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公開番号2025016081
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-31
出願番号2023119116
出願日2023-07-21
発明の名称巻回電極体の製造方法、製造装置、および蓄電デバイス
出願人プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01M 10/04 20060101AFI20250124BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】巻回電極体の湾曲部分に掛かる応力を緩和する。
【解決手段】巻回電極体の製造方法は、帯状の正極シート3と、負極シート4と、第1セパレータシート5と、第2セパレータシート6とが予め定められた順番に重ねられた積層シート2を送るとともに、対向する一対の平坦面部21aと、一対の平坦面部21aの両側を繋ぐ一対の円弧面部21bとを有するオーバル形状の外周面を有する巻軸21を回転させ、巻軸21の外周面に積層シート2を巻きつける巻回工程と、巻回工程でオーバル形状に形成した積層シートを、一対の平坦部を押し合わせるようにプレスするプレス工程と、を含む。巻回工程では、巻軸21の1回転当たり、巻軸21に巻かれた積層シート2の巻数に応じた外周長よりも長い長さ、積層シート2を送る。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
帯状の正極シートと、帯状の負極シートと、帯状の第１セパレータシートと、帯状の第２セパレータシートとが予め定められた順番に重ねられた積層シートを送るとともに、対向する一対の平坦面部と、前記一対の平坦面部の両側を繋ぐ一対の円弧面部とを有するオーバル形状の外周面を有する巻軸を回転させ、前記巻軸の前記外周面に前記積層シートを巻きつける巻回工程と、
前記巻回工程でオーバル形状に形成した前記積層シートを、一対の平坦部を押し合わせるようにプレスするプレス工程と、を含み、
前記巻回工程では、前記巻軸の１回転当たり、前記巻軸に巻かれた前記積層シートの巻数に応じた外周長よりも長い長さ、前記積層シートを送る、
巻回電極体の製造方法。
続きを表示（約 2,300 文字）【請求項２】
前記巻回工程では、前記円弧面部に前記積層シートを巻きつけるときに、前記円弧面部に巻かれた前記積層シートの巻数に応じた外周長よりも長い長さ、前記積層シートを送る、
請求項１に記載の巻回電極体の製造方法。
【請求項３】
前記プレス工程は、前記積層シートの前記一対の平坦部の一部からプレスを開始し、前記積層シートの一対の円弧状部分に向かってプレス領域が広がっていくようにプレスを行う第１のプレス工程を含む、
請求項１に記載の巻回電極体の製造方法。
【請求項４】
前記第１のプレス工程では、
前記積層シートの前記一対の平坦部をそれぞれ押す、対向する一対のプレス部材と、
前記一対のプレス部材にそれぞれ設けられ、対向するプレス部材の側に向かって凸するように湾曲させた一対の板バネと、を有するプレス装置を使用する、
請求項３に記載の巻回電極体の製造方法。
【請求項５】
帯状の正極シートと、帯状の負極シートと、帯状の第１セパレータシートと、帯状の第２セパレータシートとが予め定められた順番に重ねられた積層シートが巻回された巻回電極体を製造する装置であって、
対向する一対の平坦面部と前記一対の平坦面部の両側を繋ぐ一対の円弧面部とを有するオーバル形状の外周面を有し、前記外周面に前記積層シートが巻きつけられる巻軸と、
前記巻軸を回転させる巻軸駆動装置と、
前記巻軸に向けて前記積層シートを送る送り装置と、
前記巻軸駆動装置を制御して前記巻軸の回転を制御するとともに、前記送り装置を制御して前記積層シートの送り量を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記送り装置を制御して、前記巻軸の１回転当たり、前記巻軸に巻かれた前記積層シートの巻数に応じた外周長よりも長い長さ、前記積層シートを送らせる、
