专利名称：电极板制造装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及电极板制造装置。
背景技术：
以往，作为各种电气装置的电源使用电池。可反复进行充放电的电池即二次电池， 除了作为电源之外有时也作为发电装置等电力缓冲器使用。作为电池的构成例，列举如下两种，即多个正极板和多个负极板经由隔板分别层叠的状态的层叠型、一个正极板和一个负极板经由隔板卷绕的状态的卷绕型。无论哪一类型都是在电极板(正极板或负极板)上， 在集电体的表面涂敷有电极活性物质。其中，作为层叠型的电极板的制造方法之一例，列举专利文献1公示的方法。在专利文献1中，在集电体的表面涂敷电极活性物质而形成原板后，使用冲模(汤姆逊模)将原板进行起模，由此制造大致矩形的电极板。冲模是在支承基板上垂直固定带状的冲裁刀(汤姆逊刀)，在覆盖冲裁刀的同时安装有由弹性材料构成的按压部件的模具。 在将大致矩形的电极板进行起模的情况下，冲裁刀也成为同样的形状。在未将冲模压靠到原板的状态下，冲裁刀被按压部件埋没，从外部看不到按压部件内部的冲裁刀。当将冲模压靠到被支承台支承的原板时，按压部件发生压缩变形，冲裁刀比按压部件更加从支承基板突出。原板利用按压部件的按压力被向支承台按压，并且被冲裁刀切断，其结果，形成电极板。在专利文献1中，在冲裁刀的形状为单刃时，由于不对电极板的切断面施加负荷， 因此，几乎不可能产生毛刺及电极活性物质的裂纹。专利文献1 (日本)特开2003-100288号公报但是，即使使用专利文献1的技术，有时在电极板的周缘部，电极活性物质也会从集电材料剥离、脱落即脱离。因此，存在制造成品率不令人满意的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而设立的，其目的之一在于提供一种电极板制造装置，在电极板起模时极力防止电极活性物质的脱离，使制造成品率提高。为了实现上述目的，本发明采用以下方式。本发明的电极板制造装置，具有原板支承部，其可支承涂敷有电极活性物质的电极板的原板；第一按压部；框架形状的冲裁刀；支承基板，其与所述原板支承部相对配置， 固定有所述第一按压部和所述冲裁刀；驱动部，其驱动所述支承基板并使其朝向所述原板支承部可进退，所述第一按压部在所述冲裁刀的所述框架形状的内侧且自切断所述电极活性物质的冲裁刀隔开规定间隔而配置，在通过所述驱动部使所述支承基板朝向所述原板支承部进出时，所述第一按压部按压所述原板，并且所述冲裁刀沿着所述框架形状切断所述原板。由于第一按压部自切断电极活性物质的冲裁刀隔开规定间隔而配置，故而在该间隔中存在的原板不被第一按压部按压。因此，允许该间隔中的原板的变形。另一方面，第一按压部按压并固定成为电极板的原板部分，所以在冲裁刀进行原板的切断时虽然存在上述规定的间隔，也能够没有错位地进行切断，即能够高精度地起模。由此，能够防止电极活性物质从集电体脱离，并且能够高精度地制造电极板。根据本发明的电极板制造装置，能够防止电极板周缘部的电极活性物质的脱离， 提高制造成品率。
图1是示意地表示电池的构成例的立体图；图2(a)是表示电极板的平面图，(b)是(a)的A_A’线剖面图；图3是大致表示电池的制造方法的流程图；图4是表示电极板制造装置的大致构成的立体图；图5是从下方透过原板支承部观察到的驱动系统的立体图；图6(a)是电极板制造装置的俯视图，(b)是电极板制造装置的侧面图；图7(a)是冲模的平面图，(b)是(a)的B_B’线剖面图；图8(a) (C)是表示原板起模的过程的剖面图；图9是表示在起模工序中作用于切断部的力的说明图；图10(a)是表示变形例1的冲模的平面图，(b)是表示变形例2的冲裁刀的剖面图。符号说明1 电池2 电极板制造装置(电极板起模装置)3 驱动系统10 电池容器11 容器主体12 盖13、14:电极端子15、16:电极板17:隔板20 原板支承部20a 上表面、21 24 搬运辊30 控制部31 驱动部32 保持部33.33B 冲模；34、35:支柱36 支承基板(基板)36a 配置面
