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JP2009064687A - Method and apparatus for manufacturing wound electrode body - Google Patents

Method and apparatus for manufacturing wound electrode body Download PDF

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JP2009064687A
JP2009064687A JP2007232150A JP2007232150A JP2009064687A JP 2009064687 A JP2009064687 A JP 2009064687A JP 2007232150 A JP2007232150 A JP 2007232150A JP 2007232150 A JP2007232150 A JP 2007232150A JP 2009064687 A JP2009064687 A JP 2009064687A
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winding
electrode
core
leading end
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Kenji Tsuchiya
憲司 土屋
Masataka Takeda
政貴 竹田
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

【課題】シート状電極が精度よく巻き付けられた捲回電極体の製造方法および製造装置を提供する。
【解決手段】巻芯20の外周に巻き付けられた2枚のシート状セパレータ86a、86b間に正負のいずれか一方のシート状電極84bの先端部分85bを挿入する工程と、外側セパレータ86bの外方から押付部材40を巻芯に押し付け、当該押付部材と巻芯との間で挿入されたシートの先端部分を狭持する工程と、シート状電極の先端部分に当該シートの挿入方向と逆方向にテンションを付与し、当該シートの先端部分を引き伸ばす工程と、巻芯を回転させて、引き伸ばされたシートの先端部分を巻き込む工程と、引き伸ばされたシートの先端部分を巻き込んだ後、巻芯をさらに回転させてシート状電極を2枚のシート状セパレータとともに捲回する工程とを含む捲回電極体製造方法である。
【選択図】図4B
A method and apparatus for manufacturing a wound electrode body in which a sheet-like electrode is wound with high accuracy are provided.
A step of inserting a leading end portion 85b of either positive or negative sheet-like electrode 84b between two sheet-like separators 86a and 86b wound around the outer periphery of a winding core 20, and an outer side of the outer separator 86b. Pressing the pressing member 40 against the winding core and sandwiching the leading end portion of the sheet inserted between the pressing member and the winding core, and the leading end portion of the sheet-like electrode in the direction opposite to the insertion direction of the sheet Applying a tension and stretching the leading end of the sheet; rotating the core to wind the leading end of the stretched sheet; and winding the leading end of the stretched sheet; A wound electrode body manufacturing method including a step of rotating and winding a sheet-shaped electrode together with two sheet-shaped separators.
[Selection] Figure 4B

Description

本発明は、電池に用いられる電極体を製造する方法および装置に関する。詳しくは、渦巻き状構造を有する捲回電極体の製造方法と製造装置に関する。   The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing an electrode body used for a battery. Specifically, the present invention relates to a method and apparatus for manufacturing a wound electrode body having a spiral structure.

近年、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池その他の二次電池は、車両搭載用電源、或いはパソコンおよび携帯端末の電源として重要性が高まっている。特に、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン電池は、車両搭載用高出力電源として好ましく用いられるものとして期待されている。   In recent years, lithium-ion batteries, nickel-metal hydride batteries, and other secondary batteries have become increasingly important as power sources for vehicles or as power sources for personal computers and portable terminals. In particular, a lithium ion battery that is lightweight and obtains a high energy density is expected to be preferably used as a high-output power source mounted on a vehicle.

この種の電池の一つとして、渦巻き状構造を有する捲回電極体を備えた電池構造が知られている。電極体を渦巻き状とすることにより正負極の反応面積を大きくすることができ、これによってエネルギー密度を増大して高出力が可能となる。捲回電極体は、シート状の正極、負極およびセパレータから構成され、各シートを重ねて捲回することにより製造される。このような捲回電極体の製造方法として種々の方法が提案されている。図7A〜図7Dを参照しながら従来の工法を説明する。   As one of this type of battery, a battery structure including a wound electrode body having a spiral structure is known. By making the electrode body spiral, the reaction area of the positive and negative electrodes can be increased, thereby increasing the energy density and enabling high output. The wound electrode body is composed of a sheet-like positive electrode, a negative electrode, and a separator, and is manufactured by stacking and winding each sheet. Various methods have been proposed as a method for manufacturing such a wound electrode body. A conventional construction method will be described with reference to FIGS. 7A to 7D.

まず、図7Aに示すように、巻芯90のスリット91に2枚のシート状セパレータ92a、92bを挿入し、この状態で巻芯90を少し回転させてシート状セパレータ92a、92bを巻き付ける。   First, as shown in FIG. 7A, the two sheet-like separators 92a and 92b are inserted into the slit 91 of the winding core 90. In this state, the winding core 90 is slightly rotated to wind the sheet-like separators 92a and 92b.

次いで、図7Bに示すように、巻き付けた外側のセパレータ92aと内側のセパレータ92bとの間に、チャック96に把持されて誘導されてきた正負いずれか一方(例えば負極)のシート状電極94の先端部分を挿入する。   Next, as shown in FIG. 7B, between the wound outer separator 92a and the inner separator 92b, the leading end of either positive or negative (for example, negative electrode) sheet electrode 94 that is guided by being gripped by the chuck 96 Insert a part.

そして、図7Cに示すように、外側セパレータ92aの外方からローラ98を当該外側セパレータ92aに押し付ける。これにより、シート状電極94の先端部分をシート状セパレータ92a、92bとともにローラ98と巻芯90との間で狭持することができる。引き続いて、図7Dに示すように、シート状電極94を把持するチャック96を開放して該シート94にテンション(張力)を加える。また、同様の操作によって図示しない他方(例えば正極)のシート状電極を巻芯90と内側セパレータ92bとの間に挿入・挟持する。そして、この状態で巻芯90を回転させることにより、正負一対(2枚)のシート状電極及び2枚のシート状セパレータが捲回されてなる捲回電極体が形成(製造)される。かかる方法によれば、テンションをかけながらシート状電極が捲回されるので捲回中におけるシート状電極の巻きズレを防止することができる。   Then, as shown in FIG. 7C, the roller 98 is pressed against the outer separator 92a from the outside of the outer separator 92a. Thereby, the front-end | tip part of the sheet-like electrode 94 can be pinched between the roller 98 and the core 90 with the sheet-like separators 92a and 92b. Subsequently, as shown in FIG. 7D, the chuck 96 that holds the sheet-like electrode 94 is opened to apply tension to the sheet 94. In addition, the other (for example, positive electrode) sheet-like electrode (not shown) is inserted and sandwiched between the core 90 and the inner separator 92b by the same operation. Then, by rotating the winding core 90 in this state, a wound electrode body formed by winding a pair of positive and negative (two) sheet-like electrodes and two sheet-like separators is formed (manufactured). According to such a method, since the sheet-like electrode is wound while tension is applied, it is possible to prevent winding deviation of the sheet-like electrode during winding.

この種の従来技術として例えば特許文献1が挙げられる。特許文献1には、電極とセパレータとから成る捲回体を形成する際に各シートにバックテンション(後方への張力)を付与することで弛みや巻きズレが発生するのを抑制する捲回電極体製造装置が記載されている。また、その他の捲回装置に関する従来技術として特許文献2〜4が挙げられる。
特開2000−182657号公報 特開平10−255812号公報 特開平5−74446号公報 特開2003−68350号公報
As this type of prior art, for example, Patent Document 1 is cited. In Patent Document 1, when forming a wound body composed of an electrode and a separator, a wound electrode that suppresses the occurrence of loosening and winding deviation by applying a back tension (backward tension) to each sheet. A body manufacturing apparatus is described. Moreover, patent documents 2-4 are mentioned as a prior art regarding another winding apparatus.
JP 2000-182657 A JP-A-10-255812 JP-A-5-74446 JP 2003-68350 A

しかしながら、上述した従来の工法では、捲回中に発生するシート状電極の巻きズレを防止することは可能であるが、巻き始めの段階で発生する巻きズレを防止することが困難であった。すなわち、図7Aに示したように、シート状電極94は、その先端がローラ98と巻芯90との間で狭持(クランプ)されるまではテンションをかけることができずテンションフリーの状態となるため、かかるテンションフリーのシート状電極94の先端をローラ98が押し付けると、該ローラ98の押付力(クランプする力)によって動きが制約された該シート状電極94に弛みが発生する虞がある。   However, with the conventional method described above, it is possible to prevent the winding deviation of the sheet-like electrode that occurs during winding, but it is difficult to prevent the winding deviation that occurs at the beginning of winding. That is, as shown in FIG. 7A, the sheet-like electrode 94 cannot be tensioned until its tip is pinched (clamped) between the roller 98 and the core 90, and is in a tension-free state. Therefore, when the roller 98 presses the tip of the tension-free sheet electrode 94, the sheet electrode 94 whose movement is restricted by the pressing force (clamping force) of the roller 98 may be loosened. .