巻回電極体の製造装置。
【請求項６】
前記巻軸の前記円弧面部に巻かれた前記積層シートを前記円弧面部に向けて押さえる押さえローラをさらに備えている、
請求項５に記載の巻回電極体の製造装置。
【請求項７】
前記制御装置は、少なくとも前記円弧面部に前記積層シートを巻きつけている時間のうちの一部の時間において、前記送り装置を制御して、前記円弧面部に前記積層シートが巻かれる速度よりも前記積層シートの送り速度を速くする、
請求項５に記載の巻回電極体の製造装置。
【請求項８】
前記送り装置は、
前記積層シートを挟持して回転するように構成され、前記積層シートを前記巻軸に向けて送る一対のニップローラと、
前記一対のニップローラを回転させるニップローラ駆動装置と、
前記一対のニップローラを接近させて前記積層シートを挟持させ、または、前記一対のニップローラを離間させて前記積層シートを解放するニップローラ移動装置と、
前記巻軸の前記円弧面部に巻かれた前記積層シートを前記円弧面部に向けて押さえる押さえローラと、
前記押さえローラを回転させる押さえローラ駆動装置と、
前記押さえローラを前記円弧面部に当接させ、または、前記円弧面部から離間させる押さえローラ移動装置と、を備え、
前記制御装置は、
少なくとも前記円弧面部に前記積層シートを巻きつけている時間のうちの一部の時間において、前記ニップローラ移動装置を制御して前記一対のニップローラを離間させるとともに、前記押さえローラ移動装置および前記押さえローラ駆動装置を制御して、前記押さえローラを前記円弧面部に当接させた状態で回転させ、
他の時間においては、前記押さえローラ移動装置を制御して前記押さえローラを前記巻軸から離間させるとともに、前記ニップローラ移動装置および前記ニップローラ駆動装置を制御して、前記一対のニップローラに前記積層シートを挟持して送らせるように構成され、
前記一対のニップローラによる前記積層シートの送り速度を、前記巻軸に前記積層シートが巻かれる速度と同じとし、
前記押さえローラによる前記積層シートの送り速度を、前記円弧面部に前記積層シートが巻かれる速度よりも速くする、
請求項７に記載の巻回電極体の製造装置。
【請求項９】
前記巻軸に巻くことによりオーバル形状に形成した前記積層シートを、一対の平坦部を押し合わせるようにプレスするプレス装置をさらに備え、
前記プレス装置は、
前記積層シートの前記一対の平坦部をそれぞれ押す、対向する一対のプレス部材と、
前記一対のプレス部材にそれぞれ設けられ、対向するプレス部材の側に向かって凸するように湾曲させた一対の板バネと、を備えている、
請求項５に記載の巻回電極体の製造装置。
【請求項１０】
帯状の正極シートと、帯状の負極シートと、帯状の第１セパレータシートと、帯状の第２セパレータシートとが予め定められた順番に重ねられた積層シートが複数回にわたって巻回された巻回電極体を備え、
前記巻回電極体は、対向する一対の平坦部と、前記一対の平坦部の両側を繋ぐ一対の円弧状のＲ部と、を有するオーバル形状に巻回されており、前記積層シートは、前記Ｒ部を形成し前記Ｒ部の径方向に重ねられた複数の湾曲部を含み、
前記複数の湾曲部のうち、１の湾曲部の内周長は、前記１の湾曲部よりも１つ内側の湾曲部の外周長よりも長い、
蓄電デバイス。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻回電極体の製造方法、巻回電極体の製造装置、および、巻回電極体を備えた蓄電デバイスに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、帯状の正極シート、負極シート、およびセパレータシートが重ね合わされて巻回された巻回電極体を有するリチウムイオン二次電池の製造方法が開示されている。特許文献１に記載の方法では、テンションローラによって各シートにテンションを掛けた状態で巻芯が回転し、巻芯に各シートが巻かれる。特許文献１によれば、各シートの切断後や巻き終わり時のテンションフリーな状態では、シートが泳ぐようになり、良好に巻けない場合がある、とされる。そのため、特許文献１に記載の巻取装置は、最後に巻き終わる正極シートに対して、終端部の巻き終わりまで一貫して張力を掛ける支持ローラを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００１－３０２０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
