WO2001035481A1 - Spiral electrode group winding method and device and battery using them - Google Patents

Description

明 細 書 渦巻状電極群巻回方法と装置およびそれを用いた電池 技術分野

本発明は、 リチウム 2次電池、 ニッケル水素電池などのように、 電池の正負両電極 板にセパレータを介して重ね合わせ、 渦巻き状に巻回して製造される電池用電極群の 巻回方法とその装置並びにその電極群を内蔵した電池に関するものである。 背景技術

従来から、 大量に生産されている小形高容量の 2次電池の構造としては、 帯状をし た正極板、 負極板、 セパレー夕などのそれぞれの電極材料を重ね合わせて、 渦巻き状 に巻き上げた電極群が一般的に用いられる。 正負それぞれの電極板は導電性芯材に活 物質を主成分とするペーストを充填、 乾燥し、 その後電極板の厚さ調整と、 活物質層 の高密度化のためにロールプレス加工を行い、 その後スリッ夕を用いて所定の幅に切 断し、 帯状形状に加工され、 さらにリード線なども取りつけられる。 また、 セパレ一 夕は帯状をした微孔性のポリプロピレンフィルムより成り、 そのセパレ一夕を介して、 前記の正負両電極板を所定の位置関係に重ね合わせ、 巻芯の回りに、 渦巻き状に隙間 なくしっかりと巻き付けて製造された電極群を用いるものが一般的である。

このような渦巻き状の卷回体を電極群として用いる 2次電池の製作に於いて、 巻回 体を作製するには、 一般的に、 4本の平行に配設された繰り出し軸に、 正負それぞれ の電極板と、 第 1のセパレー夕と第 2のセパレ一夕のそれぞれを、 ロール状に巻き上 げた原材料を装着する。 さらに、 これらの 4本の繰り出し軸と平行に巻芯が設けられ、 前記それぞれの電極材料の先端部を巻芯に仮固定し、 巻芯を所定の方向に一定速度で 回転させる。

それぞれの電極材料には、 電極群を巻回するに適した張力が働くように、 電極材料 移送経路にはテンション装置を組み込み、 張力をコントロールしている。 卷芯の回転 に伴って、 前記の電極群を構成するそれぞれの帯状材料は、 繰り出し軸の回転に連れ て巻芯の方向に移送され、 卷芯の回りに巻き付けられる。

ところで、 上記のような電極群の卷回装置を利用して電極群を製造する場合には、 繰り出し軸に装着されたロール状に巻き上げられた正負それぞれの電極板が、 方向転 換ゃテンション装置などの為に多数設けられたローラ外周と接触し、 ローラの回転に より搬送され走行している間に、 正負それぞれの電極板の加工段階に於いて生じた端 面ぶれや、 部分的な厚さのバラツキ、 また、 リード線取り付けによる電極板の局部的 な厚さ不同、 及び巻回装置の電極板移送用ローラの加工精度不良、 ローラ軸の取りつ け精度不良、 などにより次第に正規の走行方向に対して垂直方向の速度成分をも有す るようになり蛇行することとなる。 そしてこれら電極板の蛇行が、 電極群の 「巻きず れ」 の主要な原因となる。

参考までに、 リチウム 2次電池において用いられている主要な電極材料の幅寸法に ついて記すと、 一般的に第 1、 第 2のセパレ一夕は同一幅に設定されて最も広く 4 0 〜6 0 mm程度、 次いで負極板の幅が広く、 正極板の幅が最も狭い。 そして、 セパレ 一夕と負極板の幅寸法の差は 2 mm程度であり、 負極板と正極板の差は 1 mm程度で あり、 電極群として巻回された際には、 正極板はセパレータを挟んで対向する負極板 の幅の内側に収まり、 負極板もセパレー夕の幅からはみだすことのないように巻回さ れる必要がある。 また、 上記電極材料 3者間の相対的な位置的条件を満たしていても、 それぞれの電極材料が巻回に連れて軸芯の軸方向に大きく変位していることも許され ない。

