電極位置検出装置および電極位置検出方法

【課題】袋詰電極と他の電極とを積層する際に、袋詰めされた電極および他の電極の位置を検出できる電極位置検出装置を提供する。
【解決手段】袋状に形成されたセパレータ４０内に正極２４が配置された袋詰電極２０と、正極２４とは異なる極性の負極３０とが交互に積層される際に、正極２４および負極３０の相対的な位置関係を検出する電極位置検出装置であって、セパレータ４０には透過して正極２４に反射および負極３０に反射する光を投射する光源７６と、最上層に袋詰電極２０が位置する場合は正極２４に反射した光を受光し、最上層に負極３０が位置する場合は負極３０に反射した光を受光するカメラ８４と、最上層に袋詰電極２０が位置した場合のカメラ８４による受光結果と最上層に負極３０が位置した場合のカメラ８４による受光結果とに基づいて、正極２４および負極３の相対的な位置関係を検出する検出手段１６０と、を有する電極位置検出装置。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極位置検出装置および電極位置検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な製品で二次電池が使用されている。二次電池は、正極、セパレータ、負極が積層された電池要素を含む。電池要素において、正極および負極がセパレータを介して、位置ズレせずに積層されることが重要である。積層ズレがあると、電池性能や電池の寿命の悪化の要因となるからである。
【０００３】
そこで、正極と負極の位置ズレを防止するために、予め２枚のセパレータを袋状に形成して当該袋内に正極を配置した袋詰正極と、負極とを積層することで、高速かつ正確に正極と負極を積層する技術が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１によれば、負極とセパレータとを位置決めして積層することで、負極とセパレータ内の正極とも正確に位置決めできる。この技術では、セパレータと負極が略同じ大きさに形成されており、外形辺を揃えて積層することによって、負極とセパレータ内の正極とを位置合せできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３３８０９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の発明では、セパレータと負極との外形辺を揃えることは記載されているものの、具体的に揃える方法は示されていない。外形を揃えることがそもそも難しく、外形をうまく揃えられない場合、正極と負極とが正確に位置合わせされて積層されている保証はない。
【０００６】
また、特許文献１記載の発明では、袋状のセパレータと負極との大きさが異なる場合では、正極と負極の位置合せを保証できない。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、袋詰電極と他の電極とを積層する際に、袋詰めされた電極および他の電極の位置を検出できる電極位置検出装置および電極位置検出方法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】
【０００８】
本発明の電極位置検出装置は、袋状に形成されたセパレータ内に第１電極が配置された袋詰電極と、第１電極とは異なる極性の第２電極とが交互に積層される際に、第１電極および第２電極の相対的な位置関係を検出するものである。電極位置検出装置は、投光手段、受光手段および検出手段を有する。投光手段は、前記セパレータには透過して、第１電極および第２電極に反射する光を投射する。受光手段は、最上層に袋詰電極が位置する場合は第１電極に反射した光を受光し、最上層に第２電極が位置する場合は第２電極に反射した光を受光する。検出手段は、最上層に袋詰電極が位置した場合の受光手段による受光結果と最上層に第２電極が位置した場合の受光手段による受光結果とに基づいて、第１電極および第２電極の相対的な位置関係を検出する。
【０００９】
