专利名称：螺旋电极组件的制造装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造例如锂电池的螺旋电极组的装置，该电极组的结构为正电极板和负电极板叠置于一起，它们中间设有一分隔件，并卷绕成螺旋形式。
背景技术：
圆柱形锂原电池或各种类型的小尺寸、高容量可充电电池长期以来已被用作便携式电气设备的驱动电源。便携式电气设备已实现了性能和功能上的改进，其电池也要求具有更高的电压和容量；为了满足这些需求，采用螺旋电极结构的电池目前已得到广泛使用，其正电极板和负电极板叠置于一起，它们中间设有一分隔件，并卷绕成螺旋形式。对于这种用于各种类型的圆柱形电池的螺旋电极组，有许多重要的问题需要解决，以提高产量和确保高性能及质量的一致性。首先，在以螺旋方式卷绕时必须精确地使电极板彼此对齐。其次，在卷绕过程中，不允许有过大的张力作用于电极板和分隔件，否则它们可能发生膨胀或变形。另一方面，电极板和分隔件必须紧密地卷绕而没有任何松弛部分。
本申请的发明人以前曾提出一种用于制造如上所述性能和质量一致性提高的螺旋电极组的装置(参见公开的日本专利申请No.H9-147878)下面参照
图10到12来描述这种用于制造螺旋电极组的装置。图10是表示上述装置中用于制造锂电池的螺旋电极组的主要构件的立体图。首先，参照该图来描述形成条形电极组的原理。用无纺布3将一条负电极板1固定在一条分隔件2的一个表面上相对于该分隔件2的一预定位置处，并将一正电极板8覆盖在分隔件2的另一表面(附图的底面)上。将该条形电极组以螺旋状卷绕起来，其圆周面用一圆周带10固定。在卷起条形电极组之前，在负电极板1上安装一负电极引线部分4，并在正电极板8上安装一正电极引线部分9。
图11A到11D是表示传统的螺旋电极组制造装置的制造工序步骤的立体示意图。从其中央部分S，分隔件2分为从其一端开始的第一区域Q和从其另一端开始的第二区域P。条形电极组形成为使负电极板1位于分隔件2的一个区域(在该实例中是第一区域Q)的上表面上，而正电极板8覆盖在其底面上。在另一区域P中，仅有分隔件2。
用于卷绕上述条形电极组的卷绕轴由一卷绕芯12和一辅助销13构成；卷绕芯12在其轴向方向上于其圆周面上以铰刀的方式具有多个槽(未图示)。首先，如图11A中所示，使由卷绕芯12和辅助销13构成的卷绕轴11朝条形电极组的中央部分S突起，并使其转动，以开始卷绕条形电极组，使该中央部分S由卷绕芯12和辅助销13夹住。在将该条形电极组卷绕了几次时，如图11B中的箭头所示，将辅助销13从条形电极组中抽出。之后，如图11C中所示，仅用卷绕芯12将条形电极组卷绕完成。在该过程中，在对条形电极组进行卷绕的同时，用抽吸装置施加一个合适的张力，该抽吸装置将在下面描述。然后，当卷绕完成后，如图11D中所示，将一圆周带10绕电极组卷绕，以防止其松开，这样，一个螺旋电极组14便完成了。
图12是表示上述螺旋电极组制造装置的主要结构部分的竖直剖视图。在卷绕轴11的两侧设置第一抽吸装置17和第二抽吸装置18，第一抽吸装置通过抽吸保持住条形电极组的第一区域Q，第二抽吸装置通过抽吸保持住条形电极组的第二区域P。如前面所述，卷绕轴11与条形电极组的中央部分S相接合，并从其中央部分S起卷绕分隔件，象是将其一折为二。两个抽吸装置17和18具有相同的构造。具体说，两个抽吸装置17、18具有环状带19，它们通过多个抽吸孔(未图示)真空吸引条形电极组的相应区域Q、P。环状带19由供给装置以所需的速度、以响应于因卷绕轴11对条形电极组进行卷绕所产生的增大直径的方式供给。这样，第一区域Q和第二区域P便朝卷绕轴11移动，使得有一个合适的张力作用于条形电极组分别通过抽吸被保持住的第一区域Q和第二区域P。
环状带19的供给装置包括一凸轮槽20；一杆22，它在其底端设置有一凸轮从动件21用以与凸轮槽20相配合；一活塞27，随着杆22按凸轮槽20的形状沿一引导件23竖直移动，该活塞与杆22顶端的一齿条24相啮合；一与活塞27形成一体的驱动齿轮28；一与驱动齿轮28相啮合的传动齿轮29；以及驱动辊30，它由传动齿轮29转动，使其紧靠在环状带19上，从而供给和驱动环状带19。
对于这种螺旋电极组制造装置，分别由第一抽吸装置17和第二抽吸装置18的环状带19保持的条形电极组的第一区域Q和第二区域P利用供给装置从两侧朝卷绕轴11移动。因此，可防止过大的张力作用于分隔件2和构成条形电极组的其它元件。环状带19的供给速度受控制而使该张力为最佳值，因而分隔件2及其它元件不会发生伸长，并可防止电极板1、8发生卷绕错位。
然而，人们已认识到，在上述的螺旋电极组制造装置中，仍有需要改进的地方。利用上述的制造设备，在制造镍/镉电池或镍氢化金属电池的螺旋电极组的情况下，可获得相对较好的螺旋电极组。这是因为，对于上述两种类型的电池，正、负电极板的抗拉强度相对较大，且对于在条形电极组卷绕过程中拉伸作用的抵抗力也较强，并且，这两种电池对于最容易受拉伸作用影响的分隔件的伸长有一个明显的抵抗力和/或回复力。然而，在制造例如圆筒形锂原电池的类型电极组时，会产生以下问题。
构成圆周形锂原电池等的负电极板1的条形锂金属薄片带(通常约0.14毫米厚，40毫米宽)对拉伸的抵抗力非常小，因此，它很容易产生塑性变形，在略微的张力作用下很容易伸长约1到2％；相应于这种伸长，其宽度或厚度会减小一定量。已经得到确认，因负电极板21的伸长所造成的螺旋电极组的这种形状或尺寸的变化是导致电池性能变差和/或改变的一个重要原因。
随着条形电极组围绕卷绕芯12以螺旋方式卷绕起来，电极组的直径逐渐增大。在卷绕芯12以恒定转速转动时，固定负电极板1的分隔件2的供给速度以及正电极板8的供给速度必须相应于电极组直径的增大而提高。电极组直径的增大速度敏感地受电极组诸构成元件的不同材料(每种电池都是不同的)的厚度变化以及作用于分隔件2上的张力的影响。在这方面，对于上述的制造装置，环状带19的供给速度、也就是分隔件2和正电极板8的供给速度由固定形状的凸轮槽20设定，因而不能按照电极组直径的增大速率的变化(每种电池都略有差别)来对分隔件2等的供给速度进行细调。因此，对拉伸抵抗力非常小的锂金属薄片带来说，很容易产生诸如伸长或破裂之类的塑性变形。
因此，曾试图将张力设定成几乎没有张力作用于它上面、目的在于避免产生任何伸长变形而实现对锂金属薄片带的卷绕。然而，由于条形锂金属薄片带的表面非常薄弱，很容易发生塑性变形，如果它受压或在与各种类型的金属表面相接触的情况下滑动，则很容易粘附于该金属表面。这样，它便很难处理。因此，无论采取什么措施，上述制造装置的构造均不可能在不发生松弛、但又没有张力作用于上面的情况下可靠地卷绕条形锂金属薄片带。其结果是，由于对电极组14的卷绕力非常弱，因而所生产出的螺旋电极组14不稳定，其形状和尺寸很容易发生改变；这就造成容易产生卷绕错位方面的新问题。
而且，在上述制造设备中，为了在卷绕条形电极组时防止负电极板1和分隔件2错位，并防止负电极板1因受拉而发生变形，通过在中间插设无纺布3而将负电极板1固定于分隔件2上的适当位置。然而，由于无纺布3对电池的生电性能没有任何好处，使用无纺布3又使材料成本增加，制造工序数量也因粘附无纺布3的工序而增加，因而提高了条形电极组14的成本。此外，由于螺旋电极组的体积也因无纺布3而增大，因而无纺布3的存在有碍电池容量的增加。
鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种用于制造螺旋电极组的装置，它在卷绕条形电极组时以一可变的最佳速度进行供给，在该速度下，不会有大于所需大小的张力作用于条形电极组。
发明揭示为实现上述目的，本发明提供了一种制造电池螺旋电极组的方法，其中，一条正电极板和一条负电极板彼此叠置于一起，它们中间设有一分隔件，并卷绕成螺旋形式，该方法包括以下步骤对一卷绕芯提供一条分隔件，使分隔件穿过轴向形成于卷绕芯中的一槽口，并受一预定量的张力作用；从其旋转轴线平行于卷绕芯的一吸带圆筒对卷绕芯提供一条由金属薄片带制成的负电极板，该吸带圆筒绕其轴线可旋转地支承，并在一预定压力下可分离地与卷绕芯相接触；驱动卷绕芯而使其转动，通过其与吸带圆筒之间的摩擦力使吸带圆筒与卷绕芯相接触地同步转动，由此将保持在吸带圆筒上的负电极板传送并卷取到卷绕芯上；将负电极板的一引线端连接并重叠于分隔件上相对于分隔件的一预定位置上；朝卷绕芯供给一正电极板；在相对于分隔件的一预定位置处，将正电极板的一引线端与分隔件夹持于一起，直到正电极板卷绕到卷绕芯上之前；驱动卷绕芯而使其进一步转动，使负电极板、分隔件和正电极板以重叠状态卷绕于其上。
按照本发明，负电极板是从在摩擦力作用下与卷绕芯相接触地同步转动的吸带圆筒朝卷绕芯供给的。由于吸带圆筒可分离地压靠于卷绕芯，因而负电极板的供给速度可以按照被卷起的电极组的直径的增大而自动调节，也就是说，电极板供给速度可自动改变到一最佳值。因此，负电极板几乎不受任何张力，即使它是由金属薄片带构成，也不会伸长。而且，负电极板用一粘性片相对于分隔件定位，而正电极板用一夹紧件相对于分隔件定位，因此这两块电极板可相对于分隔件而精确对齐，并可无任何松弛地卷绕。这样，便可以以可靠的方式来制造具有所需形状的螺旋电极组。
在上述的发明中，较佳的是，将负电极板从一供带圆筒供给到吸带圆筒，该供带圆筒在与吸带圆筒接触时与吸带圆筒相接触地同步转动，因而将保持在供带圆筒上的负电极板卷取到吸带圆筒上，该吸带圆筒在其圆周面上具有多个真空抽吸孔，各真空抽吸孔接连地起作用，从而在将负电极板卷取到吸带圆筒上的同时保持住负电极板，并且当保持在吸带圆筒上的负电极板被传送和卷取到卷绕芯上时，各真空抽吸孔在负电极板卷取到卷绕芯上的同时接连地消除对负电极板的抽吸保持作用。
通过这种方式，可以可靠地将负电极板围绕吸带圆筒在整个长度上无松弛地保持住，抽吸保持作用一直可靠地维持到负电极板被完全供给到卷绕芯上为止。
而且，为了实现上述目的，本发明提供一种制造电池螺旋电极组的装置，其中，一条正电极板和一条负电极板彼此叠置于一起，它们中间设有一分隔件，并卷绕成螺旋形式，该装置包括一卷绕芯，其轴向方向上形成有一槽口，一分隔件穿过该槽口；一吸带圆筒，用于通过真空抽吸将一条由金属薄片带制成的负电极板保持在其圆周面上，其旋转轴线平行于卷绕芯，并绕其轴线可旋转地支承，它在一预定压力下可分离地与卷绕芯相接触；将一正电极板朝卷绕芯供给的装置，使该正电极板与穿过卷绕芯槽口的分隔件相重叠；以及驱动卷绕芯而使其转动的装置，用于使吸带圆筒通过作用于负电极板与卷绕芯和保持于其上的分隔件之一之间的摩擦力而与卷绕芯相接触地同步转动，由此将保持在吸带圆筒上的负电极板与正电极板和分隔件一起以重叠的方式传送并卷取到卷绕芯上。
按照这种螺旋电极板组制造装置，用于将一负电极板通过抽吸保持于其上并将该负电极板传送到卷绕芯上的吸带圆筒受可旋转地支承，并利用作用于两者之间的摩擦力而与卷绕芯相接触地同步转动。因此，即使负电极板是由金属薄片带制成，它几乎也不受任何张力作用，不会伸长，因此，可以可靠地得到具有所需形状的螺旋电极板。
在上述的发明中，较佳的是，预先在负电极板的前端连接一定位带，该定位带具有一粘性表面，它在吸带圆筒接触并开始与卷绕芯一起转动时立即将其自身粘附于保持在卷绕芯上的分隔件，并且，正电极板的前端由一夹紧件夹持成相对于分隔件在一预定位置与该分隔件重叠，该分隔件穿过卷绕芯的槽口并受一预定张力作用，夹紧件在即将接触卷绕芯或卷绕于其上的电极板组之前缩回而释放正电极板。
通过这种方式，可以在卷绕芯刚开始转动后防止正电极板相对于分隔件发生错位，并可实现对负电极板的定位，该负电极板与分隔件一起由定位带定位。因此，现有技术设备中存在的难于以预定的相对位置关系精确地卷绕两块电极板的问题便可得以解决。而且，由于在将正电极板供给到卷绕芯的过程中，其供给方向是限制在分隔件的供给方向上，因而可以在相对于分隔件不发生错位并不产生任何松弛的情况下完成卷绕。
本发明的上述装置最好还应包括一旋转支承轴，吸带圆筒绕该轴可旋转地支承；一圆筒支承杆，它可绕一轴转动，其一端支承吸带圆筒的旋转支承轴；以及连接于圆筒支承杆的另一端处的偏压装置，用于沿一个方向偏压圆筒支承杆，使吸带圆筒在一预定压力下与卷绕芯相接触。
因此，由于吸带圆筒由偏压装置的偏压力在规定压力下直接压靠于被卷绕到卷绕芯上的电极组上，因而它可实现与被卷绕于卷绕芯上的该电极组相接触的同步转动，同时遵循电极组的直径变化，并通过圆筒支承杆的转动而始终被直接压靠于直径随卷绕而增大的电极组的圆周面上。因此，即使卷绕芯的转速始终恒定，吸带圆筒的转速也可随电极组直径的变大而自动地增加，并且负电极板的供给速度也相应于因电极组直径增大造成的卷绕速率的增加而自动增大。这样，便始终可自动实现朝一稳定最佳值的可变调节。通过这种方式，即使在卷绕电极组的步骤中，也几乎没有任何张力作用于由金属薄片带制成的负电极板，因而避免其被拉长的可能性。
本发明的上述装置最好还应包括一供带圆筒，其上通过抽吸保持有负电极板，通过接触吸带圆筒而供给负电极板，并与该吸带圆筒相接触地同步转动，其中吸带圆筒在卷绕有负电极板的整个表面上以预定的配置形成有多个真空抽吸孔，在各真空抽吸孔被卷绕到吸带圆筒上的负电极板堵住的同时，各真空抽吸孔接连地连接于一真空源，从而对负电极板进行真空抽吸保持，并且当保持在吸带圆筒上的负电极板被传送和卷取到卷绕芯上时，各真空抽吸孔在负电极板与各真空抽吸孔分离的同时接连地与真空源断开。
这样，该多个设置成能对负电极板的整个表面施加抽吸作用的真空抽吸孔可在最佳时机接连地对负电极板施加真空抽吸作用，因此，负电极板在其整个长度上都能被可靠地保持住，而没有任何松弛。由于不会因从没有被负电极板堵住的真空抽吸部分吸入大气而产生对负电极板的真空抽吸的损失，因而即使采用功率非常小的真空源，不论负电极板的卷绕长度如何，负电极板始终可在规定的范围内得以可靠地保持。当负电极板被供给到卷绕芯时，类似地，对负电极板的抽吸可在最佳时机释放，并且，由于负电极板可以可靠地保持在吸带圆筒上，直到它对卷绕芯的供给完成为止，因而可以以顺畅而可靠的方式将负电极板供给到卷绕芯。
吸带圆筒可以包括一旋转支承轴；一旋转部分，它绕旋转支承轴可旋转地支承，并在其外圆周面上形成有多个真空抽吸孔，在其内侧形成有一引导槽；一滑动部分，它可滑动地支承在旋转支承轴上而嵌于旋转部分的引导槽中；以及选择性地将滑动部分定位在相对于旋转部分预定的第一位置和相对于旋转部分预定的第二位置的装置，其中滑动部分包括多个第一真空通路，它们在滑动部分位于第一位置的状态下随着旋转部分的转动而接连地连接于各真空抽吸孔，还包括多个第二真空通路，它们在滑动部分位于第二位置的状态下随着旋转部分的转动而接连地连接于各真空抽吸孔，并且第一和第二真空通路均通过同一真空通道连接于一真空源。
