卷绕体的制作方法

文档序号:11064400阅读:347来源:国知局
卷绕体的制造方法与工艺

本发明涉及比如内置于二次电池等的内部的卷绕体。



背景技术:

比如,在用作锂离子电池等的二次电池的卷绕体中,涂敷了正极活性物质的正电极片、与涂敷了负极活性物质的负电极片以经由通过绝缘材料形成的两张分隔片而重合的状态卷绕。

上述卷绕体通过下述方式制造,该方式为:比如,将上述各片供给到可旋转的卷芯,各片卷绕于上述卷芯的周围(比如参照专利文献1等)。更具体地说,在分隔片以某程度而卷于卷芯上的状态,将两张电极片供给到卷芯上以卷绕各片。接着,如果各片以规定量而卷绕,则切断两张电极片。然后,卷取两张电极片的终端部,接着,切断两张分隔片,之后,卷取两张分隔片的卷绕剩余部分,由此,制造卷绕体。

已有技术文献

专利文献

专利文献1:JP特开平11—265726号公报



技术实现要素:

发明要解决的课题

但是,因在卷绕中产生某种的不利情况等,会产生于卷绕体中,各片无法正常地卷绕的情况。于是,人们考虑从外部来观察卷绕体,根据卷绕体的各片的终端部、始端部是否正常地存在,判断卷绕体合格与否。比如,在一个电极片的终端部、始端部不位于本来应存在的位置的场合,判定上述一个电极片的卷绕状态异常,其结果是,判定为卷绕体不合格。

但是,在已有技术中,没有特别地调节卷绕体中的各片的终端部、始端部的位置,难以从外部把握各片的终端部等。特别是像上述已有技术那样,在电极片的卷绕开始前、卷绕完成后,进行分隔片的卷绕这样的场合,在卷绕体的终端部和始端部中,处于仅仅分隔片以某程度的长度而卷绕的状态。由此,在外观上,具有电极片的终端部、始端部处于没有为分隔片完全地覆盖的状态,进一步具有难以把握电极片的终端部、始端部的危险。

本发明是针对上述情况而提出的,本发明的目的在于,提供可从外部更加容易判断合格与否的卷绕体。

用于解决课题的技术方案

下面分项地对适合于解决上述课题的各技术方案进行说明。另外,根据需要,对相应的技术方案附加特有作用效果。

技术方案1.涉及一种卷绕体,该卷绕体包括:

两张带状的电极片,其外面上具有活性物质;

带状的分隔片,该分隔片由绝缘材料形成,用于使上述两张电极片处于绝缘状态,其中,

上述各片以重合的状态被卷绕,其特征在于,

上述电极片包括:

带状的片主体部,该片主体部由导电性材料形成;

引线胶带部,该引线胶带部设置于该片主体部中的至少终端部,由绝缘材料形成;

上述电极片的终端部由上述引线胶带部构成,

上述各片的终端部处于在周向对齐的状态。

按照上述技术方案1,在卷绕体中,各片的终端部处于对齐的状态。于是,可从外部容易把握卷绕体的各片的终端部,进而可从外部容易判断卷绕体合格与否。比如,如果为正常的卷绕体,则各片的终端部以分别对齐的状态出现于外周面,但是如果不处于这样的状态,则判定为,任意的片产生异常,卷绕体不合格。

另外,按照上述技术方案1,由于通过引线胶带部,处于保护片主体部的终端部的状态,故即使在伴随片主体部的切断的毛刺、边棱产生于片主体部的终端部的情况下,仍可抑制这些毛刺等露出的情况。由此,可更加可靠地防止因毛刺等损伤分隔片的情况,可谋求卷绕体的品质提高。

技术方案2.涉及一种卷绕体,该卷绕体包括:

两张带状的电极片,在该电极片的外面上具有活性物质;

带状的分隔片,该分隔片由绝缘材料形成,用于使上述两张电极片处于绝缘状态;

上述各片以重合的状态而被卷绕,且于规定的中心轴方向延伸,其特征在于,上述电极片包括:

带状的片主体部,该片主体部由导电性材料形成;

引线胶带部,该引线胶带部设置于该片主体部中的至少终端部,由绝缘材料形成;

上述电极片的终端部由上述引线胶带部构成;

上述各片的终端部处于越是位于内周侧的片,相对其它的片越向周向突出的状态,在与上述中心轴相垂直的截面中,如果从上述各片的终端部中的位于最外周的终端部与位于最内周的终端部朝向上述中心轴分别引出假想线,则通过两根上述假想线而形成的两个角中的较小的角度小于180°。

另外,换言之,“上述各片的终端部处于越是位于内周侧的片,相对其它的片越沿周向突出的状态”可指各片的终端部没有为位于外周侧的片而覆盖,而分别于卷绕体的外周面上露出的状态。

按照技术方案2,在卷绕体中,各片的终端部分别处于在外周面上露出,并且收敛于外周面的一半量的范围内的状态。于是,可从外部容易把握各片的终端部,进而可从外部容易判断卷绕体合格与否。比如,如果为正常的卷绕体,则各片的终端部在外周面的半周量的范围内,在周向并列的状态而出现于外周面,但是如果不处于这样的状态,则判定任意的片产生异常,卷绕体不合格。

另外,按照上述技术方案2,由于各片的终端部处于每次一点地错开的状态,故在通过规定的固定用胶带停止各片的终端部的卷绕的场合,可更加可靠地使固定用胶带的粘接面与各片接触。其结果是,可更加可靠地并且更加牢固地实现卷绕体的卷绕的停止。

此外,与上述技术方案1相同,可通过引线胶带部保护片主体部的终端部,进而可更加可靠地防止分隔片的损伤。其结果是,可谋求卷绕体的品质的提高。

技术方案3.涉及技术方案2所述的卷绕体,其特征在于,上述角度小于90°。

按照上述技术方案3,在卷绕体上,各片的终端部处于收敛在外周面的1/4周量的范围内的状态。于是,可从外部更加容易地把握各片的终端部,可更进一步容易地进行卷绕体合格与否的判断。