本発明の電極位置検出方法は、袋状に形成されたセパレータ内に第１電極が配置された袋詰電極と、前記第１電極とは異なる極性の第２電極とが交互に積層される際に、前記第１電極および前記第２電極の相対的な位置関係を検出する方法である。電極位置検出方法は、投光工程、受光工程および検出工程を含む。投光工程は、セパレータには透過して第１電極および第２電極に反射する光を投射する。受光工程は、最上層に袋詰電極が位置する場合は第１電極に反射した光を受光し、最上層に第２電極が位置する場合は第２電極に反射した光を受光する。検出工程は、最上層に袋詰電極が位置した場合の受光工程による受光結果と最上層に第２電極が位置した場合の受光工程による受光結果とに基づいて、第１電極および第２電極の相対的な位置関係を検出する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電極位置検出装置および電極位置検出方法によれば、袋状のセパレータ内に隠れている第１電極の位置を見た上で、第１電極と第２電極の相対的な位置関係を検出できるので、当該位置関係を用いて積層ずれが生じていないか判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】リチウムイオン二次電池の外観を表した斜視図である。
【図２】リチウムイオン二次電池の分解斜視図である。
【図３】負極および袋詰正極の平面図である。
【図４】袋詰正極に負極を重ねた様子を示す平面図である。
【図５】シート積層装置を示す概略平面図である。
【図６】シート積層装置を示す斜視図である。
【図７】図６の矢印方向に見た正極供給テーブルの正面図である。
【図８】正極供給テーブルの平面図である。
【図９】積層ロボットによる負極および袋詰正極の積層動作を説明するための図である。
【図１０】積層ロボットによる負極および袋詰正極の積層動作を説明するための図である。
【図１１】積層ロボットによる負極および袋詰正極の積層動作を説明するための図である。
【図１２】積層ステージ上のカメラを示す図である。
【図１３】カメラの構造を示す図である。
【図１４】袋詰正極内の正極の位置を確認する様子を示す概念図である。
【図１５】辺の位置が特定された正極の様子を示す概念図である。
【図１６】負極の位置を確認する様子を示す概念図である。
【図１７】辺の位置が特定された負極の様子を示す概念図である。
【図１８】正極と負極の相対位置を示す概念図である。
【図１９】セパレータの透過特性を示す概略図である。
【図２０】セパレータにめくれが発生している様子の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１３】
本発明は、二次電池の製造工程の一部に適用される電極位置検出装置に関する。本発明の一実施形態である電極位置検出装置を説明する前に、電池の構造および電池の発電要素を組み立てる構成であるシート積層装置について説明する。
【００１４】
（電池）
まず、図１を参照して、シート積層装置により形成されるリチウムイオン二次電池（積層型電池）について説明する。図１はリチウムイオン二次電池の外観を表した斜視図、図２はリチウムイオン二次電池の分解斜視図、図３は負極および袋詰正極の平面図、図４は袋詰正極に負極を重ねた様子を示す平面図である。
【００１５】
図１に示すとおり、リチウムイオン二次電池１０は、扁平な矩形形状を有しており、正極リード１１および負極リード１２が外装材１３の同一端部から導出されている。外装材１３の内部には、充放電反応が進行する発電要素（電池要素）１５が収容されている。図２に示すとおり、発電要素１５は、袋詰正極２０と、負極３０とが交互に積層されて形成される。
【００１６】
袋詰正極２０は、図３（Ａ）に示すように、シート状の正極集電体の両面に正極活物質層２２が形成されてなる正極２４が、セパレータ４０により挟み込まれてなる。２枚のセパレータ４０は、端部において接合部４２により相互に接合されて、袋状に形成されている。正極２４は、タブ部分２６がセパレータ４０の袋から引き出されている。正極２４は、タブ部分２６以外の部分に正極活物質層２２が形成されている。
【００１７】
負極３０は、図３（Ｂ）に示すように、ごく薄いシート状の負極集電体の両面に負極活物質層３２が形成されてなる。負極３０は、タブ部分３４以外の部分に負極活物質層３２が形成されている。
【００１８】
袋詰正極２０に、負極３０を重ねると図４に示すようになる。図４に示すように、負極活物質層３２は、正極２４の正極活物質層２２よりも平面視して一回り大きく形成されている。
【００１９】
なお、袋詰正極２０と負極３０とを交互に積層してリチウムイオン二次電池を製造する方法自体は、一般的なリチウム二次電池の製造方法であるため、詳細な説明は省略する。
【００２０】
（シート積層装置）
次に、上記発電要素１５を組み立てるためのシート積層装置について説明する。
【００２１】
図５はシート積層装置を示す概略平面図、図６はシート積層装置を示す斜視図、図７は図６の矢印方向に見た正極供給テーブルの正面図、図８は正極供給テーブルの平面図である。
