CN119481206A 层叠电极体的制造装置及制造方法 （松下控股株式会社）

202080024626.X2020.03.11本发明涉及层叠电极体的制造装置及制造方法。层叠电极体的制造装置包括：第1层叠滚是利用切断部件将层叠隔膜单板和电极而成的用于将进行所述切断而切出的层叠体层叠于与在第1隔膜单板上以分开的方式配置多个第1极膜单板上以分开的方式配置多个第2极板而成的述第1隔膜单板和所述第2隔膜单板以规定宽度2第1层叠滚筒，其用于将层叠体层叠于第1层叠台，第2层叠滚筒，其与所述第1层叠滚筒不同，用于将进行所所述层叠体是在第1隔膜单板上以分开的方式配置多个第1极板，在该第1极板上配置所述切断部件将所述4层层叠体的所述第1隔膜单板和所述第2隔膜单板以规定宽度切所述第1层叠滚筒和所述第2层叠滚筒以相对于进行所述切断而切出的层叠体的输送所述第1层叠滚筒和所述第2层叠滚筒以向互不相同的方向进行旋转进行所述切断而切出的层叠体经由所述第1层叠滚筒而输入到所述第2层所述第1层叠滚筒在其外周面具备保持所述层叠体的多个第1层叠头，所述多个第1层第1层叠滚筒，其用于将层叠体层叠于第1层叠台，第2层叠滚筒，其与所述第1层叠滚筒不同，用于将进行所所述层叠体是在第1隔膜单板上以分开的方式配置多个第1极板，在该第1极板上配置所述切断部件将所述3层层叠体的所述第1隔膜单板和所述第2隔膜单板以规定宽度切所述第1层叠滚筒和所述第2层叠滚筒以相对于进行所述切断而切出的层叠体的输送所述第1层叠滚筒和所述第2层叠滚筒以向互不相同的方向进行旋转进行所述切断而切出的层叠体经由所述第1层叠滚筒而输入到所述第2层3所述第1层叠滚筒在其外周面具备保持所述层叠体的多个第1层叠头，所述多个第1层将层叠体输送到第1层叠滚筒或第2层叠滚筒，该层叠体是利用切断板和极板而成的层叠体的所述隔膜单板以规定利用与所述第1层叠滚筒不同的所述第2层叠滚筒将切出的层叠体层叠于与所述第1层所述层叠体是在第1隔膜单板上以分开的方式配置多个第1极板，在该第1极板上配置所述切断部件将所述4层层叠体的所述第1隔膜单板和所述第2隔膜单板以规定宽度切所述第1层叠滚筒和所述第2层叠滚筒向彼此相同的方向进行旋转所述第1层叠滚筒和所述第2层叠滚筒向互不相同的方向进行旋转将层叠体输送到第1层叠滚筒或第2层叠滚筒，该层叠体是利用切断板和极板而成的层叠体的所述隔膜单板以规定利用与所述第1层叠滚筒不同的所述第2层叠滚筒将切出的层叠体层叠于与所述第1层所述层叠体是在第1隔膜单板上以分开的方式配置多个第1极板，在该第1极板上配置所述切断部件将所述3层层叠体的所述第1隔膜单板和所述第2隔膜单板以规定宽度切所述第1层叠滚筒和所述第2层叠滚筒向彼此相同的方向进行旋转所述第1层叠滚筒和所述第2层叠滚筒向互不相同的方向进行旋转4[0001]本申请是国际申请日为2020年3月11日(进入中国国家阶段日期：2021年9月26[0003]例如在车载用的锂离子二次电池等中，由于要求较大的容量和较低的内部电阻、出部以比输送装置输送电极的输送速度慢的速度朝向层[0005]在专利文献2中记载了一种用于制造正极、负极彼此之间隔着隔膜而交替地层叠绕部件的侧周面的圆周方向的局部向半径方向5行所述切断而切出的层叠体的输送方向而言向彼此相同的方向进行旋转的[0017]在本公开的又一个技术方案中，进行所述切断而切出的层叠体经由所述第1层叠将所述4层层叠体的所述第1隔膜单板和所述第2隔膜单板以规所述第2隔膜单板而成的，所述切断部件用于将所述4层层叠体和所述3层层叠体各自的所述第1隔膜单板和所述第2隔膜单板以规定宽[0021]在