37、37C、38 冲裁刀39、39B 按压装置90 保护片91 原板91a,91b 切断部92 形成区域93 非形成区域150 母部151:电极凸片152 集电体153:电极活性物质161:电极凸片371、371C 内周面(一面)372、372C 外周面(另一面)373、373C:刀刃391 第一按压部(按压装置)391a 第一按压部的表面391b 第一按压部的侧面392.392B 第二按压部(按压装置)392a 第二按压部的表面392b 第二按压部的侧面911 集电体912、913 电极活性物质d:间隔F1、F2:按压力F3、F4:压缩力F5、F6:分力L:切线、P 规定位置Sl S7 步骤
具体实施例方式以下，参照
本发明的实施方式。在用于说明的附图中，为了便于理解特征部分，有时使附图中的构造的尺寸及比例尺与实际的构造不同。实施方式中说明的所有要素都不是必须限定于本发明。对于实施方式中的同样的构成要素标注同样的符号而进行图示，有时省略其详细的说明。在说明本发明的电极板制造装置之前，首先，对电池的构成例及电池的制造方法之一例进行说明。图1是表示电池的构成例的分解立体图，图2(a)是表示电极板之一例的平面图， 图2(b)是图2(a)的A-A’线向视剖面图。
如图1所示，电池1具备内部贮存有电解液的电池容器10。电池1例如为锂离子二次电池。本实施方式的电极制造装置只要是将电极板起模而制造的电池就都可适用，对电池容器的形状及材质没有限定。另外，本实施方式的电极制造装置对电池的种类也没有限定，例如也可适用于一次电池。本例的电池容器10为铝制的中空容器，外形为沿着图1中的CTZ轴的大致棱柱状 (大致长方体状)。电池容器10具备具有开口部的容器主体11、堵塞该开口部且与容器主体11接合的盖12。容器主体11的开口部和盖12成为能够相互密闭的形状。在盖12上设有电极端子13、14。电极端子13为正极端子，电极端子14为负极端子。在电池容器10的内部收纳有多个电极板15、16及多个隔板17。电极板15为正极板， 电极板16为负极板。多个电极板15、16以正极板和负极板交替排列的方式反复配置。另外，正极板即电极板15的电极活性物质例如为三元系材料LiNixCoyMnz02(x+y+z = 1)，负极板即电极板16的电极活性物质例如为碳材料(人造石墨等)。隔板17被一对电极板15、16夹持配置，电极板15、16彼此不直接接触。隔板17 由多孔质的绝缘材料构成，使锂离子等电解成分通过。实际上，多个正极板、多个负极板及多个隔板层叠而构成层叠体。电池1为所述层叠体被收纳在电池容器10中的构造。电解液以在电池容器10的内部与电极板15、16接触的方式贮存。图2(a)表示配置在)(Z平面内的电极板15。电极板15具有母部150及电极凸片 151。母部150的平面形状为例如将矩形的角部倒角的大致矩形状。电极凸片151以将母部150的一边作为基端向母部150的外侧突出的方式形成。电极凸片151突出的方向为例如与具有所述基端的一边(以下，称为阳极片设置边)大致正交且沿着母部150的主面的方向即Z方向。电极凸片151偏向阳极片设置边的一侧而形成。多个电极板15的电极凸片151汇总而与电极端子13电连接。图2(b)表示图2(a)所示的电极板15的A_A’线向视剖面图。电极板15具有集电体152及电极活性物质153。集电体152由例如铝或铜等构成，为厚度为数十μ m左右 (例如，20μπι左右)的片状导体箔等。电极活性物质153由与电解液的种类对应的形成材料构成，涂敷在集电体152的两面。电极活性物质153的厚度为数十ym 数百ym程度 (例如，ΙΟΟμπι左右)。电极板15具有涂敷有电极活性物质153的母部150、未涂敷电极活性物质153的电极凸片151。电极凸片151如后所述，为集电体152起模而成的电极凸片。对于电极板16而言，如上所述，电极活性物质的形成材料不同，另外，母部的尺寸形成为比电极板15的大，但是，关于构造及形状，与电极板15同样。