技术方案4.涉及技术方案1~3中的任意项所述的卷绕体,其特征在于,上述各片包括与自身所邻接的片的终端部颜色不同的终端部。

按照技术方案4,可进一步容易地把握各片的终端部,可谋求合格与否的判断的进一步的容易化。

技术方案5.涉及技术方案1~4中的任意项所述的卷绕体,其特征在于,上述各片的终端部分别为不同的颜色。

按照技术方案5,可更进一步容易地把握各片的终端部,可更进一步容易地进行合格与否的判断。

技术方案6.涉及一种卷绕体,该卷绕体包括:

两张带状的电极片,其外面上具有活性物质;

带状的分隔片,该分隔片由绝缘材料形成,用于使上述两张电极片处于绝缘状态,其中,

上述各片以重合的状态被卷绕,其特征在于,

上述电极片包括:

带状的片主体部,该片主体部由导电性材料形成;

引线胶带部,该引线胶带部设置于该片主体部中的至少始端部,由绝缘材料形成;

上述电极片的始端部由上述引线胶带部构成;

上述各片的始端部处于在周向对齐的状态。

按照技术方案6,可从外部容易把握卷绕体的各片的始端部。由此,可从外部容易判断卷绕体合格与否。

另外,按照技术方案6,由于通过引线胶带部,处于保护片主体部的始端部的状态,故即使在伴随片主体部的切断的毛刺、边棱产生于主体部的始端部的情况下,仍可抑制这些毛刺等露出的情况。由此,可更加可靠地防止因毛刺等使分隔片损伤的情况,可谋求卷绕体的品质提高。

技术方案7.涉及一种卷绕体,该卷绕体包括:

两张带状的电极片,在该电极片的外面上具有活性物质;

带状的分隔片,该分隔片由绝缘材料形成,用于使上述两张电极片处于绝缘状态;

上述各片以重合的状态被卷绕,且于规定的中心轴方向延伸,其特征在于,上述电极片包括:

带状的片主体部,该片主体部由导电性材料形成;

引线胶带部,该引线胶带部设置于该片主体部中的至少始端部,由绝缘材料形成;

上述电极片的始端部由上述引线胶带部构成;

上述各片的始端部处于越是位于外周侧的片,相对其它的片越向周向突出的状态,在与上述中心轴相垂直的截面中,如果从上述各片的始端部中的位于最外周的始端部与位于最内周的始端部朝向上述中心轴分别引出假想线,则通过两根上述假想线而形成的两个角中的较小的角度小于180°。

另外,所谓“上述各片的始端部处于越是位于外周侧的片,相对其它的片越突出的状态”,换言之可指,上述各片的始端部没有由位于内周侧的片而覆盖,而在卷绕体的内周面上露出的状态。

按照技术方案7,在卷绕体中,各片的始端部处于向内周面上露出,并且收敛于内周面的一半量的范围的状态。于是,可从外部容易把握卷绕体的各片的始端部,进而可从外部容易判断卷绕体合格与否。

另外,与上述技术方案6相同,可通过引线胶带部保护片主体部的始端部,进而可更加可靠地防止分隔片的损伤。其结果是,可谋求卷绕体的品质的提高。

技术方案8.涉及技术方案7所述的卷绕体,其特征在于,上述角度小于90°。

按照上述技术方案8,在卷绕体上,各片的始端部处于收敛在内周面的1/4周量的范围内的状态。于是,可从外部更加容易地把握各片的始端部,可更进一步容易地进行卷绕体合格与否的判断。

技术方案9.涉及技术方案6~8中的任意一项所述的卷绕体,其特征在于,上述各片包括与自身邻接的片的始端部颜色不同的始端部。

按照技术方案9,可进一步容易地把握各片的始端部,可谋求合格与否的判断的进一步的容易化。

技术方案10.涉及技术方案6~9中的任意一项所述的卷绕体,其特征在于,上述各片的始端部分别为不同的颜色。

按照技术方案10,可更进一步容易地把握各片的始端部,可更进一步容易地进行合格与否的判断。

还有,也可形成将上述技术方案1~5中的任意者的技术方案与上述技术方案6~10中的任意方案组合的卷绕体。

附图说明

图1为表示电池元件的结构的立体示意图;

图2为表示各种片的终端部的结构的放大立体示意图;

图3为表示各种片的始端部的结构的放大立体示意图;

图4为表示各种片的终端部和始端部的配置位置的剖面示意图;

图5为卷绕装置的大致结构图;

图6为卷绕部的大致结构图;

图7为卷芯的大致结构图;

图8为表示切断粘贴装置的结构的示意图;

图9为用于说明片切断时的切断粘贴装置的动作的示意图;

图10为用于说明片切断后的切断粘贴装置的动作的示意图;

图11为用于说明胶带粘贴时的切断粘贴装置的动作的示意图;

图12为用于说明切断负电极片的片主体部后的切断粘贴装置的动作的示意图;

图13为表示保护胶带的粘贴过程等的片主体部的状态的示意图;

图14为表示保护胶带的粘贴过程等的片主体部的状态的示意图;

图15为表示保护胶带的粘贴过程等的片主体部的状态的示意图;

图16为表示保护胶带的粘贴过程等的片主体部的状态的示意图;

图17为表示保护胶带的粘贴过程等的片主体部的状态的示意图;

图18为表示在位于卷绕位置上的卷芯上卷绕各种片的状态的卷绕装置的动作说明图;

图19为表示其中一个卷芯一边卷绕各种片,一边移向取下位置,并且另一空的卷芯移向卷绕位置的状态的卷绕装置的动作说明图;

图20为表示将各种片穿过移向卷绕位置的空的卷芯的狭缝的状态的卷绕装置的动作说明图;

图21为表示使位于取下位置的卷芯旋转,卷绕各种片的状态的卷绕装置的动作说明图;

图22为表示保护胶带设置于规定位置的状态的卷绕装置的动作说明图;

图23为表示切断各保护胶带和分隔片的状态的卷绕装置的动作说明图;

图24为表示通过取下位置的卷芯,卷取分隔片和电极片的终端部,并且通过卷绕位置的卷芯开始新的各种片的卷绕的状态的卷绕装置的动作说明图;

