WO2012144008A1 - 二次電池の製造方法及び製造装置 - Google Patents

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electrode plate
zigzag
secondary battery
positive
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尋史 佐藤
誠司 山浦
坂田　卓也
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エリーパワー株式会社
長野オートメーション株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a manufacturing method and a manufacturing apparatus for a secondary battery used in a vehicle, an electric device, or the like.
  • Secondary batteries such as lithium ion secondary batteries have a group of electrode plates formed by alternately stacking positive and negative electrode plates so that a separator is interposed between positive and negative electrode plates.
  • As one of the manufacturing apparatuses of this electrode plate group there is a manufacturing apparatus of a zigzag stack system in which a continuous body of separators is zigzag-folded, and a positive electrode plate and a negative electrode plate are inserted into each valley groove and crushed flatly ( For example, see Patent Document 1).
  • a separator formed in a sheet shape and a positive electrode plate and a negative electrode plate are stacked alternately so that a separator is interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate.
  • the positional accuracy of a positive / negative electrode plate and a separator can be improved, and a tact time can be shortened.
  • a continuous separator is sandwiched between a pair of rollers, and the separator is zigzag folded by reciprocating the pair of rollers in the horizontal direction. Since positive and negative electrode plates are alternately placed on the separator, it is difficult to significantly reduce the tact time.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to shorten the tact time and improve the positional accuracy of the positive and negative electrodes and the separator, and the manufacturing method and manufacturing of the secondary battery.
  • An object is to provide an apparatus.
  • a zigzag folding step of zigzag-folding the separator by pushing the separator with a plurality of guide members, and in each valley groove of the separator zigzag-folded A laminate forming step of forming a laminate in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are alternately overlapped through the separator by alternately inserting the positive electrode plate and the negative electrode plate; An extraction step of extracting the guide member; and a pressing step of pressing the laminate in a direction in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are laminated.
  • the zigzag folding step includes tension-free the separator. It is in the manufacturing method of the secondary battery characterized by performing after making into a state.
  • a zigzag folding step of zigzag folding the superimposed body by pressing a superimposed body in which a negative electrode plate is sandwiched between two separators with a plurality of guide members, and the zigzag folded A laminated body forming step of forming a laminated body in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are alternately overlapped via the separator by inserting a positive electrode plate in each valley groove of the superposed body; A pulling step of pulling out the guide member from the groove, and a pressing step of pressing the laminated body in a direction in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are laminated, wherein the zigzag folding step includes the overlapping body
  • the method is carried out after making the tension free.
  • a third aspect of the present invention is a separator arrangement in which the plurality of guide members are arranged in a zigzag shape in the vertical direction, and the separator or the superimposed body is arranged between one row and the other row of the guide members.
  • the zigzag folding step further includes a step, wherein the zigzag folding step is performed by intersecting the guide members in the horizontal direction between the rows.
  • the separator or the superposed body is arranged between one row and the other row of the guide members, and then the guide members of each row are separated from the separators.
  • manufacturing the secondary battery according to the third aspect wherein the separator or the superimposed body is brought into a tension-free state in a state in which movement of the separator or the superimposed body is restricted by contacting the superimposed body. Is in the way.
  • the fifth aspect of the present invention further includes a cutting step of cutting the separator or the superimposed body into a predetermined length.
  • a sixth aspect of the present invention is the method for manufacturing a secondary battery according to the fifth aspect, wherein the cutting step is performed after the pressing step.
  • the secondary battery manufacturing method according to the fifth aspect, wherein the cutting step is performed before the zigzag folding step.
  • the eighth aspect of the present invention further includes a feeding step of feeding out the separator or the superimposed body having a predetermined length from a roll around which the separator or the superimposed body is wound before the cutting step, and the feeding step.
  • the cutting step is performed until the pressing step performed to manufacture the immediately preceding secondary battery.
  • the guide member includes a plurality of guide members arranged in a zigzag shape in the vertical direction, and a separator is disposed between one row and the other row of the guide members.
  • a zigzag folding means for zigzag-folding the separator by crossing members horizontally between rows, and an electrode plate conveying member for a positive electrode plate or a negative electrode plate on which a predetermined number of the positive electrode plates or the negative electrode plates are placed
  • Electrode plate insertion means for alternately inserting the positive electrode plate and the negative electrode plate into each valley groove by moving the electrode plate conveying member for the positive electrode plate or the negative electrode plate into each valley groove of the separator.
  • a conveying means that holds the separator and conveys it to the zigzag folding means and places the separator in a tension-free state when the separator is zigzag folded.
  • a plurality of guide members arranged in a zigzag shape in the vertical direction, and a negative electrode plate is sandwiched between two rows of the guide members by two separators.
  • zigzag folding means for zigzag-folding the superposed body by crossing the guide members in the horizontal direction between the rows, and a positive electrode plate electrode on which a predetermined number of the positive plates are placed
  • a plate conveying member is provided, and the electrode plate inserting member for inserting the positive electrode plate into each valley groove by moving the electrode plate conveying member for the positive electrode plate into each valley groove of the superimposed body, and holding the superimposed body
  • a conveying means for bringing the superimposed body into a tension-free state when the superimposed body is zigzag-folded and conveyed to the zigzag folding means.
  • An eleventh aspect of the present invention is characterized in that, when the separator or the superposed body is zigzag-folded, the conveying means puts the separator or the superposed body cut into a predetermined length into a tension-free state.
  • the conveying means puts the separator or the superposed body cut into a predetermined length into a tension-free state.
  • a twelfth aspect of the present invention includes a transport system that transports the separator or the superimposed body, and a cutting unit that cuts the separator or the superimposed body, and transports the separator or the superimposed body having a predetermined length.
  • the guide member can be moved at a relatively high speed, and the valley groove can be satisfactorily formed in the separator or the superposed body in a relatively short time, and the tact time can be improved.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a prismatic battery in which an electrode plate group according to Embodiment 1 is accommodated.
  • 1 is a perspective view illustrating a schematic configuration of an electrode plate group according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an apparatus for manufacturing an electrode plate group according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a manufacturing apparatus for an electrode plate group according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a supply unit according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a method for manufacturing an electrode plate group using the manufacturing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a method for manufacturing an electrode plate group using the manufacturing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a method for manufacturing an electrode plate group using the manufacturing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a method for manufacturing an electrode plate group using the manufacturing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a method for manufacturing an electrode plate group using the manufacturing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a method for manufacturing an electrode plate group using the manufacturing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a method for manufacturing an electrode plate group using the manufacturing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic view showing an apparatus for manufacturing an electrode plate group according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an electrode plate group according to a third embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a manufacturing apparatus for an electrode plate group according to a third embodiment.
  • a rectangular battery (secondary battery) 1 that is a lithium ion secondary battery includes a rectangular case 2, and an electrode plate group 3 is accommodated in the rectangular case 2.
  • a positive electrode terminal and a negative electrode terminal are provided at predetermined positions of the rectangular case 2.
  • the square case 2 is filled with an electrolytic solution obtained by blending an organic solvent with a lithium salt.
  • the electrode plate group 3 includes zigzag-folded separators 4, and positive electrode plates 5 and negative electrode plates 6 that are alternately inserted into the valley grooves 4 a of the separators 4.
  • the positive electrode plate 5 and the negative electrode plate 6 are alternately overlapped so that the separators 4 are interposed therebetween, and the separators 4 are flatly folded.
  • the positive electrode plate 5 and the negative electrode plate 6 are provided with lead portions 5a and 6a protruding from the separator 4 to the opposite sides, and the lead portions 5a and 6a of each electrode are bundled.
  • the lead portion 5a of the positive electrode plate 5 is connected to the positive electrode terminal, and the lead portion 6a of the negative electrode plate 6 is connected to the negative electrode terminal.
  • the manufacturing apparatus 10 for the electrode plate group 3 having such a configuration includes a zigzag folding means 20, an electrode plate insertion means 30, a conveying means 40, a supply means 50 (50 ⁇ / b> A, 50 ⁇ / b> B), At least.
  • the zigzag folding means 20 has a plurality of guide bars (guide members) 21 arranged in a zigzag shape in the vertical direction, and will be described in detail later.
