JPH09183099A - リチウム箔の切断方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】リチウム箔を長期間にわたり高精度かつ連続的
に切断するとともに、切断刃の交換を不要にする。 【解決手段】リチウム箔１２に間欠的に穴あけ加工を行
う穿孔機構１４と、この穴あけ部分を境にして前記リチ
ウム箔１２の両側部１２ａ、１２ｂを個別に保持する保
持機構１６と、前記リチウム箔１２を前記側部１２ａ側
から引張することにより、該リチウム箔１２を分離する
引張機構１８とを備える。穿孔機構１４は、多数の針部
材４０を一列に配置した針群４２を備え、この針群４２
が第２エアシリンダ３４を介して一体的に進退し、リチ
ウム箔１２に間欠的に穴あけ加工が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池用電極として
使用されるリチウム箔を所望の切断部位毎に連続的に切
断するためのリチウム箔の切断方法および装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、電池用電極としてリチウム電極
が組み込まれたリチウム電池が、種々の用途に採用され
ている。このリチウム電極は、通常、シート状のリチウ
ム箔を所望の切断部位毎に切断して製造されている。

【０００３】従来、上記のリチウム箔を切断するための
切断刃としては、合金工具鋼やステンレス鋼等が使用さ
れていた。ところが、これらの切断刃では、リチウムの
付着が顕著であり、前記切断刃からリチウムを取り除く
作業が頻繁に必要となっていた。

【０００４】そこで、特公平５−４６０６０号公報に開
示されているように、リチウムを切断するための切断刃
を、分子量３５０万以上の超高分子量のポリエチレン製
からなるリチウム電極の製造装置が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、切断刃自体が摩耗してしまい、切断性能
が早期に低下するという問題が指摘されている。しか
も、切断刃が汚れ易いため、この切断刃にリチウムが容
易に付着し、前記切断刃の切断精度の低下や切断された
リチウム箔の良品率の低下が発生してしまう。これによ
り、切断刃を頻繁に交換するとともに、この切断刃を定
期的に清掃しなければならず、リチウム箔の切断作業全
体が相当に煩雑で長時間を要するという問題がある。

【０００６】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、リチウム箔を長期間にわたり高精度かつ連続的に
切断することができるとともに、切断刃の交換が不要な
リチウム箔の切断方法および装置を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、リチウム箔の切断部位に沿って間欠的
に穴あけ加工が行われた後、この切断部位を境にして前
記リチウム箔の両側部が個別に保持される。この状態
で、リチウム箔が、少なくとも一方の側部側から引張さ
れるため、前記リチウム箔は、間欠的に形成された穴群
に沿って切断部位で確実に分離される。これにより、従
来の切断刃に代えて穿孔機構を用いることができ、切断
刃の交換作業や、リチウムの付着による定期的な清掃作
業の頻度が減少する。

【０００８】また、穿孔機構として針群を備えることに
より、切断刃に比べて寿命が飛躍的に向上するととも
に、切断刃の受け部材が不要になるためにリチウムが付
着することが少なく、しかも切断構造が飛躍的に簡易に
なる。さらに、保持機構として超高密度ポリエチレン製
の吸着手段を備えることにより、リチウムの付着を一層
確実に阻止することが可能になる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態に係る
リチウム箔の切断装置１０の概略正面図である。切断装
置１０は、シート状のリチウム箔１２の切断部位１３に
沿って間欠的に穴あけ加工を行う穿孔機構１４と、前記
切断部位１３を境にして前記リチウム箔１２の両側部１
２ａ、１２ｂを個別に保持する保持機構１６と、前記リ
チウム箔１２を一方の側部１２ａ側から引張することに
より該リチウム箔１２を分離する引張機構１８とを備え
る。

【００１０】リチウム箔１２は、厚さが２０〜１００μ
ｍで、その幅寸法が４０〜６０ｍｍに設定されており、
このリチウム箔１２がトレー２０に載置されて供給され
る。トレー２０は、図２に示すように、リチウム箔搬送
方向（矢印Ｘ方向）先端部２０ａから所定距離Ａだけ後
方に離間した位置に、リチウム箔幅方向（矢印Ｙ方向）
に指向してスリット２２が鉛直方向に貫通して形成され
る。

【００１１】トレー２０のリチウム箔吸着面２０ｂ側に
は、複数の吸引孔２４を有する吸引手段が設けられ、前
記吸引孔２４は、吸引源として図示しない真空ポンプや
ブロア等に切換バルブを介して連通する。各吸引孔２４
の孔径は、リチウム箔１２に吸着による変形や破断が生
じないように、直径を１ｍｍ以下に設定している。