如图1所示，电极板16 的电极凸片161以不与电极板15的电极凸片151重合的方式配置。将多个电极板16的电极凸片161汇总而与电极端子14电连接。图3是大致表示电池的制造方法之一例的流程图。在制造电池1时，在步骤Sl中， 在正极用和负极用的片状的集电体各自的两面涂敷与各自的电极对应的电极活性物质。接着，在步骤S2中，对涂敷好的电极活性物质进行辊压等而将其压接在集电体上，之后，使电极活性物质干燥。由此，在步骤S3中分别制成正极用和负极用的电极板的原板。接下来，在步骤S4中从各个原板将各自的电极板进行起模等，由此，制成成为正极及负极的电极板。在该步骤中，使用本实施方式的电极板制造装置。
接着，在步骤S5中，将正极板和负极板经由隔板进行层叠，由此，形成层叠体。另外，在步骤S6中，在电池容器的内部收纳层叠体并进行密封。此时，将正极板与正极端子电连接，另外将负极板与负极端子连接。而且，通过焊接等将盖与容器主体接合。接着，在步骤S7中，在向电池容器的内部注入电解液之后，将注入孔密封，获得电池。由此，使用图4、图5及图6对进行电极板的起模的电极板制造装置的实施方式进行说明。图4是对电极板制造装置的一实施方式表示其大致构成的立体图，图5是从下方透过原板支承部观测到的驱动系统的分解立体图。图6是电极板制造装置的俯视图及侧面图。图4以后的图中记载的XYZ轴与图1、图2中记载的XYZ轴没有关系。如图4所示，在原板支承部20的上表面20a之上配置有树脂性的保护片90，在该保护片90之上配置有正极用或负极用的原板91。保护片90通过搬运辊21及22进行搬运，另外，原板91通过搬运辊23及M进行搬运。保护片90和原板91以同一速度且成为步进动作的方式彼此同步地进行搬运。这些搬运辊21 M的驱动以与驱动部31的动作同步进行的方式由控制部30来控制。如图4、图5所示，驱动系统3由驱动部31、各自的一端配置在驱动部31的同一面上且通过驱动部31进行上下运动的支柱34、35、与支柱34、35的另一端连接且保持支承基板36的保持部32、固定于支承基板36的面中与原板支承部20的上面20a相对的面的冲模 33构成。在冲模33上配置有冲裁刀37及按压装置39。上述上下运动通过控制部30来控制。概括言之，电极板制造装置2如下进行动作。控制部30在以规定的进给宽度搬运了原板91及保护片90之后，使搬运辊21 24停止。S卩，控制部30使搬运辊21 M间歇动作。在使搬运辊21 M停止之后，控制部30控制驱动部31，驱动部31使保持部32 在上下方向移动(即，可进退地驱动)。首先，通过使保持部32朝向原板支承部20的上表面20a向下方移动，冲模33压靠在被搬运到上表面20a的原板91。于是，冲裁刀37、38贯通原板91进行切断，被冲裁刀37、38包围的部分分别作为电极板被从原板91起模。接着， 通过使保持部32向上方移动，冲模33从原板91离开，向上方退避。然后，控制部30以进行上述间歇动作的方式控制搬运辊21 M，将保护片90及原板91以规定的进给宽度向Y 方向运送。由此，被起模的部分的原板91通过回收电极板的装置(未图示)被回收，未被起模的部分的原板91被向Y方向运送。电极板起模装置2反复进行上述的动作，对原板91 反复进行起模。另外，在使保持部32向下方移动时，冲裁刀37、38设计虽贯通原板91但不贯通保护片90。因此，不会产生冲裁刀37、38与原板支承部20碰撞而崩刃等损伤。如图6(b)所示，作为原板91的搬运用的搬运辊23、24配置在比搬运辊21、22更靠下方(-Z方向)的位置。通过这种配置使各搬运辊在原板91上产生张力，能够防止在原板91发生皱褶，所以能够适当地进行电极板的起模。如图6(a)所示，在原板91上设有涂敷有电极活性物质的形成区域92、未涂敷电极活性物质的非形成区域93。非形成区域93形成在原板91的宽度方向(X方向)的两端部。冲模33具备两个冲裁刀37、38，都是同一形状。