このような条件から逸脱する場合には、 電池の内部短絡を起こしたり、 電池容量が 不安定となったり、 極端な場合には、 電池ケース内部に電極群を収容することが困難 と成り、 電池としての性能面のみならず、 安全面、 生産性の面からも問題である。 そこで、 従来から電極材料を繰り出し軸から巻芯に向けて移送する途中において、 種々の蛇行防止装置が利用されているので、 簡単に 2〜 3の例について紹介する。 最 も一般的な蛇行防止装置は、 それぞれの電極材料の原反ロールを取りつけた繰り出し 軸の部分で行っている。 すなわち、 原反ロールより送り出された電極材料のエッジの 位置を、 所定の基準位置と比較し、 位置ずれを光センサなどを用いて検出し、 この検 出結果に基づいて原反ロールを装着した繰り出し軸を、 軸芯方向に移動操作し、 原材 料のエッジ位置を所定の位置に、 0 . 1 mm単位の精度で戻すようにしている。 この 場合には、 一般的に原反ロールの重量も大きく装置が大型化し応答性に劣り、 高速、 高精度を要求する巻回装置には不適当である。

また、 特開平 1 1一 4 0 1 4 4号公報には、 図 6に示すような、 正負それぞれの電 極板 1， 3の走行する方向に垂直な 2本の軸芯 3 2 a， 3 3 aを有し、 且つ、 前記 2 本の軸芯を互いに平行に配設し、 軸芯の回りに回転可能に支持された一対のローラ 3 2 , 3 3で、 電極板の両面から挟み、 電極板の走行に伴って、 一対の口一ラはスリツ プすることなく回転可能に製作する。 これら一対のローラの近傍に配設された、 電極 板のエッジの位置を検出するエッジ検出手段 3 4による検出結果に基づいて、 一対の ローラを、 ローラの軸芯方向に移動操作することにより、 電極板のエッジの位置を、 自動的に補正することを特徴とするものが開示されている。

また、 特開平 9— 1 2 0 8 2 2号公報には、 図 7に示すように、 電極材料 1， 3の それぞれを所定の長さに切断して短冊状とし、 それぞれの短冊状材料の巻取り終端部 近傍を、 ガイド手段 2 8に沿って巻取り方向に摺動自在とした把持手段 2 9により把 持すると共に、 前記把持手段に巻取り方向と反対方向の張力を加えながら、 正極板 1 と負極板 3とを固定テープ 3 0を介して、 セパレ一タ 5 aと共に巻芯 7に巻き取る巻 きずれ防止装置が開示されている。 しかし、 これら従来の技術によって電池を生産す る場合、 電極群そのものの生産性に難点があるか、 電池の生産歩留まりが悪くなるか 品質のばらつきが大きいというような問題がある。

さらに、 最終的にエッジコントロールを行う際にも、 特開平 1 1一 4 0 1 4 4号公 報で開示される、 一対のローラで電極板の両面を挟みエッジ位置を修正するエッジコ ントロール手段を卷芯近傍に設けた場合、 電極板に大きい力が加わり電極板が破損す る可能性があるため、 卷芯の近くに設置することができない。 これにより蛇行補正し てから巻芯までの間で電極板がローラの回転と共に再び位置ずれが発生する恐れがあ る。

また、 ガイドに沿って移動可能な把持手段により、 終端部を保持した短冊状電極材 料を用い、 さらに、 正極板及び負極板それぞれの巻き始め部を、 固定テープを用いて セパレ一夕に固定した後、 巻芯のスリットにセパレー夕を嵌め込み、 巻芯を回転させ て巻回する特開平 9一 1 2 0 8 2 2号公報のエッジコントロール方式では、 巻きずれ はほとんど発生せず、 電極群の卷きずれ精度は良好であると予想される。 しかし、 ど のようにして自動的に且つ能率的に、 電極用シート材の端末部を把持手段に供給し、 把持させるのかは開示されていなく、 充分な生産性が得られないと考えられる。 また、 電池の性能にとっては全く不要な固定テープを用いるこの方式は、 性能面ゃコスト面 からも問題がある。