本公开的又一个技术方案中，所述第1层叠滚筒将1个所述3层层叠体层叠于所[0022]在本公开的又一个技术方案中，在将1个所述3层层叠体层叠于所述第1层叠台且将所述规定数量的所述4层层叠体层叠于所述第1层叠台之前从所述切断部件供给来所述3第2层叠滚筒将供给来的所述3层层叠体层叠于所述[0023]在本公开的又一个技术方案中，所述第1层叠滚筒在其外周面具备保持所述层叠6多个第2层叠头沿滚筒圆周方向进行旋转并将所述层叠第2层叠滚筒，该层叠体是将层叠隔膜单板和极板而成的层叠体的所述隔膜单板以规定宽第1层叠滚筒不同的所述第2层叠滚筒将切出的层叠体层叠于与所述第1层叠台不同的第27[0084]图1示出本实施方式的层叠电极体的制造装置的概念图。实施方式的制造装置是8包括切断部件和用于吸附保持负极单板N的外周面。切断部件例如是沿与该外周面的圆周方向大致正交的方向进行移动的刀片。供给来的负极单板N吸附保持于该外周面而进行旋上相邻的2个电极切割头设为电极切割头a和电极切割头b时，电极切割头a和电极切割头b9电极切割头的刀片切断负极单板N的切断位置，并且能进行通过切断而生成的负极板的位极板在吸附保持于电极切割头各自的外周面的状态下被[0092]负极加热滚筒12是第1极加热滚筒，其以邻近负极切割滚筒10的方式与负极切割言，负极加热滚筒12的第2角速度被设定为其线速度与后述的粘接滚筒18的线速度大致相热)工序是为了在之后的粘接工序中使隔膜和负极板热粘接。利用负极加热滚筒12加热的极单板P由正极集电体和形成在正极集电体上的正极活性物质层构成。正极活性物质层既切断部件和用于吸附保持正极单板P的外周面。切断部件例如是沿与该外周面的圆周方向极切割头b绕滚筒的共用中心轴以恒定的速度进行旋转，并且在正极切割滚筒14的圆周上利用搭载于电极切割头的圆刀片切断正极单板P的切断位置，并且能进行通过切断而生成吸附保持于电极切割头各自的外周面的状态下[0100]正极加热滚筒16是第2极加热滚筒，其以邻近正极切割滚筒14的方式与正极切割言，正极加热滚筒16的第4角速度被设定为其线速度与后述的粘接滚筒18的线速度大致相热)工序是为了在之后的粘接工序中使隔膜和正极板热粘接。利用正极加热滚筒16加热的[0102]粘接滚筒18以与负极加热滚筒12和正极加热滚筒16均邻近的方式配置在负极加保持于负极加热滚筒12的加热完毕的负极板在与粘接滚筒18邻近的位置被排出到粘接滚切割滚筒10的电极切割头的在与负极加热滚筒12邻近的位置的跟前的线速度与粘接滚筒性聚合物的热塑性层，利用由加热引起的热塑性聚合物的塑性变形将带状隔膜S1和负极膜S1/负极板/带状隔膜S2/正极板的4层层叠体。4层层叠体从粘接滚筒18被输送到隔膜切状隔膜S1/负极板/带状隔膜S2的3层层叠体。3层层叠体与4层层叠体同样从粘接滚筒18被方向进行移动的刀片。输送来的4层层叠体和3层层叠体吸附保持于该外周面而进行旋转。隔配置的相邻负极板之间，或者带状隔膜S1/负极板/带状隔膜S2的3层层叠体的以规定间筒22排出的切断完毕的4层层叠体和3层层叠体的位置(XY位置)和倾斜角(θ)而进行对位，[0122]向负极切割滚筒10供给利用张力辊调整了张力的带状的负极单板N。负极切割滚的负极单板N吸附保持于电极切割头的外周面而与电极[0123]在多个电极切割头分别设有沿与圆周方向大致正交的方向即负极切割滚筒的宽[0124]吸附保持于负极切割滚筒10的电极切割头的负极板在与负极加热滚筒12邻近的[0127]在多个电极切割头分别设有沿与圆周方向大致正交的方向即正极切割滚筒的宽[0128]吸附保持于正极切割滚筒14的电极切割头的正极板在与正极加热滚筒16邻近的接滚筒18的旋转方向的上游侧朝向下游侧依次配置隔膜S1的供给位置、负极板的供给位力进行加压。