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电极单元制造装置和电极单元制造方法

文献发布时间:2024-07-23 01:35:21


电极单元制造装置和电极单元制造方法

技术领域

本公开涉及电极单元制造装置和电极单元制造方法。

背景技术

专利文献1公开了一种通过将树脂框熔接到双极电极来形成双极电极单元的方法。在该方法中,首先,双极电极和树脂框在树脂框被临时固定于双极电极的电极板的第1面的状态下被搬运到已调整为规定的间隙的一对加压构件之间。然后,双极电极的电极板和树脂框在由加热器加热并且由压接辊加压之后,由冷却板冷却。由此,树脂框被熔接到双极电极的电极板,形成双极电极单元。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:特开2020-95909号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而,在如上述专利文献1记载的方法那样将树脂构件临时固定(例如临时熔接)或熔接到电极时,可以想到在将各个阶段的电极载置于载台或托盘的状态下进行熔接的情况。这样,若是将电极载置于载台或托盘,则构成电极的集电体的金属片、活性物质层的活性物质等从电极滑落的异物有可能会附着于载台或托盘而残存下来。因此,在该情况下,在下一个电极被载置于载台或托盘时,该电极有可能会附着异物。

因此,本公开的目的在于提供能在抑制异物向电极的附着的同时熔接树脂构件的电极单元制造装置和电极单元制造方法。

用于解决问题的方案

本公开的电极单元制造装置是用于将树脂构件熔接到包含集电体和设置于集电体的表面的活性物质层的电极来制造电极单元的电极单元制造装置,具备:搬运部,其在吸附保持电极的同时将电极进行空中搬运;以及熔接装置,其包含熔接部,熔接部将树脂构件熔接到被搬运部吸附保持在空中的状态的电极。

本公开的电极单元制造方法是用于将树脂构件熔接到包含集电体和设置于集电体的表面的活性物质层的电极来制造电极单元的电极单元制造方法,具备:第1工序,在吸附保持电极的同时将电极进行空中搬运;以及第2工序,在第1工序之后,将树脂构件熔接到被吸附保持在空中的状态的电极。

在这些制造装置和制造方法中,在将树脂构件熔接到电极来制造电极单元时,在电极被吸附保持在空中的状态下,树脂构件被熔接到该电极。因此,得以避免从电极滑落的异物附着到下一个电极。因此,能在抑制异物向电极的附着的同时熔接树脂构件。

在本公开的电极单元制造装置中,也可以是,熔接装置包含配置部,配置部保持被熔接到电极之前的树脂构件,并且将树脂构件配置到被搬运部吸附保持在空中的状态的电极的表面,熔接部将由配置部配置于表面的树脂构件熔接到集电体。在该情况下,树脂构件被配置并熔接到电极的集电体的表面。因此,得以避免从电极滑落的异物附着到下一个电极,从而得以避免在进行树脂构件的配置和熔接时异物介于电极与树脂构件之间。

在本公开的电极单元制造装置中,也可以是,熔接装置包含:第1把持部,其通过在把持被保持部保持的母材的一端的同时进行移动,从保持部拉出母材;第2把持部,其在与第1把持部分开的位置进一步把持通过第1把持部的移动而被拉出的母材;以及切断部,其通过在维持由第1把持部和第2把持部把持的状态的同时将母材切断,形成树脂构件。在该情况下,能够容易地进行从母材形成树脂构件。

在本公开的电极单元制造装置中,也可以是,熔接装置包含:传感器,其检测由第1把持部和第2把持部把持的状态的树脂构件;以及移动部,其通过在由配置部保持树脂构件之前使第1把持部和第2把持部移动,基于传感器的检测结果进行树脂构件的对准。在该情况下,树脂构件相对于熔接位置的位置精度提高。

在本公开的电极单元制造装置中,也可以是,第1把持部通过在把持被层叠并保持在保持部中的一对母材的同时进行移动,从保持部拉出一对母材,第2把持部在与第1把持部分开的位置进一步把持通过第1把持部的移动而被拉出的一对母材,切断部通过将一对母材切断,形成一对树脂构件,配置部通过在保持一对树脂构件中的至少一方的同时在树脂构件的层叠方向上进行移动,使一对树脂构件的间隔变化,搬运部以使得集电体被夹在通过配置部的移动而扩大了间隔的状态的一对树脂构件之间的方式搬运电极,熔接部在通过配置部的移动而一对树脂构件被分别配置于集电体的表面和集电体的表面的相反侧的背面的状态下,将一对树脂构件分别熔接到集电体。在该情况下,通过由第1把持部进行的母材的1次拉出和由切断部进行的母材的1次切断,能将一对树脂构件分别形成并熔接到集电体的表面和背面。

在本公开的电极单元制造装置中,也可以是,熔接装置包含:传感器,其检测由配置部保持的状态的树脂构件;以及移动部,其通过在树脂构件由配置部保持的状态下使配置部移动,基于传感器的检测结果进行树脂构件的对准。在该情况下,树脂构件相对于熔接位置的位置精度提高。