【００１２】図１に示すように、トレー２０の下面部に
は、第１エアシリンダ２６から上方に延在するロッド２
８が固着される。第１エアシリンダ２６に並列して鉛直
方向に指向するレール部３０が設けられ、トレー２０に
固着されたガイド部３２がこのレール部３０に支持され
る。

【００１３】穿孔機構１４は、トレー２０の下面部に固
着された第２エアシリンダ（駆動手段）３４を備え、こ
の第２エアシリンダ３４から上方に延在するロッド３６
に支持部材３８が固着される。図３に示すように、支持
部材３８は、矢印Ｙ方向（リチウム箔１２の幅方向）に
延在しており、多数の針部材４０がこの支持部材３８上
に立設される。

【００１４】各針部材４０は、トレー２０のスリット２
２に対応して配置されており、リチウム箔１２の切断部
位１３上に間欠的に穴あけを行うために針群４２を構成
する。針部材４０は、直径が０．７ｍｍであり、先端が
テーパ状に鋭利に加工されており、７ｍｍのピッチ間隔
で直線状に一列に配置されている。リチウム箔１２の幅
寸法をＷとし、切断部位１３上での針群４２による穴部
の総長さをＬとすると、Ｌ／Ｗ（切断率）＝４０〜７０
％に設定されている。

【００１５】保持機構１６は、図１に示すように、水平
方向に延在するフレーム部材４４を備え、このフレーム
部材４４の端部に鉛直下方向に屈曲してストッパ部４４
ａが一体的に設けられる。フレーム部材４４の下部に
は、第３エアシリンダ４６が水平方向に指向して支持さ
れ、この第３エアシリンダ４６から延在するロッド４８
に可動台５０が固着される。可動台５０は、フレーム部
材４４に設けられたレール部５２にガイド部５４を介し
て進退自在に支持される。

【００１６】可動台５０の先端部には、略Ｌ字状の取付
部材５６が設けられ、この取付部材５６の下部に保持機
構１６を構成する吸着送り手段５８が装着される。この
吸着送り手段５８は、トレー２０上のリチウム箔１２の
側部１２ｂ側を吸着保持するとともに、このリチウム箔
１２を矢印Ｘ方向に所定量Ａずつ送る機能を有してい
る。吸着送り手段５８は、超高密度ポリエチレンで形成
されており、トレー２０に対向する面部に複数の吸引孔
６０が形成される。この吸引孔６０は、トレー２０の吸
引孔２４と同様に、切換バルブを介して図示しない吸引
源に連通する。

【００１７】吸着送り手段５８に並列して、保持機構１
６を構成する吸着離間手段６２が配設される。この吸着
離間手段６２は、引張機構１８を構成し可動台５０に固
着された第４エアシリンダ６４のロッド６６に保持され
るブロック６８に対し、平行リンク７０を介して略上下
動可能に支持されるとともに、図示しないばねを介し
て、常時、上方に付勢されている。

【００１８】吸着離間手段６２は、リチウム箔１２の側
部１２ａ側を吸着保持して、この側部１２ａ側を前記リ
チウム箔１２から離間する方向に引張するものであり、
トレー２０に対向する面部に複数の吸引孔７２が形成さ
れる。この吸引孔７２は、吸着送り手段５８の吸引孔６
０と同様に、切換バルブを介して図示しない吸引源に連
通している。

【００１９】図１に示すように、フレーム部材４４のス
トッパ部４４ａに近接して移送部位７４が設けられてい
る。この移送部位７４には、リチウム箔１２から切断部
位１３に沿って分離切断された短冊状のリチウム箔１
２′が載置される。

【００２０】このように構成される切断装置１０の動作
について、本実施形態に係る切断方法との関連で、以下
に説明する。

【００２１】先ず、図４に示す状態で、トレー２０上に
リチウム箔１２が供給される。このリチウム箔１２は、
図２に示すように、トレー２０のスリット２２を基準に
して所定量Ａだけ矢印Ｘ方向に先端が突出した状態で配
置されている。

【００２２】次いで、図１に示すように、第１エアシリ
ンダ２６が駆動され、ロッド２８が上方向に変位する。
このロッド２８に固着されているトレー２０は、ガイド
部３２とレール部３０の案内作用下に上昇し、図５に示
すように、このトレー２０上のリチウム箔１２が、保持
機構１６を構成する吸着送り手段５８および吸着離間手
段６２に押し付けられる。

【００２３】リチウム箔１２が吸着送り手段５８および
吸着離間手段６２に押し付けられると同時に、図示しな
い吸引源を介して吸引孔６０、７２から吸引が行われ
る。これにより、リチウム箔１２の先端、すなわち、切
断部位１３を境にして側部１２ｂと側部１２ａが吸着送
り手段５８は吸着離間手段６２に吸着される。