また、 従来の巻芯 7は図 8の （a ) に示すように、 軸直角断面が円形であるため、 同 図 （b ) に示す巻回した円筒形状の電極群を押圧して偏平状に整形した場合、 折れ位 置が定まらず、 電極のリード線取り出し位置が一定しないという問題があった。 また、 電極群の断面が同図 （c ) に示すように繭型形状になり、 電極群を偏平に整形する時 偏平性に悪影響を及ぼしている。 近時、 特開平 6— 9 6 8 0 1号公報に開示されるような、 軸直角断面が矩形形状であ る偏平な巻芯による巻回が行われるようになつてきた。 図 9の （a ) は偏平な巻芯の 一例で、 同図 （b ) および （c ) にそれぞれ、 この巻芯により巻回した電極群と、 押 圧して偏平状に整形した電極群の断面図を示す。 この場合、 電極群の電池ケース内に 占める体積効率は優れているが、 巻芯による巻き取り周速度が脈動して巻きずれが生 じ易い、 偏平な断面形状の卷芯を巻き上げた電極群から外しにくい、 さらに余分なセ パレ一夕や空間部がないので、 電解液を注入した時の保液性が悪いといった問題点が あった。 発明の開示

本発明は前記の問題点を解決するために、 長い帯状の電極材料を電極群として巻回 する際、 正極板 1、 負極板 3をはじめとする各種電極材料に発生する移送方向と直角 方向の位置ずれを効率的に、 精度良く補正して極めて巻きずれの少ない電極群を、 電 極材料を短冊状に切ることなく、 連続的に製造することができるとともに、 偏平性に 優れた電極群の巻回方法とその装置並びに品質の安定した生産性に優れた電池を提供 するものである。

本発明にもとずく渦巻状の電極群の巻回方法は、 長い帯状の正極、 負極ゃセパレー 夕の電極材料を繰り出し軸に装着し、 繰り出し軸から電極材料を巻き取る卷芯に至る 移送経路に設けた、 蛇行防止装置、 テンション装置、 多数の電極材移送用ローラを介 して、 方向転換をさせながら巻芯に向けて移送し、 卷芯近傍の所定位置に於いて、 特 に正負それぞれの帯状電極板のエッジ位置をエッジ検出手段により検出し、 基準位置 と比較してその結果に基づいて、 電極板の端部から電極板の走行方向と直角方向に伸 びたチャックの一対のフィンガでっかみ、 サーボモー夕とボールねじで構成されるチ ャック駆動手段で電極板のエッジの電極板の走行方向と直角方向の位置ずれを修正す る。

一旦、 電極板のエッジ位置を十分な精度で自動的に修正した後は、 電極板の走行方 向と直角方向の位置ずれを起こすことのないように、 電極材料の移送方向と平行なガ ィドにより、 電極板の移送方向と平行な方向のみにその移動を拘束された第 2のチヤ ックで渦巻状電極群 1個分の巻回に必要な長さの電極板の終端部を保持し、 さらに渦 巻状電極群 1個分の長さの電極板の終端部位で、 電極板の移送方向と平行な方向のみ にその移動を拘束された第 3のチャックで電極板を保持し、 位置ずれを起こさない状 態で、 巻芯に電極板の先端部を供給し、 第 2のチャックの作用によって位置ずれを防 止すると共に、 張力を加えながら電極群の卷回を行う。

