JPH11297314A

JPH11297314A - 電池製造用切断装置

Info

Publication number: JPH11297314A
Application number: JP10094698A
Authority: JP
Inventors: Terubumi Tanimoto; 光史谷本; Kazukiyo Kono; 和清河野; Keiji Mizuta; 桂司水田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1998-04-07
Filing date: 1998-04-07
Publication date: 1999-10-29

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、平板電極型の電気自動車用２次電池
製造装置において、電極材の剥離なく、高寸法精度、高
作業能率でかつ長期間に亘って切断可能な切断装置を提
供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る電池製造用切断装置は、
（Ａ）電極１を挟んで配置された所定形状のナイフ３お
よびアンビル２と、（Ｂ）前記ナイフ３を取付けるナイ
フホルダ４と、（Ｃ）前記ナイフ３の近傍にナイフの形
状に沿って設けられた押圧力の軽い押さえ材６と、
（Ｄ）前記電極１を搬送する搬送ベルト５を具備し、
（Ｅ）前記アンビルは固定あるいは位置調整可能とし、
（Ｆ）前記電極１を所定形状に切断することを特徴とす
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、電気自動車用２次
電池の切断装置に関する。（用語の説明）（ａ）「化成樹脂」以下の説明において、化成樹脂と
は、アクリル樹脂、塩化ビニール、または、その他の化
成樹脂のことを意味する。（ｂ）「アンビル」アンビル（ａｎｖｉｌ）とは、衝撃
によるエネルギーを吸収する機械の部品のことをいう。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術を図７に示す。図７は、従来
装置の切断メカニズムの説明図である。一般にシート材
の部分切断加工は、カッターその他の刃物や、熱による
切断、あるいはプレスによる打ち抜きなどで行われてい
る。

【０００３】そして、加工にあたってのずれ防止に、押
え治具として、（ａ）特開昭５７−０９６７９８号で
は、針状の押え治具６を製品（化粧材）に押し付け、化
粧材に穴をあけて針を食い込ませ、その間をカッターで
切断し、（ｂ）特開平０８−２４４０００号では、打ち
抜き加工用パンチの中央部にウレタンゴム、ＮＢＲなど
の弾性体ブロック（押さえ凸部４５）を配設して、被打
ち抜き材を押え込み、（ｃ）特開平０９−０７６２００
号では、シート被加工部のほぼ全面を押圧できるシート
押え板１３で打ち抜き材を押え込むことが開示されてい
る。（ｄ）また切断加工ではないが、プリンタ用紙ミシ
ン目加工方法として、特開平０５−０９６４９９号に、
軟質ゴムなど摩擦係数の大きな材料を用いた押え治具１
４を紙幅より広めに配列した針状突起２の両側に配設
し、押え治具で押さえた間を針状突起で穴あけをするこ
とが開示されている。

【０００４】ところで、自動車用２次電池の場合、今日
Ｌｉ電池が主流であるが、電極を平板状としたものの自
動積層装置はまだ実用化されていない。その理由は、電
極は集電シート上に高分子材などに代表される電極材を
塗布して形成されているが、集電シートは剛性が低くて
部分的な支持だけでは垂れ下がりの変形を起こして、し
わを生じ易いのみならず、電極材がわずかな変形や他物
体との接触で剥離しやすいために、通常のプレス打ち抜
きや、カッターによる押圧では変形が生じ、また従来か
ら使用されているウレタンゴム、ＮＢＲ、針状のもの等
を押え治具に採用したのでは、押し付け力が大きくなり
電極材の損傷が激しくなるなど、ハンドリングの自動化
が困難であるからである。

【０００５】製品の中央部や製品全面を押さえること
は、ますます電極材の損傷を大きくすることになり、従
来の技術を採用することは困難であった。そのため、平
板状電池の製造（切断）は手作業によらざるをえなかっ
た。

【０００６】このように手作業で切断積層する場合、電
極材の剥離防止や寸法精度を維持するために細心の注意
が必要であるため、９０層の積層に約１時間半を要して
いる。

【０００７】これでは製造コストの点で実用化が困難と
なる。また、積層前の電極は極低湿に維持する必要があ
り、このような条件下での人間の作業時間は１時間が限
度である。

【０００８】一方、電池を構成するためには正極と負極
の短絡を防止することが重要であるが、そのためには電
極を精度よく同じ寸法に切り揃える必要がある。しかし
ながら、前記理由で電極を手作業で切断する場合、その
寸法精度が悪いために、絶縁フィルム寸法を大きくして
短絡を防止しとすると電池性能の重要なファクターであ
る容積効率が低下するという問題があった。以上のよう
な問題から、高精度、高生産性、かつ電極材の剥離のな
い切断装置が望まれていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術には、次の
ような問題がある。（１）Ｌｉ電池の電極は集電シート上に高分子材などに
代表される電極材を塗布して形成されているが、集電シ
ートは剛性が低くて部分的な支持だけでは垂れ下がりの
変形を起こしてしわを生じ易いのみならず、電極材がわ
ずかな変形や他物体との接触で剥離しやすいため、平板
状電池の製造（切断）は手作業によらざるをえなかっ
た。（２）このように手作業で切断積層するには非常に時間
がかかるため、製造コストの点で実用化が困難であっ
た。（３）また、積層前の電極は超低湿に維持する必要があ
る場合があるため、そのような条件下での人間の作業時
間は１時間が限度である。（４）一方、前記理由で電極を手で切断する場合、その
切断寸法精度が低いために正極と負極の短絡の危険があ
り、絶縁フイルム寸法を大きくして短絡を防止しようと
すると、電池性能の重要なファクターである容積効率が
低下するという問題があった。

