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技術 洗浄装置

出願人 株式会社豊田自動織機
発明者 沖本佳代子木下恭一
出願日 2015年8月4日 (5年4ヶ月経過) 出願番号 2015-154533
公開日 2017年2月9日 (3年10ヶ月経過) 公開番号 2017-033843
状態 未査定
技術分野 液体または蒸気による洗浄 電池の電極及び活物質
主要キーワード 各保持装置 網目状部材 押さえガイド 帯状金属箔 受けローラ テンション機構 放出効果 音波照射装置
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年2月9日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

電極に付着した異物を除去すること。

解決手段

洗浄装置21は、プーリ状の複数のガイドローラ22,23、送りローラ24、受けローラ25、及び、搬送ベルト31を備えている。搬送ベルト31は、各ガイドローラ22,23に掛けられるとともに、送りローラ24及び受けローラ25に巻回されている。搬送ベルト31は、試料を保持する。搬送ベルト31は、送りローラ24と受けローラ25が回転することで移動し、洗浄液貯留された洗浄槽42を通過する。

概要

背景

特許文献1に記載される二次電池などの電極は、金属箔の両面の少なくとも一方に活物質層を備える。二次電池の製造工程の中には、製造された電極の検査工程が含まれる。電極の検査工程では、活物質層の密度検査や、導電材活物質などが活物質層に均一に分散しているかが検査される。電極の検査は、電極を分析装置によって分析することで行われる。

概要

電極に付着した異物を除去すること。洗浄装置21は、プーリ状の複数のガイドローラ22,23、送りローラ24、受けローラ25、及び、搬送ベルト31を備えている。搬送ベルト31は、各ガイドローラ22,23に掛けられるとともに、送りローラ24及び受けローラ25に巻回されている。搬送ベルト31は、試料を保持する。搬送ベルト31は、送りローラ24と受けローラ25が回転することで移動し、洗浄液貯留された洗浄槽42を通過する。

目的

このため、電極の分析を行う前に電極に付着した異物を除去することが望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

洗浄液貯留される洗浄槽と、電極保持可能であり、前記洗浄槽内を通過する長尺状の搬送ベルトと、前記搬送ベルトが巻回される送りローラと、前記搬送ベルトが巻回される受けローラと、前記送りローラと前記受けローラとを回転させる駆動部と、を備える洗浄装置

請求項2

前記搬送ベルトは、長手方向に沿って延び、互いに対向する第1対向部及び第2対向部と、前記第1対向部と前記第2対向部とを繋ぐ底部と、を有し、前記第1対向部、前記第2対向部、及び、前記底部によって囲まれた領域に前記電極の収容部を有する請求項1に記載の洗浄装置。

請求項3

前記洗浄槽内に、前記搬送ベルトを音圧によって保持する保持装置を備える請求項1又は請求項2に記載の洗浄装置。

請求項4

前記洗浄槽は、並んで設けられる複数の槽と、隣り合う前記槽同士を連通するとともに、前記搬送ベルトが通過する連通孔と、を有する請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載の洗浄装置。

請求項5

前記洗浄槽内において、前記搬送ベルトは前記電極を起立した状態に保持する請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載の洗浄装置。

請求項6

前記送りローラ及び前記受けローラの少なくとも一方は、網目状部材である請求項1〜請求項5のうちいずれか一項に記載の洗浄装置。

技術分野

0001

本発明は、電極洗浄する洗浄装置に関する。

背景技術

0002

特許文献1に記載される二次電池などの電極は、金属箔の両面の少なくとも一方に活物質層を備える。二次電池の製造工程の中には、製造された電極の検査工程が含まれる。電極の検査工程では、活物質層の密度検査や、導電材活物質などが活物質層に均一に分散しているかが検査される。電極の検査は、電極を分析装置によって分析することで行われる。

先行技術

0003

特開2010−50111号公報

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、電極には、電極を製造する工程で異物が付着するおそれがある。この異物は、例えば、電極を製造する装置の摺動部で発生した摩耗粉などである。電極に異物が付着したまま分析装置による分析が行われると、異物によって分析の精度が低下するおそれがある。このため、電極の分析を行う前に電極に付着した異物を除去することが望まれている。

0005

本発明の目的は、電極に付着した異物を除去することができる洗浄装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

上記課題を解決する洗浄装置は、洗浄液貯留される洗浄槽と、電極を保持可能であり、前記洗浄槽内を通過する長尺状の搬送ベルトと、前記搬送ベルトが巻回される送りローラと、前記搬送ベルトが巻回される受けローラと、前記送りローラと前記受けローラとを回転させる駆動部と、を備える。

0007

これによれば、送りローラと受けローラが回転することで、搬送ベルトは長手方向に沿って移動する。搬送ベルトが移動し、洗浄槽内を通過すると、搬送ベルトに保持された電極は洗浄槽内の洗浄液によって洗浄される。このため、電極に付着した異物を除去することができる。そして、送りローラと受けローラの回転と一体となって搬送ベルトも回転し、搬送ベルトが送り出される結果、搬送ベルトが移動する。よって、搬送ベルトが送りローラと受けローラの外周面に摺動しにくく、摩耗による異物が生じにくい。したがって、洗浄装置で生じた異物が電極に付着することが抑止される。

0008

上記洗浄装置について、前記搬送ベルトは、長手方向に沿って延び、互いに対向する第1対向部及び第2対向部と、前記第1対向部と前記第2対向部とを繋ぐ底部と、を有し、前記第1対向部、前記第2対向部、及び、前記底部によって囲まれた領域に前記電極の収容部を有してもよい。

0009

これによれば、収容部に電極を収容することで搬送ベルトに電極を保持させることができる。
上記洗浄装置について、前記洗浄槽内に、前記搬送ベルトを音圧によって保持する保持装置を備えてもよい。

