された第１切断線Ｌ１（図１（ａ）参照）に沿ってレーザ光Ｌ３１を走査する。

第２切断部３２は、未塗工部１４を切断する。第２切断部３２は、出力部３２ａと支持部３２ｂと、を含む。出力部３２ａは、支持部３２ｂの下方に取り付けられ、帯状電極１０に対向するように配置されている。出力部３２ａは、レーザ光Ｌ３２を帯状電極１０における未塗工部１４に照射する。出力部３２ａは、帯状電極１０の未塗工部１４に設定された第２切断線Ｌ２（図１（ａ）参照）に沿ってレーザ光Ｌ３２を走査する。

レーザ保護部材４は、帯状電極１０にレーザ光Ｌが照射された際に、帯状電極１０を通過したレーザ光Ｌを遮断する。レーザ保護部材４は、搬送路２１の下流側に設けられている。レーザ保護部材４は、搬送路２１よりも下方であってレーザ装置３に対向する位置に、進退可能に設けられている。レーザ保護部材４は、カバー部材４１ａと、ガイド部材４１ｂと、を含む。

カバー部材４１ａは、プレート状に形成されている。また、カバー部材４１ａには、レーザ装置３に対向する位置に進出したときに、支持部２６ｃを挿通可能なスリット４１ｓが設けられている。カバー部材４１ａは、例えば、難燃性の樹脂によって形成されている。カバー部材４１ａは、ガイド部材４１ｂ上にスライド移動可能に設置されている。カバー部材４１ａは、駆動部（不図示）に駆動されて、レーザ装置３の第１切断部３１及び第２切断部３２に対向する位置にスライド移動する。これにより、カバー部材４１ａは、帯状電極１０にレーザ光Ｌを照射する際に、レーザ装置３に対向する位置に進出する。また、カバー部材４１ａは、吸着部材２６ａが回転される際に、レーザ装置３に対向する位置から退避する。ガイド部材４１ｂは、カバー部材４１ａのスライド移動をガイドする。

搬送部５は、製造された電極５０を次の工程に搬送する。搬送部５は、例えば、ベルトコンベアである。搬送部５は、吸着部２６の下方に配置されている。搬送部５は、例えば、Ｙ軸方向の搬送方向に電極５０を搬送する。搬送部５は、吸着部２６の吸着部材２６ａから受け渡された電極５０を、例えば、検査工程に搬送する。電極５０は、１個ずつ搬送されてもよく、或いは、マガジン等に貯留され、複数個ずつ搬送されてもよい。

次に、スライダー２５ｂ及び吸着部材２６ａの形状について説明する。図５は、図２、図３及び図４に示された電極製造装置の移動部及び吸着部を説明するための平面図である。図６は、図５に示された移動部及び吸着部の側面図である。図７は、図２、図３及び図４に示された電極製造装置の移動部及び吸着部を説明するための平面図である。図８は、図７に示された移動部及び吸着部の側面図である。

吸着部材２６ａは、レーザ光Ｌを照射する方向から見て、製造される電極５０と同じ寸法形状となるように形成されている。なお、本明細書において同じとは、完全に同じ寸法形状だけでなく、違いが僅か（例えば、寸法差が０．５ｍｍ程度）というほぼ同じ寸法形状も含む。例えば、吸着部材２６ａは、レーザ光Ｌを照射する方向から見て、製造される電極５０よりも僅かに小さい。

また、上述したように、本実施形態では、吸着部２６は、帯状電極１０の短手方向に複数（ここでは、２つ）配列されている。すなわち、搬送路２１上には、２つの吸着部材２６ａが配置されている。搬送路２１上の２つの吸着部材２６ａは、例えば、対になるように配置されている。搬送路２１上の２つの吸着部材２６ａのうち、一方（例えば、レーザ保護部材４に近い方）の吸着部材２６ａは、レーザ光Ｌを照射する方向から見て、他方（例えば、レーザ保護部材４から遠い方）の吸着部材２６ａに対して１８０°回転した向きに配置されている。搬送路２１上の２つの吸着部材２６ａは、それぞれ、電極５０のタブ５５に相当する部分が帯状電極１０の短手方向の両端側（すなわち、未塗工部１４側）に向くように配置されている。