さらに説明すると、典型的な捲回電極体の形成装置では、図7Bに示すように、シート状電極94の先端部分をローラ98でクランプできるように、ローラ98の中心線C1と巻芯90の中心線C2とをズラす必要があるが、このようにローラ98と巻芯90との中心線をズラすと、図8Aに示すように、シートの先端部分を押し付ける(クランプする)際に、当該先端部分に働くローラ98の押付(クランプ)力が該先端部分を弛ませる方向に作用する。そのため、ローラ98でクランプ時に大きな弛み95が発生する。そして、図8Bに示すように、大きな弛み95が発生したシート状電極94をそのまま巻回すると、捲回工程の初期操作(巻き始め)の段階において捲回電極体の内部に巻きズレが発生する主な原因ともなりかねず、好ましくない。   More specifically, in a typical wound electrode body forming apparatus, as shown in FIG. 7B, the center line C1 of the roller 98 and the winding core 90 are arranged so that the tip end portion of the sheet electrode 94 can be clamped by the roller 98. Although it is necessary to shift the center line C2, if the center line between the roller 98 and the core 90 is shifted in this way, as shown in FIG. 8A, when the leading end portion of the sheet is pressed (clamped), The pressing (clamping) force of the roller 98 acting on the tip portion acts in a direction to loosen the tip portion. Therefore, a large slack 95 is generated when the roller 98 is clamped. Then, as shown in FIG. 8B, when the sheet-like electrode 94 in which the large slack 95 is generated is wound as it is, a winding deviation is generated inside the wound electrode body in the initial operation (starting winding) stage of the winding process. It may be the main cause and is not preferable.

本発明はかかる従来の捲回工程の初期操作(巻き始め)における問題点を解決すべく創出されたものであり、その主な目的は、シート状電極が精度よく巻き付けられた捲回電極体の製造方法を提供することである。また、本発明の他の目的は、そのようなシート状電極が精度よく巻き付けられた捲回電極体を好適に製造する装置を提供することである。   The present invention was created to solve the problems in the initial operation (start of winding) of the conventional winding process, and the main object of the present invention is to provide a wound electrode body in which a sheet-like electrode is wound with high accuracy. It is to provide a manufacturing method. Another object of the present invention is to provide an apparatus for suitably producing a wound electrode body in which such a sheet-like electrode is wound with high accuracy.

本発明によって提供される電極体の製造方法は、渦巻き状構造を有する電極体(以下「捲回電極体」という)を製造する方法である。詳しくは、正負一対のシート状電極(即ち捲回電極体に巻き取る前の帯状の正負一対の電極)および2枚のシート状セパレータ(即ち捲回電極体に巻き取る前の帯状のセパレータ)が巻芯に捲回される捲回電極体の製造方法である。   The method for producing an electrode body provided by the present invention is a method for producing an electrode body having a spiral structure (hereinafter referred to as “winding electrode body”). Specifically, a pair of positive and negative sheet-like electrodes (that is, a pair of positive and negative strip-shaped electrodes before winding on a wound electrode body) and two sheet-like separators (that is, a strip-shaped separator before winding on a wound electrode body) are provided. It is a manufacturing method of the winding electrode body wound by the winding core.

本発明の捲回電極体の製造方法は、上記巻芯の外周に上記2枚のシート状セパレータを巻き付ける工程と、上記巻芯の外周に巻き付けられた2枚のシート状セパレータ間に上記正負のいずれか一方のシート状電極の先端部分を挿入する工程と、上記2枚のシート状セパレータのうちの外側に配置される外側セパレータの外方から押付部材を上記巻芯に押し付け、当該押付部材と巻芯との間で上記挿入されたシート状電極の先端部分を上記2枚のセパレータごと狭持する工程と、上記シート状電極の先端部分に当該シートの挿入方向と逆方向にテンションを付与し、当該シートの先端部分を引き伸ばす工程と、上記押付部材により押し付けながら上記巻芯を回転させて、上記引き伸ばされたシートの先端部分を巻き込む工程と、上記引き伸ばされたシートの先端部分を巻き込んだ後、上記巻芯をさらに回転させて、上記シート状電極を上記2枚のシート状セパレータとともに捲回する工程とを含む。   The method for producing a wound electrode body according to the present invention includes the step of winding the two sheet-shaped separators around the outer periphery of the core, and the positive and negative between the two sheet-shaped separators wound around the outer periphery of the core. A step of inserting a leading end portion of any one of the sheet-like electrodes, and a pressing member pressed against the core from the outside of the outer separator disposed outside the two sheet-like separators; The step of sandwiching the tip portion of the inserted sheet-like electrode with the two separators between the core and a tension is applied to the tip portion of the sheet-like electrode in the direction opposite to the insertion direction of the sheet. A step of stretching the leading end portion of the sheet, a step of rotating the core while pressing by the pressing member, and winding the leading end portion of the stretched sheet, and the stretching After involving tip portion of the sheet, and further rotating the winding core, the sheet electrode and a step of winding together with the sheet-like separator two above.

上記捲回電極体の製造方法によれば、捲回工程の初期操作(巻き始め)の段階において、押付部材(典型的にはローラ)でクランプした際に生じ得るシート状電極の先端部分の弛みを、バックテンション(張力)を付与することで取り除くことができる。これにより、シート状電極の先端部分をピンと張った状態で巻き取ることができ、巻き始め段階における捲回電極体の内部でのシート状電極の巻きズレを防止することができる。従って、本発明の製造方法によれば、シート状電極が精度よく巻き付けられた信頼性の高い捲回電極体を備えた電池を提供することができる。   According to the above-described method for manufacturing a wound electrode body, in the initial operation (starting winding) stage of the winding process, the leading end portion of the sheet-like electrode that may occur when clamping with a pressing member (typically a roller) Can be removed by applying a back tension. Thereby, it can wind up in the state which tensioned the front-end | tip part of the sheet-like electrode, and can prevent winding deviation of the sheet-like electrode inside the wound electrode body in the winding start stage. Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to provide a battery including a highly reliable wound electrode body in which a sheet-like electrode is wound with high accuracy.

ここで開示される製造方法の好ましい一態様では、かかる捲回は、上記シートの先端部分に付与された(当該先端部分を引き伸ばす)逆方向テンションよりも大きなテンションを上記シート状電極にかけながら実行する。これにより、捲回中におけるシート状電極の巻きズレ(典型的にはシートの幅方向における巻きズレ)の発生を抑制することができる。   In a preferable aspect of the manufacturing method disclosed herein, the winding is performed while applying a tension larger than the reverse tension applied to the leading end portion of the sheet (stretching the leading end portion) to the sheet-like electrode. . Thereby, the generation | occurrence | production of the winding shift | offset | difference (typically winding shift | offset | difference in the width direction of a sheet | seat) of the sheet-like electrode during winding can be suppressed.

また、典型的には、上記捲回を行う前に、上記正負のうちの他方のシート状電極を、上記2枚のシート状セパレータのうちの内側に配置される内側セパレータと上記巻芯との間に挿入する工程を含む。そして、上記捲回工程において、押付部材(典型的にはローラ)により押し付けながら巻芯を回転させて、正負一対のシート状電極を2枚のセパレータとともに捲回することにより、巻き始めの段階で巻きズレ発生を防止して高い精度で捲回された捲回電極体を製造することができる。   Moreover, typically, before performing the winding, the other sheet-like electrode of the positive and negative is connected to the inner separator disposed on the inner side of the two sheet-like separators and the core. Including a step of interposing. In the winding step, the winding core is rotated while being pressed by a pressing member (typically a roller), and a pair of positive and negative sheet-like electrodes are wound together with two separators, so that at the beginning of winding. It is possible to manufacture a wound electrode body that is wound with high accuracy while preventing the occurrence of winding deviation.

また、本発明は、正負一対のシート状電極および2枚のシート状セパレータを備える捲回電極体の製造装置を提供する。   Moreover, this invention provides the manufacturing apparatus of the wound electrode body provided with a pair of positive and negative sheet-like electrodes and two sheet-like separators.

