テープ巻回体製造装置
【課題】 ２枚のセパレータテープを重ね合わせて巻芯に巻き付けるに当り、それらのテープの巻き付け端部を巻芯に確実に固定して、セパレータテープの巻芯への初期巻き付けを良好に行なえるようにする。
【解決手段】 回転可能に支持された巻芯２と、巻芯２にそれぞれ第１セパレータテープ９、第２セパレータテープ１０を供給する機構と、正極テープ１７と負極テープ１９をそれぞれ２つのセパレータテープ９、１０の間に介在して巻芯２に供給する機構とを備えてなるテープ巻回体製造装置において、供給された第１と第２のセパレータテープ９、１０を巻芯２に溶着接合する加熱溶着装置４３を設け、巻芯２に溶着接合された第１と第２のセパレータテープ９、１０を該巻芯２に初期巻き付けするように構成した。
【解決手段】 回転可能に支持された巻芯２と、巻芯２にそれぞれ第１セパレータテープ９、第２セパレータテープ１０を供給する機構と、正極テープ１７と負極テープ１９をそれぞれ２つのセパレータテープ９、１０の間に介在して巻芯２に供給する機構とを備えてなるテープ巻回体製造装置において、供給された第１と第２のセパレータテープ９、１０を巻芯２に溶着接合する加熱溶着装置４３を設け、巻芯２に溶着接合された第１と第２のセパレータテープ９、１０を該巻芯２に初期巻き付けするように構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極テープをセパレータテープを介して巻回してテープ巻回体を製造するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非水電解質型のリチウム二次電池は、高い電圧が得られ、またエネルギー密度が高いため、ノートパソコンや携帯電話等のバッテリーに多く利用されている。
リチウム二次電池は、セパレータテープを介して正極テープと負極テープを重ねた状態で巻回し、このテープ巻回体を円筒容器状の電池ケースに入れ、電池ケース内に非水系の電解液を封入して構成される。
【０００３】
テープ巻回体を製造するための装置としては、例えば下記特許文献１、２に示すような、巻芯を回転可能に支持してなる構造のものが用いられ、巻芯にセパレータテープ及び電極テープ（正極テープ、負極テープ）を所定の巻数で巻き付けて、巻芯の周囲にテープ巻回体を形成し、巻き付け終了後に得られたテープ巻回体から巻芯を抜き出し、テープ巻回体を巻芯と分離して装置外に取り出し、製品としてのテープ巻回体を製造していた。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３０７１３２号公報
【特許文献２】特開２００４−１０３４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電池の製造工程において、テープ巻回体を円筒容器状の電池ケースに入れ、正極テープ、負極テープのそれぞれの端部付近に接続したタブ端子を電池ケースに接続する。即ち、負極テープのタブ端子（負極タブ）を電池ケースの円筒容器内底面に接続し、一方、正極テープのタブ端子（正極タブ）を、電池ケースの蓋体（トップキャップ）裏面に接続する。
【０００６】
負極テープのタブ端子を電池ケースの円筒容器内底面に接続するに当っては、巻回体中心部にある空洞部に溶接棒を上方より挿入し、溶接棒の挿入先端をタブ端子に押し当てて、タブ端子を円筒容器内底面に溶接して接続する。
【０００７】
テープ巻回体の空洞部には、最初の巻き（初期巻き付け）で形成されたセパレータテープ巻き面が臨んでいる。即ち、テープ巻回体の空洞部表面にはセパレータテープ巻き面が形成されている。
上記の如く溶接棒を空洞部に挿入した際、溶接棒がセパレータテープ巻き面と接触し、該面をこすって傷つけたり、破断したりする危険がある。
【０００８】
セパレータテープ巻き面におけるテープ端部（巻き開始端）は、固定されておらず、フリーの状態にあるため、該端部がテープ巻回体空洞部に飛び出す場合がある。特に、スリット状切り込み部にセパレータテープを挟み込んで巻回するタイプの巻芯を用いた場合は、巻芯を取り外して得られた巻回体の空洞部に、巻芯への挟み込みにより折り目が付けられたテープ端部が飛び出した状態となる。
このように、テープ巻回体の空洞部にテープ端部が飛び出した状態となっている場合には、溶接棒を挿入したときのセパレータテープ巻き面との接触による該面の傷つけ、破断の虞も大きくなる。
【０００９】
上記の如くセパレータテープ巻き面が傷ついたり、破断したりすると、疑似ショートが起こり、時間の経過と共に電池の異常発熱が起こるという問題がある。
リチウム二次電池の電解液は有機溶剤であるため、異常発熱が起きた段階で有機溶剤が揮発し、発火事故が生じる虞がある。
【００１０】
セパレータテープ巻き面が溶接棒と直接接触するのを防ぐため、テープ巻回体を製造後、後工程としてテープ巻回体の空洞部に断面中空の管状体を挿入するという手段を採っても、当然ながら上記問題点を解決することはできない。管状体を挿入する際に、セパレータテープ巻き面をこすって傷つけたり、破断したりするという不具合が同様に起こるからである。
【００１１】
また、溶接棒とセパレータテープ巻き面との密な接触を避けるため、テープ巻回体の空洞部を大きく形成しようとすると、その分、巻数が減少することになり、それによって電極面積が減少し、放電電圧容量が低下してしまうという不具合がある。
【００１２】
上記した問題点を解決するため、セパレータテープの初期巻き付けの際に、セパレータテープの巻き付け端部を巻芯に接着テープで止めて固定し、この状態でセパレータテープの初期巻き付けを行うと共に、セパレータテープの初期巻き付け後、セパレータテープ及び電極テープを巻回し、得られたテープ巻回体の中にそのまま巻芯を残置させるという方法が検討されている。
【００１３】
この方法によれば、テープ巻回体の中心部には、巻芯による空洞部が形成されるので、上記したタブ端子の円筒容器内底面への溶接に当り、溶接棒は巻芯の空洞部に挿入されることとなり、セパレータテープ巻き面に溶接棒が直接触れることがないため、セパレータテープ巻き面が傷ついたり、破断したりする不具合は解消される。
【００１４】
しかしながら、セパレータテープの巻き付け端部を巻芯に接着テープで止める方法は、十分な固定力が得られず、固定方法としては適切なものではない。
即ち、セパレータテープの初期巻き付けは、第1セパレータテープと第2セパレータテープの2枚のセパレータテープを重ね合わせた状態で巻芯に巻き付けるため、上記接着テープによる固定の際、重ね合わせた2枚のセパレータテープを接着テープで巻芯に止めることになる。従って、2枚のセパレータテープのうち、外側に位置するセパレータテープのみが接着テープに接着し、内側に位置するセパレータテープは接着テープに接着せず、直接固定されない。
【００１５】
この状態で初期巻き付けを開始すると、内側のセパレータテープが動いて位置ずれを起こす虞があり、このように内側のセパレータテープが動いて位置ずれを起こした状態で巻き付けが行なわれると、該テープ面にしわが発生し、巻き付けムラが生じ、良好な巻回体が得られないという不具合がある。
【００１６】
この問題を解決するため、2枚のセパレータテープを重ね合わせる際、両者の端部同士を所定間隔ずらすという方法もある。この方法によれば、重ね合わせた2枚のセパレータテープの外テープのみならず、内テープも直接、接着テープに接着され巻芯に固定されることとなるが、両者の端部位置のずれ間隔が小さすぎると、内側テープの固定が不充分となり、前記したしわの発生を招く虞があるため、端部位置相互のずれ間隔を微妙に調整する手間を要し、それにより、セパレータテープ送り制御が煩雑となる欠点がある。
【００１７】
また、2枚のセパレータテープのうち、最初に、内側テープの巻き付け端部を巻芯に接着テープで止め、次いで、外側テープの巻き付け端部を巻芯に接着テープで止めるという個別接着方法も考えられるが、作業が煩雑となり、工程数も増え、製造効率の低下を招く欠点がある。
【００１８】