スライダー２５ｂは、吸着部材２６ａに最も近い位置に移動した際に、吸着部材２６ａに嵌め合わされるように形成されている。すなわち、スライダー２５ｂの搬送方向の下流側の部分は、レーザ光Ｌ３２を照射する方向から見て、吸着部材２６ａの搬送方向の上流側の部分に対応する寸法形状となるように形成されている。なお、スライダー２５ｂが吸着部材２６ａに最も近い位置に移動した状態において、スライダー２５ｂと吸着部材２６ａとは、僅かに隙間を空けて配置されている。

次に、帯状電極１０を切断する切断工程におけるスライダー２５ｂ、吸着部材２６ａ及びレーザ装置３の動作について説明する。図５及び図６において、帯状電極１０は、スライダー２５ｂの吸着面２５ｓに吸着されている。すなわち、帯状電極１０は、スライダー２５ｂ及び一対のニップロール２４ａ，２４ｂによって張力が付与された状態である。その状態で、レーザ保護部材４のカバー部材４１ａがレーザ装置３に対向する位置に進出する。

そして、レーザ装置３の第２切断部３２が帯状電極１０における未塗工部１４にレーザ光Ｌ３２を照射する。第２切断部３２は、第２切断線Ｌ２に沿ってレーザ光Ｌ３２を照射する。ここで、第２切断線Ｌ２の位置は、レーザ光Ｌを照射する方向から見て、吸着部材２６ａの外縁の位置と重複している。すなわち、第２切断部３２は、吸着部材２６ａの外縁に沿うように帯状電極１０にレーザ光Ｌ３２を照射する。また、第２切断部３２は、移動部２５のスライダー２５ｂの外縁に沿うように帯状電極１０にレーザ光Ｌ３２を照射する。レーザ光Ｌ３２は、スライダー２５ｂと吸着部材２６ａとの間の隙間に照射される。

続いて、図７及び図８に示されるように、スライダー２５ｂが帯状電極１０を吸着面２５ｓに吸着させて保持した状態で、搬送方向の下流側に移動する。そして、吸着部材２６ａが吸着面２６ｓ上に帯状電極１０を吸着する。したがって、帯状電極１０は、スライダー２５ｂ及び吸着部材２６ａによって張力が付与された状態となる。

その状態で、レーザ装置３の第１切断部３１が帯状電極１０における塗工部１３にレーザ光Ｌ３１を照射する。第１切断部３１は、第１切断線Ｌ１に沿ってレーザ光Ｌ３１を照射する。ここで、第１切断線Ｌ１の位置は、レーザ光Ｌを照射する方向から見て、吸着部材２６ａの外縁の位置と重複している。すなわち、第１切断部３１は、吸着部材２６ａの外縁に沿うように帯状電極１０にレーザ光Ｌ３１を照射する。また、第１切断部３１は、移動部２５のスライダー２５ｂの外縁に沿うように帯状電極１０にレーザ光Ｌ３１を照射する。レーザ光Ｌ３１は、スライダー２５ｂと吸着部材２６ａとの間の隙間に照射される。そして、レーザ保護部材４のカバー部材４１ａがレーザ装置３に対向する位置から退避する。

以上によって、切断工程が終了する。その後、切断されて製造された電極５０を吸着した状態の吸着部材２６ａを回転部２６ｂが１８０°回転させ、電極５０を搬送部５に受け渡す。そして、電極５０は、検査工程に搬送される。

次に、本実施形態に係る電極製造装置１の作用効果について説明する。本実施形態に係る電極製造装置１において、図２に示されるように、帯状電極１０を搬送する搬送部２は、送出部２４によって帯状電極１０を搬送方向に送り出し、当該帯状電極１０は移動部２５によって吸着部２６に受け渡される。送出部２４と移動部２５との間にある帯状電極１０は、送出部２４と移動部２５とによって搬送方向への張力が付与される。これにより、帯状電極１０は吸着部２６に吸着されていない部位についても反りや撓みによる上下方向の位置ずれが抑制された状態となるので、帯状電極１０をレーザ装置３によって良質に切断できるようになる。この構成では、吸着部が搬送領域全体に配置される吸着コンベアに比べ、吸着部２６が設けられる範囲を小さくすることができる。この結果、吸着部２６の設置範囲に応じて大きくなる吸引ダクトのサイズを小さくすることができたり、減圧手段を小型化することができたりするので、電極製造装置１の小型化を図ることができる。

