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TWI478425B - Electrode Layers and Electrode Layers - Google Patents

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TWI478425B
TWI478425B TW101112288A TW101112288A TWI478425B TW I478425 B TWI478425 B TW I478425B TW 101112288 A TW101112288 A TW 101112288A TW 101112288 A TW101112288 A TW 101112288A TW I478425 B TWI478425 B TW I478425B
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spacer
positive electrode
stacking
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TW101112288A
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Inventor
Isao Aramaki
Keisuke Noda
Original Assignee
Nissan Motor
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Priority claimed from JP2012067842A external-priority patent/JP5940854B2/ja
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Description

電極層積裝置及電極層積方法
本發明係關於電極層積裝置及電極層積方法。
近年來在各種製品中使用二次電池。二次電池係包含層積有正極、隔離件、負極的電池要素。在電池要素中，正極及負極隔著隔離件而不會位置偏移地進行層積乃極為重要。若有層積偏移時，會造成電池性能或電池壽命惡化的要因之故。
因此，為了防止正極與負極的位置偏移，將正極配置在袋狀的隔離件內，將袋狀隔離件與負極進行層積，藉此高速且正確地層積正極與負極的技術已被提出(參照專利文獻1)。在該技術中，隔離件與負極被形成為大致相同大小，使外形邊對齊來作層積，藉此可將負極與隔離件內的正極相對位。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第3380935號公報
但是，在專利文獻1所記載的發明中，雖然記載使隔離件與負極的外形邊對齊，但是並未具體顯示對齊的方法。使外形對齊原本就很困難，若無法順利使外形對齊時， 並無法保證正極與負極被正確對位地進行層積。此外，若欲使外形正確對齊時，工時會變多，而無法高速層積，生產效率(tact)亦會減低。
此外，在專利文獻1所記載的發明中，若袋狀隔離件與負極的大小不同時，並無法保證正極與負極相對位。
本發明係鑑於上述情形而研創者，目的在提供可將被袋裝在隔離件的電極適當地層積在其他電極的電極層積裝置及電極層積方法。
本發明之電極層積裝置係具有檢測手段及層積手段。檢測手段係針對在形成為袋狀的隔離件內配置有第1電極的袋裝電極，檢測第1電極的位置。層積手段係根據所檢測到的第1電極的位置，在不同於第1電極的極性的第2電極層積第1電極。
本發明之電極層積方法係具有檢測工程及層積工程。在檢測工程中係針對在形成為袋狀的隔離件內配置有第1電極的袋裝電極，檢測第1電極的位置。在層積工程中係根據所檢測到的第1電極的位置，在不同於第1電極的極性的第2電極層積第1電極。
藉由本發明之電極層積裝置及電極層積方法，檢測隔離件所遮隱的第1電極的位置，根據所檢測到的第1電極的位置，在第2電極層積袋裝電極。因此，可考慮第1電極的位置，將袋裝電極層積在第2電極，因此可將第1電極與第2電極正確對位來進行層積。
以下參照所附圖示，說明本發明之實施形態。其中，圖示的尺寸比率係為方便說明而誇張顯示，有與實際比率不同的情形。
本發明係關於適用於二次電池之製造工程之一部分的電極位置檢測裝置。在說明作為本發明之一實施形態的電極位置檢測裝置之前，說明作為組裝電池的構造及電池的發電要素的構成的薄片層積裝置。
(電池)
首先，參照圖1，說明藉由薄片層積裝置所形成的鋰離子二次電池(層積型電池)。圖1係顯示鋰離子二次電池之外觀的斜視圖，圖2係鋰離子二次電池的分解斜視圖，圖3係負極及袋裝正極的平面圖，圖4係顯示在袋裝正極重疊負極的樣子的平面圖。
如圖1所示，鋰離子二次電池10係具有扁平的矩形形狀，正極引線11及負極引線12由外包裝材13的同一端部被導出。在外包裝材的內部收容有供充放電反應進行的發電要素(電池要素)15。如圖2所示，發電要素15係交替層積袋裝正極20及負極30而形成。
袋裝正極20係如圖3(A)所示，藉由隔離件40而被夾入有在薄片狀的正極集電體的兩面形成有正極活性物質層22而成的正極24。2枚隔離件40係在端部藉由接合部42而相互接合，而被形成為袋狀。正極24係由隔離件40的 袋中拉出突片部分26。正極24係在突片部分26以外的部分形成有正極活性物質層22。
負極30係如圖3(B)所示，在極薄的薄片狀的負極集電體的兩面形成有負極活性物質層32而成。負極30係在突片部分34以外的部分形成有負極活性物質層32。