巻軸に巻きつけることにより形成したシートの巻回体をプレスして成形する際、シートの湾曲した部分は変形される。そのため、プレス時、シートの湾曲部分には大きな応力が加わる。かかるシートの湾曲部分に加わる応力は、小さい方が好ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ここに開示する巻回電極体の製造方法は、巻回工程とプレス工程とを含む。前記巻回工程では、帯状の正極シートと、帯状の負極シートと、帯状の第１セパレータシートと、帯状の第２セパレータシートとが予め定められた順番に重ねられた積層シートを送るとともに、対向する一対の平坦面部と、前記一対の平坦面部の両側を繋ぐ一対の円弧面部とを有するオーバル形状の外周面を有する巻軸を回転させ、前記巻軸の前記外周面に前記積層シートを巻きつける。前記巻回工程では、前記巻軸の１回転当たり、前記巻軸に巻かれた前記積層シートの巻数に応じた外周長よりも長い長さ、前記積層シートを送る。前記プレス工程では、前記巻回工程でオーバル形状に形成した前記積層シートを、一対の平坦部を押し合わせるようにプレスする。
【０００６】
上記巻回電極体の製造方法によれば、巻回工程において、巻軸の１回転当たり、巻軸に巻かれた積層シートの巻数に応じた外周長よりも長い距離、積層シートが送られる。そのため、巻軸の１回転毎に、既に巻軸に巻かれている積層シートと、その外側に巻かれる積層シートとの間に隙間が生じる。プレス工程では、プレスされた積層シートがこの隙間に逃げることができる。そのため、上記巻回電極体の製造方法によれば、巻軸の円弧面部によって形成された積層シートの湾曲部分に対してプレス工程で掛かる応力を緩和できる。
【０００７】
また、ここに開示する巻回電極体の製造装置は、帯状の正極シートと、帯状の負極シートと、帯状の第１セパレータシートと、帯状の第２セパレータシートとが予め定められた順番に重ねられた積層シートが巻回された巻回電極体を製造する装置であって、対向する一対の平坦面部と前記一対の平坦面部の両側を繋ぐ一対の円弧面部とを有するオーバル形状の外周面を有し、前記外周面に前記積層シートが巻きつけられる巻軸と、前記巻軸を回転させる巻軸駆動装置と、前記巻軸に向けて前記積層シートを送る送り装置と、前記巻軸駆動装置を制御して前記巻軸の回転を制御するとともに、前記送り装置を制御して前記積層シートの送り量を制御する制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記送り装置を制御して、前記巻軸の１回転当たり、前記巻軸に巻かれた前記積層シートの巻数に応じた外周長よりも長い長さ、前記積層シートを送らせる。
【０００８】
上記巻回電極体の製造装置によれば、上記した巻回電極体の製造方法と同様の作用効果を奏することができる。
【０００９】
ここに開示する蓄電デバイスは、帯状の正極シートと、帯状の負極シートと、帯状の第１セパレータシートと、帯状の第２セパレータシートとが予め定められた順番に重ねられた積層シートが複数回にわたって巻回された巻回電極体を備える。前記巻回電極体は、対向する一対の平坦部と、前記一対の平坦部の両側を繋ぐ一対の円弧状のＲ部と、を有するオーバル形状に巻回されている。前記積層シートは、前記Ｒ部を形成し前記Ｒ部の径方向に重ねられた複数の湾曲部を含んでいる。前記複数の湾曲部のうち、１の湾曲部の内周長は、前記１の湾曲部よりも１つ内側の湾曲部の外周長よりも長い。
【００１０】
上記蓄電デバイスでは、１の湾曲部の内周長がその１つ内側の湾曲部の外周長よりも長く構成されている。そのため、前述と同じ理由により、巻回電極体の湾曲部分に掛かる応力が少ない。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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