这样，只须在第一位置和第二位置之间切换滑动部分，真空抽吸孔便可在它们随着旋转部分的转动而由负电极板堵住时自动地连接于真空源，并且在电极板因旋转部分的转动而分离时，它们与真空源的连接自动地断开。而且，由于除了第一和第二真空通路的切换部分外，可以共用真空回路，因而可简化结构。
在本发明的上述装置中，较佳的是，旋转部分在其面对滑动部分的内表面上具有多个连接孔，它们设置成沿圆周方向面对各真空抽吸孔，并沿轴向隔开，这些连接孔与该多个真空抽吸孔保持常通；其中该多个第一真空通路包括多个第一槽，它们设置成当滑动部分位于第一位置时沿轴向方向面对各连接孔，该多个槽沿圆周方向具有逐渐减小的长度；并且该多个第二真空通路包括多个第二槽，它们设置成当滑动部分位于第二位置时面对各连接孔，该多个第二槽的长度以相反的配置分别与多个第一槽的逐渐减小的长度相同，并设置成使各第一槽和各第二槽成对并彼此相邻设置。
吸带圆筒先设置在基准位置，然后，在卷取起负电极板和将该负电极板供给到卷绕芯的两种场合均沿相同方向转动。在切换两两个操作时，只需在第一位置和第二位置之间切换滑动部分即可。如果采用在保持负电极板的场合和在将该负电极板供给到卷绕芯的场合吸带圆筒沿相反方向转动的结构，不仅结构会因需要提供两个使吸带圆筒定位用的基准位置而变得复杂，而且也不可能将定位带和/或圆周带粘附到负电极板的两端，因此，在卷绕过程中负电极板和分隔件不能彼此定位。
在本发明的上述装置中，较佳的是，吸带圆筒在与供带圆筒和卷绕芯中之一相接触时固定设置在一基准位置。
这样，吸带圆筒从其位于相同基准位置的状态开始将负电极板卷绕到其圆周面上和将负电极板供给到卷绕芯上。因此，旋转部分和滑动部分的相对位置的变化精确地对应于旋转部分的旋转角度，因而真空抽吸孔对负电极板施加和释放抽吸作用可以就在它们被负电极板堵住和它们与负电极板分离之前的最佳时机精确地实现。因此，根本不会有张力作用于负电极板，并可非常顺畅地实现抽吸保持和释放，而不会产生褶皱。
作为一种备选方案，吸带圆筒可包括一旋转支承轴；一旋转部分，它绕旋转支承轴可旋转地支承，并在其外圆周面上形成有多个真空抽吸孔；一固定部分，它设置在旋转部分的内侧，允许旋转部分围绕它转动，其中固定部分包括多个第一真空通路，它们随旋转部分的转动而接连地连接于各真空抽吸孔，还包括多个第二真空通路，它们随旋转部分的转动而接连地连接于各真空抽吸孔；一真空源，该多个第一和第二真空通路通过同一真空通道连接于该真空源；以及一开关阀，用于选择性地将该多个第一真空通路或第二真空通路中的一路或另一路全部通过该真空通道连接于该真空源。
采用固定部分来代替滑动部分，可进一步简化结构，同时可获得与上述相同的效果。
本发明还提供一种非水电解液电池，它包括一带底的圆柱形电池壳体，它具有一开口的上端；一螺旋电极组，它由上述的电池螺旋电极组制造方法制成；一非水电解液；以及一使电池壳体的所述上端密封的密封组件。
按照该非水电解液电池，由于电极板组没有象现有技术中的那样使用无纺布来进行卷绕，因而可显著减少构件和制造工序的数量，从而可大大降低成本，同时电池容量可通过以前由无纺布所占据的体积而得以提高。而且，由于负电极板是在不受拉长的情况下牢固地卷绕起来，而正电极板相对于分隔件精确地定位，因而不会发生错位，并且卷绕精度大为提高。因此，本发明的电池具有大幅提高的电池性能，包括放电容量。
图9是表示用本发明的螺旋电极组所构制成的非水电解液电池的纵向剖视图；图10是表示在用一传统螺旋电极组制造装置制造锂电池螺旋电极组时的主要构件的立体图；图11A到11D是表示该传统装置的制造工序的步骤顺序的立体示意图；以及图12是表示该传统装置的主要构件的轴向剖视图。
发明最佳实施方式下面参照附图来描述本发明的较佳实施例。图1是表示本发明一实施例的螺旋电极组制造装置的整个结构的正视示意图。在对该图进行说明之前，先参照图8来描述在用该装置制造锂电池螺旋电极组时的主要构件。在该螺旋电极组制造装置中，类似于前面所述的传统方法，将由锂金属薄片带制成的正电极板1和负电极板8叠置于一起，它们中间设有分隔件2，从而形成条形电极组31，并将该条形电极组31以卷绕成螺旋形式。
在卷绕条形电极组31之前，于负电极板1的一端预先粘附一定位带32，该定位带的一个表面(图8中的下表面)涂覆有粘结剂。设置该定位带32是为了使负电极板1相对于分隔件2定位，但与图10比较可以看出，与传统的、将多片无纺布3以固定间隔装于负电极板1的一侧上的技术不同，仅有一片定位带以突出状态粘附于负电极板1的前端。而且，在卷绕之前，预先将一负电极引线4和一正电极引线9分别装在负电极板1和正电极板8的相应侧上。此外，在卷绕之前，预先将一由粘性带制成的圆周带10装于负电极板1的后端。
接下来，参照图1来描述该实施例的螺旋电极组制造装置的总体配置。该螺旋电极组制造装置的主要构件是一沿图中箭头方向转动的转盘34；一相邻于转盘34而设置的旋转圆筒38；三个吸带圆筒37，它们以120°等间隔地设置在该旋转圆筒38的圆周上，从而可自由旋转；以及一供带圆筒39。在转盘34的圆周上以120°等间隔地设置有三个卷绕芯33。设置在转盘34的圆周上的三个吸带圆筒37接连地对一卷绕芯33供给负电极板1，该负电极板通过抽吸作用保持在它们各自的圆周面上。供带圆筒39对每个吸带圆筒37供给一段长度与一个螺旋电极组的构造相应的负电极板1。吸带圆筒37不连接于一旋转驱动源，而是可旋转地支承在相应的旋转支承轴61上；然而，有一个非常小的制动力作用于它们，使它们不会在惯性力作用下继续转动。
除此之外，该螺旋电极组制造装置包括引导辊40、41，它们将一分隔件2引导至一卷绕芯33上；三个(仅示出两个)引导夹紧件43，它们通过沿一引导件(在后面描述)移动而引导正电极板8朝卷绕芯33的供给，同时夹持住一段长度与单个螺旋电极组相应的正电极板8的后端；一正电极板供给部分44，它将切成预定长度的正电极板8供给到正电极板的后端由预定夹紧件43夹持住的位置；以及三个(仅示出一个)定位夹紧件47。下面对定位夹紧件47进行详细描述。
负电极板1从一供给辊48供出，并通过一引导辊49和一卷绕支承辊50卷绕到一安装圆筒51的圆周面上。当负电极板1随着安装圆筒51的转动而传送到一安装工位52时，如图8中所示，在其上面安装一定位带32、一负电极引线4和一圆周带10。然后，将负电极板1从安装圆筒51卷绕到供带圆筒39的圆周面上，并在供给过程中、在它仍卷绕在供带圆筒39上时用一割刀将其切割成形成单个螺旋电极组所需的预定长度。
将被切割成预定长度的负电极板1接连地输送到旋转圆筒38中的一带供给位置。同时，吸带圆筒37通过旋转圆筒38的间歇转动而接连地进给和定位于带供给位置。传送到带供给位置的负电极板1被卷取到位于该带供给位置的一吸带圆筒37的圆周面上。当保持在吸带圆筒37的圆周面上的负电极板1通过旋转进给圆筒38的间歇转动而进给到一个吸带圆筒37与一卷绕芯33接触的卷绕位置时，它通过卷绕芯33的转动在与分隔件2和正电极板8层压于一起的状态下围绕卷绕芯33而卷绕。