图25为表示用于相对各种片的终端部的固定用胶带的粘贴状态的放大剖面示意图;

图26为表示另一实施方式的电池元件的立体示意图;

图27为表示另一实施方式的各种片的终端部的结构的放大立体示意图;

图28为表示另一实施方式的各种片的始端部的结构的放大立体示意图;

图29为表示另一实施方式的连接用胶带等的剖面示意图。

具体实施方式

下面参照附图,对一个实施方式进行说明。首先,对作为卷绕体的锂离子电池元件的结构进行说明。

像图1所示的那样,锂离子电池元件1(在下面简称为“电池元件”)通过下述方式制造,该方式为:经由两张分隔片2、3,正电极片4和负电极片5以重合的状态被卷绕。电池元件1呈于中心轴CL1方向延伸的圆筒状。另外,在下面,为了便于说明,将分隔片2、3和电极片4、5统称为“各种片2~5”。

分隔片2、3分别呈具有同一宽度的带状,由聚丙烯(PP)等的绝缘体构成,以便防止不同的电极4、5之间相互接触、产生短路的情况。

电极片4、5具有与分隔片2、3基本相同的宽度,像图2和图3所示的那样,包括片主体部4A、5A和引线胶带部4B、5B,该片主体部4A、5A由薄板状的导电性材料形成,该引线胶带部4B、5B设置于片主体部4A、5A的两端部,由绝缘材料(比如,聚丙烯等)形成。另外,图2为图1中的区域AR1的放大示意图,图3为图1中的区域AR2的放大示意图。此外,在图2、图3等中,引线胶带部4B、5B以简化方式表示。

正电极片4的片主体部4A由比如铝箔片构成,在其内外两个表面上涂敷正极活性物质(比如,锰酸锂颗粒等)。负电极片5的片主体部5A由比如铜箔片构成,在其内外两个表面上涂敷负极活性物质(比如活性碳等)。另外,经由活性物质,可进行两张电极片4、5之间的离子交换。更具体地说,在充电时,离子从正电极片4侧移向负电极片5侧,在放电时,离子从负电极片5侧移向正电极片4侧。还有,在本实施方式中,一个元件量的片主体部5A的长度大于一个元件量的片主体部4A。

在引线胶带部4B、5B中,规定的保护胶带100(参照图7)被切断,该保护胶带100粘贴于引线胶带部4A、5A的外面和内面上,由绝缘材料形成,覆盖而保护片主体部4A、5A的两端部。在本实施方式中,引线胶带部5B的长度小于引线胶带部4B。

还有,在本实施方式中,在电池元件1的外周,对于各种片2~5的终端部,处于越是位于内周侧的片,相对其它的片越沿周向突出的状态(参照图2)。即,各种片2~5的终端部没有由位于外周侧的片覆盖,分别处于在电池元件1的外周面上露出的状态。

另一方面,在电池元件1的内周,对于各种片2~5的始端部,处于越是位于外周侧的片,相对其它的片越沿周向突出的状态(参照图3)。即,各种片2~5的始端部没有由位于内周侧的片覆盖,分别处于向电池元件1的内周面露出的状态。

再有,在本实施方式中,各种片2~5的各终端部按照满足下述的位置关系的方式设置。即,像图4所示的那样,在与上述中心轴CL1正交的截面中,从各种片2~5的终端部中的位于最外周的终端部和位于最内周的终端部,朝向上述中心轴CL1,引出假想线VL1、VL2。此时,由两个假想线VL1、VL2形成的两个角中的较小的角度θ1小于180°。在本实施方式中,上述角度θ1小于90°。

另一方面,各种片2~5的各始端部按照满足下述的位置关系的方式设置。即,在与上述中心轴CL1正交的截面中,从各种片2~5的各始端部中的位于最外周的始端部和位于最内周的始端部,朝向上述中心轴CL1引出假想线VL3、VL4。此时,由两个假想线VL3、VL4形成的两个角中的较小的角度θ2小于180°。在本实施方式中,上述角度θ2小于90°。

还有,各种片2~5的终端部分别为不同的颜色。比如,构成正电极片4的终端部的引线胶带部4B的颜色为红色,构成负电极片5的终端部的引线胶带部5B的颜色为黄色,分隔片2的终端部的颜色为蓝色,分隔片3的终端部的颜色为紫色。

另外,同样对于各种片2~5的始端部,分别为不同的颜色。还有,在本实施方式中,分隔片2、3的全部区域为同一颜色。显然,各种片2~5的终端部、始端部的颜色并不限于上述列举的例子,可适当变更。

还有,在图中未示出的多个正极引线从正电极片4(片主体部4A)的宽度方向一端部伸出,并且在图中未示出的多个负极引线从负电极片5(片主体部5A)的宽度方向另一端缘伸出。

在获得锂离子电池时,卷绕的电池元件1设置于金属制的筒状的电池容器(在图中未示出)的内部,并且分别汇集上述正极引线和负极引线。另外,已汇集的正极引线与正极端子部件(在图中未示出)连接,相同的已汇集的负极引线与负极引线端子部件(在图中未示出)连接,两个端子部件按照封闭上述电子容器的两端开口的方式设置,由此,可获得锂离子电池。

下面对用于制造电池元件1的卷绕装置10进行说明。像图5所示的那样,卷绕装置10包括:用于卷绕各种片2~5的卷绕部11;用于将正电极片4供给到卷绕部11的正电极片供给机构31;用于将负电极片5供给到卷绕部11的负电极片供给机构41;用于将分隔片2、3分别供给到卷绕部11的分隔件供给机构51、61。另外,上述卷绕部11、各供给机构31、41、51、61等的卷绕装置10内的各种机构为基本上通过规定的控制器89进行动作控制的结构。