【００２４】この状態で、第２エアシリンダ３４が駆動
され、ロッド３６と一体的に支持部材３８が上昇する。
このため、針群４２は、トレー２０のスリット２２を通
ってリチウム箔１２側に突出し、複数の針部材４０を介
しこのリチウム箔１２の切断部位１３に沿って間欠的に
穴あけ加工が行われる。そして、第２エアシリンダ３４
の駆動作用下に、針群４２が下方向に変位した後、第１
エアシリンダ２６が駆動されてトレー２０が下降する
（図６参照）。

【００２５】その際、リチウム箔１２は、切断部位１３
を境にして両方の側部１２ａ、１２ｂがそれぞれ吸着離
間手段６２と吸着送り手段５８とに吸着保持されてお
り、第３エアシリンダ４６の駆動作用下に前記吸着離間
手段６２と前記吸着送り手段５８とが可動台５０と一体
的に矢印Ｘ方向に所定量Ａだけ、本実施態様では、２〜
２０ｍｍだけ送られる。

【００２６】そこで、図７に示すように、第１エアシリ
ンダ２６の作用下にトレー２０が上昇し、このトレー２
０に設けられている吸引孔２４を介してリチウム箔１２
の切断部位１３より後方側が吸着保持される。

【００２７】この状態で、図８に示すように、引張機構
１８を構成する第４エアシリンダ６４が駆動され、ロッ
ド６６が矢印Ｘ方向に変位する。このため、吸着離間手
段６２は、リチウム箔１２の切断部位１３よりも前方の
側部１２ａ側を吸着保持した状態で、矢印Ｘ方向に移動
する。従って、リチウム箔１２は、側部１２ｂ側をトレ
ー２０と吸着送り手段５８に吸着保持された状態で、側
部１２ａ側が矢印Ｘ方向に引張され、穿孔機構１４によ
って間欠的に穴あけされた切断部位１３に沿って容易か
つ確実に分離切断される。

【００２８】吸着離間手段６２は、矢印Ｘ方向に移動し
てフレーム部材４４のストッパ部４４ａに当接すると、
平行リンク７０を介しブロック６８に対して下方向に移
動する。これにより、吸着離間手段６２に吸着保持され
ている短冊状（Ａ×Ｗ）のリチウム箔１２′は、移送部
位７４上に配置され、この吸着離間手段６２による吸引
が解除されることによってこの移送部位７４に移載され
る。

【００２９】一方、吸着送り手段５８による吸引が解除
されるとともに、トレー２０によりリチウム箔１２が吸
引されることにより、このリチウム箔１２が前記トレー
２０側に受け渡される。次に、トレー２０が第１エアシ
リンダ２６の作用下に下降されるとともに、第３および
第４エアシリンダ４６、６４が駆動され、保持機構１６
が所定の待機位置に戻される（図９参照）。

【００３０】この場合、本実施形態では、先ず、リチウ
ム箔１２の切断部位１３に沿って針群４２を構成する複
数の針部材４０で間欠的に穴あけ加工が行われる。次い
で、リチウム箔１２の側部１２ｂ側がトレー２０および
吸着送り手段５８に吸着保持された状態で、側部１２ａ
側が吸着離間手段６２に吸着保持され、この吸着離間手
段６２が引張機構１８を介して矢印Ｘ方向に移送され
る。

【００３１】このため、リチウム箔１２は、穴あけされ
た切断部位１３に沿って容易かつ確実に分離され、この
リチウム箔１２を切断するために、従来の切断刃に代替
して、複数の針部材４０を有する針群４２を使用するこ
とができる。これにより、従来の切断刃における受け部
材が不要になり、切断刃の摩耗やリチウムの付着を回避
することが可能になり、切断機構としての穿孔機構１４
の交換作業やリチウムの付着による定期的な洗浄作業が
減少し、切断装置１０の構造が極めて簡易になる。その
上、切断装置１０の稼働率が上がり、生産性が一挙に向
上するという効果が得られる。

【００３２】しかも、切断機構に代替して採用される穿
孔機構１４は、実質的には第２エアシリンダ３４を介し
て進退自在な複数の針部材４０のみを備えている。この
ため、切断装置１０の全体構成が簡素化し、製造コスト
の高騰を有効に阻止することができる。

【００３３】さらに、本実施形態では、穿孔機構１４を
構成する各針部材４０による穴部の総長さＬとリチウム
箔１２の幅寸法Ｗとの切断率が、Ｌ／Ｗ＝４０〜７０％
に設定されている。