本発明は、上記した問題点に鑑みなされたもので、2枚相互に重なり合ったセパレータテープを確実に且つ効率よく巻芯に固定でき、巻芯への初期巻き付けを良好に行なえるテープ巻回体製造装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、2枚のセパレータテープの巻芯への初期巻き付けの際、テープ面にしわが発生する虞がなく、良好な巻回体が得られるテープ巻回体製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、
（１）回転可能に支持された巻芯と、巻芯にそれぞれ第１セパレータテープ、第２セパレータテープを供給する機構と、供給された第１と第２のセパレータテープを巻芯に溶着接合する接合装置と、溶着接合された第１と第２のセパレータテープを巻芯に初期巻き付けした後、正極テープと負極テープがそれぞれ２つのセパレータテープの間に介在されるように正極テープと負極テープを巻芯に供給する機構とからなることを特徴とするテープ巻回体製造装置、
（２）接合装置は、加熱溶着装置として構成される前記（１）記載のテープ巻回体製造装置、
（３）加熱溶着装置は、巻芯の下方位置に設けられる前記（２）記載のテープ巻回体製造装置、
（４）加熱溶着装置は、加熱板をシリンダ装置に上下揺動可能に支持して構成される前記（２）又は（３）記載のテープ巻回体製造装置、
（５）加熱板には、複数の加熱突子が設けられている前記（４）記載のテープ巻回体製造装置、
（６）巻芯を回転盤に回転可能に支持し、この巻芯を支持してなる回転盤を所定回転角度に回転することにより巻芯の位置を第１の地点から第２の地点に変位するように構成した前記（１）〜（５）のいずれかに記載のテープ巻回体製造装置、
（７）回転盤における第１の地点で、正極テープ及び負極テープを切断する機構と、第２の地点で、第１セパレータテープ及び第２セパレータテープを切断する機構を有する前記（６）記載のテープ巻回体製造装置
を要旨とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、巻芯に供給された第1と第2のセパレータテープを該巻芯に溶着接合する接合装置を設け、溶着接合された第1と第2のセパレータテープを巻芯に初期巻き付けするように構成したので、2枚のセパレータテープのそれぞれの巻き付け端部を巻芯に確実に接合固定でき、初期巻き付けの際に、一方のセパレータテープが位置ずれを起こす虞はなく、巻芯への初期巻き付けを良好に行なうことができる。
従って本発明によれば、巻き付けの過程でセパレータテープ面にしわが発生し、巻き付けムラが生じるという虞はなく、良好な巻回体を製造することができる。
【００２１】
本発明は、第1と第2のセパレータテープを溶着接合により巻芯に接合固定する構造を有するので、接合作業を極めて短時間に効率よく行うことができ、生産能率を向上し、製造コストの低減に寄与できる効果がある。
また本発明によれば、製造設備として簡単な構造で済むという利点がある。
【００２２】
本発明装置により製造されたテープ巻回体は、巻芯にセパレータテープを接合した状態で巻芯の周囲にセパレータテープを巻回すると共に、このセパレータテープを介して電極テープを巻芯の周囲に巻回してなり、中心空洞部に巻芯が位置して設けられている構造を有するものであるから、本発明装置により製造されたテープ巻回体を例えば、リチウム二次電池用の渦巻型電極構造体として用いる場合において、次のような作用効果が発揮される。
【００２３】
即ち、本発明装置により製造されたテープ巻回体を電池ケースの円筒容器内に入れ、電極棒を挿入して負極テープのタブ端子を円筒容器内底面に溶接する作業を行うに当り、溶接棒は巻芯の中空部に挿入されることになり、そのため溶接棒がセパレータテープ巻き面と直接接触することがなく、その結果、溶接棒がセパレータテープ巻き面をこすって該面を傷つけたり、破断したりする等の虞はない。
従って、セパレータテープ巻き面の傷つきや破断が原因となって起こる疑似ショート及びそれに伴って起こる異常発熱の発生を防止できる効果がある。このように、本発明によれば、性能保持特性に優れたテープ巻回体を製造することができる。
また、溶接棒を巻芯の中空部を通して挿入することができるので、溶接棒の挿入作業を円滑、容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は、本発明テープ巻回体製造装置の略図を示すもので、図中、１は円盤形状の構造体を縦型に立てた姿勢で回転可能に設けた回転盤である。回転盤１には巻芯２が回転可能に支持されている。巻芯２は、図２に示すように、断面中空状の円筒体で、円筒体両端部は開口していると共に、その開口端部には、図３に示すように切欠部３が設けられている。
【００２５】
回転盤１は、基軸に軸支され、従来公知の回転駆動装置により図１において矢印Ａ方向に所定回転角度毎に回転する機構を備えている。この回転盤１には図４に示すように、支持ピン４が回転自在に軸装されている。
支持ピン４は、回転盤１の軸受７に枢支され、回転装置８による回転運動が、図示しない公知の回転伝達機構により支持ピン４に伝達され、これにより支持ピン４が回転するようになっている。
【００２６】
巻芯２は、上記の如く回転盤１に設けられた支持ピン４に回転可能に支持されている。巻芯２を支持ピン４に取り付けるに当って、巻芯２の中空部５に支持ピン４が挿入されるようにして、巻芯２を水平方向に押し込む。このとき、図３に示すように、支持ピン４に設けられた係止突起６が巻芯２の切欠部３に係合する。
これにより、巻芯２のそれ以上の押し込みは抑止される。また、係止突起６との係合により、巻芯２は支持ピン４に対し、回転方向にも係止され、そのため、支持ピン４の回転力が巻芯２に伝達するようになっている。巻芯２は支持ピン４により、図１、図８において矢印ａ方向に回転可能に設けられる。
【００２７】
巻芯２に第１のセパレータテープ９及び第２のセパレータテープ１０を供給するために、第１セパレータテープ供給部１１及び第２セパレータテープ供給部１２が設けられている。
【００２８】
第１と第２のセパレータテープ供給部１１、１２は、それぞれ、セパレータテープ材料を幾重にも巻いた原反テープ巻回体１３、１４と、それぞれ、セパレータテープを搬出し、巻芯２への供給方向に案内する複数の案内ローラ１５、１６とからなる。
【００２９】
また、巻芯２に正極テープ１７及び負極テープ１９を供給するために、正極テープ供給部１８及び負極テープ供給部２０が設けられている。
【００３０】
正極テープ供給部１８は、正極テープ材料を幾重にも巻いた原反テープ巻回体２１と、正極テープ１７を搬出し、巻芯２への供給方向に案内する複数の案内ローラ２２とからなる。
また、負極テープ供給部２０は、負極テープ材料を幾重にも巻いた原反テープ巻回体２３と、負極テープ１９を搬出し、巻芯２への供給方向に案内する複数の案内ローラ２４とからなる。
【００３１】
巻芯２の近傍に送りローラ２５、２６が設けられ、搬出されたセパレータテープ９、１０及び正極テープ１７、負極テープ１９は、それぞれ送りローラ２５、２６を介して巻芯２へ送られるようになっている。
【００３２】
正極テープ１７が巻芯２に供給される手前の位置（図１においては、送りローラ２５、２６に導かれる手前の位置）において正極テープ１７にタブ端子を接続するためのタブ付け装置２７が設けられ、このタブ付け装置２７の設置位置よりも送り方向に進んだ位置（図１においては、タブ付け装置２７と送りローラ２５、２６の間の位置）に、正極テープ１７を切断するための切断装置２８が設けられている。
【００３３】
同様に、負極テープ１９が巻芯２に供給される手前の位置（図１においては、送りローラ２５、２６に導かれる手前の位置）において負極テープ１９にタブ端子を接続するためのタブ付け装置２９が設けられ、このタブ付け装置２９の設置位置よりも送り方向に進んだ位置（図１においては、タブ付け装置２９と送りローラ２５、２６の間の位置）に、負極テープ１９を切断するための切断装置３０が設けられている。
【００３４】
回転盤１における巻芯取付部の下方位置、即ち、巻芯２の下方位置に接合装置３１が設けられている。この接合装置３１は、セパレータテープ９、１０を巻芯２に接合するための装置であり、図１に示す実施形態においては、接合装置３１は、加熱溶着装置４３として構成されている。
加熱溶着装置４３は、図６に示すように、加熱板３２をシリンダ装置３３に上下揺動可能に支持して構成される。シリンダ装置３３としては、エアシリンダ、油圧シリンダ等が用いられる。