  • the guide bar 21 is crossed in the horizontal direction between the rows 22A and 22B, and the separator 4 is zigzag folded.
  • the number of guide bars 21 is equal to or more than the number of positive and negative electrode plates 5 and 6 supplied to the separator 4.
  • the plurality of guide bars 21 are horizontally arranged in two rows 22A and 22B in a vertical direction on a base (not shown).
  • Each guide bar 21 is arranged to be zigzag between the rows 22A and 22B, that is, to be zigzag in the vertical direction.
  • These guide bars 21 are supported in a cantilevered manner by vertical frames 23 and 24 provided for the respective rows 22A and 22B.
  • the zigzag folding means 20 includes a drive unit for zigzag folding the separator 4 by crossing the guide bars 21 between the rows 22A and 22B.
  • This drive part is comprised by the motor etc. which rotate a ball screw and a ball screw, for example.
  • the drive part comprised with a ball screw, a motor, etc. in this way is a normal feeding means, illustration is abbreviate
  • the electrode plate inserting means 30 includes a pair of electrode plate conveying members 31 (31A, 31B) arranged behind the rows 22A, 22B of the guide rods 21 constituting the zigzag folding means 20.
  • Each electrode plate conveyance member 31 has a plurality of electrode plate conveyance trays 32 on which a predetermined number of positive plates 5 or negative plates 6 are placed.
  • the electrode plate insertion means 30 moves these electrode plate conveyance trays 32 to the valley grooves 4a (see FIG. 2) formed in the separator 4, so that the positive electrode plate 5, the negative electrode plate 6, and the Are inserted alternately.
  • the electrode plate inserting means 30 includes a first electrode plate conveying member (electrode plate conveying member for positive electrode plate) 31 ⁇ / b> A that conveys the positive electrode plate 5 and a second electrode plate conveying member that conveys the negative electrode plate 6. (Electrode plate conveying member for negative electrode plate) 31B.
  • the first electrode plate conveying member 31 ⁇ / b> A includes the same number of electrode plate conveying trays 32 as the number of positive electrode plates 5 necessary for the electrode plate group 3.
  • Each electrode plate transport tray 32 of the first electrode plate transport member 31A is horizontally disposed behind the guide bar 21 constituting one row 22A, and the rear end thereof is connected by the support frame 33A.
  • the second electrode plate transport member 31B includes the same number of electrode plate transport trays 32 as the number of the negative electrode plates 6 required for the electrode plate group 3.
  • Each electrode plate transport tray 32 of the second electrode plate transport member 31B is horizontally disposed behind the guide bar 21 constituting the other row 22B, and its rear end is connected by a support frame 33B.
  • the support frames 33A and 33B are respectively connected to a piston rod 34a of a piston / cylinder device 34 that can expand and contract in the conveying direction of the positive electrode plate 5 or the negative electrode plate 6.
  • Each piston / cylinder device 34 is installed on a carriage 35 that can reciprocate in the conveying direction of the positive electrode plate 5 or the negative electrode plate 6.
  • Each carriage 35 is configured to be movable in the horizontal direction by a drive unit composed of a ball screw or the like. Specifically, each carriage 35 is connected to a nut 37 that is screwed into a ball screw 36 that is a feed screw rotatably installed on the base. The ball screw 36 is rotated by a motor (not shown). When the ball screw 36 rotates, each of the first and second electrode plate conveying members 31 ⁇ / b> A and 31 ⁇ / b> B is moved toward the separator 4 or away from the separator 4.
  • a pair of pressing members 38 that are in contact with the edge of the separator 4 are provided on both left and right sides of the electrode plate transport tray 32 (both sides in a direction orthogonal to the moving direction of the electrode plate transport tray 32).
  • the pressing member 38 is configured as a pair of vertical bars that come into contact with the edges of the positive electrode plate 5 and the negative electrode plate 6 protruding from the left and right sides of each electrode plate transport tray 32, and is attached to each carriage 35. Yes.
  • the conveyance means 40 includes a holding conveyance member 41 that holds the separator 4 having a predetermined length supplied from the supply means 50 and conveys it to the zigzag folding means 20 (see FIG. 3). That is, the holding and conveying member 41 holds the separator 4 having a predetermined length and conveys it between the rows 22 ⁇ / b> A and 22 ⁇ / b> B of the guide rod 21.
  • Each holding and conveying member 41 includes a nip roller 42 that feeds the separator 4 supplied from the supply unit 50 downward and holds the separator 4 in a sandwiched manner.
  • a first storage case 43 that stores the separator 4 on the upper side of the nip roller 42 and the separator 4 is guided from the nip roller 42 to the first storage case 43.
  • a first guide member 44 is provided.
  • the holding and conveying member 41 is moved into the zigzag folding means 20, below the guide bar 21, on the lower side of the separator 4, and on the second receiving case 45 and the second receiving case 45.
  • a second guide member 46 for guiding the separator 4.
  • the supply means 50 that supplies the separator 4 to the transport means 40 is provided independently of the zigzag folding means 20, and is installed on both sides of the zigzag folding means 20 in this embodiment.
  • the conveying means 40 includes two holding and conveying members 41A and 41B corresponding to these two supply means 50A and 50B, and each holding and conveying member 41A and 41B is connected to the supplying means 50A and 50B and the zigzag folding means. It is comprised so that movement between 20 is possible.
  • each supply unit 50 includes a roll 51 around which the separator 4 is wound and a conveyance system 53 having a plurality of rollers including a conveyance roller 52, and the roll 51 is interposed via the conveyance system 53.
  • the separator 4 drawn out from is supplied to the conveying means 40.
  • the supply means 50 is provided in the vicinity of the terminal portion of the conveyance system 53 on the conveyance means 40 side so as to be swingable, and a direction control member 54 that controls the traveling direction of the separator 4; a cutting cutter 55 that cuts the separator 4; It has.
  • one holding conveyance member 41 ⁇ / b> A which is supplied with the separator 4 by the supply unit 50 ⁇ / b> A and holds the separator 4 of a predetermined length, moves to the zigzag folding unit 20. Then, the separator 4 is disposed between the rows 22A and 22B of the guide rods 21 arranged in a zigzag shape (see FIG. 4).
  • the other holding conveyance member 41B is moved from the zigzag folding means 20 to the supply means 50B. Then, the separator 4 is supplied from the supply unit 50B to the holding and conveying member 41B, and the separator 4 having a predetermined length is held by the holding and conveying member 41B.
  • the leading end portion of the separator 4 fed out from the conveying roller 52 is the conveying system. It is located near the direction control member 54 via 53. That is, the traveling direction of the separator 4 is controlled by the direction of the direction control member 54.
  • the direction control member 54 faces the nip roller 42 of the holding and conveying member 41B. Therefore, as shown in FIG. 7B, the separator 4 first passes through the nip roller 42 and is supplied to the lower side of the holding and conveying member 41B. At this time, the nip roller 42 is in an open state.
  • the leading end side (lower end side) of the separator 4 enters the second housing case 45 through the second guide member 46 as shown in FIG.
  • the nip roller 42 is closed when the separator 4 having a predetermined length is stored in the second storage case 45, and the separator 4 is held by the nip roller 42.
  • the supply of the separator 4 to the second housing case 45 side from the nip roller 42 is stopped, and the supply of the separator 4 is continued only above the nip roller 42.
  • the directional control member 54 is driven at the same time as the nip roller 42 is closed. That is, the direction control member 54 is swung toward the first guide member 44.
  • the separator 4 Since the separator 4 is held by the nip roller 42, the separator 4 on the upper side of the nip roller 42 is loosened. At this time, since the direction control member 54 faces the first guide member 44, the slack portion of the separator 4 is in the first housing case 43 via the first guide member 44 as shown in FIG. To spread. Further, after the nip roller 42 is closed, the separator 4 is cut by the cutting cutter 55 when the separator 4 having a predetermined length is supplied. Thereby, the upper end side of the separator 4 is accommodated in the 1st accommodating case 43 (refer FIG. 4). When the separator 4 is cut by the cutting cutter 55, the upper end side of the separator 4 enters the first housing case 43 by its own weight. For example, the movement of the separator 4 may be assisted by air blow or the like. .