图2是表示具有三个卷绕芯33和吸带圆筒37的转盘34的相对位置关系的放大的正视图。转盘34沿图中箭头方向以120°角间歇转动。这样，以120°角等间隔设置在转盘34的圆周上的三个卷绕芯33被接连地进给到与吸带圆筒37相接触的卷绕位置。然后，使位于卷绕位置的卷绕芯33转动，因而，从吸带圆筒37输送到该卷绕芯并且上面层压有分隔件和正电极板8的负电极板1被卷绕成螺旋形式。
图3是示意性地表示位于卷绕位置的卷绕芯33和吸带圆筒37的相对位置关系的剖开的右视图。卷绕芯33具有一个与其轴向方向(图中的左/右方向)平行的、用于接合的槽口57。位于卷绕芯33前端(图中的左侧端)的一支承部分58可旋转地支承于一轴承59上，而其后端(图中的右侧端)与一旋转驱动源(未图示)相连。如图2中所示，分隔件2从一供给辊60供出，并插入卷绕芯33的该接合槽口57。
参见图2，在各卷绕芯33之间设有相应的直线引导件42。在这三个引导件42上，设置有相应的引导夹紧件43和图1中所示(图2中未示出)的定位夹紧件47，使得它们均能够非常顺畅地滑动，而几乎不受然后滑动载荷。定位夹紧件47设置成它们可前进到引导件42和从其缩回，它们仅在位于图2中的右侧位置i时才前进到引导件42而起作用。具体地说，当它来到图2中的右侧位置i时，定位夹紧件47前进到其工作位置，在该位置它夹紧与分隔件2以精确的位置关系重叠的正电极板8的前端，并在引导件42上朝位于位置I处的卷绕芯33滑动。这样，随着分隔件2被供给和卷绕到卷绕芯33上，正电极板8在相对于负电极板1精确定位的状态下也被供给到卷绕芯33上。这一动作将在后面进行详细说明。应该注意的是，并不一定要使定位夹紧件47沿引导件42移动。
当引导夹紧件43随着转盘34的转动而来到图2中的位置iii时，它夹紧从图1所示的正电极板供给部分44供给的正电极板8的后端。当它来到图2中位于右侧的位置i时，响应于通过定位夹紧件47而与分隔件2一起供给到卷绕芯33上的正电极板8的供给，引导夹紧件43沿引导件42向上滑动，因而用作一个对正电极板8施加合适张力的重物。当它来到图2中位于左侧的位置ii时，引导夹紧件43夹紧在位置I处插入卷绕芯33的接合槽口57的分隔件2的前端，并利用卷绕芯33的卷绕作用而在位置ii处沿引导件42升起。这样，它便用作一个对分隔件2施加合适张力的重物。
吸带圆筒37通过一对轴承62、63可旋转地支承于一旋转支承轴61上，如图3中所示。如图2中最清楚示出的，一个吸带圆筒37的旋转支承轴61以悬臂方式支承于一圆筒支承杆67的一端，该圆筒支承杆可以以一杆支承销64作为支点自由摆动。圆筒支承杆67受一悬挂于另一端的盘簧68的偏压而沿一个方向摆动。因此，吸带圆筒37由圆筒支承杆67以一合适的力压靠于卷绕芯33，该圆筒支承杆受盘簧68的偏压力而被偏压转动。
如上所述，由于吸带圆筒37可绕旋转支承轴61转动，并可绕杆支承销64朝接近和离开卷绕芯的方向摆动，因而它随着卷绕芯33的转动而绕杆支承销略微旋转，以遵循螺旋电极组54直径的增大。而且，有一卷绕芯支承辊71在压缩盘簧70的偏压下与卷绕芯33或卷绕于其上的螺旋电极组54轻微接触。
下面参照图4A到4C来描述通过卷绕芯33旋转而进行的条形电极组31的卷绕动作。图4A表示临卷绕芯33开始转动之前、分隔件2刚插入卷绕芯33的接合槽口57之后的状态。此时，正电极板8的前端由定位夹紧件47夹持在这样一种状态，即它与分隔件2以精确的位置关系对齐和重叠。同时，正电极板8的后端由引导夹紧件43夹持住。因此，即使在卷绕芯33刚开始转动之后，也可防止正电极板8相对于分隔件2错位，而且可使其相对于负电极板1精确定位。
图4B表示卷绕芯33从图4A中所示状态沿图中所示箭头方向转动一半的状态，在该状态中，与卷绕芯33相接触的吸带圆筒37因其本身与卷绕芯33之间的摩擦力而随卷绕芯33一起转动，从而开始条形电极组31的卷绕操作。此时，定位夹紧件47仍保持住分隔件2和叠置于其上的正电极板8的前端。卷绕芯支承辊71由图3中所示的压缩盘簧70的偏压力推压到受卷绕的电极组上，因而电极组被牢固地卷绕而没有任何松弛，而且，也使卷绕芯33的弯曲变得尽可能地小。在图1中所示的上述安装工位52，将一定位带32连接于负电极板1的前端，该定位带在其一侧具有一粘性面。定位带32在接触分隔件2时自己粘附于分隔件2。因此，负电极板1和分隔件2在随后的卷绕工序中彼此在位置上保持精确对齐。
吸带圆筒37通过轴承62、63而绕旋转轴承轴61可旋转地支承。而且，它由盘簧68的偏压力以预定压力压靠于卷绕芯33或卷绕于卷绕芯33上的螺旋电极组54上。因此，当卷绕芯33从图4B中所示状态进一步转动时，吸带圆筒37开始与卷绕芯33同步转动。
随着转动的继续，分隔件2卷绕于卷绕芯33上，通过抽吸作用保持在与卷绕芯33同步转动的吸带圆筒37的圆周面上的负电极板1卷绕于分隔件2之间，如图4B中所示。在该过程中，正电极板8与分隔件2成一体地朝卷绕芯33供给，同时其前端由定位夹紧件47与分隔件2夹持于一起，从而防止正电极板8相对于分隔件2错位。紧临正电极板8的前端接触卷绕芯33之前，定位夹紧件47释放正电极板8，然后它缩回到预定件42的一侧。因此，通过定位带32相对于分隔件2而定位的负电极板1的前端以及正电极板8的前端在相对位置上精确对齐。相反，以传统方式，将正电极板朝负电极板供给的时机不受控制，因而很难以精确的位置关系将正、负电极板卷绕于一起。
同时，正电极板8是在其供给方向受约束的情况下、实际上是沿分隔件2的供给方向而供给到卷绕芯33上的，这是因为夹持住正电极板8的后端的夹紧件43随着分隔件2的供给而沿引导件42顺畅地向上滑动，从而对正电极板施加一合适的张力。因此，正电极板8相对于分隔件2保持精确定位，并紧密地卷绕而没有然后松弛部分。
图4C表示刚要完成螺旋电极组54之前的状态，在该状态，几乎所有通过抽吸作用保持在吸带圆筒34的圆周面上的负电极板1已卷绕到卷绕芯33上。当所有负电极板1已卷绕于卷绕芯33上时，最后，其一侧表面涂覆有粘结剂的圆周带10被卷绕到条形电极组54的圆周面上，以防止其松弛，这样便完成了螺旋电极组54。
如上所述，位于图2中的位置I的卷绕芯33是在这样一种状态下被转动的，即卷绕芯33和吸带圆筒37的圆周面在预定压力下彼此接触，它们的轴线彼此平行。因此，利用作用于通过抽吸作用保持在吸带圆筒37的圆周面上的负电极板1与卷绕芯33或分隔件2的圆周面之间的摩擦力，使得吸带圆筒37与卷绕芯33同步转动。所以，几乎没有任何张力作用于负电极板1。即使它是由锂金属薄片带构成的，也不会有被拉长的可能，从而可以可靠地制造具有所需形状的螺旋电极组54。
而且，可以绕旋转支承轴61自由旋转的吸带圆筒37通过一圆筒支承杆67设置成使它可以以杆支承销64作为支点而自由转动，并在盘簧68的偏压力所提供的规定压力下直接压靠于卷绕到卷绕芯33上的螺旋电极组54之上。因此，吸带圆筒37跟随螺旋电极组54直径的变化而绕圆筒支承杆67摆动，并与电极组同步转动，同时始终直接压靠于直径随着卷绕的进行而增加的螺旋电极组54的圆周面上。所以，即使卷绕芯33的转速始终保持恒定，吸带圆筒37的转速也可随螺旋电极组54直径的变大而自动增加。结果，负电极板1的供给速度自动调节到一稳定的最佳值，可以随螺旋电极组54直径的变大、相应于卷绕速度的增加而自动变化。因此，即使在卷绕螺旋电极组54的过程中，也几乎没有任何张力作用于由锂金属薄片构成的负电极板1，因而它不会有被拉长的可能。
