JP2000337859A - シート状電極の厚さ測定方法および測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シート状電極の表面状態、歪み、測定時の振
動などの影響を低減ないし回避し、常時、精度の高い測
定ができる厚さ測定方法、および測定装置の提供。 【解決手段】 測定方法の発明は、シート状電極１を両
面側に対向・配置した複数対の押さえローラ５，５′で
押圧し、前記押圧された領域内のシート状電極１面に対
向させ、垂直に一対の接触式変位センサ２，３を一定の
圧力で当接してシート状電極１の厚さを計測する。ま
た、測定装置の発明は、シート状電極１を走行させる走
行機構４と、前記走行機構４で走行されるシート状電極
１を挟み、かつシート状電極１面に垂直に配置した一対
の接触式変位センサ２，３と、前記接触式変位センサ
２，３に隣接し、摺動可能に配置されてシート状電極１
を押圧する複数対の押さえローラ機構５，５′とを有す
ることを特徴とする。ここで、押さえローラ機構５，
５′は、触式変位センサ２，３に対して前後、もしくは
左右の少なくともいずれか一方の位置に摺動可能に配置
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシート状電極の厚さ
を測定する手段に係り、さらに詳しくはシート状電極の
歪みなどの影響を低減し、安定した厚さの測定を行うこ
とができる測定方法、および測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯電話機や携帯用ノート型パー
ソナルコンピューター（パソコン）など、電子機器類の
コードレス化、高性能化、あるいは小形軽量化の推進に
伴って、これら電子機器類の主電源となる電池の高性能
化が要求されている。そして、これら電子機器類の主電
源として、高性能化ないし高容量化を図れるニッケル水
素二次電池、あるいはリチウム二次電池などの実用化が
進められている。

【０００３】ところで、この種のニッケル水素二次電池
などは、一般的に、帯状（シート状）の正極および負極
の間に、電解液（電解質）を担持するセパレーターを介
挿させて捲回もしくは積層して電極群（発電要素部）を
形成し、この電極群を電池外装容器内に液密に封装した
構成を採っている。また、前記二次電池の電極群（電極
要素部）、たとえばニッケル水素二次電池の電極群は、
一般的に、帯状（シート状）の集電体にニッケル化合物
を含む正極活物質層を設けたものを正極とし、また、同
じく帯状の集電体にCaCu₅ 型の結晶構造を有する水素吸
蔵合金を含む負極活物質層を設けたものを負極として構
成されている。

【０００４】そして、上記シート状電極は、シート状集
電体に対応する電極活物質をペースト状ないしゲル状に
調製し、このペースト状ないしゲル状の電極活物質を集
電体面に塗工した後、乾燥し、さらに圧着などの処理を
施してから、所望の寸法に裁断されている。ここで、シ
ート状集電体面に対する電極活物質の塗工は、高容量化
ないし体積効率の向上を図るために、電極活物質の充填
量（電極活物質が担持される量）を増加させ、さらに、
電極活物質系ペーストの塗工膜を乾燥した後、圧着して
活物質層の付着密度を向上させ、電極層の高容量化ない
し高性能化が図られている。

【０００５】なお、前記シート状集電体としては、たと
えばアルミニウム、銅、ニッケル、チタン、ステンレス
などのシート状金属箔、あるいはエキスバンドメタルの
ようなシート状金網状もしくはシート状多孔薄板状など
が挙げられる。また、これらシート状集電体の形態は、
無孔なシート、孔あきシート、ネット状（網状）シート
などであり、その厚さは20〜50μm 程度である。

【０００６】上記したように、各シート状電極における
電極活物質の塗工膜の厚さ、付着（充填）密度は、電池
性能を大きく左右する重要な要素を成している。たとえ
ば電極活物質の塗工膜を含むシート状電極の厚さが薄い
場合、電池性能が低下するという問題がある。逆に、シ
ート状電極の厚さが厚い場合は、渦巻き状に捲装した電
極群の外径が大きくなるという問題がある。