  • the separated separator 4 Since the separated separator 4 is clamped by the nip roller 42, it is held by the holding and conveying member 41B without moving. That is, by supplying the separator 4 from the supply means 50B to the holding and conveying member 41B in this way, the separator 4 having a predetermined length is held by the holding and conveying member 41B.
  • each guide bar 21 When the separator 4 is in a tension-free state, the horizontal movement of each guide bar 21 is resumed, and the guide bars 21 are crossed between the rows 22A and 22B as shown in FIG. As the guide bar 21 moves, the separator 4 is drawn from the first and second housing cases 43 and 45 toward the center, that is, the zigzag folding means 20 side. Thereby, the separator 4 is zigzag-folded, and the necessary number of valley grooves 4 a for one electrode plate group 3 are simultaneously formed in the separator 4. That is, the separator 4 is zigzag folded by pushing the separator 4 with the guide rod 21.
  • the guide bar 21 can be moved at a relatively high speed by moving the guide bar 21 in a state where the separator 4 is tension free and forming the valley groove 4a in the separator 4.
  • a leading end of a separator is clamped, and a guide rod is moved while supplying the separator from a roll to form a trough in the separator. That is, when the trough was formed in the separator, the separator was in a strong tension. For this reason, when the guide bar is moved at a high speed, the separator cannot follow the movement of the guide bar and hinders the movement of the guide bar. For example, the guide bar may be deformed or cracked.
  • the zigzag folding process in which the guide bar 21 is moved to form the trough 4a in the separator 4 is started after the separator 4 is in a tension-free state. That is, after the both ends of the separator 4 accommodated in the first or second housing case 43, 45 are made movable, the guide rod 21 is moved to form the valley 4 a in the separator 4. For this reason, even if the guide bar 21 is moved at a relatively high speed, the separator 4 can follow the movement of the guide bar 21. Therefore, the tact time can be improved without causing the guide rod 21 to crack.
  • the first and second electrode plate conveying members 31A and 31B and the pressing member 38 are also moved in the horizontal direction toward the separator 4.
  • the separator 4 see FIG. 4
  • the positive electrode plate 5 previously mounted on each electrode plate conveyance tray 32 of the first electrode plate conveyance member 31A and the negative electrode plate previously mounted on each electrode plate conveyance tray 32 of the second electrode plate conveyance member 31B. 6 are alternately inserted into the valley grooves 4a of the separator 4 which is zigzag folded.
  • the laminated body with which the positive electrode plate 5 and the negative electrode plate 6 overlap by turns via the separator 4 is formed (laminated body formation process).
  • the guide rods 21 are extracted from the valley grooves 4a of the separator 4 (extraction process). Thereafter, the first and second electrode plate conveying members 31 ⁇ / b> A and 31 ⁇ / b> B are moved away from the separator 4 while leaving the pressing member 38. At the same time, a laminated body in which the positive electrode plates 5 and the negative electrode plates 6 are alternately laminated via the separator 4 is pressed (pressed) by a predetermined pressing means in the lamination direction of the positive electrode plates 5 and the negative electrode plates 6.
  • each piston and cylinder device 34 is contracted while the laminated body is pressed in the laminating direction of the positive electrode plate 5 and the negative electrode plate 6, so that the first and second electrode plate conveying members 31 ⁇ / b> A and 31 ⁇ / b> B It is retracted outside and returned to the original position (indicated by a two-dot chain line in FIG. 12A).
  • the pushing member 38 since the pushing member 38 remains in the advanced position, the movement of the positive electrode plate 5 and the negative electrode plate 6 is restricted by the pushing member 38 and remains in the valley groove 4 a of the separator 4.
  • the separator 4 is wound around the flat laminate, and the excess separator 4 is cut to form the electrode group 3.
  • the rectangular battery 1 is formed by housing the electrode plate group 3 in the rectangular case 2 of the battery.
  • the guide plate 21 is crossed between the rows 22A and 22B, and the separator 4 is zigzag-folded, and at the same time, the electrode plate transport member 31 is moved.
  • the electrode plate conveying member 31 may be moved after zigzag folding of the separator 4 by the guide rod 21 as necessary.
  • the separator 4 is supplied from the supply unit 50B to the holding conveyance member 41B of the conveyance unit 40 as described above. ing. That is, the next electrode plate group 3 is manufactured until the pressing step of pressing the laminated body in which the positive electrode plate 5 and the negative electrode plate 6 are alternately overlapped, which is performed to manufacture the previous electrode plate group 3.
  • a feeding process for feeding out the separator 4 having a predetermined length from the roll 51 and a cutting process for cutting the separator 4 by the cutting cutter 55 are completed.
  • the holding and conveying member 41A is moved to the supply means 50A, and the holding and conveying member 41B is moved to the zigzag folding means 20, and in a relatively short time, Production of a new electrode plate group 3 is started.
  • FIG. 13 is a schematic view showing an apparatus for manufacturing an electrode plate group according to the second embodiment.
  • symbol is attached
  • the manufacturing apparatus 10 ⁇ / b> A includes one supply unit 50 for one zigzag folding unit 20, and one transport unit 40 ⁇ / b> A corresponding to the one supply unit 50.
  • One holding conveyance member 41 is provided.
  • the structure of the holding and conveying member 41 is the same as that of the first embodiment, but is different from that of the first embodiment in that it is fixed at a position facing the zigzag folding means 20 and does not move.
  • the separator 4 is supplied to and held by the holding and conveying member 41 in the same procedure as in the first embodiment (see FIGS. 7 to 9). At this time, the feeding amount of the separator 4 is increased as compared with the case of Embodiment 1, and the separator 4 is sufficiently loosened in the first housing case 43 as shown in FIG. Thereafter, as in the first embodiment, valley grooves 4a are formed in the separator 4, and the positive electrode plate 5 or the negative electrode plate 6 is inserted into each valley groove 4a (see FIGS. 10 and 11). At this time, although the separator 4 is not cut into a predetermined length, the separator 4 is sufficiently loosened in the first housing case 43.
  • the separator 4 is zigzag-folded by the plurality of guide bars 21 after the separator 4 is in a tension-free state, and the necessary number of valley grooves 4 a for one electrode plate group 3 are simultaneously formed in the separator 4. It is formed. Therefore, the tact time can be improved without causing the guide rod 21 to crack.
  • the separator 4 is pressed to form a flat laminate.
  • the separator 4 is cut to a required length by the cutting cutter 55, and the separator 4 cut to a predetermined length is formed into the flat laminate.
  • the electrode plate group 3 is formed by being wound around. Further, the electrode group 3 is housed in the battery case 2 to form the rectangular battery 1.
  • the separator 4 can be made to have a more appropriate length by cutting the separator 4 after the flat laminated body is formed as in the present embodiment. For example, when the separator 4 is longer than necessary when the separator 4 is cut, the separator 4 can be rewound and cut to an appropriate length. Therefore, the waste of the separator 4 can be suppressed as much as possible, and the manufacturing cost can be reduced.
  • FIG. 14 is a schematic view showing an electrode plate group according to the third embodiment
  • FIG. 15 is a schematic view showing a manufacturing apparatus according to the third embodiment.
  • symbol is attached
  • the electrode plate group 3 ⁇ / b> A includes a continuous superposed body 100 that is zigzag-folded, and a positive electrode plate 5 that is inserted into each trough 100 a of the superposed body 100. It is comprised as a laminated body.
  • the superimposed body 100 is a laminated body in which the negative electrode plate 6A is sandwiched between two separators 4A. For this reason, the positive electrode plate 5 inserted in each trough 100a of the superimposed body 100 faces the negative electrode plate 6A via the separator 4A.
  • the positive electrode plate 5 and the negative electrode plate 6A are provided with lead portions 5a and 6a protruding from the separator 4A in opposite directions (see FIG. (See FIG. 2).
  • the lead portions 5a and 6a of each pole are bundled and connected to a positive terminal and a negative terminal (not shown) of the rectangular case 2 (see FIG. 1), respectively.
  • the manufacturing apparatus 10B for manufacturing such an electrode plate group 3A includes a zigzag folding means 20, an electrode plate inserting means 30, a conveying means 40, and a supplying means 50, as in the first embodiment.
  • the superimposing body 100 is supplied from the supply means 50, and the superimposing body 100 is arranged between the rows 22A and 22B of the guide rods 21 of the zigzag folding means 20, as shown in FIG. It is like that.