粘接滚筒18保持以规定间隔配置在隔膜S1上的负极板而旋转输送该负极板，在隔膜S2的供给位置带状的隔膜S2配置在负极板上，利用热压接辊19的按压力压接隔膜[0133]利用热压接辊19进行了热压接的3层层叠体进而被旋转输送至与正极加热滚筒16极板/带状的隔膜S2构成的3层层叠体和由带状的隔膜S1/负极板/带状的隔膜S2/正极板构筒或辊按压由负极切割滚筒10切出的负极板的端部和由正极切割滚筒14切出的正极板的出的负极板的端部和由正极切割滚筒14切出的正极板的端部使滚筒间压力和由热压接辊[0136]隔膜切割滚筒20将借助张力辊供给来的3层层叠体和4层层叠体吸附保持于外周旋转输送至与层叠滚筒22邻近的位置。在隔膜切割头的外周面形成有用于吸附保持3层层形状呈大致字母T形，在层叠头的外周面形成有用于吸附保持3层层叠体和4层层叠体的吸吸附保持的3层层叠体或4层层叠体抵接于层叠台24或者在层叠台24上已经层叠有3层层叠体或4层层叠体的情况下使吸附保持的3层层叠体或4层层叠体抵接于这些层叠体上，解除自负极集电体的一个边缘突出形成(向与带状的负极单板N的延伸方向正交的方向突出形自正极集电体的一个边缘突出形成(向与带状的正极单板P的延伸方向正交的方向突出形上的方式以恒定间隔配置并粘接正极板PP。正极板PP配置在负极板NP的存在区域的内部。[0155]层叠滚筒22在从隔膜切割滚筒20接收到矩形形状的3层层叠体30和4层层叠体40时，将其上下翻转而以正极板PP/隔膜S2/负极板NP/隔膜S1的形态配置并层叠在层叠台24的3层层叠体30上。由此，在层叠台24上层叠有隔膜S2/负极板NP/隔膜S1/正极板PP/隔膜隔膜S2/负极板NP/隔膜S1/正极板PP/隔膜S2/负极板NP/隔膜S1/……/正极板PP/隔膜S2/[0159]图8示出利用隔膜切割滚筒20进行的隔膜切断工序。利用粘接滚筒18粘接的带状的3层层叠体30和4层层叠体40在相邻的负极板NP之间的大致中间位置被切断而分离。同[0160]图9示出切断了的3层层叠体30和4层层叠体40。例如在每38个正极板PP中产生一[0161]图10示出首先在层叠台24上配置3层层叠体30然后在该3层层叠体30上依次层叠4层层叠体40而成的层叠电极体的结构。是1个3层层叠体30和37个4层层叠体40层叠而成的[0164]在电极切割头的外周面14p形成有吸附孔14g，该吸附孔14g用于吸附保持正极单板P和(切断后的)正极板PP。在外周面14p的与圆周方向正交的方向(图中b方向)的大致中着电极切割头的旋转而凸轮14u沿着凸轮槽进行移动，从而借助齿轮齿条机构使圆刀片50a、50b在相邻的电极切割头之间的间隙中沿与圆周方向正交的方向(图中b方向)沿着轨[0166]图12示出上下的圆刀片50a、50b以在正极单板P的厚度方向上相互重叠的方式配在将上下的圆刀片50a的刀尖与圆刀片50b的刀尖之间的在正极单板P的厚度方向上的距离[0169]图14例示出利用图13的电极切割头14a和电极切割头14b对正极单板P进行的切断周面的同时绕滚筒的旋转轴中心进行旋转。正极单板P由正极集电体P1和形成于该正极集头14a的切断机构14t使圆刀片50a、50b进行去往移动，切断正极单板P的正极活性物质层集电体P1尚未被切断，而保持着带状地继续吸附保持于电极切割头14a的外周面和电极切[0175]图17示出图16的(b)中的切断面c的截面。