在袋裝正極20重疊負極30時，即如圖4所示。如圖4所示，負極活性物質層32係比正極24的正極活性物質層22以俯視下形成為大一圈。
其中，將袋裝正極20與負極30交替層積而製造鋰離子二次電池的方法本身係一般的鋰二次電池的製造方法，故省略詳細說明。
(薄片層積裝置)
接著，說明用以組裝上述發電要素15的薄片層積裝置(電極層積裝置)。
圖5係顯示薄片層積裝置的概略平面圖，圖6係顯示薄片層積裝置的斜視圖，圖7係朝向圖6的箭號方向所觀看的正極供給平台的正面圖，圖8係正極供給平台的平面圖。
如圖5及圖6所示，薄片層積裝置100係具有：層積機器人110、正極供給平台120、負極供給平台130、層積載台140、記憶部150、及控制部160。層積機器人110、正極供給平台120、負極供給平台130、及層積載台140係藉由控制部160予以控制。此外，控制部160的控制程 式或各種資料係被記憶在記憶部150。
層積機器人110係交替層積袋裝正極20及負極30而形成發電要素(層積體)15。層積機器人110係具有：L字形臂部112、及設在L字形臂部112的端部的第1及第2吸附手114、116。L字形臂部112係以水平方向旋動預定角，例如在本實施形態中係旋動90度。此外，L字形臂部112係可以鉛直方向移動預定量。第1吸附手114係設在L字形臂部112的其中一方端部，將袋裝正極20進行吸附保持或解放。第2吸附手116係設在L字形臂部112的另一方端部，將負極30進行吸附保持或解放。
正極供給平台120係用以在L字形臂部112交接袋裝正極20的平台。正極供給平台120係1枚1枚地收取在前工程中被作成且藉由吸附運送機60被搬運而來的袋裝正極20且進行載置。正極供給平台120亦為吸附運送機，吸附使來自吸附運送機60的負壓被開放的袋裝正極20，搬運至大致中央，藉由負壓予以固定。此外，正極供給平台120係以可調節袋裝正極20的平面位置的方式，可朝向平面方向進行移動及旋轉。正極供給平台120係例如設在XY載台122上，XY載台122朝向X、Y方向移動或以平面方向旋轉，藉此調整平面位置。XY載台122係藉由3個電動機來實現平面方向的移動及旋轉。
正極供給平台120係寬幅比吸附運送機60更窄，以袋裝正極20的側方突出的方式構成。在圖5、圖6中雖省略圖示，如圖7及圖8所示，在正極供給平台120的兩側 設有透明的支持台124。支持台124係支持由正極供給平台120突出的袋裝正極20的端部。此外，在與支持台124相對應的位置設有夾持具126。夾持具126係連同支持台124一起包夾袋裝正極20的端部且進行固定。支持台124及夾持具126均為可動式，若在正極供給平台120上載置袋裝正極20時，以將袋裝正極20的端部進行支持及固定的方式接近於袋裝正極20。
此外，在正極供給平台120的下方設置有光源70，在上方配置有攝影機80。光源70係被設置在透明的支持台124的下方，對袋裝正極20的端部照射光。所被照射的光係以預定的透過率以上透過隔離件40，且不會透過正極24的波長的光。攝影機80係接收由光源70被投光且一面被正極24所遮斷一面透過隔離件40的光，而對正極24的位置進行攝像。亦即，根據正極24的影子，對正極24的位置進行攝像。根據藉由攝影機80所被拍攝到的正極24的位置，調整正極24(袋裝正極20)的水平位置。藉由該調整，吸附手114係可每次拾取正極24的位置被正確定位的袋裝正極20。
返回至圖5及圖6，負極供給平台130係用以在L字形臂部112交接負極30的平台。負極供給平台130係1枚1枚地收取在前工程中被作成且藉由吸附運送機62而被搬運而來的負極30且進行載置。負極供給平台130亦為吸附運送機，吸附使來自吸附運送機62的負壓開放的負極30，搬運至大致中央，藉由負壓予以固定。當負極 30被吸附在第2吸附手116時，負極供給平台130即開放吸附。此外，負極供給平台130係以可調節負極30的平面位置的方式，可以平面方向進行移動及旋轉。負極供給平台130係例如被設在XY載台132上，XY載台132朝向X、Y方向移動或以平面方向旋轉，藉此調整平面位置。XY載台132係藉由3個電動機來實現平面方向的移動及旋轉。
此外，在負極供給平台130的上方配置有光源72及攝影機82。光源72係將在負極30作反射或被負極30吸收的波長的光照射至負極30。攝影機82係接收由光源72被投光且在負極30作反射的光，或接收不會被負極30吸收而在周圍被反射的光，對負極30的位置進行攝像。負極供給平台130係根據藉由攝影機82所被拍攝到的負極30的位置來調整負極30的水平位置。藉由該調整，吸附手116係可每次拾取已被正確定位的負極。
層積載台140係具有：載置袋裝正極20及負極30被交替層積的托架的載置部142；將載置部142作升降的驅動部144；及配置在載置部142的周緣部的4個夾持具146。
載置部142係層積預定枚數的袋裝正極20及負極30而至發電要素15完成為止保持層積體15，若完成時，即將發電要素15送出至運送機64。驅動部144係調整載置部142的高度。詳言之，袋裝正極20及負極30被交替層積，以即使層積體15的高度發生變動，層積體15的最上 面的高度亦不會改變的方式，隨著層積的進行而降低載置部142的位置。藉此，層積機器人110係無關於層積的進行，僅反覆相同動作，即可進行發電要素15的層積。夾持具146係以層積體15不會偏移的方式，在每次層積負極30或袋裝正極20時，即固定層積體15的4角。隨著層積的進行，載置部142的高度即被調整為較低，因此夾持具146亦以每次相同的行程來反覆夾持。
(層積動作)