以从原板91的一端的非形成区域93起模一个电极板的电极凸片，从另一端的非形成区域93起模另一个电极板的电极凸片，可同时起模合计两个电极板的方式配置冲裁刀37、38。具体而言，冲裁刀37、38设为与从形成区域92的X方向的中心向搬运方向即Y方向引出的假设线线对称。以下，对冲裁刀37及按压装置39进行详细的说明。关于冲裁刀38和按压装置39 的关系，与冲裁刀37和按压装置39的关系是一样的。图7(a)是平面观察到的支承基板的相对面的冲模33的平面图，图7(b)是图7(a) 的B-B’线向视剖面图。如图7(a)、图7(b)所示，平面观察支承基板36的面即配置且固定有冲裁刀37和按压装置39的配置面36a时的冲裁刀37的形状(以下，称为平面形状)，呈闭合的形状(框架形状)，与电极板的轮廓大致一致。冲裁刀37为单刃，设有刀刃的带状体(板状体)以成为上述框架形状的方式折弯而形成。以刀刃与配置面36a大致垂直的方式，将冲裁刀37埋入支承基板36。带状体的板厚例如为0. 5mm 2. Omm左右。详细地说，冲裁刀37的内周面(一面)371与配置面36a大致垂直(与配置面36a 的法线方向构成的角度大致为0° )，内周面371的前端成为刀刃373。冲裁刀37的外周面 (另一面)372的朝向刀刃373的部分与配置面36a的法线方向呈30°左右的角度而倾斜。如图7(a)、(b)所示，按压装置39为在将原板91进行起模时，将原板91向原板支承部20的上表面20a按压的部件。按压装置39具有第一按压部391及第二按压部392。 相对于平面观察配置面36a时的冲裁刀37，第一按压部391设于上述框架形状的内侧即内周面371的内侧(一面侧)，第二按压部392设于外周面372的外侧(另一面侧)。第一按压部391及第二按压部392例如由橡胶或海绵等弹性体构成。在此，第一按压部391及第二按压部392由同一材质构成。作为按压装置39也可以是具有按压面的部件被弹簧等向原板支承部施力的装置。以第一按压部391的表面391a及第二按压部392的表面39 比刀刃373更突出的方式，设定第一按压部391及第二按压部392的配置面36a的法线方向(图7 (b)的-Z 方向)的尺寸(厚度)。在此，表面391a和表面39 在Z方向处于同一位置。第一按压部391以其侧面391b从上述框架形状的冲裁刀的内周面371离开的方式设有间隔d。如图7(a)所示，因为距上述框架形状的冲裁刀的任一内周面371都为间隔 d，因此，第一按压部391成为与将电极板缩小后的形状大致相同。当然，如后所述，该间隔d是用于防止涂敷于原板91的电极活性物质153的脱离而设置的。因此，仅由金属即集电体152形成的电极凸片151部分原本不会产生该脱离，所以页可以形成如下构成，即，在上述框架形状的冲裁刀中切断应该形成电极凸片151的集电体152的冲裁刀的内周面371与第一按压部391之间不设置间隔，而仅在切断电极活性物质153的冲裁刀的内周面371与第一按压部391之间设置间隔d。间隔d根据原板91的形成材料及板厚来设定，在此设为约5mm。第二按压部392以其侧面392b与外周面372抵接的方式设置。若侧面392b与外周面372抵接，在起模的过程中，在冲裁刀37的附近能够按压原板91，能够有效地避免原板 91与冲裁刀37的错位。以下，利用图8及图9通过冲模33对原板91起模的过程进行说明。图8 (a) (c)是将起模过程中的原板及冲裁刀放大表示的剖面图，图9是表示在起模过程中作用于切断部的力的说明图。在将原板91进行起模时，如上所述，控制部30使支承基板36向下方移动，如图 8 (a)所示，使第一按压部的表面391a及第二按压部的表面39 与原板91的表面中与相接于保护片90的表面不同的表面即电极活性物质153接触。在该阶段，刀刃373不与位于原板91的一表层的电极活性物质153接触。在控制部30使支承基板36进一步向下方移动时，如图8 (b)所示，第一按压部391 及第二按压部392被向原板支承部20按压而进行压缩变形，刀刃373与原板91接触。