加熱板３２の上面には複数の加熱突子３４が設けられており、加熱板３２内部に設けたヒーター３５により加熱突子３４が所定温度に加熱されるようになっている。
【００３５】
回転盤１の回転角度は任意に設定できるが、図１には回転角度が１８０°である場合の実施形態が示されている。この実施形態においては、電極テープ（正極テープ１７及び負極テープ１９）の巻き付けが終了したときに、回転盤１を１８０°回転し、巻芯２の位置を第１の地点（図中、Ｘの地点）から第２の地点（図中、Ｙの地点）に変位させるように構成されている。
巻芯２がＸ地点からＹ地点に変位したとき、巻芯２はＹ地点においても回転可能となるように設けられている。この場合、Ｘ地点におけると同様に矢印ａ方向に回転可能に設けられる。
【００３６】
Ｙの地点における巻芯２の近傍位置には、セパレータテープ９、１０を切断するための切断装置３６が設けられている。
【００３７】
巻芯２がＹの地点に変位したとき、この地点において巻芯２に巻回されているテープを巻き止めするシールテープ３７が、Ｙの地点の近傍に配置されている。３８は、シールテープ３７の案内ローラである。
【００３８】
正極テープ１７は、アルミニウム箔の両面にコバルト酸リチウム等のリチウム遷移金属酸化物を溶媒で溶いて塗布後、乾燥、プレスして密度を上げて製作してなるものであり、また負極テープ１９は、銅箔の両面にカーボン等の炭素材料を溶媒で溶いて塗布後、乾燥、プレスして密度を上げて製作してなるものである。
【００３９】
セパレータテープ９、１０は、正極と負極との間でイオンが移動できる多孔質構造を有する材料が用いられる。セパレータテープ９、１０として、微多孔性プラスチックフィルムを用いることが好ましく、この微多孔性プラスチックフィルムの材料としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性を有するポリオレフィン系樹脂が好ましい。
尚、セパレータテープ９と１０は同一材料のものを用いても或いは相互に異なった材料のものを用いてもよい。
【００４０】
巻芯２の材料としては、セパレータテープ９、１０と熱溶着できるものであればどのような材料も使用可能であるが、プラスチックにて形成することが好ましく、このプラスチック材料としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性を有するポリオレフィン系樹脂が好ましい。
【００４１】
正極テープ１７に接続されるタブ端子として、アルミタブが用いられ、また負極テープ１９に接続されるタブ端子として、ニッケルタブが用いられる。これらのタブ端子は、超音波溶接によりそれぞれ、正極テープ１７、負極テープ１９に接続される。
【００４２】
シールテープ３７は、プラスチックフィルムに接着剤を塗布してなるもので、プラスチックフィルムの材料として、ポリイミド等が用いられる。
【００４３】
次に、上記の如く構成される本発明テープ巻回体製造装置の作用について説明する。
第1セパレータテープ供給部１１、第２セパレータテープ供給部１２において、原反テープ巻回体１３、１４よりそれぞれ、第1セパレータテープ９、第２セパレータテープ１０が搬出され、それらはそれぞれ、案内ローラ１５、１６を介して送りローラ２５、２６に送り込まれ、この送りローラ２５、２６によって第1セパレータテープ９、第２セパレータテープ１０が巻芯２に供給される。
【００４４】
第1セパレータテープ９と第２セパレータテープ１０は、送りローラ２５、２６によって相互に重ね合わされた状態で巻芯２に供給され、セパレータテープ９、１０の端部が巻芯２の下面に位置した時点でセパレータテープ９、１０の送り動作を停止する。
この時、加熱溶着装置４３におけるシリンダ装置３３が作動して加熱板３２を上昇させ、図5に示すように、加熱突子３４を下方からセパレータテープ９、１０に押し当て、巻芯２との間にセパレータテープ９、１０を挟持した形で加圧加熱し、それによりセパレータテープ９、１０の端部を巻芯２に加熱溶着により接合する。
この加熱溶着の条件としては、加熱温度１６０〜１９０℃、加圧加熱時間０．２〜１秒である。
【００４５】
加熱突子３４による加圧加熱により、セパレータテープ９、１０は、図７に示すように巻芯２に点状に融着される。図中、３９は点状接合部を示す。このように、セパレータテープ９、１０の巻芯２への接合を点状接合とすることにより、所定のテープ強度を保持できる効果がある。
上記の加圧加熱に当って、突起形状ではなく連続した線形状の加熱板を用いて、いわゆるベタ融着を行なうと、セパレータテープ９、１０の加熱溶融により融着面におけるテープ厚さが全体的に薄くなり、その結果、テープ強度が低下し、巻き付け時のテンション力によりテープが破断する虞があるが、上記の如く点状加熱溶融とすることにより、融着面におけるテープ強度を必要な強度に保持できる利点がある。
尚、ベタ融着を行なっても、所定のテープ強度を保持できるようなテープ材料を用いるのであれば、必ずしも点状接合を行なう必要はなく、ベタ融着でもよい。
【００４６】
セパレータテープ９、１０の端部を巻芯２に接合するための加熱溶着が終了すると、シリンダ装置３３により加熱板３２が降下し、加熱突子３４は、セパレータテープ９、１０の接合位置から離間し、旧位置に復帰する。
【００４７】
次に、回転装置８が作動して支持ピン４が回転し、この支持ピン４に係止される巻芯２が支持ピン４と同軸上に回転し、この巻芯２の回転に伴い、巻芯２に接合されているセパレータテープ９、１０が相互に重なり合った状態で巻芯２に巻き付き、巻回される。このようにして、セパレータテープ９、１０の初期巻き付けが行われる。
【００４８】
一方、正極テープ供給部１８において原反テープ巻回体２１より正極テープ１７が搬出されると共に、負極テープ供給部２０において原反テープ巻回体２３より負極テープ１９が搬出され、それぞれ案内ローラ２２、２４を介して送りローラ２５、２６方向に案内される。
【００４９】
正極テープ１７、負極テープ１９にはそれぞれタブ付け装置２７、２９によってタブ端子が超音波溶接により接続される。
【００５０】
上記したセパレータテープ９、１０の初期巻き付けは、セパレータテープ９、１０を巻芯２に所定巻数で巻き付けることにより行われる。セパレータテープ９、１０を初期巻き付けした後、正極テープ１７、負極テープ１９は、送りローラ２５、２６に送り込まれ、この送りローラ２５、２６によって図８に示すように、巻芯２に供給される。
同図に示すように、正極テープ１７は、初期巻き付けにより既に巻芯２に巻かれているセパレータテープとこれから巻き付けが行われる過程にあるセパレータテープ９との間に送り込まれる。既に巻芯２に巻かれているセパレータテープの最外層（外表面）はセパレータテープ１０なので、正極テープ１７は、セパレータテープ１０とセパレータテープ９との間に送り込まれることになる。
また負極テープ１９は、これから巻き付けが行われる過程にあるセパレータテープ９とセパレータテープ１０との間に送り込まれる。
【００５１】
このように、図８において上から順に、正極テープ１７、セパレータテープ９、負極テープ１９、セパレータテープ１０が重なり合った状態となり、テープ積層体を形成する。
このテープ積層体は、送りローラ２５、２６により巻芯２に供給され、巻芯２の周囲に巻回される。
【００５２】
正極テープ１７と負極テープ１９の巻数が所定の巻回長さに達したとき、巻芯２の回転を止め、巻回動作を停止する。次いで、切断装置２８、３０が駆動し、これらの切断装置２８、３０によって、それぞれ正極テープ１７と負極テープ１９が切断される。
切断後、巻芯２を回転し、巻芯２位置と切断位置との間に残った電極テープ（正極テープ１７、負極テープ１９）部分を巻き取る。
【００５３】
上記電極テープの切断残り部分を巻き取った後、巻芯２の回転を止め、巻回動作を停止し、回転盤１を回転駆動する。図１に示す実施形態においては、回転盤１は１８０°の回転角度に回転し、それにより、巻芯２の位置がＸ地点からＹ地点に変位する。従ってまた、Ｘ地点で巻き付けが行われることによって得られた巻回体は、Ｘ地点からＹ地点に変位する。このとき、送りローラ２５、２６によって、セパレータテープ９、１０が送り出され、セパレータテープ９、１０はＹ地点まで延びた状態に繰り出される。
【００５４】