发明效果

根据本公开,能够提供能在抑制异物向电极的附着的同时熔接树脂构件的电极单元制造装置和电极单元制造方法。

附图说明

图1是本实施方式的蓄电模块的示意性截面图。

图2是示出电极单元的一个例子的图。

图3是示出电极单元制造装置的一部分的示意图。

图4是示出电极单元制造装置的另一部分的示意图。

图5是示出电极单元制造装置的另一部分的示意图。

图6是示出电极单元制造方法的一个工序的流程图。

图7是示出电极单元制造方法的一个工序的侧视图。

图8是示出熔接装置的变形例的图。

具体实施方式

以下,参照附图来详细说明本公开的一个实施方式。此外,在附图的说明中,有时对相同或同等的要素使用同一附图标记,而省略重复的说明。

图1是本实施方式的蓄电模块的示意性截面图。图1所示的蓄电模块1例如是叉车、混合动力汽车、电动汽车等各种车辆的电池所使用的蓄电模块。蓄电模块1例如是镍氢二次电池或锂离子二次电池等二次电池。蓄电模块1也可以是双电层电容器,还可以是全固体电池。在此,例示蓄电模块1是锂离子二次电池的情况。

蓄电模块1具备层叠体10和树脂框22。层叠体10具有多个双极电极11、负极终端电极12、正极终端电极13、多个隔离物14、多个第1树脂层21和多个第2树脂层23、以及电解质(未图示)。

双极电极11具有集电体15、正极活性物质层16以及负极活性物质层17。集电体15例如呈矩形片状。正极活性物质层16设置于集电体15的一个面15a。负极活性物质层17设置于集电体15的另一个面15b。多个双极电极11以一个双极电极11的正极活性物质层16与另一双极电极11的负极活性物质层17相对的方式层叠。在此,将双极电极11层叠的方向称为层叠方向D。

正极活性物质层16和负极活性物质层17从层叠方向D来看为矩形状。负极活性物质层17从层叠方向D来看比正极活性物质层16大一圈。也就是说,在从层叠方向D来看的俯视时,正极活性物质层16的整个形成区域位于负极活性物质层17的形成区域内。

负极终端电极12具有集电体15和设置于集电体15的另一个面15b的负极活性物质层17。负极终端电极12不具有正极活性物质层16。也就是说,在负极终端电极12的集电体15的一个面15a,未设置有活性物质层。负极终端电极12在层叠体10的层叠方向D的一端部层叠于双极电极11。负极终端电极12以其负极活性物质层17与双极电极11的正极活性物质层16相对的方式层叠于双极电极11。因此,负极终端电极12的集电体15的一个面15a是朝向层叠体10的外侧的,一部分露出到层叠体10的外部。

正极终端电极13具有集电体15和设置于集电体15的一个面15a的正极活性物质层16。正极终端电极13不具有负极活性物质层17。也就是说,在正极终端电极13的集电体15的另一个面15b,未设置有活性物质层。正极终端电极13在层叠体10的层叠方向D的另一端部层叠于双极电极11。正极终端电极13以其正极活性物质层16与双极电极11的负极活性物质层17相对的方式层叠于双极电极11。因此,正极终端电极13的集电体15的另一个面15b是朝向层叠体10的外侧的,一部分露出到层叠体10的外部。

隔离物14配置在相邻的双极电极11之间、负极终端电极12与双极电极11之间以及正极终端电极13与双极电极11之间。隔离物14介于正极活性物质层16与负极活性物质层17之间。隔离物14通过将正极活性物质层16与负极活性物质层17隔离,在防止由相邻的电极的接触引起的短路的同时使锂离子等电荷载体通过。

集电体15是用于在锂离子二次电池的放电或充电期间使电流持续流过正极活性物质层16和负极活性物质层17的化学惰性的电传导体。集电体15的材料例如为金属材料、导电性树脂材料或导电性无机材料等。作为导电性树脂材料,例如可举出导电性高分子材料或在非导电性高分子材料中根据需要添加有导电性填料的树脂等。集电体15也可以具备多个层。在该情况下,集电体15的各层也可以包含上述的金属材料或导电性树脂材料。

在集电体15的表面,也可以形成有包覆层。该包覆层例如可以通过镀敷处理或喷涂等公知的方法来形成。集电体15例如也可以呈板状、箔状(例如金属箔)、膜状或网状等。作为金属箔,例如可举出铝箔、铜箔、镍箔、钛箔或不锈钢箔等。作为不锈钢箔,例如可举出在JIS G 4305:2015中规定的SUS 304、SUS 316或SUS 301等。通过使用不锈钢箔作为集电体15,能够确保集电体15的机械强度。集电体15也可以是上述的金属的合金箔或将多个上述金属箔一体化而成的箔。在集电体15呈箔状的情况下,集电体15的厚度例如可以是1μm~100μm。