また、 電極群の生産性を向上させるために、 巻芯の近くに設けた電極切断用のカツ 夕装置とセパレー夕のカツ夕装置とを順序付けて動作させ、 正極板、 負極板とも短冊 状に切断することなく、 連続的に製造できる方式であることを特徴とするものである。 本発明にもとづく渦巻状の電極群の卷回装置は、 長い帯状の電極材料を装着した繰 り出し軸と、 繰り出し軸から電極材料を巻き取る巻芯に至る移送経路に、 蛇行防止装 置、 テンション装置、 電極材を方向転換させながら巻芯に向けて移送するための多数 の電極材移送用ローラを設けた電池用渦巻状電極群の卷回装置において、 巻芯近傍の 所定位置に、 正負の電極板の最終的なエッジ位置の修正を行うために正負の両電極板 の移送路のそれぞれに、 電極板のエッジ位置を検出するエッジ位置検出装置を設け、 基準位置と比較してエッジの位置を修正するための、 電極板の走行方向と直角方向に 伸びた一対のフィンガとサ一ボモー夕とボールねじとで駆動される構成のェッジ位置 修正チャックを設ける。

電極板のエッジ位置を十分な精度で修正した後に、 電極板の走行方向と直角方向の 位置ずれを起こすことのないように、 ガイドにより電極板の移送方向と平行な方向の みにその移動を拘束され、 張力を加えながら電極群の卷回を行うための第 2のチヤッ クを設け、 電極板の位置ずれを起こさない状態で、 巻芯に電極板の先端部を供給する 第 3のチャックを設け、 第 3のチャックと巻芯の間に極板カツ夕を設け、 巻芯の直前 の位置で電極板を切断することを特徴とするものである。

また、 本発明にもとずく渦巻式電極群を内蔵した電池は、 品質の安定したしかも生 産性に優れた電池であることを特徴とするものである。 図面の簡単な説明

図 1は本発明の主要部であるエツジ位置修正装置の斜視図、 図 2は本発明の電極群卷 回装置全体の概略の構成を示す正面図、 図 3は本発明の電極群巻回装置主要部の動作 についてのタイミングチャート、 図 4 ( a )、 （b )、 ( c ) はそれぞれ本発明の巻芯を 示す図、 巻回した渦巻状電極群の断面図および押圧して偏平化した渦巻状電極群の断 面図、 図 5は本発明による渦巻状電極群を内蔵した電池の断面図である。 図 6は従来 のエツジ位置修正装置の 1例についての主要部を示す図、 図 7は従来のエツジ位置修 正装置での他の 1例についての主要部を示す図、 図 8 ( a )、 （b )、 ( c ) はそれぞれ 従来の卷芯を示す図、 卷回した渦巻状電極群の断面図、 押圧して偏平化した渦巻状電 極群の断面図、 また図 9 ( a )、 （b )、 ( c ) はそれぞれ他の 1例の従来の巻芯を示す 図、 巻回した渦巻状電極群の断面図、 押圧して偏平化した渦巻状電極群の断面図であ る。 発明を実施するための好ましい形態

以下、 図を参照しながら本発明に係る電池用渦巻状電極群の巻回方法とその装置の 実施形態について説明する。 図 1は本発明の電極群巻回装置のエッジ位置修正装置を、 角形リチウム 2次電池用として構成した場合の主要部を示す斜視図であり （但し、 理 解を容易化する為に、 巻芯 7に対して正極板 1、 または負極板 3のみを巻き付けてい る様子を示し、 その他の電極材料は省略し、 図を簡略化して示している）、 図 2は本発 明の電池用渦巻状電極群卷回装置全体について、 概略の構成を示す図である。