【００２２】
図５および図６に示すとおり、シート積層装置１００は、積層ロボット１１０、正極供給テーブル１２０、負極供給テーブル１３０、積層ステージ１４０、記憶部１５０および制御部１６０を有する。積層ロボット１１０、正極供給テーブル１２０、負極供給テーブル１３０、および積層ステージ１４０は、制御部１６０により制御される。また、制御部１６０の制御プログラムや各種データは記憶部１５０に記憶される。
【００２３】
積層ロボット１１０は、袋詰正極２０および負極３０を交互に積層して発電要素（積層体）１５を形成する。積層ロボット１１０は、Ｌ字状アーム１１２と、Ｌ字状アーム１１２の端部に設けられた第１および第２の吸着ハンド１１４、１１６とを有する。Ｌ字状アーム１１２は、水平方向に所定角、たとえば、本実施形態では９０度回動する。また、Ｌ字状アーム１１２は、鉛直方向に所定量移動することができる。第１の吸着ハンド１１４は、Ｌ字状アーム１１２の一方の端部に設けられ、袋詰正極２０を吸着保持または解放する。第２の吸着ハンド１１６は、Ｌ字状アーム１１２の他方の端部に設けられ、負極３０を吸着保持または解放する。
【００２４】
正極供給テーブル１２０は、Ｌ字状アーム１１２に袋詰正極２０を受け渡すためのテーブルである。正極供給テーブル１２０は、前工程で作成されて吸着コンベア６０により運搬されてきた袋詰正極２０を１枚ずつ受け取り、載置する。正極供給テーブル１２０も、吸着コンベアであり、吸着コンベア６０からの負圧が開放された袋詰正極２０を吸着して、略中央まで運び負圧により固定する。また、正極供給テーブル１２０は、袋詰正極２０の平面位置を調節できるように、平面方向に移動および回転可能である。正極供給テーブル１２０は、たとえば、ＸＹステージ１２２上に設けられており、ＸＹステージ１２２がＸ、Ｙ方向に移動または平面方向に回転することによって、平面位置が調整される。ＸＹステージ１２２は、３つのモータにより、平面方向の移動および回転が実現される。
【００２５】
正極供給テーブル１２０は、吸着コンベア６０よりも幅が狭く、袋詰正極２０の側方がはみ出るように、構成されている。図５、５では図示を省略しているが、図７および図８に示すように、正極供給テーブル１２０の両側には、透明な支持台１２４が設けられている。支持台１２４は、正極供給テーブル１２０からはみ出ている袋詰正極２０の端部を支持する。また、支持台１２４と対応する位置に、クランパ１２６が設けられる。クランパ１２６は、支持台１２４と共に袋詰正極２０の端部を挟んで固定する。支持台１２４およびクランパ１２６は共に可動式であり、正極供給テーブル１２０上に袋詰正極２０が載置されると、袋詰正極２０の端部を支持および固定するように、袋詰正極２０に接近する。
【００２６】
また、正極供給テーブル１２０の下方には光源７０が、上方にはカメラ８０が配置されている。光源７０は、透明な支持台１２４の下方に設置され、袋詰正極２０の端部に光を照射する。照射される光は、セパレータ４０を所定の透過率以上で透過し、正極２４に反射する波長の光である。カメラ８０は、光源７０から投光され正極２４に遮断されつつもセパレータ４０を透過した光を受光し、正極２４の位置を撮像する。つまり、正極２４の影に基づいて、正極２４の位置を撮像する。カメラ８０により撮像された正極２４の位置に基づいて、正極２４（袋詰正極２０）の水平位置が調整される。この調整により、吸着ハンド１１４は、正極２４の位置が正確に位置決めされた袋詰正極２０を毎回ピックアップできる。
【００２７】
また、正極供給テーブル１２０の上方には、光源７４も設置されている。光源７４は、袋詰正極２０に光を照射する。照射される光は、セパレータ４０に反射する波長の光である。カメラ８０は、セパレータ４０から反射した光を受光し、セパレータ４０の位置を撮像する。撮像されたセパレータ４０の位置は、正極２４の位置と比較され、セパレータ４０内における正極２４の位置が判定される。
【００２８】
図５および図６に戻って、負極供給テーブル１３０は、Ｌ字状アーム１１２に負極３０を受け渡すためのテーブルである。負極供給テーブル１３０は、前工程で作成されて吸着コンベア６２により運搬されてきた負極３０を１枚ずつ受け取り、載置する。負極供給テーブル１３０も、吸着コンベアであり、吸着コンベア６２からの負圧が開放された負極３０を吸着して、略中央まで運び負圧により固定する。負極３０が第１の吸着ハンド１１６に吸着される際には、負極供給テーブル１３０は吸着を開放する。また、負極供給テーブル１３０は、負極３０の平面位置を調節できるように、平面方向に移動および回転可能である。負極供給テーブル１３０は、たとえば、ＸＹステージ１３２上に設けられており、ＸＹステージ１３２がＸ、Ｙ方向に移動または平面方向に回転することによって、平面位置が調整される。ＸＹステージ１３２は、３つのモータにより、平面方向の移動および回転が実現される。