正极活性物质层16包含能吸纳和放出锂离子等电荷载体的正极活性物质。作为正极活性物质,例如可举出具有层状岩盐结构的锂复合金属氧化物、具有尖晶石结构的金属氧化物、聚阴离子系化合物等。正极活性物质只要是能用于锂离子二次电池即可。正极活性物质层16也可以包含多个正极活性物质。在本实施方式中,正极活性物质层16包含作为复合氧化物的橄榄石型磷酸铁锂(LiFePO

负极活性物质层17包含能吸纳和放出锂离子等电荷载体的负极活性物质。负极活性物质可以是单质、合金或化合物中的任意一种。作为负极活性物质,例如可举出Li、碳、金属化合物等。负极活性物质也可以是能与锂合金化的元素或其化合物等。作为碳,例如可举出天然石墨、人造石墨、硬碳(难石墨化性碳)或软碳(易石墨化性碳)等。作为人造石墨,例如可举出高取向性石墨、中间相碳微球等。作为能与锂合金化的元素,可举出硅(silicon)或锡等。在本实施方式中,负极活性物质层17包含作为碳系材料的石墨。

正极活性物质层16和负极活性物质层17(以下有时简称为“活性物质层”)各自根据需要还能包含用于提高电传导性的导电助剂、粘结剂、电解质(聚合物基体、离子传导性聚合物、电解液等)、用于提高离子传导性的电解质支持盐(锂盐)等。导电助剂是为了提高各电极(双极电极11、负极终端电极12、正极终端电极13)的导电性而添加的。导电助剂例如是乙炔黑、炭黑或石墨等。

作为粘结剂,可举出聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、氟橡胶等含氟树脂、聚丙烯、聚乙烯等热塑性树脂、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺等酰亚胺系树脂、含有烷氧基甲硅烷基的树脂、丙烯酸或甲基丙烯酸等丙烯酸系树脂、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素、海藻酸钠、海藻酸铵等海藻酸盐、水溶性纤维素酯交联物、淀粉-丙烯酸接枝聚合物等。这些粘结剂能单独使用或使用多个。溶剂例如使用水、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)等。

隔离物14例如可以是包含吸收保持电解质的聚合物的多孔性片或无纺布。作为隔离物14的材料,例如可举出聚丙烯、聚乙烯、聚烯烃、聚酯等。隔离物14可以具有单层结构或多层结构。多层结构例如可以具有粘接层或作为耐热层的陶瓷层等。在隔离物14也可以浸渍有电解质。隔离物14也可以由高分子电解质或无机型电解质等电解质构成。作为浸渍到隔离物14的电解质,例如可举出包含非水溶剂和溶解于非水溶剂的电解质盐的液体电解质(电解液)、或包含保持于聚合物基体中的电解质的高分子凝胶电解质等。

在电解液浸渍到隔离物14的情况下,作为其电解质盐,可以使用LiClO

第1树脂层21、树脂框22以及第2树脂层23构成了密封部20。密封部20以包围层叠体10的方式在层叠体10的周缘部形成为框状。密封部20在集电体15各自的周缘部15c接合于各集电体15的一个面15a和另一个面15b中的每一个面。密封部20将在层叠方向D上相邻的集电体15之间的空间S各自密封。在各个空间S,收纳有电解质。在电解质为液状的情况下,密封部20防止了电解质向外部的渗透。密封部20抑制了水分等从层叠体10的外部向空间S的侵入。各隔离物14的缘部埋设于密封部20。密封部20包含绝缘材料。作为密封部20的材料,例如可举出聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、ABS树脂、改性聚丙烯、丙烯腈苯乙烯树脂等各种树脂材料。

第1树脂层21设置于每个集电体15。因此,第1树脂层21是沿着层叠方向D相互层叠的。第1树脂层21为框状,设置在集电体15的周缘部15c。也就是说,第1树脂层21以从集电体15的一个面15a经过端面到达另一个面15b的方式设置,将周缘部15c包覆。第1树脂层21熔接于集电体15的一个面15a和另一个面15b。

第2树脂层23以介于在层叠方向D上相邻的第1树脂层21之间的方式配置。由此,第2树脂层23保持相邻的第1树脂层21之间即相邻的集电体15之间的空间。第2树脂层23呈框状,从层叠方向D来看配置在集电体15的周缘部15c上。第2树脂层23能熔接到在层叠方向D上相邻的一对第1树脂层21中的至少一方。在此,隔离物14的端部埋设于第1树脂层21与第2树脂层23之间。

树脂框22是通过多个第1树脂层21和多个第2树脂层23一体化而形成的。通过使第1树脂层21的与空间S相反的一侧的端部和第2树脂层23的与空间S相反的一侧的端部被相互熔接,从而树脂框22将多个空间S一并密封。树脂框22的与空间S相反的一侧的面构成了层叠体10的外侧面10s。