即ち、本発明の製造装置は、上記巻芯の外周に巻き付けられた2枚のシート状セパレータ間に上記正負のいずれか一方のシート状電極の先端部分を挿入する第1の挿入手段と、上記2枚のシート状セパレータのうちの外側に配置される外側セパレータの外方から上記巻芯に押し付け、当該巻芯との間で上記挿入されたシート状電極の先端部分を上記2枚のセパレータごと狭持する押付部材と、上記シート状電極の先端部分に当該シートの挿入方向と逆方向にテンションを付与し、当該シートの先端部分を引き伸ばす第1のテンション付与手段と、上記押付部材で押し付けながら上記巻芯を回転させて、上記引き伸ばされたシート状電極の先端部分を巻き込む捲回手段とを備えている。   That is, the manufacturing apparatus according to the present invention includes a first insertion unit that inserts a leading end portion of any one of the positive and negative sheet-like electrodes between two sheet-like separators wound around the outer periphery of the core. Pressing against the core from the outside of the outer separator disposed outside the two sheet-shaped separators, the leading end portion of the inserted sheet-shaped electrode between the two cores together with the two separators While pressing with the pressing member for holding, a first tension applying means for applying tension to the leading end portion of the sheet-like electrode in the direction opposite to the insertion direction of the sheet and extending the leading end portion of the sheet, Winding means for rotating the winding core to wind up the leading end portion of the stretched sheet-like electrode.

上記捲回電極体の製造装置によれば、捲回工程の初期操作(巻き始め)の段階において、押付部材で押し付けた(クランプした)際に生じ得るシート状電極の先端部分の弛みを、第1のテンション付与手段によるバックテンション(張力)を付与することで取り除くことができる。これにより、シート状電極の先端部分をピンと張った状態で巻き取ることができ、巻き始め段階における捲回電極体の内部でのシート状電極の巻きズレを防止することができる。従って、本発明の製造装置によれば、シート状電極が精度よく巻き付けられた信頼性の高い捲回電極体を備えた電池を提供することができる。   According to the above wound electrode body manufacturing apparatus, in the initial operation (starting of winding) stage of the winding process, the slack of the leading end portion of the sheet-like electrode that may occur when pressing (clamping) with the pressing member is performed. It can be removed by applying a back tension (tension) by the tension applying means 1. Thereby, it can wind up in the state which tensioned the front-end | tip part of the sheet-like electrode, and can prevent winding deviation of the sheet-like electrode inside the wound electrode body in the winding start stage. Therefore, according to the manufacturing apparatus of the present invention, it is possible to provide a battery including a highly reliable wound electrode body in which a sheet-like electrode is wound with high accuracy.

ここで開示される製造装置の好ましい一態様では、上記捲回手段は、上記引き伸ばされたシートの先端部分を巻き込んだ後、上記巻芯をさらに回転させて、上記シート状電極を上記2枚のシート状セパレータとともに捲回するように構成される。また、上記捲回時に、上記第1のテンション付与手段によるテンションよりも大きなテンションを上記シート状電極に付与する第2のテンション付与手段を備えている。これにより、捲回中におけるシート状電極の巻きズレ(典型的にはシートの幅方向における巻きズレ)の発生を抑制することができる。   In a preferred aspect of the manufacturing apparatus disclosed herein, the winding means winds the leading end portion of the stretched sheet, and then further rotates the winding core so that the sheet-like electrode is attached to the two sheets. It is comprised so that it may wind with a sheet-like separator. Further, a second tension applying means for applying a tension larger than the tension by the first tension applying means to the sheet-like electrode at the time of winding is provided. Thereby, the generation | occurrence | production of the winding shift | offset | difference (typically winding shift | offset | difference in the width direction of a sheet | seat) of the sheet-like electrode during winding can be suppressed.

なお、典型的には、本発明の製造装置は、上記正負のうちの他方のシート状電極を、上記2枚のシート状セパレータのうちの内側に配置される内側セパレータと上記巻芯との間に挿入する第2の挿入手段を備える。そして、上記捲回手段によって巻芯を回転させて、正負一対のシート状電極を2枚のセパレータとともに捲回することにより、巻き始めの段階で巻きズレ発生を防止して高い精度で捲回された捲回電極体を製造することができる。   Typically, the manufacturing apparatus of the present invention is configured such that the other of the positive and negative sheet-like electrodes is disposed between the inner separator disposed between the two sheet-like separators and the core. 2nd insertion means to insert in. Then, by rotating the winding core by the winding means and winding the pair of positive and negative sheet-like electrodes together with the two separators, the winding is prevented from being generated at the beginning of winding and wound with high accuracy. A wound electrode body can be manufactured.

以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。また、各図における寸法関係(長さ、幅、厚さ等)は実際の寸法関係を反映するものではない。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄(例えば、電極活物質の製造方法、電池の構築に係る一般的技術等)は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, members / parts having the same action are described with the same reference numerals. In addition, this invention is not limited to the following embodiment. In addition, the dimensional relationships (length, width, thickness, etc.) in each drawing do not reflect actual dimensional relationships. Note that matters other than matters specifically mentioned in the present specification and necessary for the implementation of the present invention (for example, a method for producing an electrode active material, a general technique relating to construction of a battery, etc.) It can be grasped as a design matter of those skilled in the art based on the prior art. The present invention can be carried out based on the contents disclosed in this specification and common technical knowledge in the field.

図1を参照しながら本実施形態の捲回電極体を構成するシート状電極体82の構成について簡単に説明する。図1は捲回電極体の構成について説明するための図である。   With reference to FIG. 1, the structure of the sheet-like electrode body 82 which comprises the winding electrode body of this embodiment is demonstrated easily. FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of a wound electrode body.

本実施形態の捲回電極体80は、シート状電極体82(以下、「電極体シート」と称する。)が捲回されて成る。電極体シート82は、捲回電極体80を組み立てる前段階における長尺状(帯状)のシート構造を有している。本実施形態に係る電極体シート82は、典型的な電池の捲回電極体と同様、シート状電極84a、84b(詳細には、シート状正極84a(以下「正極シート」と称する。)とシート状負極84b(以下「負極シート」と称する。))を計2枚のシート状セパレータ86a、86b(以下「セパレータシート」と称する。)とから構成されている。   The wound electrode body 80 of the present embodiment is formed by winding a sheet-like electrode body 82 (hereinafter referred to as “electrode body sheet”). The electrode body sheet 82 has a long (strip-shaped) sheet structure in the stage before assembling the wound electrode body 80. The electrode sheet 82 according to the present embodiment is a sheet-like electrode 84a, 84b (specifically, a sheet-like positive electrode 84a (hereinafter referred to as “positive electrode sheet”) and a sheet, similarly to a wound electrode body of a typical battery. The negative electrode 84b (hereinafter referred to as “negative electrode sheet”) is composed of a total of two sheet-like separators 86a and 86b (hereinafter referred to as “separator sheets”).

次に、図2Aおよび図2Bを参照しながら、捲回電極体80の製造装置100の構成について説明する。図2Aは製造装置100の構成を模式的に示す概略図であり、図2Bは捲回工程の初期操作(巻き始め)の段階における巻芯20の周辺を拡大した要部拡大図である。   Next, the configuration of the manufacturing apparatus 100 for the wound electrode body 80 will be described with reference to FIGS. 2A and 2B. FIG. 2A is a schematic diagram schematically showing the configuration of the manufacturing apparatus 100, and FIG. 2B is an enlarged view of a main part in which the periphery of the core 20 is enlarged at the stage of the initial operation (start of winding) of the winding process.

図2Aに示すように、捲回電極体の製造装置100は、電極体シート82(すなわち正負極シート84a、84bおよび2枚のセパレータシート86a、86b)がそれぞれロール状態(54a、54b、56a、56b)から引き出されて、タッチローラ40で加圧しながら巻芯20で捲回電極体として巻き取られるようにした装置である。各シートのラインには、それぞれテンションローラ(第2のテンション付与手段)64a、64b、66a、66bが設けられており、捲回中には各シートにテンション(張力)が掛かるように構成されている。   As shown in FIG. 2A, in the wound electrode body manufacturing apparatus 100, the electrode body sheet 82 (that is, the positive and negative electrode sheets 84a and 84b and the two separator sheets 86a and 86b) are respectively rolled (54a, 54b, 56a, 56b), and is wound as a wound electrode body by the winding core 20 while being pressed by the touch roller 40. Each sheet line is provided with tension rollers (second tension applying means) 64a, 64b, 66a, 66b, and is configured to apply tension (tension) to each sheet during winding. Yes.