【００１０】本発明は、これらの問題を解決することが
できる装置、すなわち、電池製造装置の中で精度良くか
つ電極材の剥離なしに所定の形状と、長さに切断でき、
またその切断性能を長期間維持できる装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】（第１の手段）本発明に
係る電池製造用切断装置は、（Ａ）電極１を挟んで配置
された所定形状のナイフ３およびアンビル２と、（Ｂ）
前記ナイフ３を取付けるナイフホルダ４と、（Ｃ）前記
ナイフ３の近傍にナイフの形状に沿って設けられた押圧
力の軽い押さえ材６と、（Ｄ）前記電極１を搬送する搬
送ベルト５を具備し、（Ｅ）前記アンビルは固定あるい
は位置調整可能とし、（Ｆ）前記電極１を所定形状に切
断することを特徴とする。

【００１２】（第２の手段）本発明に係る電池製造用切
断装置は、第１の手段において、前記所定形状のナイフ
３が、前記電極１を挟んで前記アンビル２の上方に配置
されていることを特徴とする。

【００１３】（第３の手段）本発明に係る電池製造用切
断装置は、第１の手段において、前記所定形状のナイフ
３が、前記電極１を挟んで前記アンビル２の下方に配置
されていることを特徴とする。

【００１４】（第４の手段）本発明に係る電池製造用切
断装置は、第１の手段〜第３の手段において、前記押さ
え材６の先端がスポンジで構成されていることを特徴と
する。

【００１５】（第５の手段）本発明に係る電池製造用切
断装置は、第１の手段〜第４の手段において、前記アン
ビル２の材質が、ＳＵＳ、または化成樹脂であることを
特徴とする。

【００１６】すなわち、本発明装置は、剛性が低い集電
シートに高分子材で代表される電極材を塗布して形成さ
れた電極を、アンビル２とナイフ３の構成で所定の形状
と、長さに切断する工程において、電極材の集電シート
からの剥離を防止し、かつその切れ味を長時間維持する
ために、（１）ナイフ３の近傍に、ナイフ３の刃物の形
状に合わせた押さえ材６を配置することにより、切断時
に電極１の変形が抑制され、折れ曲がりによる電極材の
剥離を防止することができ、（２）アンビル２を適宜移
動調整可能とすることにより、アンビル２に入った傷に
よる切断性能低下を防止することを特徴とする。

【００１７】したがって、次のように作用する。アンビ
ルとナイフの構成で電極を所定の形状、長さに切断する
装置において、（１）ナイフ３の近傍に、ナイフ３の刃
物の形状に合わせた押さえ材６を配置したことにより、
剛性が低い集電シートに剥離しやすい高分子材で代表さ
れる電極材を塗布して形成された電極１は、切断時にナ
イフ近傍ではアンビル２と押さえ材６により変形が抑制
され、折れ曲がり（局所曲げ）による電極材の剥離を防
止することができるようになる。（２）アンビル２を適
宜移動可能とすることにより、アンビル２に傷が人った
場合、その位置を移動調整して新しいアンビル面を使用
できるので、切断性能低下が防止され、長時間高切断性
能を維持することができるようになる。

【００１８】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）本発明の第
１の実施の形態を図１〜図６に示す。図１は、本発明の
第１の実施の形態に係る装置の構成図、図２は、電極の
形状を示す図、図３は、本発明装置の作用メカニズムの
説明図、図４〜６は、本発明装置の効果の説明図であ
る。

【００１９】図１に示すように、電極１は搬送ベルト５
の上を搬送されてくる。この電極は、枚葉状にすでに切
れている場合、あるいは連続している場合があるが、こ
こでは既に切れており、これに図２に示すように切り込
みを入れる場合を考える。

【００２０】図１において、電極１の上方にアンビル２
が配置され、下部にはナイフ３がナイフホルダ４に取り
付けられている。このナイフホルダ４を下方から押し上
げて電極１をアンビル２とナイフ３の間に挟んで切断を
行う。

【００２１】アンビルは、ＳＵＳ、または化成樹脂で、
平面が形成でき、ナイフを押し付けて電極を押し切る程
度の荷重では凹みを生じない強度を有し、ナイフより硬
度の低いもので製作さている。

【００２２】図７（従来の技術）に示すように、ナイフ
３のみを押し当てて切断を行うと電極１が曲げ変形（局
所曲げ）を受けるため、この部分で電極材が剥離しやす
い。そこで、本発明では図３に示すようにナイフ３の刃
の近傍に押さえ材６を配置して電極１を押さえることに
より、電極１の曲げ変形を抑制して電極材の剥離を防止
する。