在以上的蓄电模块1中,构成有多个电极单元。图2是示出电极单元的一个例子的图。图2的(a)是截面图,图2的(b)是俯视图。

图2例示了包含双极电极11的电极单元11A。电极单元11A包含双极电极11和熔接于双极电极11的第1树脂层21。集电体15的一个面(表面)15a和另一个面(背面)15b包含形成有活性物质层(正极活性物质层16和负极活性物质层17)的第1区域A1和从活性物质层露出的第2区域A2。第1树脂层21在第2区域A2中熔接于集电体15的一个面15a和另一个面15b中的每一个面。

此外,在图2中,示出了包含双极电极11的电极单元11A,但是在蓄电模块1中,也构成有包含正极终端电极13的电极单元和包含负极终端电极12的电极单元。与电极单元11A相比较,包含正极终端电极13的电极单元仅在集电体15的另一个面15b未形成有负极活性物质层17这一点上与电极单元11A不同,包含负极终端电极12的电极单元仅在集电体15的一个面15a未形成有正极活性物质层16这一点上不同,其它是共同的。层叠体10是通过将以上的电极单元隔着第2树脂层23和隔离物14层叠多个来构成的。以下,以电极单元11A为例来说明电极单元的制造装置和电极单元的制造方法。

图3是示出电极单元制造装置的一部分的示意图。图3的(a)是侧视图,图3的(b)是俯视图。如图3所示,电极单元制造装置50具备机器人手(搬运部)30。机器人手30包含多个吸附垫(pad)31、空气配管32以及支撑部33。机器人手30经由支撑部33连接于未图示的驱动部,通过该驱动部能三维地移动。多个吸附垫31相互分开地配置。在此,多个吸附垫31以在负极活性物质层17(或正极活性物质层16,以下有时简称为“活性物质层”)与机器人手30相对配置时在同一面内分散到整个活性物质层的方式配置。

空气配管32连接于多个吸附垫31中的每一个吸附垫31。空气配管32通过进行多个吸附垫31内的进气和排气,使与多个吸附垫31相对配置的构件(例如负极活性物质层17)吸附到吸附垫31,或者将吸附垫31对该构件的吸附解除。支撑部33连接于空气配管32,在机器人手30中支撑空气配管32和吸附垫31。也可以在支撑部33内设置有与空气配管32相通的配管。

这样,在机器人手30中,通过使吸附垫31吸附于活性物质层,能在吸附保持双极电极11的同时将双极电极11向任意的位置进行空中搬运。此外,由机器人手30进行的搬运以双极电极11中的供吸附垫31吸附的面成为竖直方向(重力方向)的上侧的面的方式来进行。另外,在此的空中搬运是指在双极电极11的与被吸附于吸附垫31的面相反的一侧的面未接触/支撑于其它装置或构件的状态下的搬运。如上所述,多个吸附垫31是被分散配置到整个活性物质层的。因此,在机器人手30吸附保持双极电极11时,得以抑制双极电极11的翘曲。

图4和图5是示出电极单元制造装置的另一部分的示意图。以下的附图中示出由X轴、Y轴以及Z轴构成的正交坐标系。作为一个例子,X轴方向和Y轴方向分别是第1水平方向和第2水平方向,Z轴方向是竖直方向。图4的(a)是侧视图(从Y方向来看的图),图4的(b)是俯视图(从Z方向来看的图),图5是另一侧视图(从X方向来看的图)。

如图4、图5所示,电极单元制造装置50具备熔接装置40。熔接装置40包含第1把持部41、第2把持部42、切断部43、多对吸附部(配置部)44、多对熔接部45、移动部46、47、一对引导部48、以及多个传感器49。另外,在熔接装置40的前一级,配置有保持用于树脂构件21B的母材21A的保持部PA。在保持部PA中,母材21A缠绕于卷筒PR而被保持为卷状。树脂构件21B通过以适当的长度切断该母材21A来得到。此外,如后所述,通过将由母材21A的切断得到的树脂构件21B配置为框状并一体化,从而形成第1树脂层21。因此,在本实施方式中,树脂构件21B是成为第1树脂层21的一部分的构件。

第1把持部41通过在把持被保持部PA保持的母材21A的一端的同时利用移动部46沿着X轴方向进行移动,从保持部PA拉出母材21A。第1把持部41例如是卡盘。第2把持部42在与第1把持部41分开(大致第1树脂层21的长度)的位置进一步把持通过第1把持部41的移动而被拉出的母材21A。第2把持部42是沿着Z方向以夹着母材21A的方式配置的一对弹性构件(例如海绵),能够通过沿着Z方向夹持母材21A来把持。

切断部43通过在维持由第1把持部41和第2把持部42把持的状态的同时将母材21A切断,形成由第1把持部41和第2把持部42把持的状态的第1树脂层21。切断部43例如包含汤姆逊刀(Thomson blade),在由第2把持部42把持的位置将母材21A切断。由此,在第1把持部41与第2把持部42之间形成长条状的树脂构件21B。

多对吸附部44分别是吸附垫,在第1把持部41与第2把持部42之间的位置沿着树脂构件21B的长边方向(在此为X轴方向)分散配置。一对吸附部44是沿着Z轴方向以隔着树脂构件21B彼此相对的方式配置的。换言之,一对吸附部44分别以上下夹着树脂构件21B的方式配置。