巻芯20は、引き出されてくる電極体シート82を巻き取り、巻き取り終了後には捲回電極体から取り外されるように構成されている。巻芯20は、図2Bに示すように、巻芯支持部22(捲回手段)に取り付けられている。この実施形態では、巻芯支持部22は図示しない駆動源(典型的にはモータ)に接続され、巻芯20を一方向に回転自在に支持している。巻芯支持部22は、巻芯20を回転させて電極体シート82(正負極シート84a、84bおよび2枚のセパレータシート86a、86b)を捲回するように構成されている。なお、巻芯20にはセパレータシート86a、86bを貫通させて導くスリット21が形成されている。   The winding core 20 is configured to wind up the drawn electrode body sheet 82 and to be removed from the wound electrode body after the winding is completed. As shown in FIG. 2B, the core 20 is attached to a core support portion 22 (winding means). In this embodiment, the core support 22 is connected to a drive source (typically a motor) not shown, and supports the core 20 so as to be rotatable in one direction. The core support portion 22 is configured to wind the electrode body sheet 82 (the positive and negative electrode sheets 84a and 84b and the two separator sheets 86a and 86b) by rotating the core 20. The core 20 is formed with a slit 21 that guides the separator sheets 86a and 86b.

巻芯20の下方には、押付部材としてのタッチローラ40が配置されている。タッチローラ40は、外側セパレータ86b(2枚のセパレータシート86a、86bのうちの外側に配置されるセパレータ)の外方から巻芯20に押し付けられるように構成されている。この実施形態では、タッチローラ40はローラ支持部42に回転自在に取り付けられている。ローラ支持部42は図示しない押圧機構に連結され、かかる押圧機構は、ローラ支持部42を所定方向(図示した例では上下の直線方向)に移動させて、タッチローラ40を巻芯20に押し付けるように構成されている。なお、この実施形態では、捲回工程の初期操作(巻き始め)の段階において、負極シート84bの先端部分85bを押し付け(クランプ)できるように、タッチローラ40の中心線C1と巻芯20の中心線C2とをずらして配置している。   A touch roller 40 as a pressing member is disposed below the core 20. The touch roller 40 is configured to be pressed against the core 20 from the outside of the outer separator 86b (a separator disposed outside the two separator sheets 86a and 86b). In this embodiment, the touch roller 40 is rotatably attached to the roller support portion 42. The roller support portion 42 is connected to a pressing mechanism (not shown), and the pressing mechanism moves the roller support portion 42 in a predetermined direction (up and down linear direction in the illustrated example) to press the touch roller 40 against the core 20. It is configured. In this embodiment, the center line C1 of the touch roller 40 and the center of the core 20 can be pressed (clamped) at the leading end portion 85b of the negative electrode sheet 84b in the initial operation (start of winding) stage of the winding process. The line C2 is displaced from the line C2.

図2Bは捲回工程の初期操作(巻き始め)の段階における巻芯20の周辺を拡大して示している。図2Bに示すように、負極シート84bのライン中には、負極チャック30b(第1の挿入手段)が取り付けられている。負極チャック30bは、負極シート84bの先端部分85b(初期操作の段階における負極シートの巻き始めの部位)を所定の位置に挿入するように構成されている。具体的には、負極チャック30bは、シート先端部分85bを巻芯20の近傍で把持する把持ローラ32、34と、当該負極チャック30bを移動させる駆動機構(図示せず)とを備えている。駆動機構は、負極チャック30bを所定方向(図では左方向)に移動させ、把持ローラ32、34に把持されたシート先端部分85bをセパレータシート86a、86b間に誘導するように構成されている。   FIG. 2B shows an enlarged view of the periphery of the winding core 20 in the initial operation (starting winding) stage of the winding process. As shown in FIG. 2B, the negative electrode chuck 30b (first insertion means) is attached in the line of the negative electrode sheet 84b. The negative electrode chuck 30b is configured to insert a leading end portion 85b of the negative electrode sheet 84b (a part where the negative electrode sheet starts to be wound at the initial operation stage) into a predetermined position. Specifically, the negative electrode chuck 30b includes gripping rollers 32 and 34 that grip the sheet leading end portion 85b in the vicinity of the core 20, and a drive mechanism (not shown) that moves the negative electrode chuck 30b. The drive mechanism is configured to move the negative electrode chuck 30b in a predetermined direction (left direction in the drawing) and guide the sheet leading end portion 85b held by the holding rollers 32 and 34 between the separator sheets 86a and 86b.

また、負極チャック30bにはサーボシリンダ(第1のテンション付与手段)10が取り付けられている。サーボシリンダ10は、負極シート84bの巻き始めの段階で、シートの先端部分に当該シートの挿入方向と逆方向にテンション(張力)を付与し、当該シートの先端部分を引き伸ばすように構成されている。この実施形態では、サーボシリンダ10は、図示しないアクチュエータ(例えば電動モータ)とコントローラとを備え、アクチュエータは、コントローラの制御によって負極チャック30b(特にシート先端部分85bを把持する把持ローラ32、34)を所定のタイミングでシートの挿入方向とは逆方向に後退させるように構成されている。かかるサーボシリンダ10の位置制御によって、負極シートの先端部分に所定のタイミングでバック(逆方向)テンションが付与することができる。   A servo cylinder (first tension applying means) 10 is attached to the negative electrode chuck 30b. The servo cylinder 10 is configured to apply a tension (tension) to the leading end portion of the sheet in a direction opposite to the insertion direction of the sheet and to stretch the leading end portion of the sheet at the beginning of winding of the negative electrode sheet 84b. . In this embodiment, the servo cylinder 10 includes an actuator (for example, an electric motor) (not shown) and a controller. The actuator controls the negative electrode chuck 30b (particularly, the gripping rollers 32 and 34 that grip the sheet leading end portion 85b) under the control of the controller. The sheet is configured to be retracted in a direction opposite to the sheet insertion direction at a predetermined timing. By controlling the position of the servo cylinder 10, back (reverse direction) tension can be applied to the tip portion of the negative electrode sheet at a predetermined timing.

なお、図2Bでは省略したが、正極シート84aのライン中には、正極チャック30a(第2の挿入手段)が配設されている。正極チャック30aは、負極チャック30bと同様の構造(すなわち把持ローラおよび駆動機構)を有し、正極シート84aの先端部分(初期操作の段階における正極シートの巻き始めの部位)を巻芯20と内側セパレータシート86a(2枚のセパレータ86a、86bのうちの内側に配置されるセパレータ)との間に挿入するように構成されている。   Although omitted in FIG. 2B, the positive electrode chuck 30a (second insertion means) is disposed in the line of the positive electrode sheet 84a. The positive electrode chuck 30a has the same structure as the negative electrode chuck 30b (that is, a gripping roller and a drive mechanism), and the tip portion of the positive electrode sheet 84a (the portion where the positive electrode sheet starts to be wound in the initial operation stage) It is configured to be inserted between the separator sheet 86a (a separator disposed inside the two separators 86a and 86b).

まず、図3Aに示したように、巻芯20に2枚のセパレータシート86a、86bを巻き付ける。具体的には、2枚のセパレータシート86a、86bをロール状態56a、56bから引き出して、巻芯20に設けられたスリット21に貫通させ、各セパレータシート86a、86bにテンションローラ66a、66bでテンション(例えば100gf(約1N)/cm)を加えながら巻芯20を回転(例えば1回転)させて巻き付ける。このようにして、最初に巻芯の外周にセパレータシート86a、86bを巻き付ける。 First, as shown in FIG. 3A, the two separator sheets 86 a and 86 b are wound around the core 20. Specifically, the two separator sheets 86a and 86b are pulled out from the roll states 56a and 56b, passed through the slit 21 provided in the core 20, and tensioned by the tension rollers 66a and 66b to the separator sheets 86a and 86b. (For example, 100 gf (about 1 N) / cm 2 ) is added while rotating the core 20 (for example, one rotation). Thus, first, the separator sheets 86a and 86b are wound around the outer periphery of the core.