图17示出由图13的电极切割头14a和电PP的电极切割头14a向远离保持正极单板P的电极切割头14b的方向进行了移动之后，图11所示的凸轮14w进行旋转而使旋转轴14x进行旋转，随着旋转轴14x的旋转，切断机构模块[0182]像以上那样利用正极切割滚筒14切断正极单板P而生成正极板PP，生成的正极单[0184]带式输送机140配置在正极切割滚筒14与正极加热滚筒16的抵接部分的附近，带式输送机140的一端插入到正极切割滚筒14的槽14r内(参照图11)。带式输送机140的插入到槽14r内的一端侧的带轮的宽度与槽14r的宽度大致相同。带式输送机140的另一端侧的正极加热滚筒16的附近，在带式输送机140的另一端侧的带轮处折回而再次返回到正极切加热滚筒16的外周面的吸附孔吸引，从带式输送机140移动到正极加热滚筒16的外周面并[0186]以上，说明了正极切割滚筒14对正极单板P的切断及从正极切割滚筒14向正极加热滚筒16进行的正极板PP的供给，但负极切割滚筒10对负极单板N的切断及从负极切割滚[0188]图23A示出负极加热滚筒12和粘接滚筒18。负极加热滚筒12接收由负极切割滚筒旋弹簧120的挠曲量发生变化，由此调整作为负极加热滚筒12与粘接滚筒18的抵接点的加[0190]负极加热滚筒12利用加压点的加压力将加热完毕的负极板NP按压于粘接滚筒18制装置的存储器中。将基于消除2个滚筒的偏心量的合成波形这样的消除波形的驱动信号[0193]控制装置通过将该消除波形作为驱动信号波形来驱动马达124，从而能够消除各在负极板NP的圆周方向的两端部降低负极加热滚筒12和粘接滚筒18之间的加压力或者中不降低负极加热滚筒12和粘接滚筒18之间的加压力或者不中断加压地将负极板NP粘接在具有降低负极加热滚筒12和粘接滚筒18之间的加压力或者中断加压的时间点的基础之上[0201]在图25的(b)中，在负极板NP进一步被旋转输送而除圆周方向前端部之外的中央[0202]在图25的(c)中，在负极板NP进一步被旋转输送而圆周方向后端部抵接于隔膜S1图23C说明降低负极加热滚筒12和粘接滚筒18之间的加压力或者中断加滚筒18之间的加压力或者中断加压的方式进行动作。凸轮机构80利用相对于马达124的驱定，但安装有负极加热滚筒12的支柱β与安装有粘接滚筒18的支柱α之间的距离发生变动。法降低负极加热滚筒12和粘接滚筒18之间的加压力或者对于负极加热滚筒12的支柱β独立地驱动的倾斜构件88、辊90及凸轮机构92设于支柱β侧。[0209]另外，在上述说明中说明了通过马达124的驱动而以恒定的加压力将负极板NP粘通过驱动马达124，也能够在以恒定的加压力将负极板NP粘接于带状的隔膜S1的基础之上[0210]例如能够利用配置在负极加热滚筒12的附近的照相机来检测负极加热滚筒12上16与粘接滚筒18的偏心量而以恒定的加压力将正极加热滚筒16按压于粘接滚筒18的驱动[0215]图26用单点划线示出利用负极加热滚筒12和粘接滚筒18对带状的隔膜S1和负极板NP的4个边中的、相对的2个边即在带状的隔膜S1、S2的长度方向上相对的2个边不被加保持部的外周面形成有吸附孔，该吸附孔用于吸附保持被隔膜切割滚筒20切断而生成的3头在吸附保持着3层层叠体30和4层层叠体40的状态下将它们旋转输送至与层叠台24邻近已经层叠有3层层叠体30或4层层叠体40的情况下使吸附保持的3层层叠体30或4层层叠体[0223]如图30所示，层叠头22a～22m绕层叠滚筒22的旋转中心轴以恒定角速度进行旋靠近与层叠台24邻近的位置时摆动至保持部的外周面与层叠台24的台面大致平行的角度，在维持保持部的外周面