再换句话说,多对吸附部44包含配置在树脂构件21B的Z轴方向上侧的一组吸附部44(以下有时称为“上侧吸附部”)和配置在树脂构件21B的Z轴方向下侧的另一组吸附部44(以下有时称为“下侧吸附部”)。每个吸附部44是由作为空气配管和上下缸的支撑部44a支撑的,能沿着Z轴方向移动。也就是说,一对吸附部44能以Z轴方向上的相互的间隔变化的方式移动。

在此,第1把持部41通过在把持被层叠并保持在保持部PA中的一对母材21A的同时进行移动,将相互叠合的一对母材21A从保持部PA拉出。另外,第2把持部42在与第1把持部41分开的位置把持通过第1把持部41的移动而被拉出的一对母材21A。并且,切断部43通过在维持由第1把持部41和第2把持部42把持的状态的同时将一对母材21A一并切断,而一并形成在Z轴方向上重叠且由第1把持部41和第2把持部42把持的状态的一对树脂构件21B。

因此,一对吸附部44中的一方(即,每个上侧吸附部)与相互叠合的树脂构件21B中的一方相对,一对吸附部44中的另一方(即,每个下侧吸附部)与相互叠合的树脂构件21B中的另一方相对。因此,每个上侧吸附部和每个下侧吸附部通过以靠近树脂构件21B的方式移动,并与一对树脂构件21B中的每一个树脂构件21B接触,能够吸附一对树脂构件21B中的每一个树脂构件21B。

另外,每个上侧吸附部和每个下侧吸附部在将一对树脂构件21B中的每一个树脂构件21B吸附的状态下,能通过以相互远离的方式移动来扩大一对树脂构件21B之间的间隔DB(也能通过反向移动来缩小间隔DB)。即,吸附部44通过在吸附一对树脂构件21B中的至少一方(在此为双方)的同时在树脂构件21B的层叠方向(Z轴方向)上进行移动,能使一对树脂构件21B之间的间隔DB变化。

机器人手30能够以使得集电体15的一个面15a和另一个面15b的第2区域A2被夹在通过吸附部44的移动而扩大了间隔DB的状态的一对树脂构件21B之间的方式搬运双极电极11。由此,树脂构件21B相对于双极电极11被配置为第2区域A2与树脂构件21B相对。这样,吸附部44作为保持被熔接到双极电极11之前的树脂构件21B并且将树脂构件21B配置到被机器人手30吸附保持在空中的状态的双极电极11的一个面15a和另一个面15b的配置部发挥功能。

多个熔接部45分别将树脂构件21B熔接到双极电极11。多对熔接部45在与吸附部44不同的位置在树脂构件21B的长边方向(在此为X轴方向)上分散地配置。在此,一对熔接部45是沿着Z轴方向以隔着树脂构件21B彼此相对的方式配置的。换言之,一对熔接部45以上下夹着树脂构件21B的方式配置。由此,多个熔接部45中的每一个熔接部45能够针对被机器人手30保持的状态的双极电极11,在第2区域A2中将一对树脂构件21B各自熔接到集电体15的一个面15a和集电体15的另一个面15b中的每一个面。熔接部45是以接触或非接触方式对树脂构件21B进行加热的装置,例如由烙铁或激光熔接机构成。这样,熔接部45在通过吸附部(配置部)44的移动而一对树脂构件21B被分别配置于集电体15的一个面15a和另一个面15b的状态下,将一对树脂构件21B分别熔接到集电体15。

移动部46设置于第1把持部41,使第1把持部41移动。移动部47设置于第2把持部42,使第2把持部42移动。因此,移动部46、47通过在第1把持部41和第2把持部42把持树脂构件21B的状态下使第1把持部41和第2把持部42移动,能够调整树脂构件21B的位置。移动部46、47是使第1把持部41和第2把持部42在Y轴方向上进行水平移动的装置,例如由滚珠丝杠构成。

一对引导部48设置在保持部PA中的母材21A的拉出位置。一对引导部48在俯视时在与母材21A的拉出方向(X轴方向)交叉的Y轴方向上相对地配置,限制母材21A向Y轴方向的移动。母材21A介于一对引导部48之间,并且在引导部48与母材21A之间沿着Y轴方向设置有微小的间隙DA。因此,在拉出母材21A来形成树脂构件21B时,树脂构件21B的Y轴方向的位置有可能产生引导部48与母材21A的间隙DA的量的偏差。