この状態において切断装置３６が駆動し、セパレータテープ９、１０を切断する。
次いで、Ｙ地点における巻芯２を矢印ａ方向に回転し、巻芯２位置と切断位置との間に残ったセパレータテープ部分を巻き取る。
【００５５】
上記セパレータテープの切断残り部分を巻き取る際、シールテープ３７が案内ローラ３８によって供給され、シールテープ３７の端部が巻回体表面に貼着する。巻回体の回転に伴って、シールテープ３７は巻回体の周面に巻き付けられ、次いで、シールテープ３７の切断が行われる。
シールテープ３７が巻回体の周面に貼着して巻き付くことにより、巻き止めが完了し、テープ巻回体４０が得られる。
【００５６】
巻き止め完了後、巻芯２の回転を止め、巻回動作を停止する。次いで、図４に示すように、テープ巻回体４０を、チャック機構を有する把持具４１によって把持し、この状態で支持ピン４を回転盤１から抜いて、巻芯２から支持ピン４を離脱させる。
把持具４１を図示しないリンク機構によって回動し、把持具４１によって把持されたテープ巻回体４０をＹ地点から離れた場所に移動し、ここでチャックを解除してテープ巻回体４０を取り出す。
テープ巻回体４０の取り出し後、回転盤１は矢印Ａ方向に１８０°回転駆動し、元の位置に復帰する。
【００５７】
このようにして、本発明装置により図９に示すようなテープ巻回体４０が製造される。同図に示すように、テープ巻回体４０の中心空洞部４２には、巻芯２が位置して設けられている。
即ち、テープ巻回体４０は、第１と第２のセパレータテープ９、１０を重ね合わせた状態で、その端部を巻芯２に接合し、巻芯２に接合されたセパレータテープ９、１０を巻芯２の周囲に巻回すると共に、正極テープ１７と負極テープ１９がそれぞれ第１セパレータテープ９と第２セパレータテープ１０との間に介在されるようにして、正極テープ１７及び負極テープ１９を巻芯２の周囲に巻回してなり、中心空洞部４２に巻芯２が位置して設けられている構造を有するものである。
【００５８】
上記した本発明実施形態は、接合装置３１を、加熱溶着装置４３として構成した場合の態様について説明したが、本発明はこれに限定されず、接合装置３１を、超音波溶着装置として構成し、第１と第２のセパレータテープ９、１０を巻芯２に超音波溶着により接合するように構成することもできる。この超音波溶着による接合の場合、セパレータテープ及び巻芯の材質として、上記した加熱溶着を行う場合と同一の材質を用いることができ、従って、セパレータテープ及び巻芯の材質として、いずれもポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００５９】
本発明において、第１と第２のセパレータテープ９、１０を巻芯２に接合する位置は、セパレータテープ９、１０の端部に限定されるものではなく、端部位置から多少、離れた位置であってもよい。
【００６０】
本発明において、巻芯２の位置を第１の地点（Ｘ地点）から第２の地点（Ｙ地点）に変位するための回転盤１の回転角度は１８０°に限られず、９０°や１２０°等任意の回転角度に設定できる。
【００６１】
上記した本発明実施形態は、回転盤１における第１の地点（Ｘ地点）にのみ巻芯支持部を設けた（即ち、巻芯支持部は１つである）が、第１の地点（Ｘ地点）と第２の地点（Ｙ地点）の２箇所に巻芯支持部を設けてもよい。即ち、Ｘ地点に第１巻芯支持部を設け、Ｙ地点に第２巻芯支持部を設けることができる。
この場合、Ｘ地点の第１巻芯支持部で巻芯２に電極テープ（正極テープ１７、負極テープ１９）を巻回した後、回転盤１を回転して巻芯２をＹ地点に変位したとき、それに伴ってＹ地点からＸ地点に移動した第２巻芯支持部に新しい巻芯が供給され、Ｙ地点で巻回体を取り出している間に、Ｘ地点における第２巻芯支持部の巻芯に対するセパレータテープ及び電極テープの巻回動作が行われ、この巻回終了後、前記した動作が繰り返し行われるように構成することができる。これによって、連続的にテープ巻回体を製造でき、製造能率を向上できる。
尚、この態様において、巻芯支持部を２箇所以上、例えば３箇所設けることもできる。
【００６２】
本発明装置により製造されたテープ巻回体は、リチウム二次電池用の渦巻型電極構造体として用いることができる。リチウム二次電池の製造に当って、テープ巻回体は、電池ケースの円筒容器内に収納される。この円筒容器として、通常、ニッケルメッキされた鉄製の円筒缶が用いられる。
円筒容器に収納されたテープ巻回体の中心空洞部に、上方より溶接棒を挿入し、この溶接棒により負極テープ１９のタブ端子を円筒容器内底面に溶接して接続する。
【００６３】
次いで、電解液を円筒容器内に注入した後、正極テープ１７のタブ端子を電池ケースの蓋体裏面に溶接して接続し、しかる後、蓋体を円筒容器の開口部にカシメ止めをして封口する。このようにしてリチウム二次電池が製造される。
【００６４】
本発明装置により製造されたテープ巻回体４０は、その中心空洞部４２に巻芯２が位置して設けられている。このように、巻芯２がそのままテープ巻回体４０の中に組み込まれており、巻芯２は、テープ巻回体４０を構成する１つの構成要素となっている。
テープ巻回体４０は、その中心空洞部４２に巻芯２を有しているから、上記の負極タブ（負極テープ１９のタブ端子）溶接工程において、テープ巻回体４０の中心空洞部に溶接棒を挿入する際、溶接棒は巻芯２の中空部５に挿入されることになり、そのため溶接棒がセパレータテープ巻き面と直接接触することがない。
その結果、溶接棒がセパレータテープ巻き面をこすって該面を傷つけたり、破断したりする等の虞はなく、疑似ショート、異常発熱を招く危険を防止できる。また、溶接棒は巻芯２の中空部５に挿入されるので、挿入作業を円滑、容易に行うことができる。
【００６５】
本発明装置により製造されたテープ巻回体は、リチウム二次電池用として用いることに限定されず、例えば、電解コンデンサー素子、キャパシタ素子として用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明テープ巻回体製造装置の略図である。
【図２】巻芯の一部切欠正面図である。
【図３】巻芯が支持ピンに係止される状態を示す要部縦断面図である。
【図４】巻芯の回転支持構造を示す部分縦断面図である。
【図５】セパレータテープを巻芯に接合する状態を示す説明図である。
【図６】加熱溶着装置を示す部分正面図である。
【図７】セパレータテープを巻芯に点状接合した状態を示す部分斜視図である。
【図８】巻芯にセパレータテープ及び電極テープを巻き付ける状態を示す説明図である。
【図９】本発明装置により製造されたテープ巻回体を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６７】
２ 巻芯
９、１０ セパレータテープ
１１ 第１セパレータテープ供給部
１２ 第２セパレータテープ供給部
１７ 正極テープ
１８ 正極テープ供給部
１９ 負極テープ
２０ 負極テープ供給部
２８、３０ 切断装置
３１ 接合装置
４０ テープ巻回体
４３ 加熱溶着装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極テープをセパレータテープを介して巻回してテープ巻回体を製造するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非水電解質型のリチウム二次電池は、高い電圧が得られ、またエネルギー密度が高いため、ノートパソコンや携帯電話等のバッテリーに多く利用されている。
リチウム二次電池は、セパレータテープを介して正極テープと負極テープを重ねた状態で巻回し、このテープ巻回体を円筒容器状の電池ケースに入れ、電池ケース内に非水系の電解液を封入して構成される。
【０００３】
テープ巻回体を製造するための装置としては、例えば下記特許文献１、２に示すような、巻芯を回転可能に支持してなる構造のものが用いられ、巻芯にセパレータテープ及び電極テープ（正極テープ、負極テープ）を所定の巻数で巻き付けて、巻芯の周囲にテープ巻回体を形成し、巻き付け終了後に得られたテープ巻回体から巻芯を抜き出し、テープ巻回体を巻芯と分離して装置外に取り出し、製品としてのテープ巻回体を製造していた。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３０７１３２号公報