藉由如以上所示所構成的薄片層積裝置100，進行位置調整而被載置在正極供給平台120及負極供給平台130上的袋裝正極20及負極30被層積機器人110所拾取，且交替提供至層積載台140。以下參照圖9~圖11，說明薄片層積裝置100的層積動作。
圖9~圖11係用以說明藉由層積機器人所為之負極及袋裝正極的層積動作的圖。其中，以下係由藉由層積機器人110在層積載台140層積袋裝正極20時的動作來進行說明。
如圖9(A)所示，在層積載台140載置有袋裝正極20及負極30，在層積載台140的上方係位有吸附手114。在袋裝正極20及負極30的層積體的最上層配置有負極30，吸附手114係將袋裝正極20進行吸附保持。另一方面，吸附手116係位於負極供給平台130的上方。在負極供給平台130上載置有負極30。
接著，層積機器人110的L字形臂部112下降預定量(參照圖9(B))。伴隨著L字形臂部112的下降，吸附手116及吸附手114係分別降下至負極供給平台130及層積載台140上。此時，在吸附手116的底面作用負壓，吸附手116係將負極30進行吸附保持。另一方面，在吸附手114負壓被解除，而解放袋裝正極20。
接著，層積機器人110的L字形臂部112上升預定量(參照圖10(C))。伴隨著L字形臂部112的上升，吸附手116係由負極供給平台130拿起負極30。此外，吸附手116及吸附手114係移動至負極供給平台130上及層積載台140的上方。
接著，層積機器人110的L字形臂部112旋動預定量(參照圖10(D))。L字形臂部112以水平方向旋動90度，藉此吸附手116位於層積載台140的上方，吸附手114位於平台130的上方。
接著，層積機器人110的L字形臂部112下降預定量(參照圖11(E))。伴隨著L字形臂部112的下降，吸附手116及吸附手114係分別到達至層積載台140及正極供給平台120上。此時，吸附手116的負壓被解除，吸附手116係在層積載台140上的層積體的最上面解放負極30。另一方面，在吸附手114的底面發生負壓，吸附手114係將正極供給平台120上的袋裝正極20進行吸附保持。
接著，層積機器人110的L字形臂部112上升預定量(參照圖11(F))。伴隨著L字形臂部112的上升，吸附手 116係移動至層積載台140的上方。另一方面，吸附手114係由正極供給平台120拿起袋裝正極20。
接著，層積機器人110的L字形臂部112旋動預定量。L字形臂部112藉由朝向水平方向旋動-90度，使得吸附手116位於負極供給平台130的上方，吸附手114位於層積載台140的上方(參照圖9(A))。
藉由反覆以上動作，在層積載台140上交替層積袋裝正極20及負極30。藉由層積預定枚數的袋裝正極20及負極30，形成作為發電要素15的層積體。
(電極位置檢測裝置)
接著，說明適用於上述薄片層積裝置100的電極位置檢測裝置200。
返回圖5及圖6，說明電極位置檢測裝置200的構成。
電極位置檢測裝置200係具有光源70、攝影機80、XY載台122、及控制部160。光源70及攝影機80分別與控制部160相連接，藉由控制部160來控制動作。電極位置檢測裝置200亦包含與上述薄片層積裝置100共通的構成。
光源70係作為第1投光手段而被配置在正極供給平台120的下方。攝影機80係作為受光手段而相對袋裝正極20設置在與光源70呈相反側。攝影機80係對袋裝正極20中的正極24進行攝像。光源70係朝向袋裝正極20 ，投射出會透過隔離件40而不會透過正極24(被反射或吸收)的波長的光，例如紅色光。光源70的光係通過透明的支持台124而被投光在袋裝正極20的端部。袋裝正極20的中央部分係被正極供給平台120所遮隱，因此並未被照射光源70的光。其中，雖然已知光的波長愈長，透過率愈高，但是透過率亦依材料而異。根據隔離件40的材料，所投射的光的波長係必須適當設定。關於要如何設定所投射的光的波長，容後詳述。
控制部160係作為檢測手段，根據藉由攝影機80所為之攝像來檢測正極24的位置。以下說明檢測正極24的位置時的電極位置檢測裝置200的作用(電極位置檢測方法)。
圖12係顯示確認袋裝正極內的正極的位置的樣子的概念圖，圖13係顯示所被檢測到的正極的位置的概念圖，圖14係顯示判定負極的位置的樣子的概念圖。
首先，在正極供給平台120上載置袋裝正極20，藉由透明的支持台124來支持袋裝正極20的端部，藉由夾持具126予以固定。固定後，電極位置檢測裝置200係在袋裝正極20被吸附手114吸附之前，藉由光源70來進行投光。
所被投射的光係透過隔離件40的端部而不會透過正極24。攝影機80係接受透過隔離件40的光。亦即，攝影機80係透過正極24而接受正極24的部分形成為影子的光。可藉由檢測影子的輪廓來檢測正極24的位置。但是 ，由於正極24被正極供給平台120所遮隱的部分原本光即不會透過，因此並無法檢測正極24的位置。例如，如圖12中著色所示，確認正極24的端部的形狀、位置。
若藉由攝影機80而取得如圖12所示之畫像時，控制部160係解析畫像，而特定圖中兩箭號所示範圍的正極24的邊。將所特定的邊延長，來特定正極24的全體的邊的位置。正極24係具有突片部分26，但是特定如圖12所示形成有正極活性物質層22的塗敷部分的邊。因此，特定出全體的邊的位置的正極24係如圖13所示被特定為矩形。
特定為矩形的正極24係如圖13中虛線所示，由邊的交點算出矩形的四角C。此外，藉由將所被算出的四角C的位置進行平均，來算出正極24的中心點。此外，根據所特定的邊的姿勢，亦算出平面方向中的正極24的傾斜。所被算出的正極24的中心點O的位置資訊及傾斜係被記憶在記憶部150。