  • Each of the first and second electrode plate conveying members 31 ⁇ / b> A and 31 ⁇ / b> B conveys the positive electrode plate 5 into the valley groove 100 a of the superimposed body 100. Except for these points, the manufacturing apparatus 10B according to the third embodiment has the same configuration as the manufacturing apparatus 10 according to the first embodiment.
  • the valley groove 100a into which only the positive electrode plate 5 is inserted may be formed in the superimposed body 100.
  • the number of valley grooves 100a of the superposed body 100 is half that of the first embodiment. Therefore, the number of guide bars 21 and electrode plate transport trays 32 can be reduced to almost half, and the tact time can be further shortened.
  • control device includes two supply units
  • at least one supply unit may be included. That is, one supply unit may alternately supply the separator to the two holding and conveying members.
  • the transport unit may include three or more holding transport members.
  • the groove is formed in the separator by a plurality of guide members (guide rods).
  • an electrode plate transport tray constituting electrode plate insertion means may also serve. That is, the positive electrode plate or the negative electrode plate placed on the electrode plate conveyance tray may be inserted into each valley groove while pressing the electrode plate conveyance tray against the separator to form a valley groove in the separator.
  • a lithium ion secondary battery is illustrated as an example of a square battery, but the present invention can also be applied to batteries other than lithium ion secondary batteries, primary batteries, and the like.
  • both rows are moved when the guide rods intersect each other.
  • the guide rods in one row are stopped and the guide rods in the other row are moved.
  • similar zigzag folding can be performed. With such a configuration, it is possible to reduce the number of drive units that move the row of guide bars, and it is possible to reduce costs. Further, the number of guide bars, electrode plate transport trays, and the like can be increased or decreased, and is not limited to the above embodiment.

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Abstract

　本発明は、二次電池の製造方法及び製造装置に関する。　正負の極板間にｾﾊﾟﾚｰﾀを介在させて二次電池を製造するが、従来は、ｾﾊﾟﾚｰﾀを一対のﾛｰﾗで挟み、このﾛｰﾗを水平方向に往復させて、ｾﾊﾟﾚｰﾀをｼﾞｸﾞｻﾞｸﾞ折りし、一対のﾛｰﾗが往復する都度正負の極板を交互にｾﾊﾟﾚｰﾀ上に載せていたため、ﾀｸﾄﾀｲﾑの大幅な短縮は難しいとの問題があった。 本発明は、二次電池の製造方法を、複数のｶﾞｲﾄﾞ部材(21)でｾﾊﾟﾚｰﾀ(4)を押して前記ｾﾊﾟﾚｰﾀをｼﾞｸﾞｻﾞｸﾞ折りにするｼﾞｸﾞｻﾞｸﾞ折り工程と、ｼﾞｸﾞｻﾞｸﾞ折りにされた前記ｾﾊﾟﾚｰﾀの各谷溝内に正極板(5)と負極板(6)とを交互に挿入して前記ｾﾊﾟﾚｰﾀを介して前記正極板と前記負極板とが交互に重なり合う積層体を形成する工程と、前記ｾﾊﾟﾚｰﾀの各谷溝内から前記ｶﾞｲﾄﾞ部材を抜去する工程と、前記積層体を積層方向に押圧する工程と、を有する方法とし、前記ｼﾞｸﾞｻﾞｸﾞ折り工程は、前記ｾﾊﾟﾚｰﾀをﾃﾝｼｮﾝﾌﾘｰの状態にしてから行う等で、上記問題の解決を図ったものである。

Description

二次電池の製造方法及び製造装置
　本発明は、車両、電気機器等に用いられる二次電池の製造方法及び製造装置に関する。
　リチウムイオン二次電池等の二次電池は、正負の極板間にセパレータが介在するように、正極板と負極板を交互に重ね合わせることによって形成される極板群を有する。この極板群の製造装置の一つとして、セパレータの連続体をジグザグ折りし、その各谷溝内に正極板と負極板とを挿入し、扁平に押し潰すジグザグスタック方式の製造装置がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４－２２４４９号公報
　このようなジグザグスタック方式の製造装置では、例えば、シート状に形成したセパレータと、正極板及び負極板とを、正極板と負極板との間にセパレータが介在するように交互に積み重ねる積み重ね方式の製造装置等に比べて、正負の極板及びセパレータの位置精度を高めることができ、タクトタイムを短縮することができる。しかしながら、極板群の製造においては、正負の電極及びセパレータの位置精度のさらなる向上、またタクトタイムのさらなる短縮が望まれている。
　例えば、特許文献１に記載の製造方法では、連続状のセパレータを一対のローラで挟み、この一対のローラを水平方向に往復運動させることによりセパレータをジグザグ折りし、一対のローラが一往復する都度正負の極板を交互にセパレータ上に載せるものであり、タクトタイムを大幅に短縮することは難しい。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、タクトタイムの短縮を図ることができると共に、正負の電極及びセパレータの位置精度を向上することができる二次電池の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決する本発明の第１の態様は、複数のガイド部材でセパレータを押すことにより、前記セパレータをジグザグ折りにするジグザグ折り工程と、ジグザグ折りにされた前記セパレータの各谷溝内に正極板と負極板とを交互に挿入することにより、前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とが交互に重なり合う積層体を形成する積層体形成工程と、前記セパレータの各谷溝内から前記ガイド部材を抜去する抜去工程と、前記積層体を前記正極板と前記負極板とが積層された方向に押圧する押圧工程と、を有し、前記ジグザグ折り工程は、前記セパレータをテンションフリーの状態にしてから行うことを特徴とする二次電池の製造方法にある。