【特許文献２】特開２００４−１０３４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電池の製造工程において、テープ巻回体を円筒容器状の電池ケースに入れ、正極テープ、負極テープのそれぞれの端部付近に接続したタブ端子を電池ケースに接続する。即ち、負極テープのタブ端子（負極タブ）を電池ケースの円筒容器内底面に接続し、一方、正極テープのタブ端子（正極タブ）を、電池ケースの蓋体（トップキャップ）裏面に接続する。
【０００６】
負極テープのタブ端子を電池ケースの円筒容器内底面に接続するに当っては、巻回体中心部にある空洞部に溶接棒を上方より挿入し、溶接棒の挿入先端をタブ端子に押し当てて、タブ端子を円筒容器内底面に溶接して接続する。
【０００７】
テープ巻回体の空洞部には、最初の巻き（初期巻き付け）で形成されたセパレータテープ巻き面が臨んでいる。即ち、テープ巻回体の空洞部表面にはセパレータテープ巻き面が形成されている。
上記の如く溶接棒を空洞部に挿入した際、溶接棒がセパレータテープ巻き面と接触し、該面をこすって傷つけたり、破断したりする危険がある。
【０００８】
セパレータテープ巻き面におけるテープ端部（巻き開始端）は、固定されておらず、フリーの状態にあるため、該端部がテープ巻回体空洞部に飛び出す場合がある。特に、スリット状切り込み部にセパレータテープを挟み込んで巻回するタイプの巻芯を用いた場合は、巻芯を取り外して得られた巻回体の空洞部に、巻芯への挟み込みにより折り目が付けられたテープ端部が飛び出した状態となる。
このように、テープ巻回体の空洞部にテープ端部が飛び出した状態となっている場合には、溶接棒を挿入したときのセパレータテープ巻き面との接触による該面の傷つけ、破断の虞も大きくなる。
【０００９】
上記の如くセパレータテープ巻き面が傷ついたり、破断したりすると、疑似ショートが起こり、時間の経過と共に電池の異常発熱が起こるという問題がある。
リチウム二次電池の電解液は有機溶剤であるため、異常発熱が起きた段階で有機溶剤が揮発し、発火事故が生じる虞がある。
【００１０】
セパレータテープ巻き面が溶接棒と直接接触するのを防ぐため、テープ巻回体を製造後、後工程としてテープ巻回体の空洞部に断面中空の管状体を挿入するという手段を採っても、当然ながら上記問題点を解決することはできない。管状体を挿入する際に、セパレータテープ巻き面をこすって傷つけたり、破断したりするという不具合が同様に起こるからである。
【００１１】
また、溶接棒とセパレータテープ巻き面との密な接触を避けるため、テープ巻回体の空洞部を大きく形成しようとすると、その分、巻数が減少することになり、それによって電極面積が減少し、放電電圧容量が低下してしまうという不具合がある。
【００１２】
上記した問題点を解決するため、セパレータテープの初期巻き付けの際に、セパレータテープの巻き付け端部を巻芯に接着テープで止めて固定し、この状態でセパレータテープの初期巻き付けを行うと共に、セパレータテープの初期巻き付け後、セパレータテープ及び電極テープを巻回し、得られたテープ巻回体の中にそのまま巻芯を残置させるという方法が検討されている。
【００１３】
この方法によれば、テープ巻回体の中心部には、巻芯による空洞部が形成されるので、上記したタブ端子の円筒容器内底面への溶接に当り、溶接棒は巻芯の空洞部に挿入されることとなり、セパレータテープ巻き面に溶接棒が直接触れることがないため、セパレータテープ巻き面が傷ついたり、破断したりする不具合は解消される。
【００１４】
しかしながら、セパレータテープの巻き付け端部を巻芯に接着テープで止める方法は、十分な固定力が得られず、固定方法としては適切なものではない。
即ち、セパレータテープの初期巻き付けは、第1セパレータテープと第2セパレータテープの2枚のセパレータテープを重ね合わせた状態で巻芯に巻き付けるため、上記接着テープによる固定の際、重ね合わせた2枚のセパレータテープを接着テープで巻芯に止めることになる。従って、2枚のセパレータテープのうち、外側に位置するセパレータテープのみが接着テープに接着し、内側に位置するセパレータテープは接着テープに接着せず、直接固定されない。
【００１５】
この状態で初期巻き付けを開始すると、内側のセパレータテープが動いて位置ずれを起こす虞があり、このように内側のセパレータテープが動いて位置ずれを起こした状態で巻き付けが行なわれると、該テープ面にしわが発生し、巻き付けムラが生じ、良好な巻回体が得られないという不具合がある。
【００１６】
この問題を解決するため、2枚のセパレータテープを重ね合わせる際、両者の端部同士を所定間隔ずらすという方法もある。この方法によれば、重ね合わせた2枚のセパレータテープの外テープのみならず、内テープも直接、接着テープに接着され巻芯に固定されることとなるが、両者の端部位置のずれ間隔が小さすぎると、内側テープの固定が不充分となり、前記したしわの発生を招く虞があるため、端部位置相互のずれ間隔を微妙に調整する手間を要し、それにより、セパレータテープ送り制御が煩雑となる欠点がある。
【００１７】
また、2枚のセパレータテープのうち、最初に、内側テープの巻き付け端部を巻芯に接着テープで止め、次いで、外側テープの巻き付け端部を巻芯に接着テープで止めるという個別接着方法も考えられるが、作業が煩雑となり、工程数も増え、製造効率の低下を招く欠点がある。
【００１８】
本発明は、上記した問題点に鑑みなされたもので、2枚相互に重なり合ったセパレータテープを確実に且つ効率よく巻芯に固定でき、巻芯への初期巻き付けを良好に行なえるテープ巻回体製造装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、2枚のセパレータテープの巻芯への初期巻き付けの際、テープ面にしわが発生する虞がなく、良好な巻回体が得られるテープ巻回体製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、
（１）回転可能に支持された巻芯と、巻芯にそれぞれ第１セパレータテープ、第２セパレータテープを供給する機構と、供給された第１と第２のセパレータテープを巻芯に溶着接合する接合装置と、溶着接合された第１と第２のセパレータテープを巻芯に初期巻き付けした後、正極テープと負極テープがそれぞれ２つのセパレータテープの間に介在されるように正極テープと負極テープを巻芯に供給する機構とからなることを特徴とするテープ巻回体製造装置、
（２）接合装置は、加熱溶着装置として構成される前記（１）記載のテープ巻回体製造装置、
（３）加熱溶着装置は、巻芯の下方位置に設けられる前記（２）記載のテープ巻回体製造装置、
（４）加熱溶着装置は、加熱板をシリンダ装置に上下揺動可能に支持して構成される前記（２）又は（３）記載のテープ巻回体製造装置、
（５）加熱板には、複数の加熱突子が設けられている前記（４）記載のテープ巻回体製造装置、
（６）巻芯を回転盤に回転可能に支持し、この巻芯を支持してなる回転盤を所定回転角度に回転することにより巻芯の位置を第１の地点から第２の地点に変位するように構成した前記（１）〜（５）のいずれかに記載のテープ巻回体製造装置、
（７）回転盤における第１の地点で、正極テープ及び負極テープを切断する機構と、第２の地点で、第１セパレータテープ及び第２セパレータテープを切断する機構を有する前記（６）記載のテープ巻回体製造装置
を要旨とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、巻芯に供給された第1と第2のセパレータテープを該巻芯に溶着接合する接合装置を設け、溶着接合された第1と第2のセパレータテープを巻芯に初期巻き付けするように構成したので、2枚のセパレータテープのそれぞれの巻き付け端部を巻芯に確実に接合固定でき、初期巻き付けの際に、一方のセパレータテープが位置ずれを起こす虞はなく、巻芯への初期巻き付けを良好に行なうことができる。
従って本発明によれば、巻き付けの過程でセパレータテープ面にしわが発生し、巻き付けムラが生じるという虞はなく、良好な巻回体を製造することができる。
【００２１】
本発明は、第1と第2のセパレータテープを溶着接合により巻芯に接合固定する構造を有するので、接合作業を極めて短時間に効率よく行うことができ、生産能率を向上し、製造コストの低減に寄与できる効果がある。