在正电极片供给机构31的最上游侧,一个片主体部4A呈卷状而卷绕构成的正电极片原料卷32以可旋转的方式被支承,从这里,片主体部4A适当地伸出。

还有,从正电极片原料卷32到卷绕部11的正电极片4的运送通路的中途,按照从下游侧起的顺序,设置第1排送辊84、缓冲机构85、第2排送辊86和切断粘贴装置87。

在第1排送辊84等的说明之前,首先对切断粘贴装置87进行说明。

采用切断粘贴装置87,在切断从正电极片原料卷32伸出的片主体部4A后,按照将邻接的片主体部4A的被切断部分之间连接的方式粘贴保护胶带100,以便获得各片主体部4A通过保护胶带100而串联的带状的正电极片4。接着,将该正电极片4依次运送给位于切断粘贴装置87的下游侧的第2排送辊86、缓冲机构85等。

切断粘贴装置87像图8等所示的那样,包括切割机构90,该切割机构90切断从正电极片原料卷32伸出的片主体部4A;持握机构91,该持握机构91在切割机构90进行切断时,持握片主体部4A;胶带粘贴机构92,该胶带粘贴机构92将保护胶带100粘贴于片主体部4A的被切断部分上。

切割机构90由位于片主体部4A的上侧的上刃90a、与位于片主体部4A的下侧的下刃90b构成,并且该各刃90a、90b以可退避到片主体部4A的运送通路之处的方式构成。

持握机构91包括上游侧持握部91a和下游侧持握部91b,该上游侧持握部91a可于切割机构90的上游侧持握片主体部4A,该下游侧持握部91b在切割机构90的下游侧持握片主体部4A,并且持握机构91按照上游侧持握部91a可相对下游侧持握部91b,沿片主体部4A的运送通路而进退的方式构成。

更具体地说,上游侧持握部91a按照通过在图中未示出的驱动机构,可在相对下游侧持握部91b以相当距离间隔开的退避位置、与最接近下游侧持握部91b的最接近位置之间移动的方式构成。即,各持握部91a、91b以沿片运送方向朝相互离开、接近的方向可相对移动的方式构成。又,各持握部91a、91b包括上下一对的夹具,按照可通过在图中未示出的驱动机构,该夹具进行开闭动作的方式构成,在这里,为了方便省略标号。

胶带粘贴机构92包括:上保持部92a,该上保持部92a可于片主体部4A的上方位置而保持保护胶带100;下保持部92b,该下保持部92b可于片主体部4A的下方位置而保持保护胶带100,该胶带粘贴机构92按照通过在图中未示出的驱动机构,各保持部92a、92b分别沿上下方向而进行升降动作的方式构成。

返回到图5,第1排送辊84包括与在图中未示出的电动机连接的上下一对的辊84a、84b,按照一边通过两个辊84a、84b夹持正电极片4,一边对应于卷绕部11的卷绕动作排送正电极片4的方式构成。

另一方面,第2排送辊86用于一边排送正电极片4,一边将保护胶带100的粘贴位置定位于切断粘贴装置87上,包括与在图中未示出的电动机连接的上下一对的辊86a、86b,与在图中未示出的编码器等。另外,第2排送辊86按照一边通过两个辊86a、86b夹持正电极片4,一边根据来自控制器89的控制,以间歇方式排送正电极片4的方式构成。

缓冲机构85包括:具有在图中未示出的编码器的测长辊85a;从动辊85b;升降辊85c,该升降辊85c以可在上下方向发生位移的方式设置于两个辊85a、85b之间,具有吸收正电极片4相对卷绕部11的排送量、与第2排送辊86的正电极片4的排送量的差的作用。另外,缓冲机构85也用于对所卷绕的正电极片4施加规定的张力、防止正电极片4的松弛的张力施加机构。

下面对控制器89进行说明。控制器89包括作为运算机构的CPU、存储各种程序的ROM、临时存储运算数据或输入输出数据等的各种数据的RAM、长期存储运算数据的硬盘等。通过控制器89对两个排送辊84、86或切断粘贴装置87的动作进行控制。比如,在控制器89中,预先记录有一个电池元件量1的电极片4的长度的设定值,在该设定值与第2排送辊86的电极片4的排送量相等时,停止第2排送辊86的动作。在该动作停止时,通过切断粘贴装置87,进行片主体部4A的切断或保护胶带100的粘贴。

下面对负电极片供给机构41和分隔件供给机构51、61进行说明。

在负电极片供给机构41的最上游侧,一个片主体部5A呈卷状而卷绕的负电极片原料卷42以可旋转的方式被支承,从这里,适当地拉出片主体部5A。

另外,在从负电极片原料卷42到卷绕部11的负电极片5的运送通路的中途,与正电极片4的运送通路相同,设置第1排送辊84、缓冲机构85、第2排送辊86与切断粘贴装置87等。由于该第1排送辊84、缓冲机构85、第2排送辊86与切断粘贴装置87等的各种结构与设置于正电极片4的运送通路上的结构相同,故其具体的说明省略。

分隔件供给机构51、61分别包括分隔片2、3呈卷状而卷绕构成的分隔件原料卷52、62。

分隔件原料卷52、62以可自由旋转的方式被支承,从这里,适当地抽出分隔片2、3。

还有,于各种片2~5的供给通路的中途设置汇聚各种片2~5的一对导向辊88a、88b等的,用于对各种片2~5进行导向的各种导向辊(标号省略)。

此外,在本实施方式中,以在从导向辊88a、88b上通过,分隔片2、3和两张电极片4、5重合的状态,正电极片4的保护胶带100和负电极片5的保护胶带100重合的方式设定各电极片4、5的运送通路的长度等。

下面对卷绕部11的结构进行具体说明。像图6所示的那样,卷绕部11包括:圆盘状的转台12,该转台12以可通过在图中未示出的驱动机构而旋转的方式设置;两个卷芯13、14,其于该转台12的旋转方向,以180°的间隔设置;两个支承辊15A、15B,该两个支承辊15A、15B分别设置于相对该卷芯13、14,于转台12的旋转方向,以基本90°而错开的位置;片切割器16,该片切割器16用于切断分隔片2、3和保护胶带100;按压辊17,该按压辊17用于按压各种片2~5;胶带粘贴器18,该胶带粘贴器18用于粘贴规定的固定用胶带110(参照图25)。