利用第一按压部391及第二按压部392的按压力将原板91向原板支承部20按压。由此，能够限制原板91与冲裁刀37的相对位置，使刀刃373与原板91的规定位置P接触。在控制部30使支承基板36进一步向下方移动时，如图8 (c)所示，刀刃373贯通原板91将原板91切断。由冲裁刀37包围的内侧部分的原板91作为电极板被起模。之后， 在控制部30使支承基板36向上方移动时，在使对于第一按压部391按压的上述起模的电极板的按压力及对于第二按压部392按压的上述起模后的电极板以外的另一原板91的部分的按压力发挥作用的状态下，冲裁刀37从原板91等离开，因此，避免起模后的电极板伴随冲裁刀37进行移动。冲裁刀37的内侧的切断部91a和冲裁刀37的外侧的切断部91b在相互离开的方向上扩展与侵入到原板91的部分的冲裁刀37的板厚相应的量。如图9所示，与第二按压部392抵接的部分的原板91，以第二按压部392的按压力F2被按压并被限制位置。切断部91b从外周面372接受朝向冲裁刀37的外侧的压缩力 F4，向沿着原板91的表面的方向被压缩。但是，对于切断部91b而言，与第二按压部392抵接的部分的位置被限制在外周面 372的正下方即与刀刃373接近的位置，由此，限定在沿着原板91的表面的方向可变形的范围。由于切断部91b的变形不易被缓和，所以压缩力F4集中地作用于切断部91b。于是， 集电体152和电极活性物质153的材质不同且机械特性不同，因此，集电体152和电极活性物质153不可能彼此追随而进行变形，剪切力作用在沿着集电体152和电极活性物质153 的界面(以下，简称为界面)的方向。由于界面的剪切力是使集电体911和电极活性物质 912,913错开的力，电极活性物质153容易从集电体152脱离。但是，切断部91b为冲裁刀 37的外侧部分，是不构成电极板的部分，因此，即使在切断部91b产生电极活性物质的脱离也不会产生不良情况。另一方面，成为电极板的部分即切断部91a与切断部91b不同，如以下说明那样， 不易产生电极活性物质153的脱离。与第一按压部391抵接的部分的原板91与切断部91b 同样地由第一按压部391的按压力Fl按压并被限制位置。另外，切断部91a自内周面371 接受朝向冲裁刀37的内侧的压缩力F3，向内周面371的法线方向被压缩。切断部91a通过设有上述间隔d，在被第一按压部391按压的部分和与内周面371 接触的部分之间具有未被按压的部分。刀刃373侵入造成的切断面的位移在切断部91a、 91b相等，切断部91a可位移的范围大，因此容易弯曲变形。切断部91a的弯曲变形(弯曲角)越大，切断部91a与内周面371接触的部分的界面的切线L相对于内周面371的法线方向就越倾斜。
压缩力F3可分解为与切线L平行的分力F5、与切线L垂直的分力F6。分力F5为使集电体152和电极活性物质153错开的剪切力。分力F6为在与内周面371接触的部分， 使集电体152和电极活性物质153相互接近的力。S卩，分力F6以使集电体152和电极活性物质153相互紧密贴合的方式进行作用。切线L相对于沿着原板91的主面的方向的倾斜越大，分力F6相对于分力F5的比率就越大。即，切线L的倾斜越大，分力F6越大。换言之，通过将切线L的倾斜设定为规定值以上，相对于由于分力F5的作用而使紧密贴合力减少的效果，能够使由于分力F6的作用而使紧密贴合力增加的效果显著。在本实施方式中，以这种观点设定间隔d，在起模的过程中可避免集电体152与电极活性物质153的紧密贴合性低下。在此，间隔d设为约5mm，在上述电极板的材料中可获得良好的结果。另外，关于将间隔d设定为怎样的值，切线L的斜度成为所希望的值，可以通过各种数值模拟及系统的实验等求取。例如，作为以简易的模式评价间隔d的方法，具有以下的方法。原板不被切断的上限的剪切力即切断强度由原板的机械特性及冲裁刀的种类来决定。相对于与原板为相同材质的悬臂，使上述切断强度的力作用于自由端时的悬臂的弯曲角由悬臂的长度决定。