　本発明の第２の態様は、複数のガイド部材で負極板を２枚のセパレータで挟んだ重畳体を押すことにより、前記重畳体をジグザグ折りにするジグザグ折り工程と、ジグザグ折りにされた前記重畳体の各谷溝内に正極板を挿入することにより、前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とが交互に重なり合う積層体を形成する積層体形成工程と、前記重畳体の各谷溝内から前記ガイド部材を抜去する抜去工程と、前記積層体を前記正極板と前記負極板とが積層された方向に押圧する押圧工程と、を有し、前記ジグザグ折り工程は、前記重畳体をテンションフリーの状態にしてから行うことを特徴とする二次電池の製造方法にある。
　本発明の第３の態様は、前記複数のガイド部材を鉛直方向にジグザグ状に配置し、前記ガイド部材の一方の列と他方の列との間に前記セパレータ又は前記重畳体を配置するセパレータ配置工程をさらに有し、前記ジグザグ折り工程は、前記ガイド部材を列同士間で水平方向に交差させることにより行うことを特徴とする第１又は２の態様の二次電池の製造方法にある。
　本発明の第４の態様は、前記セパレータ配置工程は、前記ガイド部材の一方の列と他方の列との間に前記セパレータ又は前記重畳体を配置した後、各列の前記ガイド部材を前記セパレータ又は前記重畳体に当接させて当該セパレータ又は前記重畳体の移動を規制した状態で前記セパレータ又は前記重畳体をテンションフリーの状態にすることを特徴とする第３の態様の二次電池の製造方法にある。
　本発明の第５の態様は、前記セパレータ又は前記重畳体を所定長に切断する切断工程をさらに有することを特徴とする請求項１～４の何れか一つの態様の二次電池の製造方法にある。
　本発明の第６の態様は、前記切断工程は、前記押圧工程の後に行われることを特徴とする第５の態様の二次電池の製造方法にある。
　本発明の第７の態様は、前記切断工程は、前記ジグザグ折り工程の前に行われることを特徴とする第５の態様の二次電池の製造方法にある。
　本発明の第８の態様は、前記切断工程の前に前記セパレータ又は前記重畳体が巻回されたロールから所定長の前記セパレータ又は前記重畳体を繰り出す繰り出し工程をさらに有し、前記繰り出し工程と前記切断工程は、一つ前の二次電池を製造するために行われる前記押圧工程までに行われることを特徴とする第７の態様の二次電池の製造方法にある。
　本発明の第９の態様は、鉛直方向にジグザグ状に配列された複数のガイド部材を有し、前記ガイド部材の一方の列と他方の列との間にセパレータが配置されると、前記ガイド部材を列同士間で水平方向に交差させて前記セパレータをジグザグ折りするジグザグ折り手段と、所定枚数の前記正極板又は前記負極板が載置される正極板用又は負極板用極板搬送部材を備え、前記正極板用又は前記負極板用極板搬送部材を前記セパレータの各谷溝内に移動させることで各谷溝内に前記正極板と前記負極板とを交互に挿入する極板挿入手段と、前記セパレータを保持して前記ジグザグ折り手段に搬送すると共に、前記セパレータがジグザグ折りされる際に当該セパレータをテンションフリーの状態にする搬送手段と、を備えることを特徴とする二次電池の製造装置にある。
　本発明の第１０の態様は、鉛直方向にジグザグ状に配列された複数のガイド部材を有し、前記ガイド部材の一方の列と他方の列との間に負極板を２枚のセパレータで挟んだ重畳体が配置されると、前記ガイド部材が列同士間で水平方向に交差して前記重畳体をジグザグ折りするジグザグ折り手段と、所定枚数の前記正極板が載置される正極板用極板搬送部材を備え、前記正極板用極板搬送部材を前記重畳体の各谷溝内に移動させることで各谷溝内に前記正極板を挿入する極板挿入手段と、前記重畳体を保持して前記ジグザグ折り手段に搬送すると共に、前記重畳体がジグザグ折りされる際に前記重畳体をテンションフリーの状態にする搬送手段と、を備えることを特徴とする二次電池の製造装置にある。
　本発明の第１１の態様は、前記搬送手段は、前記セパレータ又は前記重畳体がジグザグ折りされる際に、所定長に切断された前記セパレータ又は前記重畳体をテンションフリーの状態にすることを特徴とする第９又は１０の態様の二次電池の製造装置にある。
　本発明の第１２の態様は、前記セパレータ又は前記重畳体が搬送される搬送系と、前記セパレータ又は前記重畳体を切断する切断部とを備え、所定長の前記セパレータ又は前記重畳体を前記搬送手段に供給する供給手段を備え、前記搬送手段は、前記供給手段から供給された所定長の前記セパレータ又は前記重畳体を前記ジグザグ折り手段に搬送することを特徴とする第１１の態様の二次電池の製造装置にある。
　かかる本発明では、ガイド部材を比較的高速で移動させることができ、比較的短時間でセパレータ又は重畳体に谷溝を良好に形成することができ、タクトタイムの向上を図ることができる。
実施形態１に係る極板群が収容された角形電池の概略を示す斜視図である。 実施形態１に係る極板群の概略構成を示す斜視図である。 実施形態１に係る極板群の製造装置の概略構成を示すブロック図である。 実施形態１に係る極板群の製造装置を示す概略図である。 実施形態１に係る供給手段の構成を示す概略図である。 実施形態１に係る製造装置を用いた極板群の製造方法を示す概略図である。 実施形態１に係る製造装置を用いた極板群の製造方法を示す概略図である。 実施形態１に係る製造装置を用いた極板群の製造方法を示す概略図である。 実施形態１に係る製造装置を用いた極板群の製造方法を示す概略図である。 実施形態１に係る製造装置を用いた極板群の製造方法を示す概略図である。 実施形態１に係る製造装置を用いた極板群の製造方法を示す概略図である。 実施形態１に係る製造装置を用いた極板群の製造方法を示す概略図である。 実施形態２に係る極板群の製造装置を示す概略図である。 実施形態３に係る極板群を示す概略図である。 実施形態３に係る極板群の製造装置を示す概略図である。
　以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
　（実施形態１）
　図１及び図２に示すように、リチウムイオン二次電池である角形電池（二次電池）１は、角形ケース２を備え、この角形ケース２内には極板群３が収容されている。角形ケース２の所定箇所には、図示しない正極端子と負極端子が設けられている。また角形ケース２内には、有機溶媒にリチウム塩を配合してなる電解液が充填されている。
　極板群３は、ジグザグ折りされたセパレータ４と、このセパレータ４の各谷溝４ａ内に交互に挿入された正極板５と負極板６とを具備する。正極板５と負極板６とは、各々の間にセパレータ４が介在するように交互に重ね合わせられ、セパレータ４が扁平に畳まれた状態になっている。正極板５と負極板６とはセパレータ４から互いに反対側に突出するリード部５ａ，６ａを備え、各極のリード部５ａ，６ａはそれぞれ束ねられている。そして正極板５のリード部５ａは上記正極端子に接続され、負極板６のリード部６ａは上記負極端子に接続される。
　このような構成の極板群３の製造装置１０は、図３に示すように、ジグザグ折り手段２０と、極板挿入手段３０と、搬送手段４０と、供給手段５０（５０Ａ，５０Ｂ）と、を少なくとも備えている。
　図４に示すように、ジグザグ折り手段２０は、鉛直方向にジグザグ状に配列された複数のガイド棒（ガイド部材）２１を有し、詳しくは後述するが、このガイド棒２１の一方の列２２Ａと他方の列２２Ｂとの間にセパレータ４が配置されると、ガイド棒２１を列２２Ａ，２２Ｂ同士間で水平方向に交差させて、セパレータ４をジグザグ折りする。
　ガイド棒２１は、セパレータ４に対して供給される正負の極板５，６の枚数と同じ本数か又はそれ以上の本数設けられている。これら複数本のガイド棒２１は、図示しない基台上に垂直方向に二列２２Ａ，２２Ｂで各々水平に配列される。また各ガイド棒２１は、列２２Ａ，２２Ｂ間でジグザクになるように、すなわち鉛直方向においてジグザグになるように配列される。これらのガイド棒２１は、列２２Ａ，２２Ｂごとに設けられた縦フレーム２３，２４にそれぞれ片持ち状に支持されている。
　またジグザグ折り手段２０は、ガイド棒２１を列２２Ａ，２２Ｂ同士間で交差させてセパレータ４をジグザグ折りするための駆動部を備える。この駆動部は、例えば、ボールネジとボールネジを回転させるモータ等により構成される。なおこのようにボールネジ、モータ等で構成される駆動部は通常の送り手段であるから図示は省略する。