对此,移动部46、47通过在第1把持部41和第2把持部42把持树脂构件21B的状态下使第1把持部41和第2把持部42沿着Y轴方向移动,能够在Y轴方向上进行树脂构件21B的对准。特别是,在熔接装置40中,传感器49能检测树脂构件21B,移动部46、47能够基于该传感器49的检测结果进行树脂构件21B的对准。作为一个例子,移动部46、47能够以使得由沿着X轴方向排列的多个(在此为2个)传感器49(例如光电传感器或照相机)来检测出树脂构件21B的边缘的方式,进行Y轴方向上的树脂构件21B的对准。此外,移动部46、47是相互独立地设置的,能够使第1把持部41的沿着Y轴方向的移动量与第2把持部42的沿着Y轴方向的移动量不同。由此,还能对树脂构件21B相对于X轴方向的倾斜进行校正。

接着,说明电极单元制造方法的一个实施方式。图6是示出电极单元制造方法的一个工序的流程图。在此,说明使用上述的电极单元制造装置50的情况。如图6所示,在该制造方法中,首先,从保持部PA进行母材21A的拉出(工序S101)。更具体来说,在工序S101中,熔接装置40的第1把持部41通过在把持被保持部PA保持的母材21A的一端的同时利用移动部46沿着X轴方向进行移动,从保持部PA拉出母材21A。在此,如上所述,相互叠合的一对母材21A被拉出。

接着,进行母材21A的切断(工序S102)。更具体来说,在工序S102中,首先,第2把持部42在与第1把持部41分开的位置进一步把持通过第1把持部41的移动而被拉出的母材21A。在工序S102中,在该状态下,切断部43将母材21A切断,从而形成由第1把持部41和第2把持部42把持的状态的树脂构件21B。在此,如上所述,形成相互叠合的一对树脂构件21B。

接着,进行树脂构件21B的对准(工序S103)。更具体来说,在工序S103中,基于传感器49对树脂构件21B的检测结果,移动部46、47使把持树脂构件21B的状态的第1把持部41和第2把持部42沿着Y轴方向移动,从而进行一对树脂构件21B的Y轴方向上的对准。由此,一对树脂构件21B相对于每个熔接部45被对位,而被安置到规定的熔接位置。

接着,进行树脂构件21B的吸附(工序S104)。更具体来说,在工序S104中,由夹着一对树脂构件21B配置的每个上侧吸附部和每个下侧吸附部来吸附一对树脂构件21B中的每一个树脂构件21B。在该状态下,通过在解除第1把持部41和第2把持部42对树脂构件21B的把持之后,使每个上侧吸附部和每个下侧吸附部以相互分开的方式移动,从而扩大一对树脂构件21B的间隔DB。

接着,相对于树脂构件21B配置双极电极11(工序S105,第1工序)。更具体来说,在工序S105中,机器人手30在吸附保持双极电极11的同时以使得双极电极11的集电体15的一个面15a及另一个面15b的第2区域A2与树脂构件21B相对的方式将双极电极11进行空中搬运。在此,如图7所示,机器人手30以使得第2区域A2被夹在通过吸附部44的移动而扩大了间隔DB的状态的一对树脂构件21B之间的方式搬运双极电极11。由此,一对树脂构件21B各自被配置到集电体15的一个面15a和另一个面15b中的每一个面。即,在工序S105中,吸附部44保持被熔接到双极电极11之前的树脂构件21B,并且将树脂构件21B配置到被机器人手30吸附保持在空中的状态的双极电极11的集电体15(一个面15a和另一个面15b)。

然后,将一对树脂构件21B熔接到双极电极11(工序S106,第2工序)。更具体来说,在工序S106中,熔接部45在第2区域A2中将一对树脂构件21B各自熔接到集电体15的一个面15a和另一个面15b中的每一个面。即,在工序S106中,熔接部45在通过吸附部44的移动而一对树脂构件21B被分别配置于集电体15的一个面15a和另一个面15b的状态下,将一对树脂构件21B分别熔接到集电体15。在此,熔接部45是散布在树脂构件21B的长边方向的。因此,在此,由熔接部45在树脂构件21B的长边方向的多个位置来进行将树脂构件21B点熔接而固定到集电体15的临时熔接。

此外,在本实施方式中,熔接装置40在Y轴方向上并列配置有2个。因此,能对双极电极11的集电体15的2个边部分中的每一个边部分一并熔接树脂构件21B。然后,通过对双极电极11的集电体15的另2个边部分中的每一个边部分再次实施与上述同样的工序,从而会在集电体15的周缘部15c的整周上设置(临时熔接)树脂构件21B。因此,通过在之后的工序中将这些树脂构件21B全部熔接到集电体,并且将树脂构件21B彼此一体化,得以对集电体15的周缘部15c设置框状的第1树脂层21,得到电极单元11A。

如以上说明的那样,本实施方式的电极单元制造装置50用于将树脂构件21B熔接到包含集电体15和设置于集电体15的一个面15a及另一个面15b的活性物质层的双极电极11来制造电极单元11A。电极单元制造装置50具备:机器人手30,其在吸附保持双极电极11的同时将双极电极11进行空中搬运;以及熔接装置40,其包含熔接部45,熔接部45将树脂构件21B熔接到被机器人手30吸附保持在空中的状态的双极电极11。