由于盘簧68和卷绕芯支承辊71所施加的压力，作用于卷绕芯33和吸带圆筒37之间的摩擦力使电极组以合适的坚实度卷绕起来。这样，在螺旋电极组54的卷绕过程中，负电极板1中几乎不可能产生任何凹陷，或是因有过大压力作用于它而使厚度减小到所需的值以外。
吸带圆筒37具有这样的功能，即在负电极板1从图1所示的供带圆筒39输送出后，无松弛地可靠保持负电极板1的整个表面，并在将其输送到卷绕芯33上时顺畅地释放负电极板。具体地说，吸带圆筒37在其圆周面上于一个与负电极板1相对应的区域内具有多个展开抽吸孔69，当吸带圆筒37从供带圆筒39接纳负电极板1时，这些真空抽吸孔69相继与一真空源连接，而当负电极板1供给到卷绕芯33时，真空抽吸孔69对负电极板1的真空抽吸保持作用随着负电极板1与吸带圆筒37的分离而相继消除，因而它可顺畅地卷绕到卷绕芯33上。
下面参照图5到图7来描述具有上述功能的吸带圆筒37的具体结构。图5是详细表示吸带圆筒37的内部结构的剖开的右视图。该图在中心线SL以上和以下表示不同的状态，这将在后面进行说明。旋转支承轴61上通过轴承62、63可旋转地支承有一旋转管74。在该旋转管74的外圆周面上，嵌设和固定有一由聚氨酯橡胶等制成的外环件72以及一由金属制成的用于加强该外环件72的内环件73，负电极板1能够可靠地卷绕于该外环件上。外环件72、环件73和旋转管74构成该吸带圆筒37的旋转部分，它们保持在旋转支承轴61上，它们的构造允许在受到轻微旋转力时有微小而顺畅的转动。通过这种方式，当负电极板1如上所述卷绕于外环件72的外圆周面上时，它不会受到张力作用。
滑动缸77在其前端(图中的左侧端)包括一小直径部分77a，在其后侧(图中的右侧)包括一大直径部分77b。小直径部分77a通过一诸如套管之类的滑动件79可滑动地支承于旋转支承轴61上，大直径部分77b在一横截面呈圆形的引导槽74a内通过一滑动件79可滑动地支承于旋转管74上，该引导槽设置在旋转管74的中部的前表面侧上(图中的左表面侧)。
滑动缸77设置成通过一压缩弹簧81的偏压力在旋转支承轴61的轴向方向上选择性地位于两个预定位置中的一个。具体地说，图5在吸带圆筒37的中心线SL以上的部分表示滑动缸77因压缩弹簧81的偏压力而位于前表面侧(图中的左侧)的第一位置的状态，而该图在中心线SL以下的部分表示滑动缸77因偏心致动辊80的转动所提供的压力、克服压缩弹簧81的偏压力而位于后侧(图中的右侧)的第二位置的状态。
在从供带圆筒39接纳负电极板1时，滑动缸77位于第一位置，而在将负电极板1供给到卷绕芯33时，它位于第二位置。滑动缸77沿旋转支承轴61选择性地沿直线移动到这两个位置，但受一防转销82的约束而不能相对于旋转支承轴61转动，该防转销安装在一固定件92上，该固定件嵌设和固定于旋转支承轴61的外部。
在设置于吸带圆筒37的最外圆周上的外环件72中，设置有多个真空抽吸圆筒39，这也在图3中示出。这些真空抽吸孔69以合适的布局和数量而设置，以使负电极板1的整个表面能够可靠地通过抽吸作用无松弛地保持于它卷绕到外环件72圆周面上的位置。这些真空抽吸孔69的配置将在后面参照图7A到7C进行详细描述。
外环件72的真空抽吸孔69通过设置在吸带圆筒37内的一真空管道而连接于一真空源(未图示)，诸如真空泵。在该真空管道中，使外环件72与旋转管74相通的多个通路包括在内环件73中设置成分别与上述真空抽吸孔69相通和重合的连通孔83；与连通孔83相通并延伸于旋转管74的轴向方向上的连通槽84，其长度与旋转管74的圆周面中的负电极板1的宽度相对应；以及与连通槽84相通并在旋转管74的径向方向上延伸入旋转管74的移动槽74a中的连接孔87。从这些真空抽吸孔69到连接孔87的通路相互保持常通。
而且，在该真空管道中，在滑动缸77的大直径部分77b中形成多个通路，它们包括多个(该实施例中示例性地示出五个)抽吸时机设定槽88a到88e和多个(该实施例中示例性地示出五个)释放时机设定槽89a到89e；分别与各个槽88a到88e和89a到89e相通的五个连接孔90、95；以及一较宽的环形槽91，它们与抽吸时机设定槽88a到88e的连接孔90和释放时机设定槽89a到89e的连接孔95相通。当滑动缸77位于第一位置时，如中心线SL以上所示，抽吸时机设定槽88a到88e分别与旋转管74的连接孔87相通，而当滑动缸77位于第二位置时，如中心线SL以下所示，释放时机设定槽89a到89e分别与连接孔87相连。这些连通通路的配置将在后面参照图7A到7C来详细描述。
此外，该真空管道还具有多个使旋转管74中的引导槽74a的内部与设置在真空源一侧的一空气接头99相通的通路，它们包括与较宽的环形槽91相通的连通孔93，它们在旋转管74的径向方向上形成于旋转管74的引导槽74a内侧上的一个位置；形成于圆周方向上的圆形连通槽94，它们与这些连通孔93相通；形成于旋转支承轴61的径向方向上的连通孔97，它们设置成与连通槽94相通；以及一沿轴线形成于旋转支承轴61的中心的中心孔98，它与中心连通孔97和空气接头99相通。无论滑动缸77的位置如何，这些从较宽环形槽91到空气接头99的通路相互之间保持常通。
现在，如图6中所示，使负电极板1的前端附近卷绕到吸带圆筒37上的位置为α，使相继与该位置α相隔固定角度的位置为β、γ、δ，并使卷绕负电极板1的端部的位置为ε。这些位置α、β、γ、δ和ε在位置上与真空抽吸孔69相应。
图7A是外环件72的圆周面展开成平面状态的视图，图7B是与外环件72一体转动的旋转管74的圆周面展开成平面状态的视图，图7C是滑动缸77的圆周面展开成平面状态的视图。这些图7A到7C示出了外环件72的真空抽吸孔69、旋转管74的连通槽84和连接孔87、抽吸时机设定槽88a到88e、释放时机设定槽89a到89e以及它们相应的滑动缸77的连接孔90、95的相对位置关系。
如图7A中所示，外环件72的圆周面的长度设定为略大于由双点划线表示的负电极板1的长度，圆周面的宽度设定为略大于负电极板1的宽度。外环件72中在圆周方向上于隔开合适间隔的位置形成多个真空抽吸孔69，各位置分别从卷绕负电极板1的区域的宽度方向上的两个边界略微朝内偏移(例如位于两个边界以内3到5毫米的位置)。
当从供带圆筒39供给的负电极板1卷绕于该吸带圆筒37上时，通过真空管道与真空源相连的外环件72的多个抽吸孔69的数量随着负电极板1卷绕长度的增大而增加。在长度与单个螺旋电极组54相应的整个长度的负电极板1已被卷绕到外环件72上时，真空抽吸孔69以基本均匀的布置基本上面对负电极板1的整个表面，因而负电极板1能够可靠地保持在外环件72的外圆周面上，而不产生如何松弛和/或褶皱。应该注意的是，如果将真空抽吸孔69改变成延伸于外环件72的轴向方向(图7中的竖直方向)上的槽口的形状，由于对负电极板1的抽吸作用更强，则可以实现更可靠的抽吸保持作用。
外环件72的真空抽吸孔69和内环件73的连通孔83具有相同的孔径(例如3到4毫米的直径)，这两个环件72、73固定成彼此重叠的位置关系。也就是说，内环件73的连通孔83仅仅是为了使外环件72的真空抽吸孔69与旋转管74的连通孔84相通而设置的。