控制部160係由記憶部150讀出正極24的中心點O的位置資訊及傾斜，將中心點O作為預定位置，以正極24成為一定姿勢的方式控制XY載台122。XY載台122係使袋裝正極20朝向平面方向移動/旋轉，來調整正極24的位置。亦即，XY載台122係作為位置調整手段而發揮功能。在此，正極24的位置係為了層積載台140中的正極24及負極30的正確的層積，以成為吸附手114拾取袋裝正極20的基準位置的方式進行調整。
如以上所示，在本實施形態中，檢測被配置在形成為袋狀的隔離件40內的正極24本身的位置。因此，並非根據隔離件40，而是可根據所被檢測到的正極24的位置，來調整袋裝正極20的位置。正極24係經常在預定位置在吸附手114進行交接。結果，層積機器人110係可將正極24不會偏移層積體15地正確進行層積。亦即，可間接地與負極30正確定位。吸附手114與XY載台122係可聯合作為層積手段，根據所被檢測到的正極24的位置，將袋裝正極20適當地層積在負極30。
其中，在上述電極位置檢測裝置200中，不僅正極24的位置，連負極30的位置亦進行檢測。在此，電極位置檢測裝置200係另外具有：光源72、攝影機82及XY載台132。
電極位置檢測裝置200係對被載置於負極供給平台130的負極30，由光源72投射光。所投射的光若為不會透過負極30(被反射或吸收)的波長的光，則可為任何光。例如，被投射白色光。所被投射的光係在負極30作反射。攝影機82係透過負極30來接收反射光，且對負極30進行攝像。所被攝像的負極30係如圖19所示。控制部160係解析攝像結果，來檢測負極30的各邊。此外，控制部160係算出負極30的四角c的位置來作為所檢測到的各邊的交點。控制部160係求出所算出的四角c的位置的平均，來算出負極30的中心點o。此外，根據所特定的邊的姿勢，連平面方向的正極24的傾斜亦被算出。所被算 出的負極30的中心點o的位置資訊及傾斜係被記憶在記憶部150。
控制部160係由記憶部150讀出負極30的中心點o及傾斜，中心點o位於預定位置，以負極30成為一定姿勢的方式控制XY載台132。XY載台132係使負極30朝平面方向移動/旋轉，來調整負極30的位置。XY載台132係作為位置調整手段來發揮功能。藉此，不僅上述正極24，連負極30亦每次在相同位置在吸附手116進行交接。在此，負極30的位置係為了層積載台140中的正極24及負極30的正確的層積，以成為吸附手116拾取負極30的基準位置的方式進行調整。
其中，正極24及負極30的正確的層積係指被判定為沒有層積偏移的層積，該判定係如以下進行。
圖14係顯示確認袋裝正極內的正極24的位置的概念圖，圖15係顯示特定出邊的位置的正極24的樣子的概念圖，圖16係顯示確認負極30的位置的樣子的概念圖，圖17係顯示特定出邊的位置的負極30的樣子的概念圖，圖18係顯示正極24與負極30的相對位置的概念圖。其中，圖14(A)係由正面觀看確認袋裝電極的正極24的位置時的層積體的概念圖，圖14(B)係由平面觀看層積體的概念圖。圖16(A)係由正面觀看確認負極30的位置時的層積體的概念圖，圖16(B)係由平面觀看層積體的概念圖。
在層積載台140中，藉由上述薄片層積裝置100交替層積袋裝正極20及負極30。電極位置檢測裝置200係由 光源70將光投射在位於層積體15的最上層的袋裝正極20。
如圖14(A)所示，若袋裝正極20被層積在最上層時，電極位置檢測裝置200係藉由光源70而投光至袋裝正極20。所被投射的光係透過袋裝正極20的隔離件40而在正極24作反射。攝影機(未圖示)係透過正極24而接收反射光。攝影機係對例如圖14(B)以虛線所示領域進行攝像。此外，設置1台攝影機。該攝影機較佳為視野廣的攝影機。以其他構成例而言，亦可為對以圖14(B)的虛線所示領域的各個進行攝像的4台攝影機。若取得以虛線所示領域內的畫像，控制部160係解析畫像，來特定圖中兩箭號所示範圍的正極24的邊的一部分。控制部160係將所特定的正極24的邊的一部分延長，特定作為正極24之塗敷部分的正極活性物質層22的邊的位置。藉此，所特定的邊的位置係如在圖15所示呈現為矩形。所特定的正極活性物質層22的邊的位置資訊係作為表示正極24的位置的資訊而被記憶在記憶部150。其中，攝影機係在沒有光源的光的狀態下對袋裝正極20進行攝影，藉此隔離件40的位置亦可同樣地進行特定。所特定的隔離件40的邊的位置資訊亦可記憶在記憶部150。藉此，亦可特定以隔離件40為基準的正極24的相對位置。其中，所被投射的光的一部分係在正極24的外側周邊部透過隔離件40，另外在負極30作反射。此時，攝影機係接收反射光，但是與接收在正極24反射的反射光相比，接收較弱的 光。因此，進行攝像的畫像若與正極24的情形相比，會變得較淡。因此，負極30係可在畫像狀態下與正極24作確實比較。
接著，若如圖16(A)所示在層積體15層積負極30，電極位置檢測裝置200係藉由光源72而投光在負極30。所被投射的光係在負極30作反射。攝影機係透過負極30而接收反射光。攝影機係例如對圖16(B)中以虛線所示領域進行攝像。若取得以虛線所示領域內的畫像，控制部160係解析畫像，特定圖中兩箭號所示範圍的負極30的邊的一部分。控制部160係將所特定的負極30的邊的一部分延長，特定作為負極30的塗敷部分的負極活性物質層32的邊的位置。藉此，所特定的邊的位置係如圖17所示，呈現為矩形。所特定的負極活性物質層32的邊的位置資訊係作為表示負極30的位置的資訊而被記憶在記憶部150。其中，攝影機亦可藉由在沒有光源的光的狀態下，對被層積在負極30之下的袋裝正極20之端進行攝影，而亦特定隔離件40的位置。隔離件40係大於負極30，因此即使在上層積有負極30，若僅為端部，亦可藉由攝影機來進行攝影。藉由攝影所特定的隔離件40的邊的位置資訊亦可記憶在記憶部150。藉此，亦可特定以隔離件40為基準的負極30的相對位置。