　極板挿入手段３０は、ジグザグ折り手段２０を構成するガイド棒２１の各列２２Ａ，２２Ｂの後方に配される一対の極板搬送部材３１（３１Ａ，３１Ｂ）を備える。各極板搬送部材３１は、所定枚数の正極板５又は負極板６が載置される複数の極板搬送トレー３２を有する。そして極板挿入手段３０は、これらの極板搬送トレー３２をセパレータ４に形成された谷溝４ａ（図２参照）に移動させることで、各谷溝４ａ内に正極板５と負極板６とを交互に挿入する。
　本実施形態では、極板挿入手段３０は、正極板５を搬送する第１の極板搬送部材（正極板用極板搬送部材）３１Ａと、負極板６を搬送する第２の極板搬送部材（負極板用極板搬送部材）３１Ｂとを備えている。第１の極板搬送部材３１Ａは、極板群３に必要な正極板５の枚数と同数個の極板搬送トレー３２を備えている。第１の極板搬送部材３１Ａの各極板搬送トレー３２は、一方の列２２Ａを構成するガイド棒２１の後方に水平に配置され、その後端が支持フレーム３３Ａによって連結されている。同様に、第２の極板搬送部材３１Ｂも極板群３に必要な負極板６の枚数と同数個の極板搬送トレー３２を備える。第２の極板搬送部材３１Ｂの各極板搬送トレー３２は、他方の列２２Ｂを構成するガイド棒２１の後方に水平に配置され、その後端が支持フレーム３３Ｂによって連結されている。
　各支持フレーム３３Ａ，３３Ｂは、正極板５又は負極板６の搬送方向に伸縮可能なピストン・シリンダ装置３４のピストンロッド３４ａにそれぞれ連結されている。また各ピストン・シリンダ装置３４は、正極板５又は負極板６の搬送方向に往復移動可能な往復台３５にそれぞれ設置されている。
　各往復台３５は、ボールネジ等からなる駆動部により水平方向に移動可能に構成されている。具体的には、各往復台３５は、基台上に回転可能に設置された送りネジであるボールネジ３６に螺合するナット３７に連結されている。ボールネジ３６は図示しないモータによって回転するようになっている。ボールネジ３６が回転すると、第１及び第２の極板搬送部材３１Ａ，３１Ｂのそれぞれがセパレータ４に向かって或いはセパレータ４から離れる方向に移動される。
　なお極板搬送トレー３２の左右両側（極板搬送トレー３２の移動方向とは直交する方向における両側）には、セパレータ４の縁部に当接される一対の押し部材３８が設けられている。押し部材３８は、具体的には各極板搬送トレー３２の左右両側から突出した正極板５及び負極板６の縁部に当接する一対の縦棒として構成され、各往復台３５に取り付けられている。
　搬送手段４０は、供給手段５０から供給される所定長のセパレータ４を保持してジグザグ折り手段２０に搬送する保持搬送部材４１を備える（図３参照）。すなわち保持搬送部材４１は、所定長のセパレータ４を保持してガイド棒２１の列２２Ａ，２２Ｂ間に搬送する。各保持搬送部材４１は、供給手段５０から供給されるセパレータ４を下方に向かって送り出すと共に、セパレータ４を挟持して保持するニップローラ４２を備える。ニップローラ４２の上部側（供給手段５０側）には、ニップローラ４２よりも上部側のセパレータ４が収容される第１の収容ケース４３と、ニップローラ４２から第１の収容ケース４３にセパレータ４を誘導する第１の誘導部材４４とが設けられている。また保持搬送部材４１は、ジグザグ折り手段２０内に移動された状態においてガイド棒２１よりも下方側に、セパレータ４の下端部側が収容される第２の収容ケース４５と、第２の収容ケース４５にセパレータ４を誘導する第２の誘導部材４６とを備えている。
　搬送手段４０にセパレータ４を供給する供給手段５０は、図３に示すように、ジグザグ折り手段２０とは独立して設けられ、本実施形態では、ジグザグ折り手段２０の両側にそれぞれ設置されている。そして、搬送手段４０は、これら２つの供給手段５０Ａ，５０Ｂに対応して、２つの保持搬送部材４１Ａ，４１Ｂを備えており、各保持搬送部材４１Ａ，４１Ｂが供給手段５０Ａ，５０Ｂとジグザグ折り手段２０との間を移動可能に構成されている。
　各供給手段５０は、図５に示すように、セパレータ４が巻回されたロール５１と、搬送ローラ５２を含む複数のローラを有する搬送系５３とを備え、この搬送系５３を介してロール５１から繰り出されたセパレータ４を搬送手段４０に供給する。また供給手段５０は、搬送系５３の搬送手段４０側の終端部近傍に、揺動可能に設けられてセパレータ４の進行方向を制御する方向制御部材５４と、セパレータ４を切断する切断カッター５５とを備えている。
　以下、このような構成の製造装置１０による極板群３の製造方法について、図６～１２を参照して説明する。
　製造装置１０が作動されると、まずは、図６に示すように、供給手段５０Ａによってセパレータ４が供給されて所定長のセパレータ４を保持した一方の保持搬送部材４１Ａが、ジグザグ折り手段２０に移動され、ジグザグ状に配列されたガイド棒２１の列２２Ａ，２２Ｂ間にセパレータ４が配置される（図４参照）。
　保持搬送部材４１Ａの移動と同時に、他方の保持搬送部材４１Ｂが、ジグザグ折り手段２０から供給手段５０Ｂまで移動される。そして供給手段５０Ｂから保持搬送部材４１Ｂにセパレータ４が供給され、所定長のセパレータ４が保持搬送部材４１Ｂによって保持される。
　具体的には、図７（ａ）に示すように、供給手段５０Ｂから保持搬送部材４１Ｂにセパレータ４の供給が開始される際、搬送ローラ５２から繰り出されたセパレータ４の先端部は、搬送系５３を介して方向制御部材５４付近に位置している。つまりセパレータ４の進行方向は、この方向制御部材５４の向きによって制御される。セパレータ４の供給開始時、この方向制御部材５４は、保持搬送部材４１Ｂのニップローラ４２に向かっている。したがってセパレータ４は、図７（ｂ）に示すように、まずはニップローラ４２を通過して保持搬送部材４１Ｂの下方に向かって供給される。このとき、ニップローラ４２は開かれた状態となっている。
　そしてセパレータ４の先端側（下端側）は、図８に示すように、第２の誘導部材４６を介して第２の収容ケース４５内に入りこむ。第２の収容ケース４５内に所定の長さのセパレータ４が収容された段階でニップローラ４２が閉じられ、ニップローラ４２によってセパレータ４が保持される。これによりニップローラ４２よりも第２の収容ケース４５側へのセパレータ４の供給が停止され、ニップローラ４２よりも上方のみでセパレータ４の供給が継続される。図９に示すように、ニップローラ４２が閉じられるのと同時に、方向制御部材５４が駆動される。すなわち方向制御部材５４が第１の誘導部材４４に向かうように揺動される。
　ニップローラ４２によってセパレータ４が保持されたことで、ニップローラ４２の上部のセパレータ４には弛みが生じる。このとき、方向制御部材５４が第１の誘導部材４４に向かっているため、図１０に示すように、セパレータ４の弛んだ部分が第１の誘導部材４４を介して第１の収容ケース４３内に広がる。またニップローラ４２が閉じられた後、所定長さのセパレータ４が供給された時点で、切断カッター５５によってセパレータ４を切断する。これにより、セパレータ４の上端側が第１の収容ケース４３内に収容される（図４参照）。なお切断カッター５５によってセパレータ４を切断した際に、セパレータ４の上端側は、自重によって第１の収容ケース４３内に入り込むが、例えば、エアブロー等によってセパレータ４の移動を補助するようにしてもよい。
　切り離されたセパレータ４はニップローラ４２によって挟持されているため、移動することなく保持搬送部材４１Ｂに保持される。つまり、このように供給手段５０Ｂから保持搬送部材４１Ｂにセパレータ４を供給することで、所定長のセパレータ４が保持搬送部材４１Ｂによって保持される。
　ジグザグ折り手段２０の説明に戻り、保持搬送部材４１Ａによってジグザグ状に配列されたガイド棒２１の列２２Ａ，２２Ｂ間に所定長のセパレータ４が配置されると、図１１に示すように、ガイド棒２１の列２２Ａ，２２Ｂがセパレータ４側に向かってそれぞれ水平に移動され、各ガイド棒２１がセパレータ４に接触した時点で一旦停止される（セパレータ配置工程）。この状態で、ニップローラ４２が開かれてセパレータ４の挟持が解除される（図１１（ｂ））。つまりセパレータ４は実質的にテンションフリーの状態となる。このとき、セパレータ４には上述のように複数の各ガイド棒２１が接触しているため、セパレータ４は落下することなくガイド棒２１の間に保持される。すなわちセパレータ４は、その両端側が移動自在な状態でガイド棒２１の間に保持される。
　セパレータ４がテンションフリーの状態になると、各ガイド棒２１の水平方向の移動が再開され、図１２に示すように、ガイド棒２１は列２２Ａ，２２Ｂ同士間で交差される。このガイド棒２１の移動に伴って第１及び第２の収容ケース４３，４５内からセパレータ４が中央側、すなわちジグザグ折り手段２０側に引き込まれる。これにより、セパレータ４がジグザグ折りされ、一つの極板群３に必要な個数の谷溝４ａがセパレータ４に同時に形成される。つまり、ガイド棒２１でセパレータ４を押すことにより、セパレータ４がジグザグ折りにされている。