另外,本实施方式的电极单元制造方法用于将树脂构件21B熔接到包含集电体15和设置于集电体15的一个面15a及另一个面15b的活性物质层的双极电极11来制造电极单元11A。电极单元制造方法具备:第1工序,在吸附保持双极电极11的同时将双极电极11进行空中搬运;以及第2工序,在第1工序之后,将树脂构件21B熔接到被吸附保持在空中的状态的双极电极11。

在这些本实施方式的电极单元制造装置50和电极单元制造方法中,在将树脂构件21B熔接到双极电极11来制造电极单元11A时,在双极电极11被吸附保持并浮在空中的状态下,树脂构件21B被熔接到该双极电极11。因此,得以避免从双极电极11滑落的异物附着到下一个双极电极11。因此,能在抑制异物向双极电极11的附着的同时进行树脂构件21B的熔接。

另外,在本实施方式的电极单元制造装置50中,熔接装置40包含吸附部344,吸附部344保持被熔接到双极电极11之前的树脂构件21B,并且将树脂构件21B配置到被机器人手30吸附保持在空中的状态的双极电极11的表面(一个面15a、另一个面15b)。然后,熔接部45将由吸附部44配置于表面的树脂构件21B熔接到集电体15。这样,在此,树脂构件21B被配置并熔接到双极电极11的集电体15的表面。因此,得以避免从双极电极11滑落的异物附着到下一个电极,从而得以避免在进行树脂构件21B的配置和熔接时异物介于双极电极11与树脂构件21B之间。

另外,在本实施方式的电极单元制造装置50中,集电体15的一个面15a和另一个面15b具有形成有活性物质层的第1区域A1和从活性物质层露出的第2区域A2,机器人手30以使得第2区域A2与树脂构件21B相对的方式搬运双极电极11。然后,熔接部45在第2区域A2中将树脂构件21B熔接到集电体15。这样,在此,树脂构件21B被配置并熔接到双极电极11的集电体15中的从活性物质层露出的第2区域A2。因此,得以避免从双极电极11滑落的异物附着到下一个双极电极11,从而得以避免在该第2区域A2中异物介于双极电极11与树脂构件21B之间。

另外,在本实施方式的电极单元制造装置50中,熔接装置40包含:第1把持部41,其通过在把持被保持部PA保持的用于树脂构件21B的母材21A的一端的同时进行移动,从保持部PA拉出母材21A;第2把持部42,其在与第1把持部41分开的位置进一步把持通过第1把持部41的移动而被拉出的母材21A;以及切断部43,其通过在维持由第1把持部41和第2把持部42把持的状态的同时将母材21A切断,形成树脂构件21B。因此,能够容易地进行从母材21A形成树脂构件21B。

另外,在本实施方式的电极单元制造装置50中,熔接装置40包含:传感器49,其检测在通过切断部43对母材21A的切断而形成之后由第1把持部41和第2把持部42把持的状态的树脂构件21B;以及移动部46、47,其基于传感器49的检测结果,通过在由吸附部44保持树脂构件21B之前使第1把持部41和第2把持部42移动,进行树脂构件21B的对准。因此,树脂构件21B相对于熔接位置的位置精度提高。

而且,在电极单元制造装置50中,第1把持部41通过在把持被层叠并保持在保持部PA中的一对母材21A的同时进行移动,从保持部PA拉出一对母材21A。另外,第2把持部42在与第1把持部41分开的位置进一步把持通过第1把持部41的移动而被拉出的一对母材21A,切断部43通过将一对母材21A切断,形成一对树脂构件21B。而且,熔接装置40包含吸附部44,吸附部44通过在吸附由切断部43对母材21A的切断而形成的一对树脂构件21B中的至少一方的同时在树脂构件21B的层叠方向上进行移动,使一对树脂构件21B的间隔DB变化。并且,机器人手30以使得第2区域A2被夹在通过吸附部44的移动而扩大了间隔DB的状态的一对树脂构件21B之间的方式搬运双极电极11。然后,熔接部45在通过吸附部44的移动而一对树脂构件21B被分别配置于集电体15的一个面15a和另一个面15b的状态下,将一对树脂构件21B各自熔接到集电体15的一个面15a和另一个面15b中的每一个面。因此,通过由第1把持部41进行的母材21A的1次拉出和由切断部43进行的母材21A的1次切断,能将一对树脂构件21B分别形成并熔接到集电体15的一个面15a和另一个面15b。

以上的实施方式说明了本公开的一个方面。因此,本公开不限于上述实施方式,能任意地变形。

例如,在上述实施方式中,说明了将树脂构件21B临时熔接到双极电极11的集电体15的工序。但是,电极单元制造装置不限于进行配置树脂构件21B并且将其点熔接到集电体15的临时熔接,也可以进行将树脂构件21B全部熔接到集电体15的正式熔接。在该情况下,电极单元制造装置的机器人手30在如上所述吸附保持对集电体15临时熔接多个(4个)树脂构件21B而形成的电极的同时,将其向别的熔接装置进行搬运。然后,在机器人手30吸附保持该电极并使其浮在空中的状态下,利用该别的熔接装置的脉冲密封机,将多个树脂构件21B全部熔接到集电体15。由此,进行树脂构件21B的正式熔接,在集电体15的周缘部15c形成第1树脂层21(即,制造出电极单元11A)。