控制部160係如上所述，依序檢測正極24及負極30的位置(正極24相對隔離件40的相對位置及負極30相對隔離件40的相對位置)且記憶在記憶部150。控制部160 係判定在層積體15作為電池要素而完成後、或在層積體15層積中，在負極30與正極24有無層積偏移。
若判定層積偏移時，控制部160係由記憶部150讀出正極24及負極30的邊的位置資訊，來檢測兩者的相對位置關係。在檢測時，將圖15及圖17之所特定的正極24及負極30的位置相疊合。疊合的概念圖係如圖18所示。控制部160係解析疊合的結果，來判定正極24及負極30的相對位置關係。詳言之，確認正極24及負極30的邊的位置，來確認所對應的邊是否在預定範圍內。例如，在與隔離件40相重疊的範圍，若正極24小於負極30時，確認正極24的各邊是否位於比所對應的負極30的各邊更為內側。接著，控制部160係若正極24的全邊比負極30更位於內側時，判定為沒有層積偏移。不僅邊在內側或外側，亦可算出邊的距離，在距離的範圍來判定層積偏移。
如以上所示，正極24及負極30之二者由吸附手114、116分別在每次相同的位置取得。因此，即使在層積載台140，亦在每次相同的位置層積負極30及正極24，而可達成發電要素15的正確層積。
此外，在上述實施形態中，檢測正極24的邊的一部分，由所檢測到的邊，算出邊全體。因此，正極24的一部分被正極供給平台120所遮隱，無關於正極24的邊全長在光學上並無法檢測，而可特定正極24的輪廓。
接著，說明用以檢測正極所投射的光的波長。
圖20係顯示隔離件之透過特性的概略圖。圖20係橫 軸表示光的波長(nm)，縱軸表示光的透過率(%)。
在圖20中係顯示3種隔離件，亦即聚丙烯隔離件、聚乙烯隔離件、陶瓷隔離件的透過特性。聚丙烯隔離件、聚乙烯隔離件係分別以聚丙烯、聚乙烯所形成的聚合物骨架。此外，陶瓷隔離件係將藉由氧化矽、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦等陶瓷粒子與結合劑的結合所形成的多孔膜塗敷在聚丙烯的基材上者。
參照圖20，隔離件40係透過傾向依材料而異。但是，可知對任何材料，亦為愈為長波長的光，透過率愈高。在上述實施形態中，在檢測正極24時，由光源70係必須投射出透過隔離件40之波長的光。雖亦依攝影機80的感度而異，但是以至少隔離件的透過率為50%以上的波長的光由光源70被投射為佳。若透過率為50%以上，可確實地透過隔離件40來檢測正極24。
其中，正極24係由鋁或銅等金屬所形成，因此光幾乎不會透過。因此，若為連隔離件40都透過的波長以上，則並沒有特別有上限。
如以上所示，無關於隔離件40的材料，可根據對隔離件40的透過率來設定所投射的光的波長。亦即，可藉由對隔離件40的透過率(50%以上)來設定波長的下限。
例如，若採用具有圖20之透過特性的陶瓷隔離件時，係可使用約1300nm以上的波長的光，例如近紅外光。陶瓷隔離件係與聚丙烯隔離件或聚乙烯隔離件相比，光不易透過，但是可藉由使用近紅外光來使其透過。
(變形例)
在上述實施形態中，以袋裝正極20而言，針對在隔離件40袋裝有正極24的形態加以說明。但是，所袋裝的亦可為負極30。此時，以袋裝電極而言，針對袋裝負極，檢測負極相對隔離件的位置。
此外，在上述實施形態中，光源70係被設置在與攝影機80相對向的位置。但是，光源70與攝影機80的位置關係並非限定於此。光源70與攝影機80亦可相對袋裝正極20而設在同側。此時，由光源70所被照射的光係透過隔離件40而在正極24作反射，且被攝影機80所攝像。亦即，攝影機80係對正極24的反射光進行攝像，而非對正極24的影子進行攝像。
此外，在上述實施形態中係如圖1所示，針對正極引線11及負極引線12由外包裝材13的同一端部被導出的情形加以說明。但是，並非限定於此。正極引線11及負極引線12亦可例如由相反的端部被導出。此時，在形成鋰離子二次電池10的發電要素15時，以突片部分26、34相互呈相反方向的方式層積袋裝正極20與負極30。
此外，在上述實施形態中，預先設定供吸附手114拾取袋裝正極20之用的正極24的基準位置，以正極24位於該基準位置的方式來補正袋裝正極20的位置。但是，並非限定於此。例如，負極30的位置係藉由電極位置檢測裝置200進行檢測，且進行調整位置。負極30的位置 係可記憶在記憶部150。亦可根據所記憶的負極30的位置，對供拾取正極24之用的基準位置進行運算，以正極24位於所運算出的基準位置的方式調整袋裝正極20的位置。其中，若基準位置與正極24的位置相一致，即使不調整正極24的位置亦可，自不待言。此外，若基準位置與正極24的位置的偏移在預定的誤差範圍內，則亦可不調整正極24的位置。
(其他電極位置檢測裝置)
接著，說明適用於上述薄片層積裝置100的其他電極位置檢測裝置200。
參照圖21，說明電極位置檢測裝置200的構成。圖22係朝向圖21的箭號方向所觀看的正極供給平台的正面圖。
電極位置檢測裝置200係具有：光源70、74、攝影機80及控制部160。光源70、74、攝影機80係分別與控制部160相連接，藉由控制部160來控制動作。電極位置檢測裝置200係亦包含與上述薄片層積裝置100共通的構成。