【０００７】この電極群の大径化は、電池化するとき、
内部ショートが発生し易く、また、電池容積に占める電
極群の容積が大きくなって、電池内圧に悪影響が及ぶこ
とになる。したがって、シート状電極においては、その
厚さの高精度測定、厚さの管理が重要である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来、電池用シート状
電極の厚さは、たとえばレーザーセンサ、光反射方式、
あるいは接触式変位センサなどで、測定が行われてい
る。しかしながら、前記シート状電極の場合は、その製
造過程（工程）の複雑さなどに伴って、均質性の確保な
いし保持は至難といえる。

【０００９】つまり、製造されたシート状電極は、その
表面状態や歪みなどが相違するだけでなく、測定時には
振動の影響を受けるので、測定誤差を生じ易い。したが
って、安定した信頼性の高い厚さ測定が困難で、シート
状電極厚の品質管理が、十分に行い得ないのが実情であ
る。

【００１０】本発明は、上記事情に対処してなされたも
ので、シート状電極の表面状態、歪み、測定時の振動な
どの影響を低減ないし回避し、常時、精度の高い厚さ測
定ができる測定方法、および測定装置の提供を目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、シー
ト状電極を両面側に対向・配置した複数対の押さえロー
ラで押圧する工程と、前記押圧された領域内のシート状
電極面に対向させ、垂直に一対の接触式変位センサを一
定の圧力で当接してシート状電極の厚さを計測する工程
と、を有することを特徴とするシート状電極の厚さ測定
方法である。

【００１２】請求項２の発明は、シート状電極を走行さ
せる走行機構と、前記走行機構で走行されるシート状電
極を挟み、かつシート状電極面に垂直に配置した一対の
接触式変位センサと、前記接触式変位センサに隣接し、
摺動可能に配置されてシート状電極を押圧する複数対の
押さえローラ機構と、を有することを特徴とするシート
状電極の厚さ測定装置である。

【００１３】請求項３の発明は、請求項２記載のシート
状電極の厚さ測定装置において、接触式変位センサに対
して複数対の押さえローラが前後、もしくは左右の少な
くともいずれか一方の位置に摺動可能に配置されている
ことを特徴とする。

【００１４】請求項１〜請求項３の発明において、シー
ト状電極の厚さを測定する接触式変位センサは、図１
(a) ，(b) に模式的に示すような動作を行うものであ
る。たとえばシート状電極１面に対し垂直に対向・配置
された一対の接触式変位センサ２，３間に、厚さ2 mmの
シート状電極１が一定の圧力（たとえば 0.5〜 1.5 kg
f）で挟まれたときを想定する。

【００１５】このとき、図１(a) に示すように、接触式
変位センサ２は、1 mm上昇して+1 Vの電位を出力し、こ
れに対して接触式変位センサ３は、1 mm下降して+1 Vの
電位を出力する。つまり、シート状電極１の介在によっ
て、接触式変位センサ２，３の対向間隔は、2 mmを維持
するとともに、+2 Vの電位を出力する。

【００１６】また、図１(b) に示すように、接触式変位
センサ２が2 mm上昇して+2 Vの電位を出力するときは、
接触式変位センサ３が0 mm下降（原状位置のまま）して
0 Vの電位を出力し、結果的に、接触式変位センサ２，
３の対向間隔は、2 mmを維持するとともに、+2 Vの電位
を出力する。このように、シート状電極の厚さが一定
（均一・一様）であるならば、厚さ測定時に、シート状
電極が上下方向に振れても、安定的に、高い精度の測定
値が得られることになる。

【００１７】請求項２および請求項３の発明において、
シート状電極を走行させる走行機構は、一般的に、シー
ト状電極の両面側で挟んで回転し、シート状電極を走行
させる一対のフィードローラ、前記シート状電極の走行
をガイドするガイドローラ、前記フィードローラの回転
駆動源を有する構成と成っている。

【００１８】請求項２および請求項３の発明において、
シート状電極を押圧する複数対の押さえローラ機構は、
接触式変位センサを挟んで、シート状電極が走行する方
向の前後、もしくは接触式変位センサを挟んで、シート
状電極左右などに配置される。つまり、接触式変位セン
サに対し、シート状電極の振れないし揺れなどの影響が
及ばないように、複数対の押さえローラで、シート状電
極の両面側を対向・摺動・押圧する構成と成っている。