如参照图6所描述的，上述的真空抽吸孔69从基准角为0°的基准位置起沿圆周方向分别设置在位置α、β、γ、δ和ε处。如图7B中所示，在引导槽74a的相对侧形成多个(在该实施例中示例性地示出五个)沿旋转管74的轴向方向延伸的细长连通槽84，它们设置成与真空抽吸孔69的位置α、β、γ、δ和ε重合，并且沿旋转管74的径向方向形成分别与轴向连通槽84相通的连接孔87。这五个连接孔87形成于A、B、C、D和E排列位置，这些位置在圆周方向上相继错开，并在旋转管74的轴向方向(图7B中的竖直方向)上相隔固定的间隔。
在滑动缸77的大直径部分77b中，在滑动缸77的轴向方向(图7C中的竖直方向)上，在与连接孔87的排列位置A、B、C、D和E重合的位置，设有五个抽吸时机设定槽88a到88e，它们的长度以阶梯方式相继地缩短一固定的长度，构成沿滑动缸的圆周方向延伸的槽口。在这些抽吸时机设定槽88a到88e的一个外侧，并在它们之间，设有五个形状分别与抽吸时机设定槽88a到88e相同的释放时机设定槽89a到89e，它们的间隔与抽吸时机设定槽88a到88e的相同，并设置成它们的长度关系与抽吸时机设定槽88a到88e的相反。这样，便提供了五对抽吸时机设定槽88a到88e和释放时机设定槽89a到89e，彼此相邻的两个不同的槽构成一对。而且，在抽吸时机设定槽88a到88e和释放时机设定槽89a到89e的每构成一对的两个槽处沿圆周方向在相同位置形成有分别与槽88a到88e和89a到89e相通的连接孔90、95。
这样，当滑动缸77通过在旋转支承轴61和旋转管74上滑动而位于第一位置时，抽吸时机设定槽88a到88e面对旋转管74的连接孔87，而当它位于第二位置时，释放时机设定槽89a到89e面对旋转管74的连接孔87。两种槽88a到88e和89a到89e中最长的槽88a和89e的长度使得它们能够在负电极板1的整个长度上提供抽吸作用，而其余的槽88b到88e和89a到89d的槽长设定为一固定值，使得每对槽的槽长之和能够保持负电极板1的整个长度。
如图5中所示，在圆筒支承杆67上可自由滑动地设置一基准位置定位销100。当该基准位置定位销100与固定在旋转管74上的端板101上所形成的一基准位置定位孔102相接合时，吸带圆筒37便定位和固定在图7A到7C中所示的0°角基准位置，当基准位置定位销100从基准位置定位孔102中缩回时，吸带圆筒37便处于可转动的状态。
接下来描述连接于真空源的真空抽吸孔69的数量如何响应于外环件72的转动角而增加或减少。在图1中所示的旋转进给圆筒38转动到并停顿于一个位置，在该位置，三个吸带圆筒37中的两个分别接触供带圆筒39和卷绕芯33，此时，吸带圆筒37通过基准位置定位销100嵌入基准位置定位孔102而固定于基准位置(图7A到7C中的0°位置)。
同时，无论旋转位置如何，供带圆筒39在从安装圆筒51卷取负电极板1的位置到将负电极板1供给到吸带圆筒37的位置的范围内均作用有真空抽吸，使得负电极板1可保持在该范围内，而在其余范围内没有抽吸作用于供带圆筒39上。
当保持在供带圆筒39上的负电极板1进给到一供给位置时，其前端接触吸带圆筒37，并在外环件72的位置α处通过真空抽吸孔69的真空抽吸作用被吸到利用基准位置定位销100与基准位置定位孔102的接合而固定于基准位置的吸带圆筒37上。同时，基准位置定位销100从基准位置定位孔102中抽出，使吸带圆筒37可自由转动。这样，由于通过负电极板1作用于两个圆筒37和39之间的摩擦力，吸带圆筒37开始与供带圆筒39同步转动，使负电极板1从供带圆筒39传送到吸带圆筒37的外环件72的外圆周面并卷绕于其上。
当负电极板1卷绕于吸带圆筒37上时，外环件72、内环件73和旋转管74相对于不旋转的滑动缸77以整体的形式转动。因此，旋转管74和滑动缸77的相对位置从图7B和7C中旋转管74和滑动缸77各自的基准位置0°相重合的状态变化到图7B的旋转管相对于图7C的滑动缸77朝图7B中的向右方向移动、从而与其重叠的状态。因此，在负电极板1的前端与外环件72的圆周面相接触的时候，旋转管74上位于位置α处的连接孔87与滑动缸77上位于位置A处的最长的抽吸时机设定槽88a的在图7C中的左侧端相重合。这样，位于外环件72的位置α处的两个真空抽吸孔69通过上述的真空管道与真空源相连，使得负电极板1的前端的两侧通过真空抽吸作用连接于外环件72上。
随着外环件72、内环件73和旋转管74继续与供带圆筒39同步转动，负电极板1卷绕到外环件72上的长度逐渐增加。滑动缸77的最长的抽吸时机设定槽88a可确保对位于位置α处的真空抽吸孔69的真空抽吸作用一直保持到负电极板1的整个长度完全卷绕到外环件72上为止。随着外环件72继续转动，旋转管74的位置β、γ、δ和ε处的各连通槽84的连接孔87相继与滑动缸77上的位置B、C、D和E处的第一槽88b到88e相重合。
这样，外环件72的位置α、β、γ、δ和ε处的真空抽吸孔69在它们被所卷绕的负电极板1堵住的时机通过上述真空管道与真空源相连；因而，负电极板1在最佳时机受连续的真空抽吸保持。因此，负电极板1便可在其整个长度上无松弛地以卷起状态可靠地保持在外环件72的外圆周面上。
如上所述，随着吸带圆筒37的转动，在真空抽吸孔69被所卷绕的负电极板1堵住的时机，通过彼此相应的连接孔87和抽吸时机设定槽88a到88e的连续的重合，真空抽吸孔69可自动与真空管道相连。因此，不会因通过未被负电极板1堵住的真空抽吸孔吸入大气而发生真空抽吸作用降低的问题。而且，按照本发明，由于真空抽吸孔69随着吸带圆筒37的转动通过同一真空管道而相继自动地与真空源相连，因而与例如所有真空抽吸孔通过各自的单独真空管道连接于真空源并且这些真空管道随吸带圆筒的转动而切换成相继连接状态的情况相比，其构造大大简化。
如果真空抽吸从真空源供给到所有真空抽吸孔69，由于这些孔开放于大气，抽吸作用将会因开放于大气的真空抽吸孔69的存在而显著降低，结果造成负电极板1不能被保持和卷绕于吸带圆筒37上。或者，必须使用容量非常大的真空源，以用这种装置将负电极板1可靠地卷绕于吸带圆筒37上。相反，利用本发明的吸带圆筒37，只需使用小容量的真空泵，就能通过真空抽吸作用将负电极板始终可靠地保持在吸带圆筒37上预定的允许范围内，而不论负电极板1的长度如何。
当吸带圆筒37通过旋转进给圆筒38的转动而移动到接触卷绕芯33的位置时，便将负电极板1供给到卷绕芯33上。下面来描述这一操作。当吸带圆筒37完成对从供带圆筒39供给的负电极板1的抽吸保持时，基准位置定位销100与基准位置定位孔102相接合，从而将吸带圆筒37固定在基准位置。同时，偏心致动辊80转过预定角度，使滑动缸77克服压缩弹簧81的偏压力而移动到图5中心线SL以下所示的第二位置。这样，旋转管74和滑动缸77彼此定位，使旋转管74的五个连接孔87分别与滑动缸77相应的释放时机设定槽89a到89e重合。在该过程中，连接真空抽吸孔69和真空源的真空管道仅仅切换成使真空抽吸孔69通过释放时机设定槽89a到89e、而不是通过抽吸时机设定槽88a到88e来连接，因此所有真空抽吸孔69均保持连接于真空源的状态。这样，负电极板1便可在其整个长度上保持连接于外环件72上。
既然上面保持有负电极板1的吸带圆筒37与卷绕芯33接触，它便在卷绕芯33和外环件72之间的摩擦力作用下与卷绕芯33同步转动。在吸带圆筒37已开始转动的时候，连接于负电极板1前端的定位带32在接触分隔件2时通过其本身粘附到分隔件2上。如前面参照图4所描述的，负电极板1因而与分隔件2一起卷绕到卷绕芯33上。