【００３４】ここで、切断率が４０％以下であると、リ
チウム箔１２の側部１２ａ側を引張する際に、切断部位
１３上の穴部以外の部分で伸びが著しくなり、切断線が
大きくうねってしまう。一方、切断率が７０％以上にな
ると、針部材４０の抜き取り時に各針部材４０間のリチ
ウム箔１２が前記針部材４０に伴って変形し易くなり、
リチウム屑が発生するおそれがある。従って、切断率を
４０〜７０％の範囲に設定することにより、リチウム箔
１２を切断部位１３に沿って円滑かつ確実に切断するこ
とができるという利点が得られる。

【００３５】なお、本実施形態では、駆動手段として第
１〜第４エアシリンダ２６、３４、４６および６４を用
いているが、これに代替してカム手段を用いることがで
き、トレー２０、針群４２、吸着送り手段５８および吸
着離間手段６２をカムにより同期駆動させれば、切断装
置１０の高速化が容易に可能になる。

【００３６】また、リチウム箔１２は、シート状に限定
されるものではなく、送り出し軸に巻回された前記リチ
ウム箔１２をループ供給することもできる。さらに、針
群４２を構成する各針部材４０を金属材料の他、超高分
子量ポリエチレン等の樹脂で構成することもでき、しか
も、針部材４０を直線状に配列しているが、曲線状に配
置してもよい。

【００３７】さらにまた、保持機構１６は、リチウム箔
１２を吸着保持する吸着送り手段５８、吸着離間手段６
２を備えているが、このリチウム箔１２を切断部位１３
の両側部１２ａ、１２ｂで上下方向からニップするニッ
プ式保持機構を採用することもできる。また、リチウム
箔１２の一方の側部１２ａ側から引張しているが、これ
に代替し、またはこれと共に他方の側部１２ｂ側から引
張して前記リチウム箔１２を切断することも可能であ
る。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るリチウム箔
の切断方法および装置では、リチウム箔の切断部位に沿
って間欠的に穴あけ加工を行なった後、このリチウム箔
を引張することにより、前記リチウム箔を間欠的に形成
された孔群に沿って確実に分離することができる。これ
により、従来の切断刃を備えた切断機構に代替して穿孔
機構を用いることが可能になり、設備コストが飛躍的に
低減され、切断刃の交換作業やリチウムの付着による定
期的な清掃作業の頻度が減少する。従って、切断作業が
効率的に遂行され、生産性の向上が容易に可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る切断装置の概略正面図
である。

【図２】前記切断装置を構成するトレーの斜視図であ
る。

【図３】前記切断装置を構成する穿孔機構の斜視説明図
である。

【図４】前記トレー上にリチウム箔が供給された状態を
示す説明図である。

【図５】前記リチウム箔が載置されたトレーが上昇さ
れ、前記穿孔機構が駆動された状態を示す説明図であ
る。

【図６】穿孔後に前記トレーのみが下降した状態を示す
説明図である。

【図７】前記穿孔後のリチウム箔が所定量だけ移動した
後、前記トレーが上昇した状態を示す説明図である。

【図８】前記切断装置を構成する引張機構が駆動された
状態を示す説明図である。

【図９】切断後に前記切断装置が待機位置に至る状態を
示す動作説明図である。

【符号の説明】

１０…切断装置 １２、１２′
…リチウム箔 １２ａ、１２ｂ…側部 １４…穿孔機
構 １６…保持機構 １８…引張機
構 ２２…スリット ２４…吸引孔 ２６、３４、４６、６４…エアシリンダ ４０…針部材 ５０…可動台 ５８…吸着送
り手段 ６２…吸着離間手段 ７２…吸引孔

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リチウム箔の切断部位に沿って間欠的に穴
   あけ加工を行う工程と、 前記切断部位を境にして前記リチウム箔の両側部を個別
   に保持する工程と、 前記リチウム箔を、少なくとも前記保持された一方の側
   部側から引張することにより、該リチウム箔を前記切断
   部位に沿って分離する工程と、 を有することを特徴とするリチウム箔の切断方法。
2. 【請求項２】リチウム箔の切断部位に沿って間欠的に穴
   あけ加工を行う穿孔機構と、 前記切断部位を境にして前記リチウム箔の両側部を個別
   に保持する保持機構と、 前記リチウム箔を、少なくとも前記保持された一方の側
   部側から引張することにより、該リチウム箔を前記切断
   部位に沿って分離する引張機構と、 を備えることを特徴とするリチウム箔の切断装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の切断装置において、前記穿
   孔機構は、多数の針部材を一列に配置した針群と、 前記針群を前記リチウム箔の切断部位に対して一体的に
   進退させる駆動手段と、 を備えることを特徴とするリチウム箔の切断装置。
4. 【請求項４】請求項２記載の切断装置において、前記保
   持機構は、前記リチウム箔の両側部を個別に吸着保持す
   る超高密度ポリエチレン製の吸着手段を備えることを特
   徴とするリチウム箔の切断装置。