　このように、セパレータ４がテンションフリーとなった状態でガイド棒２１を移動させてセパレータ４に谷溝４ａを形成することで、ガイド棒２１を比較的高速で移動させることができる。
　従来は、例えば、セパレータの先端部をクランプし、ロールからセパレータを供給しつつガイド棒を移動させてセパレータに谷溝を形成していた。つまりセパレータに谷溝を形成する際に、セパレータに強いテンションがかかった状態となっていた。このため、ガイド棒を高速で移動させると、セパレータがガイド棒の移動に追従できずにガイド棒の移動を阻害し、例えば、ガイド棒の変形や割れ等が生じる虞があった。
　これに対し本発明では、ガイド棒２１を移動させてセパレータ４に谷溝４ａを形成するジグザグ折り工程を、セパレータ４をテンションフリーの状態にしてから開始することとした。すなわち第１又は第２の収容ケース４３，４５に収容されたセパレータ４の両端側を移動自在な状態としてから、ガイド棒２１を移動させてセパレータ４に谷溝４ａを形成することとした。このため、ガイド棒２１を比較的高速で移動させても、セパレータ４はガイド棒２１の移動に追従できる。したがって、ガイド棒２１の割れ等を生じさせることなく、タクトタイムの向上を図ることができる。
　また、ガイド棒２１が列２２Ａ，２２Ｂ毎に水平方向に移動されるのと同時に、第１及び第２の極板搬送部材３１Ａ，３１Ｂ及び押し部材３８もセパレータ４に向かって水平方向に移動される。すなわちボールネジ３６の回転により往復台３５が移動することで、第１及び第２の極板搬送部材３１Ａ，３１Ｂ及び押し部材３８がセパレータ４に向かって移動される（図４参照）。これにより、第１の極板搬送部材３１Ａの各極板搬送トレー３２に予め搭載された正極板５、及び第２の極板搬送部材３１Ｂの各極板搬送トレー３２に予め搭載された負極板６が、ジグザグ折りされたセパレータ４の各谷溝４ａ内に交互に挿入される。これにより、セパレータ４を介して正極板５と負極板６とが交互に重なり合う積層体が形成される（積層体形成工程）。
　次に、セパレータ４の各谷溝４ａ内からガイド棒２１が抜き取られる（抜去工程）。その後、押し部材３８を残して第１及び第２の極板搬送部材３１Ａ，３１Ｂがセパレータ４から離れる方向に移動される。これと同時に、セパレータ４を介して正極板５と負極板６とが交互に積層された積層体が正極板５と負極板６の積層方向で所定のプレス手段によって押圧（プレス）される。すなわち、積層体が正極板５、負極板６の積層方向で押圧されながら、各ピストン・シリンダ装置３４が縮動作することで、第１及び第２の極板搬送部材３１Ａ，３１Ｂが谷溝４ａ外へと後退されて元の位置（図１２（ａ）中に二点鎖線で示す）まで戻される。ここで、押し部材３８は前進した位置に留まることになるため、正極板５及び負極板６は、押し部材３８によって移動が規制されてセパレータ４の谷溝４ａ内に残留することとなる。
　これにより、セパレータ４と正極板５及び負極板６とが交互に重なった扁平形状の積層体が形成される。また扁平形状の積層体が形成された後は、扁平形状の積層体の周囲にセパレータ４が巻き付けられると共に、余分なセパレータ４が切断されることで極板群３が形成される。さらに、この極板群３が電池の角形ケース２内に収納されることで角形電池１が形成される。
　このように本実施形態では、ガイド棒２１を列２２Ａ，２２Ｂ同士間で交差させてセパレータ４をジグザグ折りするのと同時に極板搬送部材３１を移動させるようにしている。これにより、セパレータ４をジグザグ折りしつつ、正極板５及び負極板６をセパレータ４の各谷溝４ａ内に挿入することが可能になり、タクトタイムがより一層短縮される。勿論、極板搬送部材３１は、必要に応じて、ガイド棒２１によるセパレータ４のジグザグ折りの後に移動させるようにしてもよい。また、セパレータ４の各谷溝４ａに対して正極板５又は負極板６を一括して挿入することで、各正極板５及び負極板６とセパレータ４との位置精度の向上を図ることもできる。
　またこのように供給手段５０Ａから供給されたセパレータ４を用いて極板群３が形成されている間に、上述のように供給手段５０Ｂから搬送手段４０の保持搬送部材４１Ｂにセパレータ４が供給されている。つまり、一つ前の極板群３を製造するために行われる、正極板５と負極板６とが交互に重なり合う積層体を押圧する押圧工程までに、その次の極板群３を製造するための工程として、ロール５１から所定長さのセパレータ４を繰り出す繰り出し工程と切断カッター５５によってセパレータ４を切断する切断工程とを完了させるようにしている。このため、上述のように極板群３の製造が終了すると、保持搬送部材４１Ａが供給手段５０Ａに移動されると共に、保持搬送部材４１Ｂがジグザグ折り手段２０に移動され、比較的短時間で、新たな極板群３の製造が開始される。
　（実施形態２）
　図１３は実施形態２に係る極板群の製造装置を示す概略図である。なお同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
　本実施形態に係る製造装置１０Ａは、図１３に示すように、一つのジグザグ折り手段２０に対して一つの供給手段５０を備えると共に、この一つの供給手段５０に対応して搬送手段４０Ａも一つの保持搬送部材４１を備えている。保持搬送部材４１の構成は、実施形態１のものと同様であるが、ジグザグ折り手段２０に対向する位置に固定されており移動しない点で実施形態１のものとは相違する。
　このような製造装置１０Ａにおいても、実施形態１と同様の手順で保持搬送部材４１にセパレータ４が供給されて保持される（図７～図９参照）。このとき、実施形態１の場合よりもセパレータ４の繰り出し量を多くして、図１３に示すように、第１の収容ケース４３内でセパレータ４を十分に弛ませた状態とする。その後、実施形態１と同様に、セパレータ４に谷溝４ａが形成されると共に、各谷溝４ａに正極板５又は負極板６が挿入される（図１０、図１１参照）。このとき、セパレータ４は所定長に切断されていないものの、第１の収容ケース４３内で十分に弛ませた状態となっている。このため本実施形態においても、セパレータ４をテンションフリーの状態にしてからセパレータ４が複数のガイド棒２１によってジグザグ折りされ、一つの極板群３に必要な個数の谷溝４ａがセパレータ４に同時に形成される。したがってガイド棒２１の割れ等を生じさせることなく、タクトタイムの向上を図ることができる。
　その後、セパレータ４の各谷溝４ａ内からガイド棒２１が抜き取られた後、セパレータ４が押圧されて扁平形状の積層体が形成される。そして本実施形態では、このように扁平形状の積層体が形成された後に、切断カッター５５によってセパレータ４が必要な長さに切断され、所定長に切断されたセパレータ４が扁平形状の積層体の周囲に巻き付けられることで極板群３が形成される。さらに、この極板群３が電池のケース２内に収納されることで角形電池１が形成される。
　本実施形態のように扁平形状の積層体が形成された後にセパレータ４を切断することで、セパレータ４をより適切な長さとすることができる。例えば、セパレータ４の切断時に、セパレータ４が必要以上に長かった場合、セパレータ４を巻き戻して適切な長さで切断することもできる。したがって、セパレータ４の無駄を極力抑えて製造コストの削減を図ることができる。
　（実施形態３）
　図１４は実施形態３に係る極板群を示す概略図であり、図１５は、実施形態３に係る製造装置を示す概略図である。なお同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
　図１４に示すように、実施形態３に係る極板群３Ａは、ジグザグ折りされた連続状の重畳体１００と、この重畳体１００の各谷溝１００ａ内に挿入された正極板５とを具備する積層体として構成される。重畳体１００は２枚のセパレータ４Ａで負極板６Ａを挟んでなる積層体である。このため、重畳体１００の各谷溝１００ａ内に挿入された正極板５はセパレータ４Ａを介して負極板６Ａと対峙することになる。
　なお、このような本実施形態の構成においても、実施形態１の場合と同様に、正極板５と負極板６Ａとには互いに逆向きにセパレータ４Ａから突出するリード部５ａ，６ａが設けられる（図２参照）。そして、各極のリード部５ａ，６ａはそれぞれ束ねられて角形ケース２（図１参照）の図示しない正極端子及び負極端子にそれぞれ接続される。
　このような極板群３Ａを製造する製造装置１０Ｂは、実施形態１におけるものと同様に、ジグザグ折り手段２０と、極板挿入手段３０と、搬送手段４０と、供給手段５０と、を備える構成であるが（図３参照）、供給手段５０から重畳体１００が供給されて、図１５に示すように、重畳体１００がジグザグ折り手段２０のガイド棒２１の列２２Ａ，２２Ｂ間に配置されるようになっている。また、第１及び第２の極板搬送部材３１Ａ，３１Ｂのそれぞれが、正極板５を重畳体１００の谷溝１００ａ内に搬送するようになっている。実施形態３に係る製造装置１０Ｂは、これらの点を除き、実施形態１に係る製造装置１０と同様の構成である。