卷芯13、14分别用于在自身的外周侧卷取各种片2~5,按照可通过在图中未示出的驱动机构,以自身的中心轴为旋转轴而旋转的方式构成。另外,卷芯13、14以可沿转台12的轴线方向(图6等的纸面进深方向),相对该转台12而出没的方式设置。

卷芯13(14)像图7所示的那样,分别包括沿自身的轴线方向(图7的纸面进深方向)而延伸的一对芯片13A、13B(14A、14B),在该对芯片13A、13B(14A、14B)之间形成可使各种片2~5穿过的狭缝13S(14S)。

另外,卷芯13(14)包括用于在狭缝13S(14S)的内部固定各种片2~5的夹具机构13T(14T)。

夹具机构13T(14T)由管131(141)与空气供给排出机构构成,该管131(141)的截面呈基本六边形形状,于其内部具有空间,该空气供给排出机构在图中未示出,与该管131(141)连接。管131(141)的图中上部构成粘接部132(142),该粘接部132(142)与芯片13A(14A)粘接。另外,管131(141)中的图中下部构成粘接部133(143),该夹持部133(143)以与另一芯片13B(14B)面对的方式设置。

此外,在上述空气供给排出机构中,可进行管131(141)的内部空间的空气的供给,与相对该内部空间的空气的排出。接着,管131(141)通过将其内部空间供给空气的方式膨胀,使上述夹持部133(143)相对一个芯片13A(14A)而突出。另外,管131(141)通过将该内部空间的空气排出的方式缩小,该夹持部133(143)出没于一个芯片13A(14A)的凹部134(144)。通过该结构,夹具机构13T(14T)可夹持穿过芯片13A、13B(14A、14B)之间的各种片2~5。另外,在图7等中,以大于实际的壁厚,表示各种片2~5。

返回到图6,卷芯13(14)按照通过转台12的旋转,可在卷绕位置P1和取下位置P2之间而旋转运动的方式构成。

卷绕位置P1为将各种片2~5卷绕于卷芯13、14上的位置,从上述各供给机构31、41、51、61分别将各种片2~5供给到该卷绕位置P1。

取下位置P2为用于取下卷绕后的各种片2~5(即电池元件1)的位置。在取下位置P2的周边部,设置用于从卷芯13、14取下电池元件1的取下装置(图示省略)等。

支承辊15A、15B用于将各种片2~5挂绕而支承于移向取下位置P2的卷芯13、14与上述供给机构31、41、51、61之间。

片切割器16设置于卷绕位置P1的附近,可移动到用于接近转台12而切断分隔片2、3和保护胶带100的切断位置、与和转台12离开,不妨碍卷芯13、14的移动的退避位置。

按压辊17设置于取下位置P2的附近,按照可移动到下述位置的方式构成,该位置分别为,接近转台12而按压各种片2~5的接近位置;从转台12离开、不妨碍卷芯13、14的移动的退避位置。

胶带粘贴器18设置于取下位置P2的附近,具有在卷绕结束后,接近转台12,将固定用胶带110(参照图24)粘贴于各种片2~5的终端部的功能。

还有,卷绕部11包括第1摄像机19、第2摄像机20和判断装置21,以便检查卷绕于卷芯13(14)上的电池元件1。

第1摄像机19朝向设置于取下位置P2的卷芯13(14)的侧面侧,对卷绕于该卷芯13(14)上的电池元件1的外周面进行拍摄。通过第1摄像机19,对位于电池元件1的外周面上的各种片2~5的终端部进行拍摄。

第2摄像机20设置于与设在取下位置P2上的卷芯13(14)的前端部相对的位置,对卷绕于该卷芯13(14)上的电池元件1的轴向一端部进行拍摄。通过第2摄像机20,对位于电池元件1的内周面上的各种片2~5的始端部进行拍摄。

摄像机19、20的拍摄图像于摄像机19、20的内部,转换为数字信号,然后以数字信号的格式,输入到判断装置21中。

还有,在摄像机19、20拍摄时,从在图中未示出的照明装置,对电池元件1的外周面和一端面,照射规定的光(比如可见光等)。另外,在本实施方式中,两个摄像机19、20通过可识别颜色的彩色CCD摄像机构成。

判断装置21作为所谓的计算机系统而构成,根据从两个摄像机19、20输入的拍摄图像,判断各种片2~5的终端部与始端部是否正常。接着,根据该判断结果,判断电池元件1自身合格与否。

比如,在从第1摄像机19输入的拍摄图像中,分别正常地存在各种片2~5的终端部,并且在从第2摄像机20输入的拍摄图像中,分别正常地存在各种片2~5的始端部的场合,将电池元件1判定为合格品。另外,根据各种片2~5的终端部等是否正常地存在,比如是否于拍摄图像中表示不同的4个颜色,是否可4次检测相当于终端部等的边棱部分等而判断。

另一方面,在从第1摄像机19输入的拍摄图像中,不存在各种片2~5中的任意的片的终端部(不能够识别终端部)的场合、在从第2摄像机20输入的拍摄图像中,不存在任意片的始端部(不能够识别终端部)的场合,将电池元件1判定为不合格。合格与否的判断结果存储于判断装置21的存储器(比如硬盘等)中。

在判断电池元件1不合格的场合,判断装置21将属于不合格的内容的信号输出给上述取下装置。接着,输入了信号的取下装置将判定为不合格的电池元件1取下,然后,排出到在图中未示出的不合格品接纳部。

下面对采用上述卷绕装置10的电池元件1的制造方法进行说明。

首先,针对在片主体部4A、5A上粘贴保护胶带100、通过保护胶带100串联地连接片主体部4A、5A的流程,以片主体部4A的场合为例子而具体地进行说明。另外,保护胶带100相对片主体部5A的粘贴流程与保护胶带100相对片主体部4A的粘贴流程基本相同,但是具有一部分的不同点(该点在后面进行说明)。

如果像后面描述的那样,处于通过夹具机构13T(14T)固定正电极片4的状态,则第1排送辊84停止,另一方面第2排送辊86继续进行旋转动作,由此,排送上游侧的正电极片4。在此期间,在缓冲机构85中,升降辊85c下降,贮存已排送量的正电极片4。在这里,在至少后述的保护胶带100的粘贴作业中(第2排送辊6的停止中),贮存通过第1排送辊84而排送的量。