与层叠台24的台面大致平行的状态的同时通过臂沿半径方向进行于外周面的3层层叠体30或4层层叠体40层叠在叠头22a在将3层层叠体30或4层层叠体40层叠在层叠台24上之后沿圆周方向进行旋转，自的旋转的同时进行旋转，在臂22a1和臂22a2进行摆动和半径方向的移动的同时进行摆动、在吸附保持着3层层叠体30或4层层叠体40的状[0232]在层叠了3层层叠体30或4层层叠体40之后，层叠头22a为了退避至规定位置θ3而层层叠体40并将它们吸附保持于外周面22a3之后到达规定24包括供3层层叠体30和4层层叠体40层叠的台面24g和从上方按压保持层叠于该台面24g[0236]台面24g与3层层叠体30和4层层叠体40的矩形形状对应地形成为矩形形状的外正交的2个轴设为X轴和Y轴，将X轴的以水平面内的某个方向为基准的旋转方向设为θ方向周面的3层层叠体30或4层层叠体40的吸附保持姿势相配合。层叠顺序例如是首先将3层层以与用于将台面24g沿X_Y方向和θ方向驱动而定位的驱动源同样搭载于层叠台24，但为了~24d被弹簧24f向铅垂下方加压，利用该加压力按压保持台面24g上的3层层叠体30和4层长边的延长线限定的区域内。爪24d在初始位置退避到台面24g的存在区域外(退避位置)，其轴位于由台面24g的相对的2个长边的延长线限定的区域内。爪24a在初始位置退避到台保持层叠在台面24g上的层叠体。爪24b是与爪24d相同的动作，爪24c是与爪24a相同的动[0239]在按压保持层叠体时，位于台面24g的对角线上的爪24a与爪24c及爪24b与爪24d[0242]图38的(b)示出自图38的(a)的状态在3层层叠体30_1上新层叠有4层层叠体40_2在4层层叠体40_2上。爪24b和爪24d利用弹簧24f的加压力从上方向铅垂下方按压保持4层[0245]图38的(e)示出自图38的(d)的状态在4层层叠体40_2上新层叠有下一个层叠体在4层层叠体40_3上。爪24a和爪24c利用弹簧24f的加压力从上方向铅垂下方按压保持4层层叠体40_3。通过重复以上的动作，在3层层叠体30_1上依次层叠有4层层叠体40_2、40_[0247]本实施方式的爪24a～24d和各自的轴如图37所示配置在由台面24g的相对的2个[0248]图39示出爪24a～24d各自的轴配置在由台面24g的相对的2个长边的延长线限定24g的相对的2个长边的延长线限定的区域外。注意看图37中的爪24d的位置与图39中的爪[0249]若爪24a～24d各自的轴配置在由台面24g的相对的2个长边的延长线限定的区域外，则在吸附保持于层叠滚筒22的层叠头22a～22m的外周面的层叠体向台面24g上层叠的体40_3的情况下，吸附保持于层叠滚筒22的外周面的4层层叠体40_3从台面24g的横向(在爪24b和爪24d位于台面24g上(待机位置)并待机，在4层层叠体40_3层叠在4层层叠体40_2[0251]图40～图44更详细地示出与层叠头22a～22m的动作相连动的、层叠台24的爪24a[0252]图40示出在层叠台24的台面24g已经层叠有3层层叠体30_1和4层层叠体40_2且接下来利用层叠头22a新层叠4层层叠体40_3的情况下的侧视图。在图中，作为爪示出24c、[0253]爪24c利用弹簧24f的加压力按压保持台面24g上的3层层叠体30_1和4层层叠体下方进行移动直到4层层叠体40_3层叠在台面24g的3层层叠体30_1和4层层叠体40_2上为40_3层叠在台面24g的3层层叠体30_1和4层层叠体40_2上时[0256]图43示出将4层层叠体40_3层叠在3层层叠体30_1和4层层叠体40_2上的状态。