在吸带圆筒37于接触卷绕芯33的位置开始转动时，对应于旋转管74上的负电极板1前端的卷绕位置的位于位置α处的连接孔87与滑动缸77的最短的释放时机设定槽89a在图7C中的右侧端相重合并连通。也就是说，由于滑动缸77已滑动到图5中所示的第二位置，其位置是沿图7C中箭头Y所示方向朝上移动，因而此时旋转管74和滑动缸77的相对位置使得旋转管74的连接孔87分别与释放时机设定槽89a到89e相重合。在该状态下，如图1中箭头所示，吸带圆筒37与卷绕芯33同步转动，其转动方向就是它与供带圆筒39一起转动的同一方向。也就是说，吸带圆筒37的旋转管74沿图7B的箭头X的方向相对于滑动缸77而转动。因此，在吸带圆筒37已由卷绕芯33略微转动时，位于位置α处的连接孔87从最短的释放时机设定槽89a移动离开，结果使位于位置α处的两个真空抽吸孔69在负电极板1前端的两侧失去抽吸作用。类似地，随着吸带圆筒37的转动，位于位置β、γ、δ和ε处的连接孔87相继从相应的释放时机设定槽89b到89e移动离开，结果使位于位置β、γ、δ和ε处的两个真空抽吸孔69均失去对负电极板1的真空抽吸作用。
因此，卷绕于吸带圆筒37上的负电极板1从其前端起相继从真空抽吸保持作用中释放出来。在负电极板1顺畅地脱离外环件72的外圆周面的同时，它卷绕到卷绕芯33上。如上面所提到的，在开始供给负电极板1之前，吸带圆筒37通过基准位置定位销100与基准位置定位孔102的接合而先位于基准位置，并且旋转管74和滑动缸77的相对位置从该状态起随着转动的继续而改变。因此，真空抽吸孔69对负电极板1的抽吸保持作用恰在负电极板的相应部分卷绕到卷绕芯33上之前的最佳时机释放，这样，负电极板1便在根本没有任何张力作用于它并且不产生褶皱的情况下以非常顺畅的方式卷绕到卷绕芯33上。
如上所述，在它上面已卷绕有负电极板1之后，并且将要把该负电极板供给到卷绕芯33之时，滑动缸77的位置简单地从第一位置切换到第二位置，在任一种情况下，吸带圆筒37均由供带圆筒39或卷绕芯33沿相同方向从同一基准位置起转动。这样，便可以用这种简单的结构实现对负电极板的抽吸保持以及在负电极板顺畅地从该抽吸保持作用释放出来时实现对该负电极板的供给。例如，如果吸带圆筒37为了通过抽吸作用保持负电极板1和将其供给到卷绕芯33而沿相反方向转动，则必须提供两个吸带圆筒37必定要在相应操作设置的基准位置，这就需要较为复杂的结构。而且，不可能将定位带32和/或圆周带10粘附到负电极板1的两端，因此就不容易在将负电极板1卷绕到卷绕芯33上时将其相对于分隔件定位。
在以上实施例中，抽吸时机设定槽88a到88e和释放时机设定槽89a到89e的切换是通过滑动缸在第一位置和第二位置间的位置切换来实现的。值得一提的是，也可以采用任何其它的结构，只要它允许槽88a到88e和槽89a到89e可切换地连接于真空源即可。例如，除了上述实施例中的滑动件，也可以在吸带圆筒37内设置一切换阀，它将所有的抽吸时机设定槽88a到88e或释放时机设定槽89a到89e选择性地与真空源相连。在这种情况下，滑动缸77无须能够滑动，就可获得与上述相同的效果。
图9是构制有用上述装置制造的螺旋电极组54的非水电解液电池的纵向剖视图。该图示例性地表示一锂原电池。如上所述，螺旋电极组54由中间设有分隔件2的正、负电极板1、8卷绕成螺旋形而得到，它与相对于构成负电极活性材料的轻金属保持稳定的有机电解液一起容纳于一带底的圆柱形电池壳体5中，该壳体由铁制成，它也用作负端子。将电池壳体的上缘通过一衬垫16卷边接合于一密封组件15的周边，从而使电池壳体5的开口的上端密封。该密封组件15包括上罩盖25、由金属薄膜制成的阀26和下罩盖35。
构成螺旋电极组54的正电极板8是这样得到的，将作为导电媒介的7份重量的碳粉和7份重量的氟化物树脂粉混入二氧化锰活性材料，将所得到的混合物装填到一由膨胀的不锈钢片制成的收集器上，用辊子压该装填有混合物的金属片，并将其切成预定尺寸。将部分混合物从膨胀的不锈钢片中取出，例如用焊接将一正引线9连接于金属片的暴露部分。如上所述，负电极板1包括一条锂金属薄片带，其卷绕端预先连接有一负端引线4。分隔件2包括一多孔聚丙烯薄膜。
螺旋电极组54容纳于电池壳体5内，其顶部和底部分别设置有绝缘板36、46。负电极板1的负端引线4弯到下绝缘板46的下表面，并焊接于电池壳体5的底部。正端引线9穿过上绝缘板36中的一中心孔并焊接于下罩盖35。在将预定量的电解液注入电池壳体5中后，将在其周边装有衬垫16的密封组件15设置于电池壳体5的上部所形成的一阶梯部分55上，并将电池壳体5的上端边缘向内卷曲，以此来密封电池壳体5的开口端。上面所提到的阶梯部分55是在将螺旋电极组54插入电池壳体5后通过一开槽工艺而形成。
使用通过上述装置得到的螺旋电极组54来制造电池是较为有利的，其原因如下首先，无须使用多块无纺布3就能得到螺旋电极组54，从图8和10中可以看出，这些无纺布在现有技术的螺旋电极组中是必需的，这意味着构件和制造工序的数量可显著减少，从而可显著削减成本。具体说，与具有传统螺旋电极组的同类型电池相比，上述电池的材料成本可降低6％。而且，上述电池的电池容量可以增加与原先由对电池产电性能没有好处的无纺布3所占据的体积相应的量。测量结果表明，与同类型的传统电池相比，使用本发明螺旋电极组的上述电池的容量增加8％。
其次，由锂金属薄片带制成的负电极板1可以无错位地紧密卷绕起来，这是因为，它在紧密卷绕于卷绕芯33上时可以通过作用于吸带圆筒37和卷绕芯之间的摩擦力以不受张力的方式进行卷绕。因此，对于本发明的螺旋电极组54，电极板卷绕过程中因错位造成的缺陷的发生率为0％，而传统的螺旋电极组则为0.05％。而且，在本发明的螺旋电极板组中，正电极板8的引线端通过一夹紧件相对于分隔件2以及负电极板1而精确对齐，直到卷绕芯33刚开始转动后为止。因此，在传统的螺旋电极组中，正电极板和分隔件的相对位置通常有±5％的偏差，而在本发明的螺旋电极组54中，仅有±1％的偏差。而且，与传统螺旋电极组中的电极宽度方向的偏差0.6相比，本发明的该偏差可降低至0.3。由于这些改进，使用本发明螺旋电极组的这种电池的、包括放电特性等在内的电池性能得以提高，而没有任何偏差。
工业实用性如上所述，按照本发明的螺旋电极组制造装置，电极板中的一块在供给过程中实际上根本不受张力作用，从而可避免被拉长。而且，电极板中的一块通过将其前端用粘性片连接于分隔件而相对于分隔件定位，同时电极板中的另一块通过夹紧件而相对于分隔件定位。因此，两块电极板均可无松弛、无错位地卷绕。这样，利用本发明的螺旋电极组制造方法和装置，就能可靠地制造具有所需形状的电池螺旋电极组。
权利要求