另外,如果通过卷绕部11开始下一个元件量的卷绕动作,则第1排送辊84和第2排送辊86同步地旋转,从正电极片原料卷32排送片主体部4A,并且依次将电极片4运送给卷绕部11。

接着,如果根据设置于第2排送辊86上的编码器的测定值,判定通过卷绕部11而卷取的一个元件量的片主体部4A的划分位置X1(参照13)到达切断粘贴装置87(切割机构90)的规定位置,则第2排送辊86停止。另一方面,第1排送辊84继续进行旋转动作,卷绕部11的卷绕作业继续地进行。于是,在第2排送辊86停止,第1排送辊84旋转的期间,在缓冲机构85中,升降辊85c上升,排送已贮存的正电极片4。

如果第2排送辊86停止,由此,上游侧的正电极片4(片主体部4A)的运送停止,则像图9所示的那样,持握机构91的上游侧持握部91a和下游侧持握部91b驱动,通过切割机构90的上游侧和下游侧持握片主体部4A。接着,在像这样,持握片主体部4A的状态,驱动切割机构90,于上述划分位置X1切断片主体部4A。

在片切断后,切割机构90的各刃90a、90b退避于正电极片4的运送通路之外,并且像图10所示的那样,在持握机构91的各持握部91a、91b持握片主体部4A的状态,仅仅上游侧持握部91a移向片运送方向上游侧(图10的右侧)。由此,在已切断的片主体部4A的上游侧部分4c与下游侧部分4d之间,形成间隙4e(参照图14)。另外,在此期间,事先从规定的供给装置,将保护胶带100供给到胶带粘贴机构92的两个保持部92a、92b。

在于片主体部4A的上游侧部分4c和下游侧部分4d之间,形成间隙4e后,像图11所示的那样,保持了保护胶带100的胶带粘贴机构92的两个保持部92a、92b分别向片主体部4A侧动作。由此,处于下述状态,即,按照将片主体部4A的上游侧部分4c和下游侧部分4d连接的方式从片主体部4A的内外两个表面,分别粘贴保护胶带100,并且于间隙4e的部分,两张保护胶带100相互粘接(参照图15)。

接着,如果切割机构90、持握机构91和胶带粘贴机构92分别返回到原始的状态(参照图8),保护胶带100的粘贴作业结束,则第1排送辊84和第2排送辊86再次同步旋转。接着,朝向粘贴切断器87的下游侧,运送通过保护胶带100而将片主体部4A串联地连接的一个正电极片4。

还有,在保护胶带100向片主体部5A上的粘贴作业时,像图12所示的那样,上游侧持握部91a向片运送方向上游侧(图12的右侧)的移动量小于保护胶带100向片主体部4A上的粘贴作业时的该移动量。由此,在已切断的片主体部5A的上游侧部分5c和下游侧部分5d之间,形成小于上述间隙4e的间隙5e(参照图16)。接着,小于粘贴于片主体部4A上的保护胶带100的保护胶带100按照将片主体部5A的上游侧部分5c和下游侧部分5d连接的方式分别粘贴于片主体部5A的内外两个表面上(参照图17)。

然后,对卷绕部11的电池元件1的卷绕流程具体地进行说明。在这里,对从相对一个卷芯13使一个电池元件量的各种片2~5的卷绕几乎完成的阶段,到相对另一卷芯14开始卷绕各种片2~5的过程,具体地进行描述。

如果相对位于卷绕位置P1的一个卷芯13,各种片2~5以规定长度而卷绕(参照图18),则不停止卷芯13的卷绕动作,转台12旋转。另外,在本实施方式中,负电极片5位于正电极片4的外周侧,进行卷芯13、14的卷绕。

伴随转台12的旋转,一个卷芯13一边卷绕各种片2~5,一边移向取下位置P2侧,并且另一卷芯14在相对转台12而没入的状态,移向卷绕位置P1侧(参照图19)。

接着,如果一个卷芯13到达取下位置P2,另一卷芯14到达卷绕位置P1,则停止转台12的旋转动作及卷芯13的旋转动作。如果处于该状态,则从导向辊88a、88b到卷芯13而设置的各种片2~5挂绕于支承辊15A上,在该支承辊15A和导向辊88a、88b之间,各种片2~5处于笔直地拉伸的状态。

另外,在另一卷芯14到达卷绕位置P1的初始状态,设置在上述支承辊15A和导向辊88a、88b之间的各种片2~5的纵向、与另一卷芯14的狭缝14S的贯通方向处于基本平行的状态。

在该状态,另一卷芯14相对转台12而突出。由此,处于各种片2~5穿过上述另一卷芯14的狭缝14S的内部的状态(参照图20)。另外,在该状态,上述夹持部143没入一个芯片14A的上述凹部144中。

然后,再次使位于取下位置P2的一个芯片13旋转,再次开始各种片2~5的卷绕(参照图21)。伴随卷绕的再次开始,各电极片4、5的各保护胶带100慢慢地接近另一卷芯14。另外,在各保护胶带100通过导向辊88a、88b的时刻,各保护胶带100处于相互重合的状态。

还有,进行一个卷芯13的卷绕,在根据设置于卷绕部11(卷芯13)上的在图中未示出的编码器的测量值,粘贴于各电极片4、5上的各保护胶带100到达卷芯13、14之间的规定位置时,停止一个卷芯13的卷绕动作(参照图22)。

然后,驱动另一卷芯14的夹具机构14T,固定各种片2~5。另外,同时通过按压辊17,按压卷绕于一个卷芯13上的各种片2~5(参照图23)。

如果相对另一卷芯14固定各种片2~5,则片切割器16动作,于另一卷芯14的附近,一次性地切断重合的状态的分隔片2、3和电极片4、5的两张保护胶带100。由此,在卷绕于一个卷芯13上的电极片4、5中,处于该片主体部4A、5A的终端部通过切断保护胶带100的引线胶带部4B、5B而覆盖的状态,另外,其终端部由引线胶带部4B、5B构成。此外,在卷绕于另一卷芯14上的电极片4、5中,处于该片主体部4A、5A的始端部通过切断保护胶带100的引线胶带部4B、5B而覆盖的状态,另外,该始端部通过引线胶带部4B、5B构成。另外,卷绕于一个卷芯13上的各种片2~5的终端部处于对齐的状态,卷绕下一另一卷芯14上的各种片2~5的始端部也处于对齐的状态。