【００１９】ここで、押さえローラ対は、シート状電極
の厚さなどに対応し易いように、少なくとも一方が、弾
発的に接離するように構成されていることが望ましく、
また、接触式変位センサの弾発的な接離に同期して接離
するように、押さえローラ対の内の一方を接触式変位セ
ンサに組み込んだ構成を採ることもできる。さらに、押
さえローラ対の配置は、接触式変位センサの前後、もし
くは左右の少なくともいずれか一方の位置であればよ
い。

【００２０】請求項１〜請求項３の発明では、間欠的も
しくは連続的に走行させたシート状電極の表面状態に左
右されることなく、また、シート状電極の歪みの影響を
低減し、安定した押圧力がシート状電極面に加えられ
る。つまり、シート状電極のの表面状態や歪みの影響な
ど低減・回避され、シート状電極面に対する接触式変位
センサ対の押圧が、常時、一定の押圧力でなされるた
め、安定的に、かつ信頼性の高い厚さの測定を行うこと
ができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図２，図３および図４を参
照して実施例を説明する。

【００２２】図２〜図４は、シート状電極の厚さ測定装
置の要部構成の概略を示すもので、図２は側面図、図３
は正面図、図４は上面図である。図２〜図４において、
４はシート状電極１を走行させる走行機構である。ここ
で、走行機構４は、シート状電極１を一定の方向に走行
させる少なくとも一対のフィードローラ4a，4a′と、前
記シート状電極１の一定方向への走行をガイドするガイ
ドローラ4b，4c，4d，4eとで構成されている。なお、フ
ィードローラ4a，4a′は、金属製で外径80mm程度、長さ
200mm程度であり、また、ガイドローラ4b，4c，4d，4e
は、金属製で外径40mm程度、長さ 200mm程度である。

【００２３】また、２，３は、前記走行機構４で走行さ
れるシート状電極１を挟み、かつシート状電極１面に垂
直に配置した一対の接触式変位センサである。ここで、
接触式変位センサ２は、スプリング2aを装着した支柱2
b，2b′と、この支柱2b，2b′で支持された支持板2c，2
c′に固定され、スプリング2a′による弾発性を付与し
て装着された接触式変位センサ接触子2dを備えた構成と
なっている。一方、接触式変位センサ３は、支持板3c，
3c′に固定され、スプリング3aによる弾発性を付与して
装着された接触式変位センサ接触子3dを備えた構成とな
っている。

【００２４】そして、接触式変位センサ２，３の接触式
変位センサ本体2d，3dは、その対向する先端部が、前記
スプリンク2a′，3aによって、一定の圧力でシート状電
極１の対向両面に対接する一方、接触式変位センサ接触
子2d，3dの軸方向に対する対接位置の移動・ズレに対応
した信号を出力する構成となっている。

【００２５】さらに、５，５′は、前記接触式変位セン
サ２，３に隣接・配置され、シート状電極１を押圧する
複数対の押さえローラ機構である。ここで、押さえロー
ラ機構５は、接触式変位センサ２を挟んで、シート状電
極１が走行する方向の前後に各対5a，5b、5c，5dが、ま
た押さえローラ機構５′は、接触式変位センサ３を挟ん
で、シート状電極１が走行する方向の左右に各対5a′，
5b′、5c′，5d′が、それぞれ配置されている。

【００２６】なお、前記複数対の押さえローラ機構５，
５′のうち、押さえローラ5a，5b、5a′，5b′は、前記
接触式変位センサ２の支持枠側に一体的に装着され、支
柱2b，2b′が装着するスプリング2aによって、弾発性を
付与した状態で装着されている。また、押さえローラ5
c，5d、5c′，5d′は、接触式変位センサ３側の枠体で
支持されている。