図 2において、 ロール状に巻かれた正負の両電極板 2、 4と第一のセパレ一夕 6 a、 第二のセパレー夕 6 bのそれぞれは、 別々に繰り出し軸 （図示せず） に取り付けられ ている。 そして巻き取り装置部分は、 ひとつの回転盤 2 6に、 図 4に示すような、 軸 直角断面が略 6角形をした巻芯 7が 4本取り付けられている。 また、 それぞれの電極 材料の、 繰り出し軸から巻芯に至る移送経路の途中には、 テンション装置 8、 蛇行防 止装置 9、 移送ローラ （個数が多数になる為に符号記入せず） などが設けられ、 巻芯 7の直前に図 1に示すエッジ位置修正装置 2 5が設けられている。 正極板 1は （正極 板も負極板もエッジ位置修正方法は全く同じで、 従って以下では、 正極板の場合につ いてのみ説明し、 負極板の場合については割愛する） 右上から左下に図示される卷芯 7に向かって移動するが、 その経路の所定位置、 1個の渦巻状電極群を卷回するに必 要な電極長さの終端部分近くに、 正極板 1のエツジ位置を検出するためのエツジ位置 検出装置 1 0を設けてある。 エッジ位置検出装置 1 0の近くにはエッジ位置修正チヤ ック 1 1が設けられている。 エッジ位置修正チャック 1 1は、 正極板の両面を正極板 の走行方向と直角な方向から伸びるチヤックの一対のフィンガ一でっかみ、 ボールね じ 1 5とサーボモ一夕 1 6によって正極板 1の走行方向と直角方向に可動である。 ェ ッジ位置修正チャック 1 1の近く巻芯 7寄りに設けた張力付与チャック 1 2は開閉操 作部 2 2によって正極板 1を上下から狭持したり開放したり出来るとともに、 サ一ボ モー夕 2 0により駆動されるプーリ 1 7とプーリ 1 8の間に掛けられたベルト 1 9に よって正極板の走行方向と平行に設けられたガイド 2 1に沿って摺動可能で、 サ一ボ モータ 2 0の回転トルクとプーリ 1 7の径などにより設定された、 電極群の巻回に適 した張力を加えることができる。 張力付与チャック 1 2と卷芯 7の間に設けた頭出し チャック 1 3も正極板 1を上下から狭持したり開放したりするとともに、 ボールねじ 2 3とサ一ボモータ 2 4によって、 正極板 1と平行に可動である。 巻芯 7に至る手前 近傍に極板カツ夕 1 4があり、 制御信号により正極板 1を切断する。 巻芯 7の所定位 置とその前に巻き取りを行った巻芯の中間位置にセパレー夕カツ夕 （図示せず） があ り制御信号にしたがってセパレー夕を切断する構造になっている。

次に本実施例の作用について述べる。 ロール状に巻かれた正負の両極板 2、 4と第 一のセパレー夕 6 a、 第二のセパレー夕 6 bのそれぞれは、 別々に 4本の繰り出し軸 (図示せず） に装着されている。 それぞれの電極材料は、 繰り出し軸から巻芯に至る 移送途中では、 蛇行防止装置 9、 テンション装置 8、 多数の移送ローラなどに案内さ れ、 巻芯 7の回転による巻き取り力で、 繰り出し軸の回転につれて、 巻芯 7に向けて 送り出される。

この移送途中において、 ロール状に巻かれた極板は電極材料の厚みのバラツキ等が 原因で、 走行方向に対して垂直方向の速度成分を持つようになり、 電極材料のエッジ の位置が変化し電極群には巻きずれが発生することがある。

そこで、 それぞれの繰り出し軸に近い位置に設けたエッジ位置修正装置 9によって、 ロール状電極材料 2、 4、 6 a、 6 bなどを装着した繰り出し軸と共に、 軸方向移動 させて、 電極材料のエッジ位置を修正する。

その後も幾つもの電極材料移送ローラと接触しローラを回転させながら走行してい るうちに、 エッジ位置が変化する傾向がある。 ここまでの状況は従来例と同じである。 従って、 巻きずれを嫌う正極板 1または負極板 3に対して、 本発明による巻回方式で は、 それぞれエッジ位置修正装置 2 5を用いて巻回を行う。 続いてその詳細について 説明する。