また本発明によれば、製造設備として簡単な構造で済むという利点がある。
【００２２】
本発明装置により製造されたテープ巻回体は、巻芯にセパレータテープを接合した状態で巻芯の周囲にセパレータテープを巻回すると共に、このセパレータテープを介して電極テープを巻芯の周囲に巻回してなり、中心空洞部に巻芯が位置して設けられている構造を有するものであるから、本発明装置により製造されたテープ巻回体を例えば、リチウム二次電池用の渦巻型電極構造体として用いる場合において、次のような作用効果が発揮される。
【００２３】
即ち、本発明装置により製造されたテープ巻回体を電池ケースの円筒容器内に入れ、電極棒を挿入して負極テープのタブ端子を円筒容器内底面に溶接する作業を行うに当り、溶接棒は巻芯の中空部に挿入されることになり、そのため溶接棒がセパレータテープ巻き面と直接接触することがなく、その結果、溶接棒がセパレータテープ巻き面をこすって該面を傷つけたり、破断したりする等の虞はない。
従って、セパレータテープ巻き面の傷つきや破断が原因となって起こる疑似ショート及びそれに伴って起こる異常発熱の発生を防止できる効果がある。このように、本発明によれば、性能保持特性に優れたテープ巻回体を製造することができる。
また、溶接棒を巻芯の中空部を通して挿入することができるので、溶接棒の挿入作業を円滑、容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は、本発明テープ巻回体製造装置の略図を示すもので、図中、１は円盤形状の構造体を縦型に立てた姿勢で回転可能に設けた回転盤である。回転盤１には巻芯２が回転可能に支持されている。巻芯２は、図２に示すように、断面中空状の円筒体で、円筒体両端部は開口していると共に、その開口端部には、図３に示すように切欠部３が設けられている。
【００２５】
回転盤１は、基軸に軸支され、従来公知の回転駆動装置により図１において矢印Ａ方向に所定回転角度毎に回転する機構を備えている。この回転盤１には図４に示すように、支持ピン４が回転自在に軸装されている。
支持ピン４は、回転盤１の軸受７に枢支され、回転装置８による回転運動が、図示しない公知の回転伝達機構により支持ピン４に伝達され、これにより支持ピン４が回転するようになっている。
【００２６】
巻芯２は、上記の如く回転盤１に設けられた支持ピン４に回転可能に支持されている。巻芯２を支持ピン４に取り付けるに当って、巻芯２の中空部５に支持ピン４が挿入されるようにして、巻芯２を水平方向に押し込む。このとき、図３に示すように、支持ピン４に設けられた係止突起６が巻芯２の切欠部３に係合する。
これにより、巻芯２のそれ以上の押し込みは抑止される。また、係止突起６との係合により、巻芯２は支持ピン４に対し、回転方向にも係止され、そのため、支持ピン４の回転力が巻芯２に伝達するようになっている。巻芯２は支持ピン４により、図１、図８において矢印ａ方向に回転可能に設けられる。
【００２７】
巻芯２に第１のセパレータテープ９及び第２のセパレータテープ１０を供給するために、第１セパレータテープ供給部１１及び第２セパレータテープ供給部１２が設けられている。
【００２８】
第１と第２のセパレータテープ供給部１１、１２は、それぞれ、セパレータテープ材料を幾重にも巻いた原反テープ巻回体１３、１４と、それぞれ、セパレータテープを搬出し、巻芯２への供給方向に案内する複数の案内ローラ１５、１６とからなる。
【００２９】
また、巻芯２に正極テープ１７及び負極テープ１９を供給するために、正極テープ供給部１８及び負極テープ供給部２０が設けられている。
【００３０】
正極テープ供給部１８は、正極テープ材料を幾重にも巻いた原反テープ巻回体２１と、正極テープ１７を搬出し、巻芯２への供給方向に案内する複数の案内ローラ２２とからなる。
また、負極テープ供給部２０は、負極テープ材料を幾重にも巻いた原反テープ巻回体２３と、負極テープ１９を搬出し、巻芯２への供給方向に案内する複数の案内ローラ２４とからなる。
【００３１】
巻芯２の近傍に送りローラ２５、２６が設けられ、搬出されたセパレータテープ９、１０及び正極テープ１７、負極テープ１９は、それぞれ送りローラ２５、２６を介して巻芯２へ送られるようになっている。
【００３２】
正極テープ１７が巻芯２に供給される手前の位置（図１においては、送りローラ２５、２６に導かれる手前の位置）において正極テープ１７にタブ端子を接続するためのタブ付け装置２７が設けられ、このタブ付け装置２７の設置位置よりも送り方向に進んだ位置（図１においては、タブ付け装置２７と送りローラ２５、２６の間の位置）に、正極テープ１７を切断するための切断装置２８が設けられている。
【００３３】
同様に、負極テープ１９が巻芯２に供給される手前の位置（図１においては、送りローラ２５、２６に導かれる手前の位置）において負極テープ１９にタブ端子を接続するためのタブ付け装置２９が設けられ、このタブ付け装置２９の設置位置よりも送り方向に進んだ位置（図１においては、タブ付け装置２９と送りローラ２５、２６の間の位置）に、負極テープ１９を切断するための切断装置３０が設けられている。
【００３４】
回転盤１における巻芯取付部の下方位置、即ち、巻芯２の下方位置に接合装置３１が設けられている。この接合装置３１は、セパレータテープ９、１０を巻芯２に接合するための装置であり、図１に示す実施形態においては、接合装置３１は、加熱溶着装置４３として構成されている。
加熱溶着装置４３は、図６に示すように、加熱板３２をシリンダ装置３３に上下揺動可能に支持して構成される。シリンダ装置３３としては、エアシリンダ、油圧シリンダ等が用いられる。
加熱板３２の上面には複数の加熱突子３４が設けられており、加熱板３２内部に設けたヒーター３５により加熱突子３４が所定温度に加熱されるようになっている。
【００３５】
回転盤１の回転角度は任意に設定できるが、図１には回転角度が１８０°である場合の実施形態が示されている。この実施形態においては、電極テープ（正極テープ１７及び負極テープ１９）の巻き付けが終了したときに、回転盤１を１８０°回転し、巻芯２の位置を第１の地点（図中、Ｘの地点）から第２の地点（図中、Ｙの地点）に変位させるように構成されている。
巻芯２がＸ地点からＹ地点に変位したとき、巻芯２はＹ地点においても回転可能となるように設けられている。この場合、Ｘ地点におけると同様に矢印ａ方向に回転可能に設けられる。
【００３６】
Ｙの地点における巻芯２の近傍位置には、セパレータテープ９、１０を切断するための切断装置３６が設けられている。
【００３７】
巻芯２がＹの地点に変位したとき、この地点において巻芯２に巻回されているテープを巻き止めするシールテープ３７が、Ｙの地点の近傍に配置されている。３８は、シールテープ３７の案内ローラである。
【００３８】
正極テープ１７は、アルミニウム箔の両面にコバルト酸リチウム等のリチウム遷移金属酸化物を溶媒で溶いて塗布後、乾燥、プレスして密度を上げて製作してなるものであり、また負極テープ１９は、銅箔の両面にカーボン等の炭素材料を溶媒で溶いて塗布後、乾燥、プレスして密度を上げて製作してなるものである。
【００３９】
セパレータテープ９、１０は、正極と負極との間でイオンが移動できる多孔質構造を有する材料が用いられる。セパレータテープ９、１０として、微多孔性プラスチックフィルムを用いることが好ましく、この微多孔性プラスチックフィルムの材料としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性を有するポリオレフィン系樹脂が好ましい。
尚、セパレータテープ９と１０は同一材料のものを用いても或いは相互に異なった材料のものを用いてもよい。
【００４０】
巻芯２の材料としては、セパレータテープ９、１０と熱溶着できるものであればどのような材料も使用可能であるが、プラスチックにて形成することが好ましく、このプラスチック材料としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性を有するポリオレフィン系樹脂が好ましい。
【００４１】