1.一种制造电池螺旋电极组的方法，其中，一条正电极板和一条负电极板彼此叠置于一起，它们中间设有一分隔件，并卷绕成螺旋形式，该方法包括以下步骤对一卷绕芯(33)提供一条分隔件(2)，使分隔件穿过轴向形成于所述卷绕芯中的一槽口(57)，并受一预定量的张力作用；从其旋转轴线平行于卷绕芯的一吸带圆筒(37)对卷绕芯(33)提供一条由金属薄片带制成的负电极板(1)，所述吸带圆筒绕其轴线可旋转地支承，并在一预定压力下可分离地与卷绕芯相接触；驱动卷绕芯(33)而使其转动，通过其与吸带圆筒(37)之间的摩擦力作用使所述吸带圆筒(37)与卷绕芯相接触地同步转动，由此将保持在所述吸带圆筒上的负电极板(1)传送并卷取到卷绕芯上；将负电极板(1)的一引线端连接并重叠于分隔件(2)上相对于分隔件的一预定位置上；朝卷绕芯(33)供给一正电极板(8)；在相对于分隔件的一预定位置处，将正电极板的一引线端与分隔件夹持在一起，直到正电极板刚要卷绕到卷绕芯上之前；驱动卷绕芯(33)而使其进一步转动，使所述负电极板(1)、所述分隔件(2)和所述正电极板(8)以重叠状态卷绕于其上。
2.如权利要求1所述的螺旋电极组制造方法，其特征在于将所述负电极板从一供带圆筒(39)供给到吸带圆筒(37)，该供带圆筒在与吸带圆筒接触时与吸带圆筒相接触地同步转动，因而将保持在供带圆筒上的负电极板卷取到吸带圆筒上，该吸带圆筒(37)在其圆周面上具有多个真空抽吸孔(69)，各真空抽吸孔接连地起作用，从而在将负电极板卷取到吸带圆筒上的同时保持住负电极板，并且当保持在吸带圆筒上的负电极板被传送和卷取到卷绕芯(33)上时，各真空抽吸孔在负电极板卷取到卷绕芯上的同时接连地消除对负电极板的抽吸保持作用。
3.一种非水电解液电池，它包括一带底的圆柱形电池壳体，它具有一开口的上端；一螺旋电极组，它由如权利要求2所述的电池螺旋电极组制造方法制成；一非水电解液；以及一使电池壳体的所述上端密封的密封组件。
4.一种制造电池螺旋电极组的装置，其中，一条正电极板和一条负电极板彼此叠置于一起，它们中间设有一分隔件，并卷绕成螺旋形式，该装置包括一卷绕芯(33)，其轴向方向上形成有一槽口(57)，一分隔件(2)穿过该槽口；一吸带圆筒(37)，用于通过真空抽吸将一条由金属薄片带制成的负电极板(1)保持在其圆周面上，其旋转轴线平行于所述卷绕芯，并绕其轴线可旋转地支承，它在一预定压力下可分离地与卷绕芯相接触；将一正电极板(8)朝所述卷绕芯供给的装置，使该正电极板与穿过卷绕芯槽口的所述分隔件(2)相重叠；以及驱动所述卷绕芯而使其转动的装置，用于使所述吸带圆筒(37)通过作用于负电极板与卷绕芯和保持于其上的分隔件之一之间的摩擦力而与卷绕芯相接触地同步转动，由此将保持在所述吸带圆筒上的负电极板(1)与正电极板和分隔件一起以重叠的方式传送并卷取到卷绕芯上。
5.如权利要求4所述的螺旋电极制造装置，其特征在于，它还包括将一定位带(32)连接于负电极板前端的装置，所述定位带具有一粘性表面，它在吸带圆筒(37)接触并开始与卷绕芯一起转动时立即将其自身粘附于保持在卷绕芯(33)上的分隔件(2)；供给分隔件(2)的装置，使其穿过卷绕芯(33)中的槽口(57)；对分隔件施加一预定张力的装置；以及夹紧装置(47)，它可缩回地设置在卷绕芯(33)附近，用于将正电极板的前端夹持成相对于分隔件(2)在一预定位置与该分隔件重叠。
6.如权利要求5所述的螺旋电极制造装置，其特征在于，它还包括一旋转支承轴(61)，所述吸带圆筒(37)绕该轴可旋转地支承；一圆筒支承杆(67)，它可绕一轴(64)转动，其一端支承吸带圆筒的所述旋转支承轴；以及连接于所述圆筒支承杆的另一端处的偏压装置(68)，用于沿一个方向偏压所述圆筒支承杆，使吸带圆筒(37)在一预定压力下与卷绕芯(33)相接触。
7.如权利要求4所述的螺旋电极制造装置，其特征在于，它还包括一供带圆筒(39)，其上通过抽吸保持有负电极板，通过与吸带圆筒(37)接触而供给负电极板，并与该吸带圆筒相接触地同步转动，其中所述吸带圆筒在卷绕有负电极板的整个表面上以预定的配置形成有多个真空抽吸孔(69)，在各所述真空抽吸孔被卷绕到吸带圆筒上的负电极板堵住的同时，各所述真空抽吸孔接连地连接于一真空源，从而对负电极板进行真空抽吸保持，并且当保持在所述吸带圆筒(37)上的负电极板被传送和卷取到卷绕芯(33)上时，各所述真空抽吸孔在负电极板与各真空抽吸孔分离的同时接连地与真空源断开。
8.如权利要求7所述的螺旋电极制造装置，其特征在于，吸带圆筒(37)包括一旋转支承轴(61)；一旋转部分(74)，它绕旋转支承轴可旋转地支承，并在其外圆周面上形成有所述多个真空抽吸孔(69)，在其内侧形成有一引导槽(74)；一滑动部分(77)，它可滑动地支承在所述旋转支承轴上而嵌于旋转部分的所述引导槽中；以及选择性地将所述滑动部分定位在相对于旋转部分预定的第一位置和相对于旋转部分预定的第二位置的装置，其中所述滑动部分包括多个第一真空通路(88a到88e)，它们在滑动部分位于第一位置的状态下随着旋转部分(74)的转动而接连地连接于各所述真空抽吸孔(69)，还包括多个第二真空通路(89a到89e)，它们在滑动部分位于第二位置的状态下随着旋转部分的转动而接连地连接于各所述真空抽吸孔，并且所述第一和第二真空通路均通过同一真空通道连接于一真空源。
9.如权利要求8所述的螺旋电极制造装置，其特征在于旋转部分(74)在其面对所述滑动部分的内表面上具有多个连接孔(87)，它们设置成沿圆周方向面对各所述真空抽吸孔(69)，并沿轴向隔开，所述连接孔与所述多个真空抽吸孔保持常通；其中所述多个第一真空通路(88a到88e)包括多个第一槽，它们设置成当滑动部分位于第一位置时沿轴向面对各所述连接孔，所述多个槽沿圆周方向具有逐渐减小的长度；所述多个第二真空通路(89a到89e)包括多个第二槽，它们设置成当滑动部分位于第二位置时面对各所述连接孔，所述多个第二槽的长度分别与所述多个第一槽的逐渐减小的长度相同；并且第一槽设置成其长度沿轴向减小，而第二槽以相反于第一槽的配置而设置，各第一槽和各第二槽成对并彼此相邻设置。
10.如权利要求9所述的螺旋电极制造装置，其特征在于，它还包括在吸带圆筒(37)与供带圆筒(39)和卷绕芯(33)中之一接触时将该吸带圆筒固定设置在一基准位置的装置。
11.如权利要求7所述的螺旋电极制造装置，其特征在于，所述吸带圆筒(37)包括一旋转支承轴(61)；一旋转部分(74)，它绕所述旋转支承轴而可旋转地支承，并在其外圆周面上形成有所述多个真空抽吸孔(69)；一固定部分，它设置在所述旋转部分的内侧，允许所述旋转部分围绕它转动，其中所述固定部分包括多个第一真空通路，它们随旋转部分的转动而接连地连接于各所述真空抽吸孔，还包括多个第二真空通路，它们随旋转部分的转动而接连地连接于各所述真空抽吸孔；一真空源，所述多个第一和第二真空通路通过同一真空通道连接于该真空源；以及一开关阀，用于选择性地将所述多个第一真空通路或第二真空通路中的一路或另一路全部通过该真空通道连接于所述真空源。
全文摘要
将分隔件(2)插入形成于卷绕芯(33)中的槽口(57)。将由金属薄片制成的负电极板(1)保持于受可旋转地支承的吸带圆筒(37)的圆周面上,同时又朝卷绕芯供给。吸带圆筒(37)和卷绕芯(33)在压力下彼此接触,它们的轴线相互平行,卷绕芯(33)受驱动而转动,从而使吸带圆筒通过作用于它们之间的摩擦力与卷绕芯同步转动,这样,保持在吸带圆筒(37)上的负电极板(1)与分隔件(2)一起卷绕到卷绕芯(33)上。
文档编号H01M6/16GK1338127SQ00803026
公开日2002年2月27日 申请日期2000年11月24日 优先权日1999年11月26日
发明者樫山明博, 青井隆幸, 幸田稔, 金田正明 申请人:松下电器产业株式会社