次に、負極シート84bを巻芯20に巻き取る準備を行う。すなわち、ロール状態54bから負極シート84bを引き出し、負極シート84bにテンションローラ(第2のテンション付与手段)64bでテンション(例えば100gf/cm)を加えながら、負極シートの巻き始めの部位を負極チャック30bの把持ローラ32、34で把持する。これにより、把持ローラ32、34の把持位置よりもシート後側はテンション(例えば100gf/cm)が印加された状態となるが、把持ローラ32、34の把持位置よりもシート前側は、テンションローラ64bによるテンションがかからず、テンションフリーの状態となる。 Next, preparation for winding the negative electrode sheet 84b around the core 20 is performed. That is, the negative electrode sheet 84b is pulled out from the roll state 54b, and tension (for example, 100 gf / cm 2 ) is applied to the negative electrode sheet 84b with a tension roller (second tension applying unit) 64b, while the negative electrode sheet starts to be wound. It is gripped by the gripping rollers 32 and 34 of 30b. As a result, tension (for example, 100 gf / cm 2 ) is applied to the rear side of the sheet from the gripping position of the gripping rollers 32 and 34, but the tension roller is positioned to the front of the sheet from the gripping position of the gripping rollers 32 and 34. No tension is applied by 64b, and the tension becomes free.

次に、図3Bに示すように、負極チャック30bを所定方向(図では左方向)に移動させ、巻芯20の外周に巻き付けられた2枚のセパレータ86a、86b間にシート先端部分85bを挿入する。   Next, as shown in FIG. 3B, the negative electrode chuck 30b is moved in a predetermined direction (left direction in the figure), and the sheet leading end portion 85b is inserted between the two separators 86a and 86b wound around the outer periphery of the winding core 20. To do.

続いて、図4Aに示すように、タッチローラ40を所定の押付方向(図では鉛直上向き)に移動させ、外側セパレータシート86bの外方からタッチローラ40を巻芯20に押し付ける(クランプする)。このタッチローラの押付(クランプ)によって、タッチローラ40と巻芯20との間で負極シート84bの先端部分85bを2枚のセパレータシート86a、86bごと狭持する。このとき、テンションフリーのシート先端部分85bは、タッチローラ40の押付(クランプ)力によって図のように弛むこととなる。   Subsequently, as shown in FIG. 4A, the touch roller 40 is moved in a predetermined pressing direction (vertically upward in the figure), and the touch roller 40 is pressed (clamped) from the outside of the outer separator sheet 86b to the core 20. By the pressing (clamping) of the touch roller, the leading end portion 85b of the negative electrode sheet 84b is held between the touch roller 40 and the core 20 together with the two separator sheets 86a and 86b. At this time, the tension-free sheet leading end portion 85b is loosened as shown in the figure by the pressing (clamping) force of the touch roller 40.

この状態から、図4Bに示すように、シートの先端部分85bに当該シートの挿入方向と逆方向にテンションを付与し、当該シートの先端部分85bを引き伸ばす。この実施形態では、サーボシリンダ10のアクチュエータを作動し、負極チャック30bを把持ローラ32、34とともに所定量(ここでは5mm程度)だけ後退させる。これにより、弛みの生じたシートの先端部分85bは引き伸ばされ、ピンと張った状態となる。なお、かかるテンションは、シートの先端部分85bの弛みを解消し得る程度の大きさで、且つ、タッチローラ40によるクランプが外れない(即ちタッチローラ40及び巻芯20間で狭持されたシート部位が引き抜かれない)程度の大きさ(この実施形態では30gf(約0.3N)/cm未満、例えば0.1〜0.3N/cm)であればよく、捲回電極体の製造条件に応じて適宜調整することができる。なお、負極チャック30bを後退させるタイミングは、サーボシリンダ10のコントローラによって制御され得る。即ち、コントローラは、タッチローラ40を巻芯20に押し付けた(クランプした)際に発せられる信号などに基づいて、負極チャック30bを後退させるようにサーボシリンダ10のアクチュエータを作動する。 From this state, as shown in FIG. 4B, tension is applied to the leading end portion 85b of the sheet in the direction opposite to the insertion direction of the sheet, and the leading end portion 85b of the sheet is stretched. In this embodiment, the actuator of the servo cylinder 10 is operated, and the negative electrode chuck 30b is moved backward together with the gripping rollers 32 and 34 by a predetermined amount (here, about 5 mm). As a result, the leading end portion 85b of the sheet in which the slack has occurred is stretched and is in a taut state. The tension is such that the looseness of the leading end portion 85b of the sheet can be eliminated, and the clamp by the touch roller 40 is not released (that is, the sheet portion sandwiched between the touch roller 40 and the core 20). (In this embodiment, less than 30 gf (about 0.3 N) / cm 2 , for example, 0.1 to 0.3 N / cm 2 ), and the manufacturing conditions of the wound electrode body It can be appropriately adjusted according to the above. The timing for retracting the negative electrode chuck 30b can be controlled by the controller of the servo cylinder 10. That is, the controller operates the actuator of the servo cylinder 10 to retract the negative electrode chuck 30b based on a signal or the like generated when the touch roller 40 is pressed (clamped) against the core 20.

次に、図5Aに示すように、タッチローラ40を巻芯20に押し付けながら巻芯20を矢印「70」方向に少し回転(例えば1/4回転)させ、引き伸ばされたシート先端部分85bを巻芯20に巻き込む。このシート先端部分85bの巻き込みによって、該先端部分85bを巻芯20にしっかりと取り付けることができる。そして、負極チャック30bの把持ローラ32、34を開放する。把持ローラ32、34の開放によって、当該把持位置よりもシート後側にかかっていたテンション(例えば100gf/cm)がシートの先端部分85bにも伝わる。そのため、図4Bに示したシートの先端部分85bに付与されたテンション(即ち当該先端部分を引き伸ばす際に要するテンション、この例では30gf/cm未満)よりも大きなテンション(例えば1〜1.5N/cm例えば100gf/cm)を負極シート84b全体にかけることができる。このようにして、負極シート84bを巻芯20に巻き取る準備が完了する。 Next, as shown in FIG. 5A, while the touch roller 40 is pressed against the core 20, the core 20 is slightly rotated in the direction of the arrow "70" (for example, 1/4 rotation) to wind the stretched sheet leading end portion 85b. Wind around the wick 20. The leading end portion 85b can be firmly attached to the core 20 by winding the leading end portion 85b of the sheet. Then, the gripping rollers 32 and 34 of the negative electrode chuck 30b are opened. By opening the gripping rollers 32 and 34, a tension (for example, 100 gf / cm 2 ) applied to the rear side of the sheet from the gripping position is transmitted to the leading end portion 85b of the sheet. Therefore, a tension (for example, 1 to 1.5 N / cm) larger than the tension applied to the leading end portion 85b of the sheet shown in FIG. 4B (that is, the tension required to stretch the leading end portion, in this example, less than 30 gf / cm 2 ). cm 2, for example, 100 gf / cm 2 ) can be applied to the entire negative electrode sheet 84b. In this way, preparation for winding the negative electrode sheet 84b around the core 20 is completed.

次に、図5Bに示すように、正極シート84aを巻芯20に巻き取る準備を行う。本実施形態では、ロール状態54aから正極シート84aを引き出し、正極シート84aにテンションローラ64aでテンション(例えば100gf(約0.98N)/cm)を加えながら当該シートの先端部分85aを正極チャックの把持ローラで把持する。そして、巻芯20を矢印「70」方向にゆっくりと回転させながら正極チャックを移動させ、シート先端部分85aを巻芯20と内側セパレータシート86aとの間に挿入する。シート先端部分85aは、内側セパレータシート86a上に載置されつつ、タッチローラ40の押付位置まで誘導され、巻芯20に巻き込まれる。そして、正極チャックの把持ローラを開放して正極シート84aにテンションを掛ける。このようにして、正極シート84aを巻芯20に巻き取る準備が完了する。 Next, as shown in FIG. 5B, preparation for winding the positive electrode sheet 84 a around the core 20 is performed. In the present embodiment, the positive electrode sheet 84a is pulled out from the roll state 54a, and a tension (for example, 100 gf (about 0.98 N) / cm 2 ) is applied to the positive electrode sheet 84a by the tension roller 64a, and the leading end portion 85a of the sheet is moved to Grip with the gripping roller. Then, the positive electrode chuck is moved while slowly rotating the winding core 20 in the arrow “70” direction, and the sheet leading end portion 85a is inserted between the winding core 20 and the inner separator sheet 86a. The sheet leading end portion 85 a is guided to the pressing position of the touch roller 40 while being placed on the inner separator sheet 86 a and is wound on the core 20. Then, the gripping roller of the positive electrode chuck is opened to apply tension to the positive electrode sheet 84a. In this way, preparation for winding the positive electrode sheet 84a around the core 20 is completed.