さらに、上述のように吸着部２６を小型化できるため、吸着部２６の負圧に対する応答性を向上させることができ、吸着のＯＮ／ＯＦＦを切替可能な構成とすることができる。したがって、吸着に伴うエネルギー消費を減らすことができる。また、吸着コンベアを用いた場合には、帯状電極１０で覆われていない小孔や、吸引ダクトとベルトとの間の隙間からも空気が侵入するため、負圧のロスが大きい。これに対し、本実施形態に係る電極製造装置１の吸着部２６は、負圧のロスを少なくできるため、減圧手段を小型化することができる。

図５及び図７に示されるように、レーザ装置３は、吸着部２６の外縁に沿うように帯状電極１０にレーザ光Ｌを照射する。帯状電極１０における吸着部２６に吸着されている部分は、特に精度良く位置決めされている状態である。この構成により、帯状電極１０におけるレーザ光Ｌを照射する部分を、特に精度良く位置決めされた状態とすることができる。そのため、帯状電極１０をより好適な状態で切断することができる。

電極製造装置１において、吸着部２６は、レーザ光Ｌを照射する方向から見て、製造される電極５０と同じ寸法形状となるように形成されている。このため、所望の寸法形状の電極５０を製造するに際し、帯状電極１０を好適な状態で切断することができる。

電極製造装置１において、吸着部２６は、帯状電極１０を吸着する吸着部材２６ａと、吸着部材２６ａを回転させる回転部２６ｂと、を含んでいる。このため、製造された電極５０を吸着部材に吸着させた状態で吸着部材２６ａを回転させることにより、電極５０を搬送部５に受け渡し、次の工程に搬送することができる。これにより、切断工程の後の搬送工程においても、吸着コンベアに比べ、装備を小型化できる。したがって、電極製造装置１のより一層の小型化を図ることができる。

電極製造装置１において、帯状電極１０は、活物質層１２によって覆われた塗工部（第１部分）１３と、金属箔１１を露出させた未塗工部（第２部分）１４と、を有し（図１（ａ）参照）、レーザ装置３は、塗工部１３を切断する第１切断部３１と、第１切断部３１よりも搬送方向の上流側に配置され、未塗工部１４を切断する第２切断部３２と、を有している（図６及び図８参照）。このため、帯状電極１０に照射するレーザ光Ｌの出力特性を塗工部１３と未塗工部１４とで切り替える手間を省くことができる。

電極製造装置１は、帯状電極１０にレーザ光Ｌが照射された際に、帯状電極１０を通過したレーザ光Ｌを遮断するためのレーザ保護部材４をさらに備えている。このため、帯状電極１０を通過したレーザ光Ｌが他の部品に影響を及ぼすことを抑制することができる。

電極製造装置１において、搬送部２の搬送路２１は、帯状電極１０の短手方向に配列されている。このため、搬送路２１をより効果的に配置することができ、より一層の省スペース化を図ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

本実施形態において、レーザ装置３は、第１切断部３１及び第２切断部３２を有している例を挙げて説明したが、これに限定されない。レーザ装置３は、例えば、第１切断部３１のみを有していてもよい。この場合、レーザ装置３は、第１切断部３１によってレーザ光Ｌ３１を照射して塗工部１３を切断し、第１切断部３１の出力を切り替えることによりレーザ光Ｌ３２を照射して未塗工部１４を切断する。或いは、レーザ装置３は、第１切断部３１によってレーザ光Ｌ３１を照射して塗工部１３及び未塗工部１４を切断してもよい。また、この場合、吸着部材２６ａが吸着面２６ｓ上に帯状電極１０を吸着した状態で、塗工部１３及び未塗工部１４の両方を切断してもよい。

また、本実施形態において、スライダー２５ｂは、吸着面２５ｓを有している例を挙げて説明したが、これに限定されない。スライダー２５ｂは、例えば、挟持部材を有していてもよい。この場合、スライダー２５ｂは、送出部２４によって送り出された帯状電極１０を挟持部材の挟持によって保持した状態で、搬送方向の下流側に移動することにより、吸着部２６に帯状電極１０を受け渡す。

また、本実施形態において、吸着部２６の回転部２６ｂは、立方体形状を呈している例を挙げて説明したが、回転部２６ｂの形状はこれに限定されない。回転部２６ｂは、例えば、Ｙ軸方向から見て八角形状、六角形状等の多角形状であってもよく、或いは、Ｙ軸方向から見て円形状又は楕円形状であってもよい。例えば、回転部２６ｂがＹ軸方向から見て八角形状である場合、吸着部材２６ａが８つ設けられていてもよい。回転部２６ｂの形状に対応させて、吸着部材２６ａの数量も任意に変更することができる。