【００２９】
また、負極供給テーブル１３０の上方には、光源７２およびカメラ８２が配置されている。光源７２は、負極３０に反射する波長の光を、負極３０に照射する。カメラ８２は、光源７２から投光されて負極３０に反射した光を受光して、負極３０の位置を撮像する。負極供給テーブル１３０は、カメラ８２により撮像された負極３０の位置に基づいて、負極３０の水平位置が調整される。この調整により、吸着ハンド１１６は、正確に位置決めされた負極を毎回ピックアップできる。
【００３０】
積層ステージ１４０は、袋詰正極２０および負極３０が交互に積層されるパレットを載置する載置部１４２と、載置部１４２を昇降する駆動部１４４と、載置部１４２の周縁部に配置される４つのクランパ１４６とを有する。
【００３１】
載置部１４２は、袋詰正極２０および負極３０が所定枚数積層されて発電要素１５が完成するまでは、積層体１５を保持し、完成すると、発電要素１５を、コンベア６４に払い出す。駆動部１４４は、載置部１４２の高さを調整する。詳細には、袋詰正極２０および負極３０が交互に積層され、積層体１５の高さが変動しても、積層体１５の最上面の高さが変わらないように、積層の進行に従って載置部１４２の位置を下げる。これにより、積層ロボット１１０は、積層の進行に関わらず、同じ動作を繰り返すだけで、発電要素１５の積層ができる。クランパ１４６は、積層体１５がずれないように、負極３０または袋詰正極２０を積層するたびに、積層体１５の４角を固定する。積層の進行に従って載置部１４２の高さが低く調整されるので、クランパ１４６も毎回同じストロークでクランプを繰り返せる。
【００３２】
（積層動作）
以上のとおり構成されるシート積層装置１００によれば、正極供給テーブル１２０および負極供給テーブル１３０上に位置調整して載置される袋詰正極２０および負極３０が、積層ロボット１１０によりピックアップされ、積層ステージ１４０に交互に提供される。以下、図９〜図１１を参照して、シート積層装置１００の積層動作について説明する。
【００３３】
図９〜図１１は、積層ロボットによる負極および袋詰正極の積層動作を説明するための図である。なお、以下では、積層ロボット１１０により積層ステージ１４０に袋詰正極２０を積層する際の動作から説明する。
【００３４】
図９（Ａ）に示すとおり、積層ステージ１４０には、袋詰正極２０および負極３０が載置されており、積層ステージ１４０の上方には、吸着ハンド１１４が位置している。袋詰正極２０および負極３０の積層体の最上層には負極３０が配置されており、吸着ハンド１１４は、袋詰正極２０を吸着保持している。一方、吸着ハンド１１６は、負極供給テーブル１３０の上方に位置している。負極供給テーブル１３０上には、負極３０が載置されている。
【００３５】
続いて、積層ロボット１１０のＬ字状アーム１１２が所定量だけ下降する（図９（Ｂ）参照）。Ｌ字状アーム１１２の下降に伴って、吸着ハンド１１６および吸着ハンド１１４は、負極供給テーブル１３０および積層ステージ１４０上にそれぞれ降下する。このとき、吸着ハンド１１６の底面には負圧が作用し、吸着ハンド１１６は、負極３０を吸着保持する。一方、吸着ハンド１１４には負圧が解除され、袋詰正極２０を解放する。
【００３６】
続いて、積層ロボット１１０のＬ字状アーム１１２が所定量だけ上昇する（図１０（Ｃ）参照）。Ｌ字状アーム１１２の上昇にともなって、吸着ハンド１１６は、テーブル１２０から負極３０を取り上げる。また、吸着ハンド１１６および吸着ハンド１１４は、負極供給テーブル１３０上および積層ステージ１４０の上方に移動する。
【００３７】
続いて、積層ロボット１１０のＬ字状アーム１１２が所定量だけ回動する（図１０（Ｄ）参照）。Ｌ字状アーム１１２が、水平方向に９０度回動することにより、吸着ハンド１１６が積層ステージ１４０の上方に位置し、吸着ハンド１１４がテーブル１３０の上方に位置するようになる。
【００３８】
続いて、積層ロボット１１０のＬ字状アーム１１２が所定量だけ下降する（図１１（Ｅ）参照）。Ｌ字状アーム１１２の下降にともなって、吸着ハンド１１６および吸着ハンド１１４は、積層ステージ１４０および正極供給テーブル１２０上にそれぞれ到達する。このとき、吸着ハンド１１６の負圧が解除され、吸着ハンド１１６は、積層ステージ１４０上の積層体の最上面で負極３０を解放する。一方、吸着ハンド１１４の底面には負圧が発生し、吸着ハンド１１４は、テーブル１２０上の袋詰正極２０を吸着保持する。