另外,作为电极单元制造装置的电极,不限于上述的双极电极11,例如能够设为诸如仅在集电体的一个面设置有活性物质层的正极终端电极13和负极终端电极12这样的任意的电极。而且,熔接到电极的树脂构件是任意的,不限于用于构成第1树脂层21的树脂构件,例如是用于构成第2树脂层23的树脂构件等。

另外,作为吸附保持电极并将电极进行空中搬运的搬运部不限于上述的机器人手30,例如能使用诸如顶棚搬运装置这样的其它装置。而且,作为保持被熔接到电极之前的树脂构件21B的配置部,不限于上述的吸附部44,能使用诸如从与树脂构件21B的层叠方向交叉的方向(Z轴方向)把持树脂构件21B的把持装置这样的其它装置。

在此,图8是示出熔接装置的变形例的图。图8的(a)是侧视图(从Y方向来看的图),图8的(b)是俯视图(从Z方向来看的图)。如图8所示,熔接装置40(即电极单元制造装置50)也可以还具备移动部44b和传感器59。作为一个例子,移动部44b设置于多对吸附部44中的每一对吸附部44。移动部44b能够使吸附部44至少沿着Y轴方向移动。

移动部44b通过在吸附部44吸附(保持)树脂构件21B的状态下使吸附部44沿着Y轴方向移动,能够在Y轴方向上进行树脂构件21B的对准。此时,第1把持部41和第2把持部42对树脂构件21B的把持也可以被解除。在熔接装置40中,传感器49能检测由吸附部44吸附的树脂构件21B,移动部44b能够基于该传感器49的检测结果进行树脂构件21B的对准。作为一个例子,移动部44b能够以使得由沿着X轴方向排列的多个传感器49来检测出树脂构件21B的边缘的方式进行Y轴方向上的树脂构件21B的对准。此外,移动部44b是相互独立地设置的,通过使相互的沿着Y轴方向的移动量不同,还能对树脂构件21B相对于X轴方向的倾斜进行校正。此外,在熔接装置40具备移动部44b的情况下,也可以省略与移动部46、47对树脂构件21B的对准有关的功能(沿着Y轴方向的第1把持部41和第2把持部42的移动功能)。在图8的例子中,未设置有移动部46、47。

另外,在熔接装置40具备移动部44b的情况下,能调换上述的电极单元制造方法的工序S103与工序S104的顺序。即,在该情况下,首先,在工序S104中,由吸附部44吸附并保持树脂构件21B。然后,例如在将第1把持部41和第2把持部42对树脂构件21B的把持解除之后,在工序S103中,基于传感器49对树脂构件21B的检测结果,移动部44b通过使保持树脂构件21B的状态的吸附部44沿着Y轴方向移动,进行树脂构件21B的Y轴方向上的对准。由此,树脂构件21B相对于每个熔接部45被对位,而被安置到规定的熔接位置。

此外,熔接装置40(即电极单元制造装置50)能够还具备传感器59。传感器59被配置到母材21A的拉出方向(在此为X轴方向)的顶端。传感器59例如为光电传感器或照相机,作为一个例子,能以检测在将母材21A拉出了规定长度时的母材21A与第1把持部41的边界的方式配置。由此,在熔接装置40中,能基于传感器59的检测结果,判定母材21A的拉出长度是否足够。

此外,熔接装置40也可以不具备第1把持部41、第2把持部42以及切断部43。在该情况下,在熔接装置40中,能够从外部接受树脂构件21B的供应。此时,在熔接装置40中,吸附部(配置部)44通过接受例如使间隔DB扩大这样的向Z轴方向的移动或利用移动部44b向Y轴方向等的移动,能够吸附/保持从外部供应的树脂构件21B,或者将树脂构件21B配置到双极电极11的一个面15a和另一个面15b。

另外,在熔接装置40中,不限于得到在将层叠的一对母材21A从保持部PA拉出之后通过吸附部44向Z轴方向的移动而扩大了相互的间隔DB的一对树脂构件21B的情况。例如,也可以从分别保持一对母材21A的多个保持部拉出母材21A,以将各个母材21A切断的方式来构成树脂构件21B。

而且,在熔接装置40中,也可以不进行使用传感器49、59、移动部46、47、44b的树脂构件21B的对准。

附图标记说明

11…双极电极(电极);11A…电极单元;15…集电体;15a…一个面(表面);15b…另一个面(背面);21A…母材;21B…树脂构件;30…机器人手(搬运部);40…熔接装置;41…第1把持部;42…第2把持部;43…切断部;44…吸附部(配置部);44b…移动部;45…熔接部;46、47…移动部;48…引导部;49…传感器;50…电极单元制造装置。

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