また、本実施形態において、電極５０は、吸着部２６の下方に配置された搬送部５によって検査工程に搬送される例を挙げて説明したが、これに限定されない。吸着部２６に電極５０が吸着された状態で検査工程が行われてもよい。例えば、検査工程は、搬送路２１上から電極５０を９０°回転させた位置において行われてもよい。

また、本実施形態において、帯状電極１０には、金属箔１１の短手方向の中央部に活物質層１２が形成されており、帯状電極１０の短手方向において２個の電極５０が切り出される２条取りとする例を挙げて説明したが、帯状電極１０はこれに限定されない。帯状電極１０は、短手方向において１個の電極５０が切り出されてもよい。

また、搬送部２の搬送路２１は、帯状電極１０の短手方向に４列配列させたものであってもよい。この場合、帯状電極１０は、短手方向において４個の電極５０が切り出される。搬送路２１を帯状電極１０の短手方向に多数（ここでは、４列）配列させた場合、搬送路２１上の吸着部材２６ａは、２つずつ対になるように配置してもよい。

また、アキューム機構２３を用いず、代わりに供給部２２である巻き出しロールにモータ等の回転源を接続し、巻き出しロールを直接回転制御することで、帯状電極１０を間欠的に搬出してもよい。一方で、アキューム機構２３を用いた場合には、巻き出しロールを用いることなく、前工程より連続的に供給される帯状電極１０をアキューム機構２３のローラ２３ｃから間欠的に搬出してもよい。

１…電極製造装置、２…搬送部、３…レーザ装置、４…レーザ保護部材、１０…帯状電極、１１…金属箔、１２…活物質層、１３…塗工部（第１部分）、１４…未塗工部（第２部分）、２１…搬送路、２４…送出部、２４ａ，２４ｂ…ニップロール（ローラ）、２５…移動部、２６…吸着部、２６ａ…吸着部材、２６ｂ…回転部、３１…第１切断部、３２…第２切断部、５０…電極、Ｌ（Ｌ３１，Ｌ３２）…レーザ光。

Claims (7)

1. 金属箔上に活物質層が形成された長尺の帯状電極を切断して電極を製造する電極製造装置であって、
   前記帯状電極の長手方向を搬送方向とする搬送路に前記帯状電極を搬送する搬送部と、
   レーザ光を照射することにより前記搬送路上の前記帯状電極を切断するレーザ装置と、
   を備え、
   前記搬送部は、
   上下方向から前記帯状電極を挟持した状態で回転することにより、前記搬送方向に前記帯状電極を送り出す一対のローラを含む送出部と、
   前記送出部よりも前記搬送方向の下流側において前記送出部と離間して設けられ、前記帯状電極を前記搬送路上に吸着させる吸着部と、
   前記送出部と前記吸着部との間に設けられ、前記送出部によって送り出された前記帯状電極を保持した状態で前記搬送方向に移動することにより、前記吸着部に前記帯状電極を受け渡す移動部と、を有し、
   前記送出部と前記移動部とは、前記送出部と前記移動部との間にある前記帯状電極の前記搬送方向への張力を付与する、電極製造装置。
2. 前記レーザ装置は、前記吸着部の外縁に沿うように前記帯状電極にレーザ光を照射する、請求項１に記載の電極製造装置。
3. 前記吸着部は、レーザ光を照射する方向から見て、製造される前記電極と同じ寸法形状となるように形成されている吸着部材を含む、請求項１又は２に記載の電極製造装置。
4. 前記吸着部は、前記帯状電極を吸着する吸着部材と、前記吸着部材を回転させる回転部と、を含む、請求項１又は２に記載の電極製造装置。
5. 前記帯状電極は、前記活物質層によって覆われた第１部分と、前記金属箔を露出させた第２部分と、を有し、
   前記レーザ装置は、前記第１部分を切断する第１切断部と、前記第１切断部よりも前記搬送方向の上流側に配置され、前記第２部分を切断する第２切断部と、を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電極製造装置。
6. 前記帯状電極にレーザ光が照射された際に、前記帯状電極を通過したレーザ光を遮断するためのレーザ保護部材をさらに備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電極製造装置。
7. 前記吸着部は、前記帯状電極の短手方向に複数配列されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電極製造装置。

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