【００３９】
続いて、積層ロボット１１０のＬ字状アーム１１２が所定量だけ上昇する（図１１（Ｆ）参照）。Ｌ字状アーム１１２の上昇にともなって、吸着ハンド１１６は、積層ステージ１４０の上方に移動する。一方、吸着ハンド１１４は、テーブル１２０から袋詰正極２０を取り上げる。
【００４０】
続いて、積層ロボット１１０のＬ字状アーム１１２が所定量だけ回動する。Ｌ字状アーム１１２が、水平方向に−９０度回動することにより、吸着ハンド１１６がテーブル１３０の上方に位置し、吸着ハンド１１４が積層ステージ１４０の上方に位置するようになる（図９（Ａ）参照）。
【００４１】
以上の動作が繰り返されることにより、積層ステージ１４０上で袋詰正極２０および負極３０が交互に積層される。袋詰正極２０および負極３０が所定枚数積層されることにより、発電要素１５としての積層体が形成される。
【００４２】
（電極位置検出装置）
次に、上記シート積層装置１００に適用される電極位置検出装置２００の構成について説明する。
【００４３】
図１２は積層ステージ上のカメラを示す図、図１３はカメラの構造を示す図である。
【００４４】
図５、図１２、図１３を参照して、電極位置検出装置２００について説明する。
【００４５】
電極位置検出装置２００は、光源７６、カメラ８４、および制御部１６０を有する。光源７６およびカメラ８４は、図６では図示が省略されているが、積層ステージ１４０の上方に設置されている。光源７６およびカメラ８４は、それぞれ、制御部１６０に接続され、制御部１６０によって動作が制御される。
【００４６】
光源７６は、投光手段として、積層ステージ１４０の上方に配置される。光源７６は、積層体１５の最上層に載置された袋詰正極２０または負極３０に向かって、セパレータ４０は透過し、正極２４および負極３０には反射する波長の光、たとえば近赤外光を投光する。なお、光の波長が長くなる程、透過率が高くなることが知られているが、透過率は材料によっても異なる。セパレータ４０の材料に基づいて、投光する光の波長は適宜設定する必要がある。投光する光の波長をどのように設定するかについて、詳細は後述する。
【００４７】
本実施形態では、光源７６は、図１３に示すように、カメラ８４の周囲にリング状に設けられている。光源７６は、少なくとも対応する正極２４（袋詰正極２０）または負極３０の四隅に向かって投光する。
【００４８】
カメラ８４は、図１２に示すように、受光手段として、積層ステージ１４０の上方に配置され、積層ステージ１４０上で形成される発電要素１５を積層方向真上から撮像する。本実施形態では、カメラ８４は４台設けられ、正極２４（袋詰正極２０）または負極３０の四隅をそれぞれ撮像する。
【００４９】
制御部１６０は、検出手段として、カメラ８４による撮像に基づいて、正極２４および負極３０の位置を検出する。
【００５０】
（電極位置検出装置の作用）
正極２４および負極３０の位置を検出する際の、電極位置検出装置２００の作用（電極検出方法）について説明する。
【００５１】
図１４は袋詰正極内の正極の位置を確認する様子を示す概念図、図１５は辺の位置が特定された正極の様子を示す概念図、図１６は負極の位置を確認する様子を示す概念図、図１７は辺の位置が特定された負極の様子を示す概念図、図１８は正極と負極の相対位置を示す概念図である。なお、図１４（Ａ）は、袋詰電極の正極の位置を確認する際の積層体を正面から見た概念図であり、図１４（Ｂ）は積層体を平面から見た概念図である。図１６（Ａ）は、負極の位置を確認する際の積層体を正面から見た概念図であり、図１６（Ｂ）は積層体を平面から見た概念図である。
【００５２】
積層ステージ１４０において、上記シート積層装置１００により袋詰正極２０および負極３０が交互に積層される。電極位置検出装置２００は、積層体１５の最上層にある袋詰正極２０または負極３０に光源７６から光を投射する。
【００５３】