【００２３】この時、電極１の曲げ剛性は非常に小さい
ので、押さえる力はわずかで良く、かつ、あまり強く押
さえすぎると電極材の性能を劣化させるのみならず剥離
を起こす可能性があるので、押さえ材６は軽い押圧を実
現できるスポンジを用い、ナイフ３の近傍のみにナイフ
の形状に沿って配置したパネと弾性体の組合わせた構造
でスポンジなみの軟らかい押圧のものを用いてもよい。

【００２４】図３では、ナイフ３の刃の両側に押さえ材
６を配置したが、図１の実施例のようにナイフ３の刃の
内側の電極は不要（残材）となる場合は、内側の電極材
は剥離しても構わないので内側の押さえ材６は省くこと
もできる。

【００２５】また、この押さえ材６の高さは、ナイフ３
の刃より若干高くしておくことにより、刃が接触する前
に電極１を押さえられるので、電極１の位置ずれなどを
防止して切断精度を向上させることができる。

【００２６】また、図１に示すように、アンビル２はナ
イフ３の刃の面より幾らか広くしておき、アンビル２の
平面内で移動可能とすることにより、ナイフ３によって
アンビル２に傷が入ったときなどで、切断性能が低下し
そうになったときにはアンビル２を、傷をすこしずらす
ように移動させて、新しいアンビル面でナイフと接触す
るようにできるため、長期間の切断性能の維持が可能と
なる。

【００２７】この移動は、アクチュエータにより自動的
に行うこともできるが、単純にネジにより手動で行うこ
ともできる。アンビル２を下方に、ナイフ３を上方に配
置することも可能であるが、図４に示すように、このよ
うに配置するとナイフ３を押し下げたときに搬送べルト
５との際の部分で局所曲げを受けるため、電極材の剥離
を生じ易い。

【００２８】アンビル２を上方に配置すると、電極材の
曲がりは自重のみによって生じる緩やかなものとなり、
剥離を抑制できる。また、図１の場合のように内側が残
材７となる場合には、図５に示すように、ナイフホルダ
４はその内側にテーパを付けたり、あるいはコの字型に
くりぬくことにより、残材を自重により手前あるいは下
方に排出できるようにすることもできる。

【００２９】これは、アンビル２を上方に配置したこと
による効果のもう一面である。この残材７の排出が不十
分である場合は、アンビル２に穴を開けてエアないしは
押し棒９により強制的に排出する機能を具備させれば、
さらに効果は上がる。

【００３０】さらに、図６に示すように、アンビル２あ
るいはナイフ３の劣化により切断性能が劣化し場合でも
確実に切断できるようにするため、ひきちぎり装置を備
えることもできる。

【００３１】これは、アンビル２もコの字状としてその
内側に上クランブ８ａを配置し、同様にナイフ３の内側
に下クランプ８ｂを配置し、ナイフ３が切断後下降する
前に残材７を挟んだ上下クランプ８が先に横下降するこ
とにより、わずかに切り残しがあっても強制的に引きち
ぎって確実に切断を完了さるものである。

【００３２】

【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。（１）平板電極型の電気自動車用２次電池製造装置にお
いて、電極材の剥離なく、高寸法精度、高作業能率でか
つ長期間に亘って切断可能な切断装置を提供することが
できる。（２）本発明装置により、人手を省き、低コストで、高
容積効率の電池を短期間で製造することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る装置の構成
図。

【図２】電極の形状を示す図。

【図３】本発明装置の作用メカニズムの説明図。

【図４】本発明装置の効果の説明図（１）。

【図５】本発明装置の効果の説明図（２）。

【図６】本発明装置の効果の説明図（３）。

【図７】従来装置の切断メカニズムの説明図。

【符号の説明】

１…電極２…アンビル３…ナイフ４…ナイフホルダ５…搬送ベルト６…押さえ材７…残材８…クランプ８ａ…上クランプ８ｂ…下クランプ９…押し棒

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極を挟んで配置された所定形状のナイフ
およびアンビルと、前記ナイフを取付けるナイフホルダと、前記ナイフの近傍にナイフの形状に沿って設けられた押
圧力の軽い押さえ材と、前記電極を搬送する搬送ベルトを具備し、前記アンビルは固定あるいは位置調整可能とし、前記電極を所定形状に切断することを特徴とする電池製
造用切断装置。
【請求項２】前記所定形状のナイフが、前記電極を挟ん
で前記アンビルの上方に配置されていることを特徴とす
る請求項１に記載の電池製造用切断装置。
【請求項３】前記所定形状のナイフが、前記電極を挟ん
で前記アンビルの下方に配置されていることを特徴とす
る請求項１に記載の電池製造用切断装置。
【請求項４】前記押さえ材の先端が、スポンジで構成さ
れていることを特徴とする請求項１〜請求項３に記載の
電池製造用切断装置。
【請求項５】前記アンビルの材質は、ＳＵＳ、または化
成樹脂であることを特徴とする請求項１〜請求項４に記
載の電池製造用切断装置。