なお、この実施形態では、まず負極シートを巻き取る準備を行い、その後正極シートを巻き取る準備を行っているが、かかる準備を同時に行ってもよい。すなわち、正極シートの先端部分85aを巻芯20と内側セパレータ86aとの間に挿入しつつ、負極シートの先端部分85bを2枚のセパレータ86a、86b間に挿入することができる。   In this embodiment, preparation for winding the negative electrode sheet is first performed, and then preparation for winding the positive electrode sheet is performed. However, such preparation may be performed simultaneously. That is, it is possible to insert the leading end portion 85b of the negative electrode sheet between the two separators 86a and 86b while inserting the leading end portion 85a of the positive electrode sheet between the core 20 and the inner separator 86a.

このようにして、正負極シート84a、84bおよび2枚のセパレータシート86a、86bを巻き取る準備が完了したら、その後、図5Cに示すように、タッチローラ40により押し付けながら巻芯20を矢印「70」方向にさらに回転させる。これにより、正極シート84a、負極シート84bおよび2枚のセパレータシート86a、86bは、タッチローラ40による締め付けを受けながら巻芯20に巻き取られる。そして、正極シート84a、負極シート84bおよび2枚のセパレータシート86a、86bを、それぞれ巻き取り終了時に所定の長さ(例えば4m50cm)となるように終端位置で切断し、終端位置で切断された巻き終わり部分を巻き取ることにより、捲回電極体が製造(形成)される。このようにして、捲回電極体の捲回工程が完了する。   In this way, when the preparation for winding up the positive and negative electrode sheets 84a and 84b and the two separator sheets 86a and 86b is completed, the core 20 is then pushed with the arrow “70 while being pressed by the touch roller 40 as shown in FIG. 5C. ”Further in the direction. Thereby, the positive electrode sheet 84 a, the negative electrode sheet 84 b and the two separator sheets 86 a and 86 b are wound around the core 20 while being tightened by the touch roller 40. Then, the positive electrode sheet 84a, the negative electrode sheet 84b, and the two separator sheets 86a and 86b are cut at the end position so as to have a predetermined length (for example, 4 m50 cm) at the end of winding, respectively. A wound electrode body is manufactured (formed) by winding the end portion. In this way, the winding process of the wound electrode body is completed.

本実施形態の捲回電極体の製造方法によれば、図4Bに示したように、捲回工程の初期操作(巻き始め)の段階において、タッチローラ40でクランプした際に生じ得る負極シート84bの先端部分85bの弛みを、バックテンション(張力)を付与することで取り除くことができる。これにより、図5Aに示したように、負極シート84bの先端部分85bをピンと張った状態で巻き取ることができ、巻き始め段階における捲回電極体の内部での負極シート84bの巻きズレを防止することができる。従って、本発明の製造方法および製造装置によれば、負極シート84bが精度よく巻き付けられた信頼性の高い捲回電極体を備えた電池を提供することができる。   According to the method for manufacturing a wound electrode body of the present embodiment, as shown in FIG. 4B, the negative electrode sheet 84 b that can be generated when clamping with the touch roller 40 in the initial operation (starting winding) stage of the winding process. The slack of the tip end portion 85b of the head can be removed by applying a back tension. As a result, as shown in FIG. 5A, the leading end portion 85b of the negative electrode sheet 84b can be wound tightly, and the winding of the negative electrode sheet 84b inside the wound electrode body at the start of winding is prevented. can do. Therefore, according to the manufacturing method and manufacturing apparatus of the present invention, it is possible to provide a battery including a highly reliable wound electrode body in which the negative electrode sheet 84b is wound with high accuracy.

さらに、上記捲回工程は、正負極シート84a、84bおよび2枚のセパレータ86a、86bにそれぞれテンションがかかった状態で実行されるので、捲回中における各シートの巻きズレ(典型的には各シートの幅方向における巻きズレ)の発生を抑制することができる。   Further, the winding process is performed in a state where tension is applied to the positive and negative electrode sheets 84a and 84b and the two separators 86a and 86b, respectively. Generation of winding misalignment in the width direction of the sheet can be suppressed.

なお、この実施形態では、負極シート84bの先端部分85bをタッチローラ40でクランプする例を示したが、本発明の構成では正負にかかわらずシート先端部分の弛みを抑制することができ、それゆえ例えば正負を逆の配置として、タッチローラ40で正極シート84aの先端部分をクランプするように構成してもよい。   In this embodiment, an example in which the leading end portion 85b of the negative electrode sheet 84b is clamped by the touch roller 40 has been described. However, in the configuration of the present invention, the looseness of the leading end portion of the sheet can be suppressed regardless of whether it is positive or negative. For example, the arrangement may be such that the tip portion of the positive electrode sheet 84a is clamped by the touch roller 40 with the positive and negative positions reversed.

この実施形態では、負極シート84bの先端部分85bを把持した状態で負極チャック30bを後退させることによって、当該先端部分85bに非常に簡易な構成でバックテンションを付与することができる。また、かかる負極チャック30bの後退は、サーボシリンダ10の位置制御によって容易かつ確実に実行することができる。   In this embodiment, by retracting the negative electrode chuck 30b while gripping the leading end portion 85b of the negative electrode sheet 84b, a back tension can be applied to the leading end portion 85b with a very simple configuration. Further, the retraction of the negative electrode chuck 30b can be easily and reliably executed by the position control of the servo cylinder 10.

なお、この実施形態では、第1のテンション付与手段としてサーボシリンダ10を使用しているが、負極チャック30b(特に、シート先端部分を把持する把持ローラ32、34)を所定のタイミングで後退させることができるのであれば、シートの先端部分85bにバックテンションを付与することができ、それゆえ第1のテンション付与手段はサーボシリンダ10に限定されない。   In this embodiment, the servo cylinder 10 is used as the first tension applying means. However, the negative electrode chuck 30b (particularly, the gripping rollers 32 and 34 for gripping the leading end portion of the sheet) is retracted at a predetermined timing. If it is possible, back tension can be applied to the leading end portion 85b of the sheet, and therefore the first tension applying means is not limited to the servo cylinder 10.

例えば、図6Aおよび図6Bに示したように、圧縮された弾性部材12、14の付勢力によって一対の把持ローラ32、34を後退させるように構成することができる。弾性部材は、例えばバネ12、14である。バネ12、14は、図6Aに示すように、一対の把持ローラ32、34にそれぞれ取り付けられ、第1のブレーキ板16、17によって圧縮された状態で固定されている。なお、図6Aは、図4Aの負極シート84bの先端部分85bをタッチローラ40でクランプした状態に対応して示している。   For example, as shown in FIGS. 6A and 6B, the pair of gripping rollers 32 and 34 can be moved backward by the urging force of the compressed elastic members 12 and 14. The elastic member is, for example, the springs 12 and 14. As shown in FIG. 6A, the springs 12 and 14 are attached to a pair of gripping rollers 32 and 34, respectively, and are fixed in a compressed state by the first brake plates 16 and 17. 6A shows the state in which the leading end portion 85b of the negative electrode sheet 84b in FIG. 4A is clamped by the touch roller 40. FIG.

そして、この状態から、図6Bに示すように、第1のブレーキ板16、17を開放すると、圧縮されたバネ12、14の付勢力によって一対の把持ローラ32、34は押し戻され、第2のブレーキ板18、19の位置まで後退する。このようにして、一対の把持ローラ32、34を後退させることによって、負極シート84bの先端部分85bの弛みを解消することができる。かかる構成によれば、上述したサーボシリンダによる位置制御よりも装置構成を簡略化し得、装置コストを低減することができる。なお、第2のブレーキ板18、19の位置まで押し戻された把持ローラ32、34は、例えばエアーを用いて第1のブレーキ板16、17の位置に容易に押し込むことができる。   Then, as shown in FIG. 6B, when the first brake plates 16 and 17 are released from this state, the pair of gripping rollers 32 and 34 are pushed back by the biasing force of the compressed springs 12 and 14, and the second brake plates 32 and 34 are pushed back. Retreat to the position of the brake plates 18 and 19. In this manner, the slack of the tip end portion 85b of the negative electrode sheet 84b can be eliminated by moving the pair of gripping rollers 32 and 34 backward. According to this configuration, the device configuration can be simplified and the device cost can be reduced as compared with the position control by the servo cylinder described above. The gripping rollers 32 and 34 pushed back to the position of the second brake plates 18 and 19 can be easily pushed into the positions of the first brake plates 16 and 17 using air, for example.