正極テープ１７に接続されるタブ端子として、アルミタブが用いられ、また負極テープ１９に接続されるタブ端子として、ニッケルタブが用いられる。これらのタブ端子は、超音波溶接によりそれぞれ、正極テープ１７、負極テープ１９に接続される。
【００４２】
シールテープ３７は、プラスチックフィルムに接着剤を塗布してなるもので、プラスチックフィルムの材料として、ポリイミド等が用いられる。
【００４３】
次に、上記の如く構成される本発明テープ巻回体製造装置の作用について説明する。
第1セパレータテープ供給部１１、第２セパレータテープ供給部１２において、原反テープ巻回体１３、１４よりそれぞれ、第1セパレータテープ９、第２セパレータテープ１０が搬出され、それらはそれぞれ、案内ローラ１５、１６を介して送りローラ２５、２６に送り込まれ、この送りローラ２５、２６によって第1セパレータテープ９、第２セパレータテープ１０が巻芯２に供給される。
【００４４】
第1セパレータテープ９と第２セパレータテープ１０は、送りローラ２５、２６によって相互に重ね合わされた状態で巻芯２に供給され、セパレータテープ９、１０の端部が巻芯２の下面に位置した時点でセパレータテープ９、１０の送り動作を停止する。
この時、加熱溶着装置４３におけるシリンダ装置３３が作動して加熱板３２を上昇させ、図5に示すように、加熱突子３４を下方からセパレータテープ９、１０に押し当て、巻芯２との間にセパレータテープ９、１０を挟持した形で加圧加熱し、それによりセパレータテープ９、１０の端部を巻芯２に加熱溶着により接合する。
この加熱溶着の条件としては、加熱温度１６０〜１９０℃、加圧加熱時間０．２〜１秒である。
【００４５】
加熱突子３４による加圧加熱により、セパレータテープ９、１０は、図７に示すように巻芯２に点状に融着される。図中、３９は点状接合部を示す。このように、セパレータテープ９、１０の巻芯２への接合を点状接合とすることにより、所定のテープ強度を保持できる効果がある。
上記の加圧加熱に当って、突起形状ではなく連続した線形状の加熱板を用いて、いわゆるベタ融着を行なうと、セパレータテープ９、１０の加熱溶融により融着面におけるテープ厚さが全体的に薄くなり、その結果、テープ強度が低下し、巻き付け時のテンション力によりテープが破断する虞があるが、上記の如く点状加熱溶融とすることにより、融着面におけるテープ強度を必要な強度に保持できる利点がある。
尚、ベタ融着を行なっても、所定のテープ強度を保持できるようなテープ材料を用いるのであれば、必ずしも点状接合を行なう必要はなく、ベタ融着でもよい。
【００４６】
セパレータテープ９、１０の端部を巻芯２に接合するための加熱溶着が終了すると、シリンダ装置３３により加熱板３２が降下し、加熱突子３４は、セパレータテープ９、１０の接合位置から離間し、旧位置に復帰する。
【００４７】
次に、回転装置８が作動して支持ピン４が回転し、この支持ピン４に係止される巻芯２が支持ピン４と同軸上に回転し、この巻芯２の回転に伴い、巻芯２に接合されているセパレータテープ９、１０が相互に重なり合った状態で巻芯２に巻き付き、巻回される。このようにして、セパレータテープ９、１０の初期巻き付けが行われる。
【００４８】
一方、正極テープ供給部１８において原反テープ巻回体２１より正極テープ１７が搬出されると共に、負極テープ供給部２０において原反テープ巻回体２３より負極テープ１９が搬出され、それぞれ案内ローラ２２、２４を介して送りローラ２５、２６方向に案内される。
【００４９】
正極テープ１７、負極テープ１９にはそれぞれタブ付け装置２７、２９によってタブ端子が超音波溶接により接続される。
【００５０】
上記したセパレータテープ９、１０の初期巻き付けは、セパレータテープ９、１０を巻芯２に所定巻数で巻き付けることにより行われる。セパレータテープ９、１０を初期巻き付けした後、正極テープ１７、負極テープ１９は、送りローラ２５、２６に送り込まれ、この送りローラ２５、２６によって図８に示すように、巻芯２に供給される。
同図に示すように、正極テープ１７は、初期巻き付けにより既に巻芯２に巻かれているセパレータテープとこれから巻き付けが行われる過程にあるセパレータテープ９との間に送り込まれる。既に巻芯２に巻かれているセパレータテープの最外層（外表面）はセパレータテープ１０なので、正極テープ１７は、セパレータテープ１０とセパレータテープ９との間に送り込まれることになる。
また負極テープ１９は、これから巻き付けが行われる過程にあるセパレータテープ９とセパレータテープ１０との間に送り込まれる。
【００５１】
このように、図８において上から順に、正極テープ１７、セパレータテープ９、負極テープ１９、セパレータテープ１０が重なり合った状態となり、テープ積層体を形成する。
このテープ積層体は、送りローラ２５、２６により巻芯２に供給され、巻芯２の周囲に巻回される。
【００５２】
正極テープ１７と負極テープ１９の巻数が所定の巻回長さに達したとき、巻芯２の回転を止め、巻回動作を停止する。次いで、切断装置２８、３０が駆動し、これらの切断装置２８、３０によって、それぞれ正極テープ１７と負極テープ１９が切断される。
切断後、巻芯２を回転し、巻芯２位置と切断位置との間に残った電極テープ（正極テープ１７、負極テープ１９）部分を巻き取る。
【００５３】
上記電極テープの切断残り部分を巻き取った後、巻芯２の回転を止め、巻回動作を停止し、回転盤１を回転駆動する。図１に示す実施形態においては、回転盤１は１８０°の回転角度に回転し、それにより、巻芯２の位置がＸ地点からＹ地点に変位する。従ってまた、Ｘ地点で巻き付けが行われることによって得られた巻回体は、Ｘ地点からＹ地点に変位する。このとき、送りローラ２５、２６によって、セパレータテープ９、１０が送り出され、セパレータテープ９、１０はＹ地点まで延びた状態に繰り出される。
【００５４】
この状態において切断装置３６が駆動し、セパレータテープ９、１０を切断する。
次いで、Ｙ地点における巻芯２を矢印ａ方向に回転し、巻芯２位置と切断位置との間に残ったセパレータテープ部分を巻き取る。
【００５５】
上記セパレータテープの切断残り部分を巻き取る際、シールテープ３７が案内ローラ３８によって供給され、シールテープ３７の端部が巻回体表面に貼着する。巻回体の回転に伴って、シールテープ３７は巻回体の周面に巻き付けられ、次いで、シールテープ３７の切断が行われる。
シールテープ３７が巻回体の周面に貼着して巻き付くことにより、巻き止めが完了し、テープ巻回体４０が得られる。
【００５６】
巻き止め完了後、巻芯２の回転を止め、巻回動作を停止する。次いで、図４に示すように、テープ巻回体４０を、チャック機構を有する把持具４１によって把持し、この状態で支持ピン４を回転盤１から抜いて、巻芯２から支持ピン４を離脱させる。
把持具４１を図示しないリンク機構によって回動し、把持具４１によって把持されたテープ巻回体４０をＹ地点から離れた場所に移動し、ここでチャックを解除してテープ巻回体４０を取り出す。
テープ巻回体４０の取り出し後、回転盤１は矢印Ａ方向に１８０°回転駆動し、元の位置に復帰する。
【００５７】
このようにして、本発明装置により図９に示すようなテープ巻回体４０が製造される。同図に示すように、テープ巻回体４０の中心空洞部４２には、巻芯２が位置して設けられている。
即ち、テープ巻回体４０は、第１と第２のセパレータテープ９、１０を重ね合わせた状態で、その端部を巻芯２に接合し、巻芯２に接合されたセパレータテープ９、１０を巻芯２の周囲に巻回すると共に、正極テープ１７と負極テープ１９がそれぞれ第１セパレータテープ９と第２セパレータテープ１０との間に介在されるようにして、正極テープ１７及び負極テープ１９を巻芯２の周囲に巻回してなり、中心空洞部４２に巻芯２が位置して設けられている構造を有するものである。
【００５８】
上記した本発明実施形態は、接合装置３１を、加熱溶着装置４３として構成した場合の態様について説明したが、本発明はこれに限定されず、接合装置３１を、超音波溶着装置として構成し、第１と第２のセパレータテープ９、１０を巻芯２に超音波溶着により接合するように構成することもできる。この超音波溶着による接合の場合、セパレータテープ及び巻芯の材質として、上記した加熱溶着を行う場合と同一の材質を用いることができ、従って、セパレータテープ及び巻芯の材質として、いずれもポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００５９】