図１４（Ａ）に示すように袋詰正極２０が最上層に積層されると、電極位置検出装置２００は、光源７６により袋詰正極２０に投光する。投光された光は、袋詰正極２０のセパレータ４０を透過して、正極２４に反射する。カメラ８４は、正極２４を介して、反射光を受光する。４台のカメラ８４は、たとえば、図１４（Ｂ）に点線で示す領域を撮像する。点線で示す領域内の画像が得られると、制御部１６０は、画像を解析し、図中両矢印に示される範囲の正極２４の辺の一部を特定する。制御部１６０は、特定された正極２４の辺の一部を延長し、正極２４の塗工部分である正極活物質層２２の辺の位置を特定する。これにより、特定された辺の位置は、図１５に示すように矩形に表現される。特定された正極活物質層２２の辺の位置情報は、正極２４の位置を表す情報として記憶部１５０に記憶される。なお、カメラ８４は、光源７６の光がない状態で袋詰正極２０を撮影することにより、セパレータ４０の位置も同様に特定できる。特定されたセパレータ４０の辺の位置情報も記憶部１５０に記憶してもよい。これにより、セパレータ４０を基準とした正極２４の相対位置も特定できる。なお、投光された光の一部は、正極２４の外側周辺部でセパレータ４０を透過して、さらにセパレータ４０を透過して負極３０に反射する。この場合、カメラ８４は、反射光を受光するが、正極２４を反射した反射光を受光するのに比べて弱い光を受光することになる。したがって、撮像で得られた画像は、正極２４の場合に比べて薄くなる。したがって、負極３０は正極２４と画像状態で確実に比較可能となる。
【００５４】
続けて、図１６（Ａ）に示すように積層体１５に負極が積層されると、電極位置検出装置２００は、光源７６により負極３０に投光する。投光された光は、負極３０に反射する。カメラ８４は、負極３０を介して、反射光を受光する。４台のカメラ８４は、たとえば、図１６（Ｂ）に点線で示す領域を撮像する。点線で示す領域内の画像が得られると、制御部１６０は、画像を解析し、図中両矢印に示される範囲の負極３０の辺の一部を特定する。制御部１６０は、特定された負極３０の辺の一部を延長し、負極３０の塗工部分である負極活物質３２の辺の位置を特定する。これにより、特定された辺の位置は、図１７に示すように矩形に表現される。特定された負極活物質層３２の辺の位置情報は、負極３０の位置を表す情報として記憶部１５０に記憶される。なお、カメラ８４は、光源７６の光がない状態で負極３０の下に積層された袋詰正極２０の端を撮影することにより、セパレータ４０の位置も特定できる。セパレータ４０は負極３０よりも大きいので、上に負極３０が積層されていても端だけならカメラ８４により撮影できる。撮影により特定されたセパレータ４０の辺の位置情報も記憶部１５０に記憶してもよい。これにより、セパレータ４０を基準とした負極３０の相対位置も特定できる。
【００５５】
制御部１６０は、上記のように、正極２４および負極３０の位置（セパレータ４０に対する正極２４の相対位置およびセパレータ４０に対する負極３０の相対位置）を順次検出し、記憶部１５０に記憶していく。制御部１６０は、積層体１５が電池要素として完成した後、または、積層体１５の積層中に、負極３０と正極２４に積層ずれがないか判定する。
【００５６】
積層ずれを判定する場合、制御部１６０は、記憶部１５０から正極２４および負極３０の辺の位置情報を読み出し、両者の相対的な位置関係を検出する。検出の際には、図１５および図１７の特定した正極２４および負極３０の位置を重ね合わせる。重ね合わせた概念図は、図１８に示す通りである。制御部１６０は、重ね合わせた結果を解析して、正極２４および負極３０の相対的な位置関係を判定する。詳細には、正極２４および負極３０の辺の位置を確認し、対応する辺が所定の範囲内にあるかを確認する。たとえば、セパレータ４０と重なる範囲において、正極２４の方が負極３０よりも小さい場合、正極２４の各辺が対応する負極３０の各辺よりも内側にあるか否かを確認する。そして、制御部１６０は、正極２４の全辺が負極３０よりも内側にある場合、積層ずれがないと判定する。辺が内側か外側かだけでなく、辺の距離を算出して、距離の範囲で積層ずれを判定してもよい。
【００５７】
以上のように、本実施形態では、正極２４および負極３０の位置を検出し、正極２４および負極３０の相対的な位置関係を検出する。したがって、検出した正極２４および負極３０の相対的な位置関係に基づいて、積層ずれを判断できる。結果として、発電要素１５において負極３０と正極２４との積層ずれが起こっているにもかかわらず、そのまま出荷されることを防止できる。電池性能に特に影響する正極活物質層２２および負極活物質層３２の辺を特定して相対位置を検出しているので、積層ずれによる実質的な電池性能への影響の観点から検査できる。
【００５８】
負極３０の内側に正極２４がいるか否かで、積層ずれを判定するので、容易な判断で積層ずれが判定できる。
【００５９】
次に、投光する光の波長について説明する。
【００６０】
図１９はセパレータの透過特性を示す概略図である。図２０は、横軸が光の波長（ｎｍ）を示し、縦軸が光の透過率（％）を示す。
【００６１】