以下、図1に戻って、捲回電極体80を構成する材料について詳述する。本実施形態に係る捲回電極体80は、通常のリチウムイオン電池の捲回電極体と同様、正極シート84aと負極シート84bとをややずらしつつ捲回して作製される捲回電極体80である。   Hereinafter, returning to FIG. 1, the material constituting the wound electrode body 80 will be described in detail. The wound electrode body 80 according to the present embodiment is a wound electrode body 80 produced by winding the positive electrode sheet 84a and the negative electrode sheet 84b while slightly shifting the same as the wound electrode body of a normal lithium ion battery. .

図1に示すように、正極シート84aはシート状の正極集電体の両面に電池用正極活物質層81aが付着されて形成され得る。ただし、正極活物質層81aは正極シート84aの長手方向に沿った一方の側縁(図では下側の側縁)には付着されず、正極集電体を一定の幅にて露出させた正極活物質層非形成部分83aが形成される。負極シート84bも正極シート84aと同様の構成を有し、シート状の負極集電体の両面に負極活物質層81bが付着されて形成され得る。そして負極シート84bの一方の側縁(図では上側の側縁)には、負極集電体が露出した負極活物質層非形成部分83bが形成され得る。   As shown in FIG. 1, the positive electrode sheet 84a can be formed by attaching a positive electrode active material layer 81a for a battery to both surfaces of a sheet-like positive electrode current collector. However, the positive electrode active material layer 81a is not attached to one side edge (lower side edge in the figure) along the longitudinal direction of the positive electrode sheet 84a, and the positive electrode current collector is exposed with a certain width. An active material layer non-formation portion 83a is formed. The negative electrode sheet 84b has the same configuration as the positive electrode sheet 84a, and can be formed by attaching the negative electrode active material layer 81b to both surfaces of a sheet-like negative electrode current collector. A negative electrode active material layer non-forming portion 83b in which the negative electrode current collector is exposed can be formed on one side edge (upper side edge in the drawing) of the negative electrode sheet 84b.

なお、かかる捲回電極体80を構成する材料および部材自体は、従来のリチウムイオン電池の電極体と同様でよく、特に制限はない。例えば、正極集電体にはアルミニウム箔(本実施形態)その他の正極に適する金属箔が好適に使用される。正極活物質は従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。好適例として、LiMn、LiCoO、LiNiO等が挙げられる。 In addition, the material and member itself which comprise this winding electrode body 80 may be the same as that of the electrode body of the conventional lithium ion battery, and there is no restriction | limiting in particular. For example, an aluminum foil (this embodiment) or other metal foil suitable for the positive electrode is preferably used for the positive electrode current collector. As the positive electrode active material, one or more of materials conventionally used in lithium ion batteries can be used without any particular limitation. Preferable examples include LiMn 2 O 4 , LiCoO 2 , LiNiO 2 and the like.

一方、負極集電体には銅箔(本実施形態)その他の負極に適する金属箔が好適に使用される。負極活物質は従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。好適例として、グラファイトカーボン、アモルファスカーボン等の炭素系材料、リチウム含有遷移金属酸化物や遷移金属窒化物等が挙げられる。   On the other hand, for the negative electrode current collector, a copper foil (this embodiment) or other metal foil suitable for the negative electrode is preferably used. As the negative electrode active material, one or more of materials conventionally used in lithium ion batteries can be used without any particular limitation. Preferable examples include carbon-based materials such as graphite carbon and amorphous carbon, lithium-containing transition metal oxides and transition metal nitrides.

また、セパレータシート86a、86bとしては多孔質ポリオレフィン系樹脂で構成されたものが挙げられる。例えば、合成樹脂製(例えばポリエチレン等のポリオレフィン製)多孔質セパレータシートが好適に使用し得る。なお、電解質として固体電解質若しくはゲル状電解質を使用する場合には、セパレータが不要な場合(即ちこの場合には電解質自体がセパレータとして機能し得る。)があり得る。   Examples of the separator sheets 86a and 86b include those made of a porous polyolefin resin. For example, a porous separator sheet made of synthetic resin (for example, made of polyolefin such as polyethylene) can be suitably used. When a solid electrolyte or a gel electrolyte is used as the electrolyte, there may be a case where a separator is unnecessary (that is, in this case, the electrolyte itself can function as a separator).

なお、このようにして形成された捲回電極体80を電解質とともに容器に収容することにより、電池を製造することができる。かかる電池の構成は特に制限されない。ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ等が好適な電池の構成として挙げられる。特に本発明の実施に好適な電池の構成はリチウムイオン二次電池である。リチウムイオン二次電池は高エネルギー密度で高出力を実現できる電池であるため、高性能な電源、特に車両搭載用電源を構築することができる。   In addition, a battery can be manufactured by accommodating the wound electrode body 80 thus formed in a container together with an electrolyte. The configuration of such a battery is not particularly limited. A nickel-metal hydride battery, an electric double layer capacitor, etc. are mentioned as a suitable battery structure. A battery configuration particularly suitable for the implementation of the present invention is a lithium ion secondary battery. Since a lithium ion secondary battery is a battery that can achieve high output at high energy density, a high-performance power source, particularly a vehicle-mounted power source, can be constructed.

この場合、電解質は例えばLiPF等のリチウム塩である。適当量(例えば濃度1M)のLiPF等のリチウム塩をジエチルカーボネートとエチレンカーボネートとの混合溶媒(例えば質量比1:1)のような非水電解液に溶解して電解液として使用することができる。また、容器の材質は、典型的な電池で使用されるものと同じであればよく特に制限はないが、比較的軽量な材質が挙げられる。例えば、好ましくは表面に絶縁用樹脂コーティングが施されているような金属製容器、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂その他の合成樹脂製容器が好適である。容器に捲回電極体80を収容するとともに、電解液を注入して封止することによって電池は構築される。 In this case, the electrolyte is a lithium salt such as LiPF 6 . An appropriate amount (for example, concentration 1M) of a lithium salt such as LiPF 6 may be dissolved in a nonaqueous electrolytic solution such as a mixed solvent of diethyl carbonate and ethylene carbonate (for example, a mass ratio of 1: 1) and used as the electrolytic solution. it can. Further, the material of the container is not particularly limited as long as it is the same as that used in a typical battery, but a relatively light material can be used. For example, a metal container whose surface is preferably coated with an insulating resin coating, a polyolefin resin such as polypropylene, and other synthetic resin containers are suitable. The battery is constructed by housing the wound electrode body 80 in a container and injecting and sealing the electrolyte.

以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。   As mentioned above, although this invention was demonstrated by suitable embodiment, such description is not a limitation matter and of course various modifications are possible.

巻回電極体の構成について説明するための図。The figure for demonstrating the structure of a winding electrode body. 巻回電極体の形成装置の構成を模式的に示す概略図。Schematic which shows typically the structure of the formation apparatus of a wound electrode body. 図2Aの巻芯の周辺を拡大した要部拡大図。The principal part enlarged view which expanded the periphery of the core of FIG. 2A. 巻回電極体の巻回工程について説明する工程図。Process drawing explaining the winding process of a wound electrode body. 巻回電極体の巻回工程について説明する工程図。Process drawing explaining the winding process of a wound electrode body. 巻回電極体の巻回工程について説明する工程図。Process drawing explaining the winding process of a wound electrode body. 巻回電極体の巻回工程について説明する工程図。Process drawing explaining the winding process of a wound electrode body. 巻回電極体の巻回工程について説明する工程図。Process drawing explaining the winding process of a wound electrode body. 巻回電極体の巻回工程について説明する工程図。Process drawing explaining the winding process of a wound electrode body. 巻回電極体の巻回工程について説明する工程図。Process drawing explaining the winding process of a wound electrode body. 本実施形態の改変例の巻回工程について説明する工程図。Process drawing explaining the winding process of the modification of this embodiment. 本実施形態の改変例の巻回工程について説明する工程図。Process drawing explaining the winding process of the modification of this embodiment. 従来の巻回電極体の巻回工程について説明する工程図。Process drawing explaining the winding process of the conventional winding electrode body. 従来の巻回電極体の巻回工程について説明する工程図。Process drawing explaining the winding process of the conventional winding electrode body. 従来の巻回電極体の巻回工程について説明する工程図。Process drawing explaining the winding process of the conventional winding electrode body. 従来の巻回電極体の巻回工程について説明する工程図。Process drawing explaining the winding process of the conventional winding electrode body. 従来の巻回電極体の巻回工程について説明する工程図。Process drawing explaining the winding process of the conventional winding electrode body. 従来の巻回電極体の巻回工程について説明する工程図。Process drawing explaining the winding process of the conventional winding electrode body.