在分隔片2、3和保护胶带100的切断后,在通过按压辊17按压各种片2~5的状态,使一个卷芯13旋转(参照图24)。由此,在没有参差不齐的情况下,完全地卷取分隔片2、3和电极片4、5的卷绕剩余部分,电池元件1完成。另外,由于分隔片2、3等的切断位置没有相对取下位置P2过度地离开,故分隔片2、3等的卷绕剩余部分较短。另外,由于分隔片2、3等的切断位置接近卷绕位置P1,故卷绕于下一另一卷芯14上的各种片2~5的始端部分中的相对另一卷芯14的外周面而突出的部分(卷绕开始部分)较短。

另外,伴随卷绕剩余的部分的卷取,在切断时对齐的各种片2~5的终端部于周向稍稍错开。接着,如果正常地卷绕各种片2~5,则各种片2~5的终端部处于越是位于内周侧的片,相对其它的片,越向周向突出的状态。但是,由于卷绕剩余的部分较短,故如果各种片2~5正常地被卷绕,则即使在伴随卷取的进行,各种片2~5的终端部错开的情况下,各种片2~5的终端部仍处于收敛在电池元件1的外周面的一半量(在本实施方式中为1/4周)的范围内的状态。

接着,通过第1摄像机19对各种片2~5的终端部进行拍摄,并且通过第2摄像机20对各种片2~5的始端部进行拍摄。然后,根据通过两个摄像机19、20获得的拍摄图像,借助判断装置21判断电池元件1合格与否。

如果电池元件1的合格与否的判断结束,则像图25所示的那样,通过胶带粘贴器18,规定的固定用胶带110粘贴于各种片2~5的终端部,各种片2~5的卷绕被停止。另外,如果正常地卷绕各种片2~5,由于在各种片2~5的终端部稍稍错开的状态,其露出于电池元件1的外周面上,故固定用胶带110的粘接面处于与各种片2~5的终端部的相应端部接触的状态。

通过上述取下装置,将已完成的电池元件1从一个卷芯13上取下。在取下电池元件1后,卷芯13相对转台12而没入。

还有,在上述分隔片2、3和各保护胶带100的切断后,在与进行上述取下位置P2的各种片2~5的终端部的卷取作业的同时,开始卷绕位置P1的各种片2~5的卷绕。

另外,伴随卷绕的开始,在切断时所对齐的各种片2~5的始端部于周向稍稍错开。由此,如果各种片2~5处于正常的状态,则各种片2~5的始端部处于越是位于外周侧的片,相对其它的片越沿周向突出的状态。但是,由于各种片2~5的卷绕开始部分较短,故如果各种片2~5处于正常的状态,则即使在伴随卷取的进行,各种片2~5的始端部处于错开的情况下,各种片2~5的始端部仍处于收敛在电池元件1的内周面的一半量(在本实施方式中1/4周)的范围内的状态。

之后,反复进行上述的步骤,各种片2~5交替地卷绕于卷芯13、14上,由此依次制造电池元件1。

像以上具体描述的那样,按照本实施方式,在为正常的电池元件1时,各种片2~5的终端部分别处于向外周面露出,并且收敛在外周面的一半量(在本实施方式中为1/4周)的范围内的状态。另外,各种片2~5的始端部分别处于向外周面露出,并且收敛在内周面的一半量(在本实施方式中,1/4周)的范围内的状态。于是,可容易从外部而把握各种片2~5的终端部和始端部,进而可容易从外部而判断各种片2~5合格与否。

此外,按照可更加容易地把握各种片2~5的终端部、始端部的观点,最好角度θ1、θ2越小,即各种片2~5的终端部、始端部越处于局部地存在的状态。于是,特别是最好角度θ1、θ2小于45°,尤其是最好角度θ1、θ2小于30°。

还有,由于各种片2~5的终端部处于每次稍稍地错开的状态,故可使固定用胶带110的粘接面更加可靠地与各种片2~5接触。其结果是,可更加可靠并且更加牢固地进行电池元件1的卷绕停止。

另外,可通过引线胶带部4B、5B保护片主体部4A、5A的终端部和始端部。由此,即使在伴随片主体部4A、5A的切断的毛刺、边棱于片主体部4A、5A的终端部和始端部处产生的情况下,仍可抑制这些毛刺等露出的情况。由此,可更加可靠地防止因毛刺等、损伤分隔片2、3的情况,可谋求电池元件1的品质的提高。

此外,通过引线胶带部4B、5B构成各种片2~5的终端部,由此,可更加可靠地防止片主体部4A、5A在电池元件1的外周面上露出的情况。由此,比如,在电池元件1接纳于上述电池容器中的场合等时,可更加可靠地防止片主体部4A、5A产生短路等的情况。

再有,由于各种片2~5的终端部、始端部分别为不同的颜色,故可更进一步容易地把握各种片2~5的终端部、始端部。其结果是,可更进一步容易地进行电池元件1合格与否的判断。

还有,在上述实施方式中,由于一个元件量的片主体部5A的长度大于一个元件量的片主体部4A,故在电池元件1中,可通过片主体部5A,更加可靠地覆盖片主体部4A。由此,可有效地抑制伴随主体部4A没有为片主体部5A覆盖的不利情况(比如,在主体部4A中形成针状的析出物,使分隔片2、3损伤等)。其结果是,可进一步谋求电池元件1的品质的提高。

另外,并不限于上述实施方式的记载内容,比如也可像下述那样而实施。显然,在下面没有列举的其它的应用例子、变形例子也是当然可能的。

(a)在上述实施方式中,各种片2~5的终端部处于越是位于内周侧的片,相对其它的片越向周向突出的状态,但是,也可像图26和图27(图27为图26的区域AR1的放大图)所示的那样,按照各种片2~5的终端部处于在周向对齐的状态的方式构成。