　このような実施形態３に係る製造装置１０Ｂでは、重畳体１００に正極板５のみを挿入する谷溝１００ａを形成すればよい。このため、実施形態１の極板群３と同様な性能の極板群３Ａを製造する場合、重畳体１００の谷溝１００ａの数は実施形態１の場合に比べ半数で足りる。したがってガイド棒２１や極板搬送トレー３２の個数も略半数に減らすことができ、ひいてはタクトタイムをさらに短縮することができる。
　（他の実施形態）
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではい。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能なものである。
　例えば、上述の実施形態１では、制御装置が二つの供給手段を備えた構成を例示したが、勿論、供給手段は少なくとも一つ備えられていればよい。すなわち一つの供給手段が二つの保持搬送部材に対して交互にセパレータを供給するようにしてもよい。また搬送手段が二つの保持搬送部材を備えた構成を例示したが、搬送手段が三つ以上の保持搬送部材を備えるようにしてもよい。
　また上述の実施形態では、複数のガイド部材（ガイド棒）でセパレータに谷溝を形成するようにしたが、例えば、極板挿入手段を構成する極板搬送トレーが兼ねるようにしてもよい。すなわち、極板搬送トレーをセパレータに押し当ててセパレータに谷溝を形成しつつ、極板搬送トレーに載置された正極板又は負極板を各谷溝に挿入するようにしてもよい。
　また例えば、上述の実施形態では角形電池の一例としてリチウムイオン二次電池を例示したが、本発明はリチウムイオン二次電池以外の電池や、一次電池等にも適用可能である。さらに上術の実施形態では、ガイド棒を列同士間で交差させる際に双方の列を移動させるものとしたが、一方の列のガイド棒を停止させて他方の列のガイド棒を移動させるようにしても同様なジグザグ折りを行うことができる。そのように構成すれば、ガイド棒の列を移動させる駆動部を少なくすることができ、コストダウンが可能になる。また、ガイド棒や極板搬送トレー等の個数は増減自在であり、上記実施形態に限定されるものではない。
　１　角形電池
　２　角形ケース
　３　極板群
　４　セパレータ
　４ａ　谷溝
　５　正極板
　６　負極板
　５ａ，６ａ　リード部
　１０　製造装置
　２０　ジグザグ折り手段
　２１　ガイド棒
　２３，２４　縦フレーム
　３０　極板挿入手段
　３１　極板搬送部材
　３２　極板搬送トレー
　３３　支持フレーム
　３４　ピストン・シリンダ装置
　３５　往復台
　３８　押し部材
　４０　搬送手段
　４１　保持搬送部材
　４２　ニップローラ
　４３　第１の収容ケース
　４４　第１の誘導部材
　４５　第２の収容ケース
　４６　第２の誘導部材
　５０　供給手段
　５１　ロール
　５２　搬送ローラ
　５３　搬送系
　５４　方向制御部材
　５５　切断カッター

Claims (12)

  1. 　複数のガイド部材でセパレータを押すことにより、前記セパレータをジグザグ折りにするジグザグ折り工程と、
    　ジグザグ折りにされた前記セパレータの各谷溝内に正極板と負極板とを交互に挿入することにより、前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とが交互に重なり合う積層体を形成する積層体形成工程と、
    　前記セパレータの各谷溝内から前記ガイド部材を抜去する抜去工程と、
    　前記積層体を前記正極板と前記負極板とが積層された方向に押圧する押圧工程と、を有し、
    　前記ジグザグ折り工程は、前記セパレータをテンションフリーの状態にしてから行うことを特徴とする二次電池の製造方法。
  2. 　複数のガイド部材で負極板を２枚のセパレータで挟んだ重畳体を押すことにより、前記重畳体をジグザグ折りにするジグザグ折り工程と、
    　ジグザグ折りにされた前記重畳体の各谷溝内に正極板を挿入することにより、前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とが交互に重なり合う積層体を形成する積層体形成工程と、
    　前記重畳体の各谷溝内から前記ガイド部材を抜去する抜去工程と、
    　前記積層体を前記正極板と前記負極板とが積層された方向に押圧する押圧工程と、を有し、
    　前記ジグザグ折り工程は、前記重畳体をテンションフリーの状態にしてから行うことを特徴とする二次電池の製造方法。
  3. 　前記複数のガイド部材を鉛直方向にジグザグ状に配置し、前記ガイド部材の一方の列と他方の列との間に前記セパレータ又は前記重畳体を配置するセパレータ配置工程をさらに有し、
    　前記ジグザグ折り工程は、前記ガイド部材を列同士間で水平方向に交差させることにより行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の二次電池の製造方法。
  4. 　前記セパレータ配置工程は、前記ガイド部材の一方の列と他方の列との間に前記セパレータ又は前記重畳体を配置した後、各列の前記ガイド部材を前記セパレータ又は前記重畳体に当接させて当該セパレータ又は前記重畳体の移動を規制した状態で前記セパレータ又は前記重畳体をテンションフリーの状態にすることを特徴とする請求項３に記載の二次電池の製造方法。
  5. 　前記セパレータ又は前記重畳体を所定長に切断する切断工程をさらに有することを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載の二次電池の製造方法。
  6. 　前記切断工程は、前記押圧工程の後に行われることを特徴とする請求項５に記載の二次電池の製造方法。
  7. 　前記切断工程は、前記ジグザグ折り工程の前に行われることを特徴とする請求項５に記載の二次電池の製造方法。
  8. 　前記切断工程の前に前記セパレータ又は前記重畳体が巻回されたロールから所定長の前記セパレータ又は前記重畳体を繰り出す繰り出し工程をさらに有し、
    　前記繰り出し工程と前記切断工程は、一つ前の二次電池を製造するために行われる前記押圧工程までに行われることを特徴とする請求項７に記載の二次電池の製造方法。
  9. 　鉛直方向にジグザグ状に配列された複数のガイド部材を有し、前記ガイド部材の一方の列と他方の列との間にセパレータが配置されると、前記ガイド部材を列同士間で水平方向に交差させて前記セパレータをジグザグ折りするジグザグ折り手段と、
    　所定枚数の前記正極板又は前記負極板が載置される正極板用又は負極板用極板搬送部材を備え、前記正極板用又は前記負極板用極板搬送部材を前記セパレータの各谷溝内に移動させることで各谷溝内に前記正極板と前記負極板とを交互に挿入する極板挿入手段と、
    　前記セパレータを保持して前記ジグザグ折り手段に搬送すると共に、前記セパレータがジグザグ折りされる際に当該セパレータをテンションフリーの状態にする搬送手段と、を備えることを特徴とする二次電池の製造装置。
  10. 　鉛直方向にジグザグ状に配列された複数のガイド部材を有し、前記ガイド部材の一方の列と他方の列との間に負極板を２枚のセパレータで挟んだ重畳体が配置されると、前記ガイド部材が列同士間で水平方向に交差して前記重畳体をジグザグ折りするジグザグ折り手段と、
    　所定枚数の前記正極板が載置される正極板用極板搬送部材を備え、前記正極板用極板搬送部材を前記重畳体の各谷溝内に移動させることで各谷溝内に前記正極板を挿入する極板挿入手段と、
    　前記重畳体を保持して前記ジグザグ折り手段に搬送すると共に、前記重畳体がジグザグ折りされる際に前記重畳体をテンションフリーの状態にする搬送手段と、を備えることを特徴とする二次電池の製造装置。
  11. 　前記搬送手段は、前記セパレータ又は前記重畳体がジグザグ折りされる際に、所定長に切断された前記セパレータ又は前記重畳体をテンションフリーの状態にすることを特徴とする請求項９又は１０に記載の二次電池の製造装置。
  12. 　前記セパレータ又は前記重畳体が搬送される搬送系と、前記セパレータ又は前記重畳体を切断する切断部とを備え、所定長の前記セパレータ又は前記重畳体を前記搬送手段に供給する供給手段を備え、
    　前記搬送手段は、前記供給手段から供給された所定長の前記セパレータ又は前記重畳体を前記ジグザグ折り手段に搬送することを特徴とする請求項１１に記載の二次電池の製造装置。
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