由于爪24c(和爪24a)按压保持3层层叠体30_1和4层层叠体40_2，因此4层层叠体40_3层叠在位置)而处于待机状态，以备接下来应新层叠的4层层叠体即吸附保持于层叠头22b的外周此在层叠体层叠之后能迅速地按压保持该层叠周方向观察到的截面不平坦而是弯曲成凹面形状或凸面形状，在该凹面或凸面吸附保持3层层叠体的大小小一圈的情况下，也能够抑制3层层叠体或4层层叠体的自层叠头22a的端叠头22a的外周面弯曲成凹面形状的情况下，层叠头22a与台面24g邻近的位置是指层叠头22a的位于最外周的部位与台面24g之间的[0263]图45示出除了配置有层叠滚筒22和层叠台24之外还配置有层叠滚筒23和层叠台[0264]由隔膜切割滚筒20切断而生成的3层层叠体30和4层层叠体40被供给到层叠滚筒割滚筒20输送的3层层叠体30和4层层叠体40的输送方向而言向相同的方向进行旋转这样[0266]图46示出使用层叠滚筒22与层叠台24的组及层叠滚筒23与层叠台25的组的层叠[0267]用于控制制造装置整体的控制装置将由隔膜切割滚筒20切断而生成的3层层叠体30和4层层叠体40选择性地供给到层叠滚筒22和层叠滚筒23中的任一者。例如在最初在层制装置将来自隔膜切割滚筒20的3层层叠体30和4层层叠体40首先供[0268]层叠滚筒22接收从隔膜切割滚筒20供给来的3层层叠体30，将其层叠在层叠台24后的第37个4层层叠体40供给到层叠滚筒22时，控制装置将隔膜切割滚筒20的输出目的地[0269]层叠滚筒23接收从隔膜切割滚筒20供给来的3层层叠体30，将其层叠在层叠台25最后的第37个4层层叠体40供给到层叠滚筒23时，控制装置将隔膜切割滚筒20的输出目的[0270]另外，若是从隔膜切割滚筒20正常供给3层层叠体30、4层层叠体40、4层层叠体产生正极板PP的粘接不良，因此当在粘接滚筒18的检查工序中将第37个4层层叠体40判定不是被供给到层叠滚筒22而是被供给到层叠滚筒23，层叠滚筒23将该3层层叠体30层叠于[0272]另外，在3层层叠体30上层叠有规定数量的4层层叠体40的层叠体被进行加压和/于依次供给4层层叠体40，因此控制装置将隔膜切割滚筒20的输出目的地维持为层叠滚筒进行加热的功能的同时还具有正常/不良的判定功能和不良排除功能。正极加热滚筒16也同样在具有对正极板PP进行加热的功能的同时还具有正常/不良的判定功能和不良排除功极切割滚筒14具有正常/不良的判定功能，负极加热滚筒12和正极加热滚筒16具有不良排20在具有切割隔膜的功能的同时还具有正常/不良的判定22的3层层叠体30和4层层叠体40依次层叠于与层叠滚筒22相邻地配置的层叠台24。此外，供给到层叠滚筒23的3层层叠体30和4层层叠体40依次层叠于与层叠滚筒23相邻地配置的25的3层层叠体30和4层层叠体40相对于从层叠滚筒22供给到层叠台24的3层层叠体30和4[0289]负极切割滚筒10切断带状的负极单板N而生成负极板NP，在对负极板NP进行了加了加热后将其供给到粘接滚筒18。可以说正极切割滚筒14兼具图1中的正极加热滚筒16的输送机构将来自正极切割滚筒14的加热完毕的正极板PP输送到粘接滚而生成的3层层叠体30和4层层叠体40借助输送机[0295]粘接滚筒18具备具有圆刀片的粘接头，在规定的切断位置28切断带状的隔膜S1、2层层叠体或4层以上的层叠数的层叠体。例如也可以在图1中删除正极切割滚筒14和正极它们作为2层层叠体供给到隔膜切割滚筒20。也可以将隔膜S2供给到负极板NP上并在粘接