巻芯 7の回転によって電極群 1個分の正極板 1をほぼ巻き取ると巻芯 7の回転が止 まる。 張力付与チャック 1 2も卷芯 7に最も近い位置で止まる。 正極板 1が一時的に 走行を停止したタイミングに、 頭出しチャック 1 3が働き、 次の電極群を構成する正 極板 1の先端付近を保持する。 そこで、 張力付与チャック開閉操作部 2 2を働かせて、 張力付与チャック 1 2を開き、 正極板 1を保持し位置ずれを防止する役目を、 頭出し チャック 1 3に引継ぎ交代する。 正極板保持の役目を開放された張力付与チャック 1 2は、 ガイド 2 1に沿って張力付与サーポモータ 2 0、 プーリ 1 7， 1 8とベルト 1 9によって駆動され、 エッジ位置修正チャック 1 1の近くに引き返して待機する。 頭出しチャック 1 3が正極板 1を保持すると同時ぐらいに、 極板カツタ 1 4を作動 させて、 正極板 1の長さを所定の寸法に切断し、 次の電極群の巻回を開始するまで、 頭出しチャック 1 3は、 そのままの位置で待機する。 正極板 1が極板カツ夕 1 4で切 断されると、 巻芯 7に巻き付けられている正極板 1の末端部は、 全てのチャックから 開放され、 巻芯 7を少し回転することによって、 端末部は、 セパレー夕 5 a、 5 bな どと共に巻芯 7に巻き取られ巻芯 7の回転は停止する。 この時の巻芯 7の回転は僅か であるため、 位置ずれが問題となることはない。

1個の電極群に必要な両電極板の巻回が終わると卷芯 7が載っている回転盤 2 6が 4分の 1回転し、 次の巻芯 7が所定の位置に来る。 その位置で巻芯 7が軸方向に押し 出され、 セパレー夕保持スリツ卜の間でセパレー夕の保持を進めながら所定の位置に 達すると、 セパレ一夕カツ夕 （図示せず） が作動し、 セパレ一夕 5 a、 5 bが切断さ れ、 残部を巻き取り、 先の巻芯 7による電極群の巻回が完了する。

この工程と同時ぐらいに、 エッジ位置修正チャック 1 1のフィンガで正極板 1の上下 両面から正極板 1をしつかりとつかむ。 同時にエッジ位置検出装置 1 0により、 正極 板 1のエッジ位置を検出し、 その結果を制御回路に送り、 現状の正極板のエッジ位置 と基準のエッジ位置の変位を把握し、 位置修正チャック 1 1をボールねじ 1 5とサー ポモータ 1 6を用いて、 正極板の走行方向と直角方向に移動させ、 正極板 1のエッジ 位置を基準位置と一致させる。

正極板 1のエッジ位置が、 基準位置と一致するように修正されると、 位置ずれを起 こさないように修正状態を維持して、 所定位置に待機していた張力付与チャック 1 2 が、 1個の電極群に必要な電極長さの終端部分をしつかりとつかむ。 その後に、 エツ ジ位置修正チャック 1 1を開き、 シーケンス制御の指令にもとづいて、 エッジ位置修 正チャック 1 1を待機位置に復帰させる。

以上の工程が完了すると、 巻芯 7が回転を開始し、 同時に待機していた頭出しチヤ ック 1 3が、 サ一ボモ一夕 2 4とボールねじ 2 3の作用によって卷芯 7の方向に動き、 正極板 1の先端部がセパレ一夕の間に差し込まれる。 卷回が始まると頭出しチャック 1 3は開放され待機位置に戻る。 正極板 1が巻き取られるに連れて、 張力付与チヤッ ク 1 2はガイド 2 1に沿って摺動し、 サーボモ一夕 2 0の回転トルクとプーリ 1 7の 径などにより設定された、 電極群の巻回に適した張力を加えて正極板 1を移送し、 位 置ずれを防止ししながら巻芯 7側に移動する。

卷芯 7の回転によつて電極群 1個分の正極板 1をほぼ巻き取ると卷芯 7の回転が止 まり、 張力付与チャック 1 2も卷芯 7に最も近い位置で止まる。 ついで頭出しチヤッ ク 1 3と極板力ッ夕 1 4が作動して正極板 1が切断され、 エツジ位置修正装置 2 5の 作用が繰り返される。