【００２７】次に、上記測定装置による測定例を説明す
る。

【００２８】厚さ 0.2〜 0.7mm程度のシート状電極を用
意し、走行機構４で間欠的に、接触式変位センサ２，３
の配置領域を通過・走行させる。すなわち、ガイドロー
ラ4b〜4eでガイドしながら、フィードローラ4a，4a′に
よって間欠的に、シート状電極を走行させる。この間欠
的な走行後、押さえローラ機構５，５′により、シート
状電極１の両面側を一時的に押圧・固定する一方、接触
式変位センサ２，３の接触式変位センサ接触子2d，3dを
一定の圧力で押圧して、シート状電極１の厚さを測定す
る。

【００２９】つまり、接触式変位センサ２，３の接触式
変位センサ接触子2d，3dが、対向・接触するシート状電
極１領域は、押さえローラ機構５，５′の弾発性を付与
された押さえローラ5a，5b、5a′，5b′と、押さえロー
ラ5c，5d、5c′，5d′とによる押圧・固定で、被測定部
の表面状態が一様性を保持し、また、歪みなども低減さ
れる。一方、このシート状電極１の領域面は、一定圧力
（ 0.5〜 1.5 kgf程度）で、対向・接触する接触式変位
センサ接触子2d，3dにより挟まれる。したがって、一対
の接触式変位センサ２，３によるシート状電極１に対す
る測定圧は、安定しているので、前記表面状態、歪み、
走行振れなどの影響が低減ないし回避されることと相俟
って、信頼性の高い、構成の測定ができる。

【００３０】本発明は、上記実施例に限定されるもので
なく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を
採るこができる。たとえば、押さえローラ機構５，５′
は、いずれかの一方だけでもよいし、また、フィードロ
ーラ対の数、ガイドローラの数、あるいはそれらの材質
など、適宜、変更することができる。

【００３１】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、測定時におけ
るシート状電極の表面状態、歪み、あるいは振れなどの
影響を受けることなく、容易に、かつ精度よくシート状
電極の厚さを測定できる。つまり、安定した状態で、接
触式変位センサ対による厚さ測定を常時、行うことがで
きるので、シート状電極の適正な品質管理が可能とな
り、強いては、歩留まりよい高性能電池の提供に大きく
寄与する。

【００３２】請求項２および請求項３の発明によれば、
煩雑な操作や高度の熟練などを要せずに、量産的に、か
つ信頼性の高いシート状電極の厚さを測定できるので、
高性能電池の生産性などに大きく寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) ，(b) は接触式変位センサ対による厚さ測
定の状態を模式的に示す側面図。

【図２】実施例に係るシート状電極の厚さ測定装置の要
部構成を示す側面的な断面図。

【図３】実施例に係るシート状電極の厚さ測定装置の要
部構成を示す正面的な断面図。

【図４】実施例に係るシート状電極の厚さ測定装置の要
部構成を示す上面図。

【符号の説明】

１……シート状電極 ２，３……接触式変位センサ 2a，2a′，3a……スプリング 2b，2b′……支柱 2c，2c′，3c，3c′……支持板 2d，3d……接触式変位センサ接触子 ４……走行機構 4a，4a′……フィードローラ 4b，4c，4d，4e……ガイドローラー ５，５′……押さえローラ対 5a，5b，5a′，5b′……上側押さえローラ 5c，5d，5c′，5d′……下側押さえローラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シート状電極を両面側に対向・配置した
   複数対の押さえローラで押圧する工程と、 前記押圧された領域内のシート状電極面に対向させ、垂
   直に一対の接触式変位センサを一定の圧力で当接してシ
   ート状電極の厚さを計測する工程と、を有することを特
   徴とするシート状電極の厚さ測定方法。
2. 【請求項２】 シート状電極を走行させる走行機構と、 前記走行機構で走行されるシート状電極を挟み、かつシ
   ート状電極面に垂直に配置した一対の接触式変位センサ
   と、 前記接触式変位センサに隣接し、摺動可能に配置されて
   シート状電極を押圧する複数対の押さえローラ機構と、
   を有することを特徴とするシート状電極の厚さ測定装
   置。
3. 【請求項３】 接触式変位センサに対して複数対の押さ
   えローラが前後、もしくは左右の少なくともいずれか一
   方の位置に摺動可能に配置されていることを特徴とする
   請求項２記載のシート状電極の厚さ測定装置。