本発明において、第１と第２のセパレータテープ９、１０を巻芯２に接合する位置は、セパレータテープ９、１０の端部に限定されるものではなく、端部位置から多少、離れた位置であってもよい。
【００６０】
本発明において、巻芯２の位置を第１の地点（Ｘ地点）から第２の地点（Ｙ地点）に変位するための回転盤１の回転角度は１８０°に限られず、９０°や１２０°等任意の回転角度に設定できる。
【００６１】
上記した本発明実施形態は、回転盤１における第１の地点（Ｘ地点）にのみ巻芯支持部を設けた（即ち、巻芯支持部は１つである）が、第１の地点（Ｘ地点）と第２の地点（Ｙ地点）の２箇所に巻芯支持部を設けてもよい。即ち、Ｘ地点に第１巻芯支持部を設け、Ｙ地点に第２巻芯支持部を設けることができる。
この場合、Ｘ地点の第１巻芯支持部で巻芯２に電極テープ（正極テープ１７、負極テープ１９）を巻回した後、回転盤１を回転して巻芯２をＹ地点に変位したとき、それに伴ってＹ地点からＸ地点に移動した第２巻芯支持部に新しい巻芯が供給され、Ｙ地点で巻回体を取り出している間に、Ｘ地点における第２巻芯支持部の巻芯に対するセパレータテープ及び電極テープの巻回動作が行われ、この巻回終了後、前記した動作が繰り返し行われるように構成することができる。これによって、連続的にテープ巻回体を製造でき、製造能率を向上できる。
尚、この態様において、巻芯支持部を２箇所以上、例えば３箇所設けることもできる。
【００６２】
本発明装置により製造されたテープ巻回体は、リチウム二次電池用の渦巻型電極構造体として用いることができる。リチウム二次電池の製造に当って、テープ巻回体は、電池ケースの円筒容器内に収納される。この円筒容器として、通常、ニッケルメッキされた鉄製の円筒缶が用いられる。
円筒容器に収納されたテープ巻回体の中心空洞部に、上方より溶接棒を挿入し、この溶接棒により負極テープ１９のタブ端子を円筒容器内底面に溶接して接続する。
【００６３】
次いで、電解液を円筒容器内に注入した後、正極テープ１７のタブ端子を電池ケースの蓋体裏面に溶接して接続し、しかる後、蓋体を円筒容器の開口部にカシメ止めをして封口する。このようにしてリチウム二次電池が製造される。
【００６４】
本発明装置により製造されたテープ巻回体４０は、その中心空洞部４２に巻芯２が位置して設けられている。このように、巻芯２がそのままテープ巻回体４０の中に組み込まれており、巻芯２は、テープ巻回体４０を構成する１つの構成要素となっている。
テープ巻回体４０は、その中心空洞部４２に巻芯２を有しているから、上記の負極タブ（負極テープ１９のタブ端子）溶接工程において、テープ巻回体４０の中心空洞部に溶接棒を挿入する際、溶接棒は巻芯２の中空部５に挿入されることになり、そのため溶接棒がセパレータテープ巻き面と直接接触することがない。
その結果、溶接棒がセパレータテープ巻き面をこすって該面を傷つけたり、破断したりする等の虞はなく、疑似ショート、異常発熱を招く危険を防止できる。また、溶接棒は巻芯２の中空部５に挿入されるので、挿入作業を円滑、容易に行うことができる。
【００６５】
本発明装置により製造されたテープ巻回体は、リチウム二次電池用として用いることに限定されず、例えば、電解コンデンサー素子、キャパシタ素子として用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明テープ巻回体製造装置の略図である。
【図２】巻芯の一部切欠正面図である。
【図３】巻芯が支持ピンに係止される状態を示す要部縦断面図である。
【図４】巻芯の回転支持構造を示す部分縦断面図である。
【図５】セパレータテープを巻芯に接合する状態を示す説明図である。
【図６】加熱溶着装置を示す部分正面図である。
【図７】セパレータテープを巻芯に点状接合した状態を示す部分斜視図である。
【図８】巻芯にセパレータテープ及び電極テープを巻き付ける状態を示す説明図である。
【図９】本発明装置により製造されたテープ巻回体を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６７】
２ 巻芯
９、１０ セパレータテープ
１１ 第１セパレータテープ供給部
１２ 第２セパレータテープ供給部
１７ 正極テープ
１８ 正極テープ供給部
１９ 負極テープ
２０ 負極テープ供給部
２８、３０ 切断装置
３１ 接合装置
４０ テープ巻回体
４３ 加熱溶着装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に支持された巻芯と、巻芯にそれぞれ第１セパレータテープ、第２セパレータテープを供給する機構と、供給された第１と第２のセパレータテープを巻芯に溶着接合する接合装置と、溶着接合された第１と第２のセパレータテープを巻芯に初期巻き付けした後、正極テープと負極テープがそれぞれ２つのセパレータテープの間に介在されるように正極テープと負極テープを巻芯に供給する機構とからなることを特徴とするテープ巻回体製造装置。
【請求項２】
接合装置は、加熱溶着装置として構成される請求項１記載のテープ巻回体製造装置。
【請求項３】
加熱溶着装置は、巻芯の下方位置に設けられる請求項２記載のテープ巻回体製造装置。
【請求項４】
加熱溶着装置は、加熱板をシリンダ装置に上下揺動可能に支持して構成される請求項２又は３記載のテープ巻回体製造装置。
【請求項５】
加熱板には、複数の加熱突子が設けられている請求項４記載のテープ巻回体製造装置。
【請求項６】
巻芯を回転盤に回転可能に支持し、この巻芯を支持してなる回転盤を所定回転角度に回転することにより巻芯の位置を第１の地点から第２の地点に変位するように構成した請求項１〜５のいずれかに記載のテープ巻回体製造装置。
【請求項７】
回転盤における第１の地点で、正極テープ及び負極テープを切断する機構と、第２の地点で、第１セパレータテープ及び第２セパレータテープを切断する機構を有する請求項６記載のテープ巻回体製造装置。
【請求項１】
回転可能に支持された巻芯と、巻芯にそれぞれ第１セパレータテープ、第２セパレータテープを供給する機構と、供給された第１と第２のセパレータテープを巻芯に溶着接合する接合装置と、溶着接合された第１と第２のセパレータテープを巻芯に初期巻き付けした後、正極テープと負極テープがそれぞれ２つのセパレータテープの間に介在されるように正極テープと負極テープを巻芯に供給する機構とからなることを特徴とするテープ巻回体製造装置。
【請求項２】
接合装置は、加熱溶着装置として構成される請求項１記載のテープ巻回体製造装置。
【請求項３】
加熱溶着装置は、巻芯の下方位置に設けられる請求項２記載のテープ巻回体製造装置。
【請求項４】
加熱溶着装置は、加熱板をシリンダ装置に上下揺動可能に支持して構成される請求項２又は３記載のテープ巻回体製造装置。
【請求項５】
加熱板には、複数の加熱突子が設けられている請求項４記載のテープ巻回体製造装置。
【請求項６】
巻芯を回転盤に回転可能に支持し、この巻芯を支持してなる回転盤を所定回転角度に回転することにより巻芯の位置を第１の地点から第２の地点に変位するように構成した請求項１〜５のいずれかに記載のテープ巻回体製造装置。
【請求項７】
回転盤における第１の地点で、正極テープ及び負極テープを切断する機構と、第２の地点で、第１セパレータテープ及び第２セパレータテープを切断する機構を有する請求項６記載のテープ巻回体製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２８９６６１（Ｐ２００９−２８９６６１Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４２７２３（Ｐ２００８−１４２７２３）
【出願日】平成２０年５月３０日（２００８．５．３０）
【出願人】（３９８０２６０４８）カトー機工株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月３０日（２００８．５．３０）
【出願人】（３９８０２６０４８）カトー機工株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
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