上記の動作説明をより明確にするために、 タイミングチャートを図 3として示して いる。

また、 図 4の （a )、 （b )、 ( c ) はそれぞれ本発明の軸直角断面が略 6角形形状の 巻芯、 その巻芯を用いて巻回した電極群の断面図および押圧して偏平化した電極群の 断面図である。 図 4 ( c ) から分かるように、 本発明の卷芯を用いれば、 内周から外 周まで均一で略小判状の断面を持つ電極群を得る事が出来る。

次に、 図 5にもとづいて本発明による電極群を内蔵した電池について説明する。 上 端に開口部 1 0 3を有する有底角筒状の電池ケース 1 0 2の内底面上には、 正極リー ド 1 2 1の先端部が溶接により接続され、 この正極リード 1 2 1を正極側絶縁板 1 2 2で電気絶縁状態に仕切った電池ケース 1 0 2の内部には電極群 1 2 3が挿入され、 さらに、 電極群 1 2 3の上端部は負極側絶縁板 1 2 4で電気絶縁される。 一方、 上記 とは別工程において、 電解液の注液孔 1 0 7を側部に有する封口板 1 0 4には、 その 中央部の取付孔 1 2 7に、 絶縁ガスケット 1 2 8を介して電気絶縁した状態で負極端 子 1 2 9が取り付けられる。 この負極端子 1 2 9の下面には、 電極群 1 2 3から負極 側絶縁板 1 2 4の挿通孔 1 2 4 aを通じて導出された負極リード 1 3 0が溶接により 接続される。 この封口板 1 0 4は、 電池ケース 1 0 2の開口部 1 0 3の所定位置に嵌 入して、 その周囲を電池ケース 1 0 2の内周面に溶接することによって固着される。 そののち、 電池ケース 1 0 2内には、 封口板 1 0 4の注液孔 1 0 7から所定量の電解 液 （図示せず） が注入され、 この電解液とこれが含浸した電極群 1 2 3とによって発 電要素が構成される。

巻回が終わったときの本発明による電極群は、 図 4の （b ) に示すように断面が 6 角形の筒状であり、 偏平に整形する時に折れ位置が安定しているので、 電極のリード 線取り出し位置を一定にすることが出来る。 また、 本発明の巻芯のセパレータ保持ス リット 7 aの寸法は、 6角形断面の二面幅に等しいので、 偏平な巻芯で巻回した時よ りも巻き上がつた電極群を巻芯から外す工程も容易であり、 偏平性への悪影響の程度 が少なく、 図 4 ( c ) に示すような略小判状の均一な偏平形状の電極群が得られる。 従って、 電極群を偏平に整形する工程の作業性並びに、 電極群を電池ケースに入れる 工程の作業性がよくなる。 さらに、 電解液を注入した時の保液性にも優れ、 本発明に よる電極群を内蔵した電池は高率放電性能が優れ、 品質も安定している。 産業上の利用可能性

以上のように本発明によれば、 特にリチウム 2次電池用の電極群を卷回する際に、 正極板、 負極板をはじめとする各種の電極材料に発生する移送方向と直角方向の位置 ずれを、 センサにより検出し、 電極板をチャックでっかみ、 チャックと共に電極板を、 電極板の走行方向と直角方向に移動させて電極板の位置ずれを修正する。