另外,也可像图26和图28(图28为图26的区域AR2的放大图)所示的那样,按照各种片2~5的始端部处于在周向对齐的状态的方式构成。另外,图26~图28以示意方式表示各种片2~5的终端部、始端部,各种片2~5的终端面、起始端面不必要求分别为同一面。

通过按照各种片2~5的终端部、始端部处于对齐的状态的方式构成,与上述实施方式相同,可提高电池元件1合格与否的判断的容易性。

还有,使各种片2~5的终端部处于在周向对齐的状态这一点可通过下述方式等实现,该方式为:比如,对应于各种片2~5的卷绕开始部分、卷绕剩余部分的长度,分别调节各种片2~5的切断位置,或调节片切割器16的移动轨迹。

另外,在按照各种片2~5的终端部于周向对齐的方式构成的场合,也可将第1摄像机19设置于可对各种片2~5的起始端面进行拍摄的位置。

(b)在上述实施方式中,片主体部4A、5A仅仅通过保护胶带100而连接,但是,也可像图29所示的那样,通过保护胶带100和由绝缘材料形成的带状的连接移胶带120而连接。在该场合,可一边设置大于构成1个电池元件1的片主体部4A、5A的长度的差,一边使保护胶带100重合的较大壁厚的部分较短。由此,可使已获得的电池元件1的外径较小,可谋求电池元件1的小型化。另外,可在已重合的保护胶带100之间难以产生气泡,可有效地抑制电池元件1的品质的降低。另外,可使片主体部5A的长度足够地大于片主体部4A,在电池元件1中,通过片主体部5A,更加可靠地覆盖片主体部4A。由此,更进一步地谋求电池元件1的品质的提高。

还有,在设置连接用胶带120的场合,在分隔片2、3等的切断时,通过片切割器16,切断保护胶带100和连接用胶带120中的至少一者。接着,构成电极片4、5的终端部、始端部的引线胶带部4B、5B由保护胶带100和连接用胶带120中的至少一者构成。

(c)在上述实施方式中,按照各种片2~5的终端部、始端部分别具有不同的颜色的方式构成,但是,也可按照在邻接的片之间,终端部、始端部的颜色不同的方式构成。也可按照比如,一边使分隔片2、3的颜色、以及引线胶带4B、5B的颜色分别相同,一边使分隔片2、3的颜色和引线胶带4B、5B的颜色不同的方式构成。同样在该场合,可更加容易地把握各种片2~5的终端部、始端部,可更加容易地进行电池元件1合格与否的判断。

显然,不必一定要求使各种片2~5的终端部和始端部的颜色不同,也可使各种片2~5的终端部和始端部的颜色相同。

(d)在上述实施方式中设置第1摄像机19,以便进行各种片2~5的终端部的拍摄,但是,也可通过第2摄像机20进行各种片2~5的终端部的拍摄。在该场合,也可不设置第1摄像机19。可通过以不设置第1摄像机19,而通过一个摄像机20分别拍摄各种片2~5的终端部和始端部的方式构成,谋求合格与否的判断的装置的简化,可谋求装置的小型化,低成本化。

(e)在上述实施方式中,按照于电池元件1的最外周设置分隔片2的方式构成,但是,也可于电池元件1的最外周设置两张电极片4、5中的一者的方式构成。即,只要两张电极片4、5通过分隔片2、3而处于绝缘状态,各种片2~5的叠层状态可适当变更。

(f)在上述实施方式中,采用两个分隔片2、3,但是也可代替它们,而采用中间部分弯成两个部分的一个分隔片。

(g)在上述实施方式中,通过卷绕装置10制造锂离子电池的电池元件1,但是,通过卷绕装置10制造的卷绕元件并不限于此,比如,也可制造电解电容器的卷绕元件等。

(h)在上述实施方式中,卷芯13、14采用卷绕各种片2~5的外周形状呈圆状的卷芯,但是,卷芯13、14的形状并不限于此,比如,也可采用外周形状为长方形(扁平状)、椭圆状、长圆形等的卷芯。

(i)分隔片2、3、片主体部4A、5A、引线胶带部4B、5B的材质并不限于上述实施方式。比如,在上述实施方式中,通过PP形成分隔片2、3,但是,也可通过其它的绝缘性材料形成分隔片2、3。另外,也可比如,适当变更涂敷于片主体部4A、5A上的活性物质。此外,还可通过非导电性的金属形成引线胶带部4B、5B。

(j)在上述实施方式中,形成各种片2~5直接卷绕于卷芯13(14)的外周上的方式构成,但是,也可于卷芯13(14)的外周上设置筒状的卷芯芯体(在图中未示出),将各种片2~5卷绕于该卷芯芯体上的结构。

(k)在上述实施方式中,卷绕部11为具有两个卷芯13、14的结构,但是,卷芯的数量并不限于此,也可为具有一个或三个以上的卷芯的结构。另外,在仅仅设置卷芯的场合,不必设置转台12。

(l)在上述实施方式中,形成通过片切割器16,于卷芯13、14的外侧切断各种片2~5的结构,但是,也可形成比如通过于卷芯上设置切割器,于狭缝13S、14S的内部切断各种片2~5的结构。在该场合,可使各种片2~5的始端部处于更加可靠地对齐的状态,可容易把握各种片2~5的始端部。

(m)在上述实施方式中形成根据设置于卷芯13、14上的编码器的测量值,将保护胶带100定位于卷芯13、14之间的规定位置的结构,但是,并不限于此,也可形成比如于卷芯13、14上设置传感器,根据其检测结果进行保护胶带100的定位。

标号的说明:

标号1表示电池元件(卷绕体);

标号2、3表示分隔片;

标号4表示正电极片;

标号4A、5A表示片主体部;

标号4B、5B表示引线胶带部;

标号5表示负电极片;

标号CL1表示中心轴;

标号VL1、VL2、VL3、VL4表示假想线。

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