符号の説明Explanation of symbols

10 サーボシリンダ
12 バネ
16、18 ブレーキ板
20 巻芯
21 スリット
22 巻芯支持部
30a 正極チャック
30b 負極チャック
32、34 把持ローラ
40 タッチローラ
42 ローラ支持部
64a、64b、66a、66b テンションローラ
80 捲回電極体
81a 正極活物質層
81b 負極活物質層
82 シート状電極体
83a 正極活物質層非形成部分
83b 負極活物質層非形成部分
84a シート状正極
84b シート状負極
85a 正極シートの先端部分
85b 負極シートの先端部分
86a 内側セパレータシート
86b 外側セパレータシート
90 巻芯
91 スリット
92a 外側セパレータ
92b 内側セパレータ
94 シート
96 チャック
98 ローラ
100 製造装置
C 回転中心
C1 中心線
C2 中心線
10 Servo cylinder 12 Spring 16, 18 Brake plate 20 Core 21 Slit 22 Core support 30a Positive chuck 30b Negative chuck 32, 34 Grip roller 40 Touch roller 42 Roller support 64a, 64b, 66a, 66b Tension roller 80 Winding Electrode 81a Positive electrode active material layer 81b Negative electrode active material layer 82 Sheet-like electrode body 83a Positive electrode active material layer non-formed part 83b Negative electrode active material layer non-formed part 84a Sheet-like positive electrode 84b Sheet-like negative electrode 85a Positive electrode sheet tip part 85b Negative electrode sheet Tip portion 86a inner separator sheet 86b outer separator sheet 90 core 91 slit 92a outer separator 92b inner separator 94 sheet 96 chuck 98 roller 100 manufacturing device C rotation center C1 center line C2 center line

Claims (7)

正負一対のシート状電極および2枚のシート状セパレータを備える捲回電極体の製造方法であって、
前記巻芯の外周に前記2枚のシート状セパレータを巻き付ける工程と、
前記巻芯の外周に巻き付けられた2枚のシート状セパレータ間に前記正負のいずれか一方のシート状電極の先端部分を挿入する工程と、
前記2枚のシート状セパレータのうちの外側に配置される外側セパレータの外方から押付部材を前記巻芯に押し付け、当該押付部材と巻芯との間で前記挿入されたシート状電極の先端部分を前記2枚のシート状セパレータごと狭持する工程と、
前記狭持されたシート状電極の先端部分に当該シートの挿入方向と逆方向にテンションを付与し、当該シートの先端部分を引き伸ばす工程と、
前記押付部材により押し付けながら前記巻芯を回転させて、前記引き伸ばされたシートの先端部分を巻き込む工程と、
前記引き伸ばされたシートの先端部分を巻き込んだ後、前記巻芯をさらに回転させて、前記シート状電極を前記2枚のシート状セパレータとともに捲回する工程と、
を含む、捲回電極体の製造方法。
A method for producing a wound electrode body comprising a pair of positive and negative sheet-like electrodes and two sheet-like separators,
Winding the two sheet-shaped separators around the outer periphery of the core;
Inserting a tip portion of either the positive or negative sheet-like electrode between two sheet-like separators wound around the outer periphery of the core; and
A pressing member is pressed against the winding core from the outside of the outer separator disposed between the two sheet-like separators, and a tip portion of the inserted sheet-like electrode between the pressing member and the winding core Sandwiching the two sheet-like separators together,
Applying tension to the leading end portion of the sandwiched sheet-like electrode in a direction opposite to the insertion direction of the sheet, and stretching the leading end portion of the sheet;
A step of rotating the core while being pressed by the pressing member, and winding the leading end portion of the stretched sheet;
A step of winding the leading end portion of the stretched sheet and then further rotating the core to wind the sheet-like electrode together with the two sheet-like separators;
A method for producing a wound electrode body, comprising:
前記捲回工程は、前記シートの先端部分に付与された前記逆方向テンションよりも大きなテンションを前記シート状電極にかけながら実行することを特徴とする、請求項1に記載の製造方法。   2. The manufacturing method according to claim 1, wherein the winding step is executed while applying a tension larger than the reverse tension applied to a leading end portion of the sheet to the sheet-like electrode. 前記捲回を行う前に、前記正負のうちの他方のシート状電極を、前記2枚のシート状セパレータのうちの内側に配置される内側セパレータと前記巻芯との間に挿入することを特徴とする、請求項1または2に記載の製造方法。   Before performing the winding, the other sheet-like electrode of the positive and negative is inserted between the inner separator disposed inside the two sheet-like separators and the core. The manufacturing method according to claim 1 or 2. 正負一対のシート状電極および2枚のシート状セパレータを備える捲回電極体の製造装置であって、
前記巻芯の外周に巻き付けられた2枚のシート状セパレータ間に前記正負のいずれか一方のシート状電極の先端部分を挿入する第1の挿入手段と、
前記2枚のシート状セパレータのうちの外側に配置される外側セパレータの外方から前記巻芯に押し付け、当該巻芯との間で前記挿入されたシート状電極の先端部分を前記2枚のセパレータごと狭持する押付部材と、
前記シート状電極の先端部分に当該シートの挿入方向と逆方向にテンションを付与し、当該シートの先端部分を引き伸ばす第1のテンション付与手段と、
前記押付部材で押し付けながら前記巻芯を回転させて、前記引き伸ばされたシート状電極の先端部分を巻き込む捲回手段と
を備えている、製造装置。
An apparatus for producing a wound electrode body comprising a pair of positive and negative sheet-like electrodes and two sheet-like separators,
A first insertion means for inserting a tip portion of one of the positive and negative sheet-like electrodes between two sheet-like separators wound around the outer periphery of the core;
One of the two sheet-like separators is pressed against the core from the outside of the outer separator, and the tip of the sheet-like electrode inserted between the two cores is placed between the two separators. A pressing member to be held between,
A first tension applying means for applying tension to the leading end portion of the sheet-like electrode in a direction opposite to the insertion direction of the sheet and extending the leading end portion of the sheet;
A manufacturing apparatus comprising winding means for rotating the winding core while being pressed by the pressing member and winding the leading end portion of the stretched sheet-like electrode.
前記捲回手段は、前記引き伸ばされたシートの先端部分を巻き込んだ後、前記巻芯をさらに回転させて、前記シート状電極を前記2枚のシート状セパレータとともに捲回するように構成されていることを特徴とする、請求項4に記載の製造装置。   The winding means is configured to wind the sheet-shaped electrode together with the two sheet-shaped separators by further rotating the winding core after winding the leading end portion of the stretched sheet. The manufacturing apparatus according to claim 4, wherein: 前記捲回時に、前記第1のテンション付与手段によるテンションよりも大きなテンションを前記シート状電極に付与する第2のテンション付与手段を備えている、請求項4又は5に記載の製造装置。   6. The manufacturing apparatus according to claim 4, further comprising a second tension applying unit configured to apply a tension larger than a tension applied by the first tension applying unit to the sheet-like electrode during the winding. 前記正負のうちの他方のシート状電極を、前記2枚のシート状セパレータのうちの内側に配置される内側セパレータと前記巻芯との間に挿入する第2の挿入手段を備えている、請求項4〜6の何れか一つに記載の製造装置。   2. A second insertion means for inserting the other of the positive and negative sheet-like electrodes between an inner separator disposed on the inner side of the two sheet-like separators and the core. Item 7. The manufacturing apparatus according to any one of Items 4 to 6.
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