光源70係作為第1投光手段，被設置在正極供給平台120的下方。攝影機80係作為第1及第2受光手段，對袋裝正極20被設置在與光源70呈相反側。攝影機80係對袋裝正極20中的正極24進行攝像。光源70係朝向袋裝正極20，投射透過隔離件40而不透過正極24(被反 射或吸收)的波長的光(第1光)，例如紅色光。光源70的光係透過透明的支持台124而被投光在袋裝正極20的端部。袋裝正極20的中央部分係被正極供給平台120所遮隱，因此並未被照射光源70的光。
光源74係作為第2投光手段，相對袋裝正極20被配置在與攝影機80同側。光源74係朝向袋裝正極20，投射在隔離件40作反射的波長的光(第2光)，例如白色光。其中，已知光的波長愈長，透過率愈高，但是透過率亦依材料而異。根據隔離件40的材料，所投射的光的波長係必須作適當設定。關於要如何設定所投射的光的波長，容後詳述。
控制部160係作為檢測手段，根據藉由攝影機80所為之攝像，來檢測正極24及隔離件40的位置。以下說明檢測正極24的位置時之電極位置檢測裝置200的作用(電極位置檢測方法)。
圖23(A)係顯示確認袋裝正極內的正極的位置的樣子的概念圖，圖23(B)係顯示確認隔離件的位置的樣子的概念圖，圖24係顯示判定正極的位置的樣子的概念圖。
首先，在正極供給平台120上載置袋裝正極20，藉由透明的支持台124來支持袋裝正極20的端部，藉由夾持具126予以固定。固定後，電極位置檢測裝置200係在袋裝正極20被吸附手114吸附之前，藉由光源70、74來進行投光。投光係依序進行，而非同時進行。例如先進行藉由光源70所為之投光。
所被投射的光係透過隔離件40的端部而未透過正極24。攝影機80係接收透過隔離件40的光。亦即，攝影機80係透過正極24而接收正極24的部分成為影子的光。藉由檢測影子的輪廓，可檢測正極24的位置。但是，正極24被正極供給平台120所遮隱的部分原本不會透過光，因此並無法檢測正極24的位置。例如圖23(A)中著色所示，確認正極24的端部的形狀、位置。
若藉由攝影機80而取得圖23(A)所示之畫像時，控制部160係解析畫像，來特定圖中兩箭號所示範圍的正極24的邊。將所特定的邊延長，而特定正極24的全體的邊的位置。正極24係具有突片部分26，但是特定如圖23(A)所示形成有正極活性物質層22的塗敷部分的邊。因此，特定出全體的邊的位置的正極24係如圖23(B)所示被特定為矩形。所特定的正極24的邊的位置資訊係被記憶在記憶部150。
接著，進行藉由光源74所為之對袋裝正極20的投光。所被投射的光係在隔離件40作反射，而被攝影機80所接收。攝影機80係接收隔離件40的全體像。例如圖23(B)所示，確認隔離件40的位置。若藉由攝影機80取得如圖23(B)所示之畫像，控制部160係解析畫像，特定圖中兩箭號所示範圍的隔離件40的邊。所特定的隔離件40的邊的位置資訊係被記憶在記憶部150。
控制部160係由記憶部150讀出隔離件40及正極24的邊的位置資訊，確認正極24的位置相對隔離件40的位 置。例如，控制部160係如圖24所示，將隔離件40與正極24的邊的位置相疊合，測定以兩箭號所示位置的距離。在此相疊合的正極24係省略突片部分26，而僅為隔離件40內所包含的部分。接著，藉由判定所測定出的距離是否在預定範圍內，來判定正極24的位置為正常或異常。預定範圍係預先設定為離隔離件40的各邊的距離的範圍，按照袋裝正極20的規格等來適當決定。控制部160係若發現正極24的至少一邊的位置相對隔離件40的邊的位置而不在預定範圍內時，可藉由層積機器人110將所發現的袋裝正極20排出，或被組入在哪個發電要素15而記憶在記憶部150，在後工程中作為不良品而排出。
如以上所示，在本實施形態中係可檢測被配置在形成為袋狀的隔離件40內的正極24本身的位置，而可檢測與隔離件40的相對位置。因此，可確實地檢查是否相對位置在容許範圍內，亦即是否正極24被正確定位在隔離件40內。結果可防止已發生位置偏移的正極24在保持被袋裝在隔離件40的狀況下形成發電要素15且被出貨。隔離件40的位置亦進行檢測，因此可根據與隔離件40的相對位置關係來判斷正極24的位置良否。
此外，攝影機80係可共通接收來自光源70及光源74之二者的光。因此，不需要在光源70、74的各個準備攝影機，可減低設備費用。
此外，在上述實施形態中，檢測正極24的邊的一部分，由所檢測到的邊來算出邊全體。因此，正極24的一 部分被正極供給平台120所遮隱，無關於正極24的邊全長在光學上並無法檢測，而可特定正極24的輪廓。
其中，由光源74所照射的光係用以檢測所露出的隔離件40者。因此，光源74係照射不太透過隔離件40的光，例如透過率為50%以下的波長的光。
(變形例)
在上述實施形態中，電極位置檢測裝置200係針對被載置於正極供給平台120上的袋裝正極20，檢測出正極24的位置。但是，本發明並非限定於此。在製造鋰離子二次電池10的工程中，若為形成袋裝正極20之後，則在任何工程中均可適用藉由電極位置檢測裝置200所為之電極檢測。例如亦可在2枚隔離件40包夾正極24，在經袋裝後馬上檢測正極24相對隔離件40的位置。
此外，在上述實施形態中，係以隔離件40的邊的位置為基準，以正極24的邊的位置是否在預定範圍來判定出正極24的相對位置的良否。但是，正極24的相對位置評估基準並非限定於此。例如亦可由隔離件40及正極24的邊的位置算出各個角落(四角隅)，由角落的平均位置算出各個的中心位置，根據中心位置彼此偏移來評估正極24的位置。
此外，在上述實施形態中，係藉由一個攝影機80，來接收光源70、74之二者的光。但是，亦可在各光源70、74分別設置受光用的攝影機。此時，例如可將光源70、 74配置在同側，或可變更設計。