図１９では、３種類のセパレータ、すなわち、ポリプロピレンセパレータ、ポリエチレンセパレータ、セラミックセパレータの透過特性を示す。ポリプロピレンセパレータ、ポリエチレンセパレータは、それぞれポリプロピレン、ポリエチレンで形成されたポリマー骨格である。また、セラミックセパレータは、ポリプロピレンの基材上にシリカ、アルミナ、ジルコニウム酸化物、チタン酸化物等のセラミック粒子とバインダーの結合により形成される多孔膜をコートしたものである。
【００６２】
図１９を参照すると、セパレータ４０は材料によって、透過傾向が異なる。しかし、いずれの材料に対しても、長波長の光ほど、透過率が高くなることがわかる。上記実施形態では、正極２４を検出する場合、光源７０からは、セパレータ４０を透過する波長の光を投光する必要がある。カメラ８０の感度にもよるが、少なくともセパレータの透過率が５０％以上となるような波長の光が、光源７０から投光されることが好ましい。透過率が５０％以上だと、確実にセパレータ４０を透過させて、正極２４を検出できる。
【００６３】
なお、正極２４は、アルミニウムや銅などの金属から形成されているので、光はほぼ透過しない。したがって、セパレータ４０さえ透過する波長以上であれば、上限は特にない。
【００６４】
以上のように、セパレータ４０の材料に関わらず、セパレータ４０に対する透過率に基づいて、投光する光の波長を設定できる。すなわち、セパレータ４０に対する透過率（５０％以上）により波長の下限を設定できる。
【００６５】
たとえば、図１９の透過特性を有するセラミックセパレータを採用した場合、約１３００ｎｍ以上の波長の光、たとえば近赤外光を使用できる。セラミックセパレータは、ポリプロピレンセパレータやポリエチレンセパレータに比べて光が透過しにくいが、近赤外光を使用することによって、透過させることができる。
【００６６】
（変形例）
上記実施形態では、袋詰正極２０として、セパレータ４０に正極２４が袋詰めされた形態について説明した。しかし、袋詰めされるのは負極３０であってもよい。この場合、袋詰電極として、袋詰負極について、セパレータを透過して負極の位置が検出される。
【００６７】
また、上記実施形態では、正極２４および負極３０の辺の位置を基準に、相対位置を特定していた。しかし、正極２４および負極３０の相対位置の基準はこれに限定されない。たとえば、正極２４、負極３０の辺の位置から、それぞれの四隅の角の座標を算出して、角の平均位置からそれぞれの中心位置を算出して、中心位置同士の相対位置に基づいて、正極２４および負極３０の相対位置を検出してもよい。
【００６８】
また、上記実施形態では、光源７６およびカメラ８４を用いて、正極２４および負極３０の位置を検出していた。しかし、光源７６およびカメラ８４を用いて、セパレータ４０の位置を検出してもよい。上述の通り、光源７６からはセパレータ４０を、たとえば５０％以上透過する光が照射されている。１００％の透過でなければ、少しはセパレータ４０にも光が反射されることになる。その反射光をカメラ８４によって検出することによって、セパレータ４０の位置も検出できる。カメラ８４が四隅を見ているので、上記正極２４および負極３０と同様に、角近傍の辺の部分から辺全長を検出できる。
【００６９】
また、上記実施形態では、カメラ８４を４台設置している。しかし、視野が広いカメラであれば、たとえば、１台だけ設置してもよい。
【００７０】
また、上記実施形態では、セパレータ４０と重なる範囲において、負極３０の方が正極２４よりも大きい場合について説明した。しかし、逆に正極２４の方が大きくてもよい。
【００７１】
また、上記実施形態では、図１に示すように、正極リード１１および負極リード１２が外装１３材の同一端部から導出されている場合について説明した。しかし、これに限定されない。正極リード１１および負極リード１２がたとえば反対の端部から導出されてもよい。この場合、二次電池１０の発電要素１５を形成する際には、タブ部分２６、３４が相互に反対向きになるように負極３０と袋詰正極２０が積層される。
【００７２】
また、上記実施形態では、正極２４および負極３０に反射する反射する波長の光を投射していたが、正極２４および負極３０に吸収される波長の光を投射してもよい。この場合、カメラ８４は、光が吸収されて黒く見える範囲を撮像する。制御部１６０は、黒く見える範囲を最上層にある正極２４または負極３０の位置として検出する。
【００７３】
（セパレータのめくれ検出）
図２０は、セパレータにめくれが発生している様子の一例を示す概略図である。
【００７４】
上記実施形態に加え、セパレータ４０が正常か否かも判定してもよい。