さらに、 正確に位置を修正された電極板の一部を頭出しチヤックでっかみ巻芯に供 給して、 その後も常に、 電極板の一部をエッジ位置修正チャックまたは張力付与チヤ ックでっかみ、 適度な張力を電極板に加えて位置ずれを防止しながら、 巻芯の回転に 連れて断面形状 6角形の巻芯の回りに電極板を巻き付けるので、 極めて巻きずれの少 ない偏平性に優れた電極群を製造可能な電極群卷回方式と電極群卷回装置を提供する ことが出来る。 また、 本発明による内周から外周まで均一で偏平性に優れた電極群を 内蔵した電池は生産歩留まりがよく、 品質も安定している。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 連続した長い帯状の正極板、 負極板、 セパレー夕の電極材料を、 巻芯によって、 渦巻き状の電極群に巻回する電池用の電極群卷回方法であって、 所定の位置に設けた エッジ位置検出装置によって電極板の幅方向エッジ位置を検出し、 前記エッジ位置検 出装置の検出結果に基づいて前記エッジ位置を修正後、 前記巻芯の軸に対して直角方 向に設けられたガイドに沿って摺動可能に設けた張力付与チヤックにより前記電極板 をつかみ、 前記巻芯と前記張力付与チャックとの間において、 前記電極板の走行方向 に移動可能に設けた頭出しチャックによって前記電極板をつかみ、 前記張力付与チヤ ックによって前記電極板に張力を掛けながら前記電極板のエッジ位置を所定の位置に 保った状態で、 前記頭出しチャックによって前記電極板の先端部を前記巻芯の軸に対 して直角な方向に移動させて、 回転している前記巻芯に巻付け、 前記張力付与チヤッ クが前記巻芯に最も近づいた時点で、 前記頭出しチャックで保持しながら、 前記電極 板を切断することを特徴とする電池用渦巻状電極群巻回方法。

2 . エッジ位置修正チャックを正負の両電極板それぞれに対して設け、 電極板の両 面を電極板の走行方向と直角な方向から伸びるチャックの一対のフィンガでっかみ、 サーボモ一夕とボールねじにより構成されるチャック駆動手段により、 電極板の走行 方向と直角な方向に極板のエッジの位置を移動させ修正することを特徴とする請求の 範囲第 1項に記載の電池用渦巻状電極群卷回方法。

3 . 極板カツ夕が巻芯の軸に対して直角な方向に移動し、 正負の電極板が巻芯に向 かって移動中に、 電極板を切断することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の電池 用渦巻状電極群巻回方法。

4 . 前記卷芯の軸直角断面の形状が 6角形状であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の電池用渦巻状電極群巻回方法。

5 . 連続した長い帯状の正極板、 負極板、 セパレー夕の電極材料を、 回転自在の巻 芯によって、 渦巻き状の電極群に巻回する電池用の電極群巻回装置であって、 巻回装 置として定めた所定の位置に電極板の幅方向エッジ位置を検出するエッジ位置検出装 置を設け、 前記エッジ位置検出装置の検出結果に基づいて前記エッジ位置を修正する ェッジ位置修正チヤックを設け、 前記ェッジ位置修正チャックの近く前記巻芯よりに、 電極板を狭持したり開放したり出来る張力付与チヤックを前記巻芯の軸に対して直角 方向に設けられたガイドに沿って摺動可能に設け、 前記張力付与チャックと前記卷芯 の間に、 前記電極板を狭持したり開放したりする頭出しチャックを、 前記電極板の走 行方向に移動可能に設け、 前記頭出しチャックと前記巻芯の間に、 前記電極板を切断 する極板力ッ夕を設けたことを特徴とする電池用渦巻状電極群卷回装置。

6 . エッジ位置修正チャックを正負の両電極板それぞれに対して設け、 電極板の両 面を電極板の走行方向と直角な方向から伸びるチヤックの一対のフィンガでっかみ、 サ一ポモータとポールねじにより構成されるチャック駆動手段により、 電極板の走行 方向と直角な方向に極板のエッジの位置を移動させ修正することを特徴とする請求の 範囲第 5項に記載の電池用渦巻状電極群巻回装置。

7 . 前記巻芯の軸直角断面の形状が 6角形状であることを特徴とする請求の範囲第 5項に記載の電池用渦巻状電極群巻回装置。

8 . 請求の範囲第 4項の方法により巻回された渦巻状電極群を押圧して偏平化し、 電池ケースに収納し封口した電池。