此外，在上述實施形態中係如圖1所示，針對正極引線11及負極引線12由外包裝材13的同一端部被導出的情形加以說明。但是，並非限定於此。亦可正極引線11及負極引線12例如由相反的端部被導出。此時，在形成鋰離子二次電池10的發電要素15時，以突片部分26、34相互呈相反方向的方式層積負極30與袋裝正極20。
(隔離件的捲縮檢測)
在上述實施形態中，檢測正極24相對隔離件40的相對位置。但是，在攝影機80中，係亦對隔離件40本身進行攝像。因此，亦可根據隔離件40本身的攝像結果，來判定隔離件40為正常與否。
圖25係顯示在隔離件發生捲縮的樣子之一例的概略圖。控制部160係如圖25所示，在隔離件40的圖中左下角發生捲縮時，可檢測隔離件40為異常。
捲縮的發生係可如下所示來進行檢測。控制部160係由光源74照射光，藉由攝影機80來接收在隔離件40作反射的光。控制部160係分析藉由攝影機80所為之攝像，區別看起來白白地的隔離件40、及看起來帶黑色的正極24。例如藉由畫像明度的不同來檢測正極24。若在應有隔離件40的範圍檢測到黑色的正極24時，可檢測隔離件40呈捲縮而露出正極24的情形。
隔離件40的捲縮檢測係可在判定上述正極24相對隔 離件40的相對位置時同時執行。
藉由上述構成，亦檢測隔離件40的捲縮，可更為精度佳地檢測袋裝正極20的不良。
(接合部的檢測)
在上述實施形態中，係檢測正極24相對隔離件40的相對位置。亦可追加地評估隔離件40的接合部42的位置。
隔離件40係在形成為袋狀時，端邊藉由例如熱熔接來進行接合。此時，如圖3(B)所示，形成接合部42。將隔離件40彼此接合的接合部42係物性由原本的隔離件40改變，光的透過率亦與接合部42以外的部分不同。接合部42的透過率係低於其他隔離件40的部分。因此，藉由調節由光源70所投射的光的波長，在檢測正極24的位置時，亦可檢測接合部42的位置。
所檢測到的接合部42的位置係可藉由與在上述實施形態中所檢測到的隔離件40的位置作比較來評估。亦即，與正極24的情形同樣地，以隔離件40的各邊的位置為基準，算出所對應的接合部42的距離，若所算出的距離在預定範圍內，則判斷接合部42的位置為正常，若在範圍外，則判斷為異常。
(產業上可利用性)
有可利用在電池製造領域的可能性。
10‧‧‧鋰離子二次電池
11‧‧‧正極引線
12‧‧‧負極引線
13‧‧‧外包裝材
15‧‧‧發電要素、層積體
20‧‧‧袋裝正極
22‧‧‧正極活性物質層
24‧‧‧正極
26‧‧‧突片部分
30‧‧‧負極
32‧‧‧負極活性物質層
34‧‧‧突片部分
40‧‧‧隔離件
42‧‧‧接合部
60、62‧‧‧吸附運送機
64‧‧‧運送機
70、72、74‧‧‧光源
80、82‧‧‧攝影機
100‧‧‧薄片層積裝置
110‧‧‧層積機器人
112‧‧‧L字形臂部
114、116‧‧‧吸附手
120‧‧‧正極供給平台
122‧‧‧XY載台
124‧‧‧支持台
126‧‧‧夾持具
130‧‧‧負極供給平台
132‧‧‧XY載台
140‧‧‧層積載台
142‧‧‧載置部
144‧‧‧驅動部
146‧‧‧夾持具
150‧‧‧記憶部
160‧‧‧控制部
200‧‧‧電極位置檢測裝置
圖1係顯示鋰離子二次電池之外觀的斜視圖。
圖2係鋰離子二次電池的分解斜視圖。
圖3(A)係袋裝正極的平面圖，圖3(B)係負極的平面圖。
圖4係顯示在袋裝正極重疊負極的樣子的平面圖。
圖5係顯示薄片層積裝置的概略平面圖。
圖6係顯示薄片層積裝置的斜視圖。
圖7係朝向圖6的箭號方向所觀看的正極供給平台的正面圖。
圖8係正極供給平台的平面圖。
圖9(A)係顯示在藉由層積機器人所為之負極及袋裝正極的層積動作中，吸附手位於層積載台的上方及負極供給平台的上方的樣子的斜視圖，圖9(B)係顯示在藉由層積機器人所為之負極及袋裝正極的層積動作中，吸附手下降的樣子的斜視圖。
圖10(C)係顯示在藉由層積機器人所為之負極及袋裝正極的層積動作中，L字形臂部以預定量上升的樣子的斜視圖，圖10(D)係顯示L字形臂部以預定量旋動的樣子的斜視圖。
圖11(E)係顯示在藉由層積機器人所為之負極及袋裝正極的層積動作中，L字形臂部以預定量下降的樣子的斜視圖，圖11(F)係顯示在藉由層積機器人所為之負極及袋 裝正極的層積動作中，L字形臂部以預定量上升的樣子的斜視圖。
圖12係顯示確認袋裝正極內的正極的位置的樣子的概念圖。
圖13係顯示所被檢測到的正極的位置的概念圖。
圖14係顯示確認袋裝正極內的正極的位置的樣子的概念圖，圖14(A)係由正面觀看確認袋裝電極的正極的位置時的層積體的概念圖，圖14(B)係由平面觀看層積體的概念圖。
圖15係顯示特定出邊的位置的正極的樣子的概念圖。
圖16係顯示確認負極的位置的樣子的概念圖，圖16(A)係由正面觀看確認負極的位置時的層積體的概念圖，圖16(B)係由平面觀看層積體的概念圖。
圖17係顯示特定出邊的位置的負極的樣子的概念圖。
圖18係顯示正極24與負極的相對位置的概念圖。
圖19係顯示判定負極的位置的樣子的概念圖。
圖20係顯示隔離件的透過特性的概略圖。
圖21係顯示其他薄片層積裝置的斜視圖。
圖22係朝向圖21的箭號方向所觀看的正極供給平台的正面圖。
圖23(A)係顯示確認袋裝正極內的正極的位置的樣子的概念圖，圖23(B)係顯示確認隔離件的位置的樣子的概 念圖。
圖24係顯示判定正極的位置的樣子的概念圖。
圖25係顯示在隔離件發生捲縮的樣子之一例的概略圖。
20‧‧‧袋裝正極
30‧‧‧負極
70、72‧‧‧光源
80、82‧‧‧攝影機
100‧‧‧薄片層積裝置