【００７５】
この場合、積層ステージ１４０上方に、新たな光源を加える。追加する光源は、セパレータ４０にたとえば５０％以上反射する光を照射する。新たな光源から袋詰正極２０に光を投射する。投射された光は、セパレータ４０に反射する。カメラ８４は、セパレータ４０を介して、反射光を受光し、セパレータ４０を撮像できる。したがって、セパレータ４０自体の撮像結果に基づいて、セパレータ４０が正常か否かも判定できる。
【００７６】
制御部１６０は、図２０に示すように、セパレータ４０の図中左下の角がめくれている場合、セパレータ４０が異常であると検出できる。
【００７７】
めくれの発生は次のように検出できる。制御部１６０は、光源７６から光を照射し、セパレータ４０に反射した光をカメラ８４によって受光する。制御部１６０は、カメラ８４による撮像を分析し、白みがかって見えるセパレータ４０と、黒っぽく見える正極２４とを区別する。たとえば、画像の明度の違いによって、正極２４を検出する。セパレータ４０があるはずの範囲に黒い正極２４が検出された場合、セパレータ４０がめくれて正極２４が露出していることを検出できる。
【００７８】
上記構成により、セパレータ４０のめくれも検出して、袋詰正極２０の不良をより精度よく検出できる。
【００７９】
なお、セパレータ４０のめくれの検出は、正極供給テーブル１２０上において、セパレータ４０をカメラ８０により撮影する際に実行されることもできる。
【符号の説明】
【００８０】
１０二次電池、
１５発電要素、
２０袋詰正極、
２２正極活物質層、
２４正極、
２６タブ部分、
３０負極、
３２負極活物質層、
３４タブ部分、
４０セパレータ、
４２接合部、
６０、６２、６４吸着コンベア、
７０、７２、７４、７６光源、
８０、８２、８４カメラ、
１００シート積層装置、
１１０積層ロボット、
１１２Ｌ字状アーム、
１１４、１１６吸着ハンド、
１２０正極供給テーブル、
１２２ＸＹステージ、
１２４支持台、
１２６クランパ、
１３０負極供給テーブル、
１３２ＸＹステージ、
１４０積層ステージ、
１４２載置部、
１４４駆動部、
１４６クランパ、
１５０記憶部、
１６０制御部、
２００電極位置検出装置。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
袋状に形成されたセパレータ内に第１電極が配置された袋詰電極と、前記第１電極とは異なる極性の第２電極とが交互に積層される際に、前記第１電極および前記第２電極の相対的な位置関係を検出する電極位置検出装置であって、
前記セパレータには透過して、前記第１電極および前記第２電極に反射する光を投射する投光手段と、
最上層に前記袋詰電極が位置する場合は前記第１電極に反射した光を受光し、最上層に前記第２電極が位置する場合は前記第２電極に反射した光を受光する受光手段と、
最上層に前記袋詰電極が位置した場合の前記受光手段による受光結果と最上層に前記第２電極が位置した場合の前記受光手段による受光結果とに基づいて、前記第１電極および前記第２電極の相対的な位置関係を検出する検出手段と、
を有する電極位置検出装置。
【請求項２】
前記セパレータはセラミックセパレータであり、前記第１電極および前記第２電極に反射する光は近赤外光である請求項１記載の電極位置検出装置。
【請求項３】
前記検出手段は、前記第１電極および前記第２電極の積層方向から見て、前記第１電極および前記第２電極の一方が前記セパレータと重なる範囲において、他方の内側に位置するか否かを判断する請求項１または請求項２に記載の電極位置検出装置。
【請求項４】
袋状に形成されたセパレータ内に第１電極が配置された袋詰電極と、前記第１電極とは異なる極性の第２電極とが交互に積層される際に、前記第１電極および前記第２電極の相対的な位置関係を検出する電極位置検出方法であって、
前記セパレータには透過して前記第１電極および前記第２電極に反射する光を投射する投光工程と、
最上層に前記袋詰電極が位置する場合は前記第１電極に反射した光を受光し、最上層に前記第２電極が位置する場合は前記第２電極に反射した前記光を受光する受光工程と、
最上層に前記袋詰電極が位置した場合の前記受光工程による受光結果と最上層に前記第２電極が位置した場合の前記受光工程による受光結果とに基づいて、前記第１電極および前記第２電極の相対的な位置関係を検出する検出工程と、
を有する電極位置検出方法。
【請求項５】
前記セパレータはセラミックセパレータであり、前記第１電極および前記第２電極に反射する光は近赤外光である請求項４に記載の電極位置検出方法。

【図１】