假设原板的变形与悬臂的变形是一样的，那么，上述切线L的斜度与弯曲角对应，间隔d与悬臂的长度对应，所以能够求出间隔d和切线L的关系。本申请发明人制作了使按压装置与冲裁刀的内周面及外周面双方抵接的比较用的冲模(与专利文献1记载的冲模同样)，对使用本发明的电极板起模装置2的情况和电极活性物质脱离的难易程度进行了比较。其结果可以确认，与比较例相比，电极板起模装置 2制成的电极板中的电极活性物质更加难以剥离。另外，关于间隔d，得到的结果是，设定为 Imm以上时较好，当设定为2mm以上时，可提高防止电极活性物质的脱离的效果。另外，在防止起模过程中的原板与冲裁刀的错位的观点方面，得到的结果是，将间隔d设定为IOmm以下时较好，当设定为5mm以下时可提高防止错位的效果。这样，作为间隔d，优选设定为Imm 以上且IOmm以下，进一步优选设定为2mm以上且5mm以下。另外，本发明的技术范围不限定于上述实施方式。在不脱离本发明的宗旨的范围内可进行多种变形。例如，本发明的电极板起模装置也可用于正极板的起模的起模和负极板的起模中的任一种。对于冲模而言，也可以进行下述的变形例1、变形例2那样的变形。图10(a)所示的变形例1的冲模33B，在按压装置39B的第二按压部392B自冲裁刀37的外周面372离开而设置这一点上与上述实施方式不同。使用这种冲模3 也可获得防止电极板中的电极活性物质的脱离的效果。在使第二按压部392B自冲裁刀37离开而设置的情况下，从在起模过程中减小原板与冲裁刀37的错位的观点考虑，优选冲裁刀37与第二按压部392B的间隔比冲裁刀37与第一按压部391的间隔更狭窄。图10(b)所示的变形例2的冲裁刀37C在由双刃构成这一点上与上述实施方式不同。冲裁刀37C的内周面371C及外周面372C都是朝向刀刃373C的部分相对于支承基板 36主面的法线方向倾斜。使用这种冲裁刀37C，通过适当设定上述间隔d也可得到防止电极活性物质的脱离的效果。工业上的可利用性根据本发明的电极板制造装置，能够防止电极板的周缘部的电极活性物质的脱离，提高制造成品率。
本申请基于2010年3月26日在日本提出申请的特愿2010-073170主张优先权， 在此引用其内容。
权利要求
1.一种电极板制造装置，具有原板支承部，其可支承涂敷有电极活性物质的电极板的原板； 第一按压部； 框架形状的冲裁刀；支承基板，其与所述原板支承部相对配置，固定有所述第一按压部和所述冲裁刀； 驱动部，其驱动所述支承基板并使其朝向所述原板支承部可进退， 所述第一按压部在所述冲裁刀的所述框架形状的内侧且自切断所述电极活性物质的冲裁刀隔开规定间隔而配置，在通过所述驱动部使所述支承基板朝向所述原板支承部进出时，所述第一按压部按压所述原板，并且所述冲裁刀沿着所述框架形状切断所述原板。
2.如权利要求1所述的电极板制造装置，其中，还具有第二按压部，其固定在所述支承基板上，并且配置于所述框架形状的外侧， 在通过所述驱动部使所述支承基板朝向所述原板支承部进出时，所述第二按压部与所述第一按压部一起按压所述原板。
3.如权利要求2所述的电极板制造装置，其中，还具有 控制部；搬运辊，其经由所述原板支承部搬运所述原板，所述控制部使所述搬运辊间歇动作，并且在使所述搬运辊停止时进行所述切断。
4.如权利要求1 3中任一项所述的电极板制造装置，其中，所述冲裁刀为单刃的汤姆逊刀。
全文摘要
本发明提供一种电极板制造装置，具有可支承电极板的原板的原板支承部、第一按压部、框架形状的冲裁刀、支承基板、驱动部，所述第一按压部在所述冲裁刀的所述框架形状的内侧且自冲裁刀割开规定间隔而配置，在所述支承基板朝向所述原板支承部进出时，所述第一按压部按压所述原板，并且所述冲裁刀沿着所述框架形状切断所述原板。
文档编号H01M4/139GK102365773SQ201180001703
公开日2012年2月29日 申请日期2011年3月25日 优先权日2010年3月26日
发明者四元博章, 松永祯纪, 辻晃 申请人:三菱重工业株式会社