110‧‧‧層積機器人
112‧‧‧L字形臂部
116‧‧‧吸附手
120‧‧‧正極供給平台
122‧‧‧XY載台
130‧‧‧負極供給平台
132‧‧‧XY載台
142‧‧‧載置部
144‧‧‧驅動部
146‧‧‧夾持具
200‧‧‧電極位置檢測裝置

Claims (19)

  1. 一種電極層積裝置，其係在層積載台上層積：在形成為袋狀的隔離件內配置有第1電極的袋裝電極、及不同於前述第1電極的極性的第2電極的電極層積裝置，其具有：檢測手段，其係在前述袋裝電極的供給部中檢測前述第1電極的位置；設在前述供給部的位置調整手段，其係根據所檢測到的前述第1電極的位置，以前述第1電極的位置成為預定位置的方式調整前述袋裝電極的位置；及層積手段，其係在被載置於前述層積載台的前述第2電極，層積藉由前述位置調整手段被調整位置後的前述袋裝電極。
  2. 如申請專利範圍第1項之電極層積裝置，其中，前述位置調整手段係根據所檢測到的前述第1電極的位置及與前述第2電極的層積所求出的基準位置，來調整前述袋裝電極的位置。
  3. 如申請專利範圍第2項之電極層積裝置，其中，前述位置調整手段係在載置有前述袋裝電極的狀態下，可將該袋裝電極以平面方向進行移動及旋轉之至少一方的載台。
  4. 如申請專利範圍第1項之電極層積裝置，其中，前述檢測手段係包含：第1投光手段，其係將透過前述隔離件而不透過前述 第1電極的第1光投射在前述第1電極；及第1受光手段，其係接收透過前述隔離件的前述第1光，根據藉由前述第1受光手段所得之受光結果，來檢測前述第1電極的位置。
  5. 如申請專利範圍第4項之電極層積裝置，其中，藉由前述第1投光手段所被投射的前述第1光係前述隔離件的透過率為50%以上的波長的光。
  6. 如申請專利範圍第5項之電極層積裝置，其中，前述隔離件為陶瓷隔離件，前述第1光為近紅外光。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項之電極層積裝置，其中，前述檢測手段係檢測前述第1電極的邊，根據該邊的位置，來檢測前述第1電極的位置。
  8. 如申請專利範圍第4項之電極層積裝置，其中，前述檢測手段係具有：第2投光手段，其係投射在前述隔離件作反射的第2光；第2受光手段，其係接收在前述隔離件作反射的前述第2光；及檢測手段，其根據藉由前述第1受光手段及前述第2受光手段所得之受光結果，檢測前述隔離件及前述第1電極的位置，且檢測前述第1電極相對前述隔離件的相對位置。
  9. 如申請專利範圍第8項之電極層積裝置，其中，前 述檢測手段係判斷前述第1電極相對前述隔離件的相對位置的良否。
  10. 如申請專利範圍第4項之電極層積裝置，其中，前述隔離件為陶瓷隔離件，前述第1光為近紅外光。
  11. 如申請專利範圍第8項至第10項中任一項之電極層積裝置，其中，前述第1投光手段及前述第2投光手段係隔著前述第1電極而被配置在相互呈相反側，前述第1受光手段及前述第2受光手段係藉由共通的受光裝置予以實現，前述第1電極的位置係根據被前述電極所遮斷的前述第1光的影子來進行檢測。
  12. 如申請專利範圍第8項至第10項中任一項之電極層積裝置，其中，前述檢測手段係檢測前述隔離件及前述第1電極的邊，根據各自的邊的位置，來檢測前述第1電極相對前述隔離件的位置。
  13. 如申請專利範圍第8項至第10項中任一項之電極層積裝置，其中，前述檢測手段係根據藉由前述第2受光手段所得之受光結果，來檢查在袋狀的前述隔離件是否發生捲縮。
  14. 如申請專利範圍第8項至第10項中任一項之電極層積裝置，其中，袋狀的前述隔離件係藉由接合部來接合2枚隔離件的端邊所形成，前述檢測手段係根據藉由前述第1受光手段所得之受光結果，檢測前述接合部，根據前述電極相對前述接合部 的相對位置來判斷電極位置的良否。
  15. 如申請專利範圍第8項至第10項中任一項之電極層積裝置，其中，藉由前述第1投光手段所被投射的前述第1光係前述隔離件的透過率為50%以上的波長的光。
  16. 一種電極層積方法，其係在層積載台上層積：在形成為袋狀的隔離件內配置有第1電極的袋裝電極、及不同於前述第1電極的極性的第2電極的電極層積方法，其具有：檢測工程，其係在前述袋裝電極的供給部中檢測第1電極的位置；位置調整工程，其係根據所檢測到的前述第1電極的位置，以前述電1電極的位置成為預定位置的方式，在前述袋裝電極的供給部中調整前述袋裝電極的位置；及層積工程，其係在被載置於前述層積載台的前述第2電極，層積藉由前述位置調整工程被調整位置後的前述袋裝電極。
  17. 如申請專利範圍第16項之電極層積方法，其中，前述位置調整工程係根據所檢測到的前述第1電極的位置及與前述第2電極的層積所求出的基準位置，來調整前述袋裝電極的位置。
  18. 如申請專利範圍第16項或第17項之電極層積方法，其中，前述檢測工程係包含：第1投光工程，其係將透過前述隔離件而不透過前述第1電極的第1光投射在前述第1電極； 第1受光工程，其係接收透過前述隔離件的前述第1光；及根據藉由前述受光工程所得之受光結果，來檢測前述第1電極的位置的工程。
  19. 如申請專利範圍第18項之電極層積方法，其中，前述檢測工程係包含：第2投光工程，其係投射在前述隔離件作反射的第2光；第2受光工程，其係接收在前述隔離件作反射的前述第2光；及根據前述第1受光工程及前述第2受光工程中之受光結果，檢測前述隔離件及前述電極的位置，且檢測前述第1電極相對前述隔離件的相對位置的工程。
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