0010

これによれば、洗浄槽内において、保持装置により搬送ベルトが撓むことを非接触で抑止することができる。
上記洗浄装置について、前記洗浄槽は、並んで設けられる複数の槽と、隣り合う前記槽同士を連通するとともに、前記搬送ベルトが通過する連通孔と、を有してもよい。

0011

これによれば、搬送ベルトが洗浄槽内を通過するときには、搬送ベルトに保持された電極が連通孔を通過して複数の槽を順番に通過していく。この際、搬送ベルトに保持された電極が最初に通過する槽の洗浄液が最も汚れやすく、搬送ベルトに保持された電極が後に通過する槽の洗浄液ほど汚れにくい。このため、搬送ベルトに保持された電極が最初に通過する槽とは異なる槽の洗浄液を入れ替え頻度が少なくなる。

0012

上記洗浄装置について、前記洗浄槽内において、前記搬送ベルトは前記電極を起立した状態に保持してもよい。
これによれば、洗浄槽内で電極から除去された異物が電極に再付着することを抑止することができる。

0013

上記洗浄装置について、前記送りローラ及び前記受けローラの少なくとも一方は、網目状部材であってもよい。
これによれば、送りローラ及び受けローラが網目状部材とは異なる部材の場合に比べて、搬送ベルトとの接触面積が少なくなる。このため、搬送ベルトの摩耗を抑止することができる。

発明の効果

0014

本発明によれば、電極に付着した異物を除去することができる。

図面の簡単な説明

0015

電極の斜視図。
(a)は洗浄装置の概略平面図、(b)は搬送ベルトを示す(a)の2b−2b線断面図。
送りローラ、受けローラ、及び洗浄槽を拡大して示す斜視図。
送りローラ、受けローラ、及び洗浄槽を拡大して示す断面図。
変形例の送りローラ、及び、受けローラを示す概略断面図。

実施例

0016

以下、洗浄装置の一実施形態について説明する。
二次電池は、図示しないが、外観が角型をなす角型電池であり、リチウムイオン電池である。二次電池は、ケース内電極組立体を備える。電極組立体は、複数の正極の電極と、複数の負極の電極とが、両者の間をセパレータ絶縁した状態で交互に積層されて構成されている。

0017

図1に示すように、正極及び負極の電極11は、それぞれ集電体である矩形状の金属箔12(正極はアルミニウム箔、負極は銅箔)の両面に活物質層13を備える。電極11を製造するときには、長尺状の帯状金属箔の両面に活物質合剤を塗布した後、活物質合剤を乾燥させることで帯状金属箔の両面に活物質層13が形成される。なお、活物質合剤としては、活物質、導電剤バインダ、及び溶媒混練したものが用いられる。更に、活物質層13を加圧することで、活物質層13の密度を向上させて電極材料を得る。そして、電極材料を所定の形状に打ち抜くことで電極11が製造される。電極11を製造した後には、電極11の検査が行われる。電極11の検査は、電極11の一部を試料14として切り取り、この試料14を分析装置によって分析することで行われる。試料14に異物が付着したまま分析が行われると、正しい分析が行われないおそれがあるため、試料14の分析を行う前には試料14を洗浄する。以下、試料14を洗浄する洗浄装置について説明する。なお、以下の説明において上方は鉛直方向上方であり、下方は鉛直方向下方である。

0018

図2(a)に示すように、洗浄装置21は、プーリ状の複数のガイドローラ22,23、送りローラ24、受けローラ25、及び、長尺状の搬送ベルト31を備えている。搬送ベルト31は、各ガイドローラ22,23、送りローラ24、及び、受けローラ25に掛け渡された無端状である。複数のガイドローラ22,23のうち、一つのガイドローラ22には、ガイドローラ22の位置を変更することで、搬送ベルト31の張力を調整するテンション機構26が設けられている。また、複数のガイドローラ22,23のうち、テンション機構26が設けられているガイドローラ22とは異なるガイドローラ23は、位置変更不能である。

0019

図2(a)及び図3に示すように、本実施形態の送りローラ24と受けローラ25は同一形状であり、ともに円柱状である。送りローラ24と受けローラ25は、軸線が鉛直方向に対し傾いた状態で並んで配置されている。送りローラ24と受けローラ25は、それらの下端から上端に向かうにつれて互いの離間距離が長くなるように配置されている。送りローラ24と、受けローラ25のそれぞれは、駆動部としてのモータ27によって駆動される。各モータ27は、図示しない制御装置によって制御される。

0020

図3及び図4に示すように、送りローラ24、及び、受けローラ25の下部側は、洗浄液41が貯留された洗浄槽42に浸漬されている。洗浄槽42は、横方向に複数の槽に区切られており、本実施形態では4つの槽43〜46に区切られている。4つの槽43〜46を第1槽43〜第4槽46とすると、第1槽43と第4槽46が両端に位置し、第1槽43には第2槽44が隣り合い、第4槽46には第3槽45が隣り合う。隣り合う槽43〜46同士は、連通孔47によって連通するとともに、連通孔47の内周には、シール部材48が設けられている。なお、各槽43〜46は、上方に開口している。

0021

送りローラ24は、上端側を除く部分が第1槽43に浸漬されている。受けローラ25は、上端側を除く部分が第4槽46に浸漬されている。
図2(b)に示すように、搬送ベルト31は、短手方向の中央部分で折り曲げられた2つ折り状である。搬送ベルト31は、折り曲げられることで互いに対向する第1対向部32と第2対向部33とを有し、それら第1対向部32と第2対向部33は搬送ベルト31の長手方向に延びている。折り筋に沿う部分は、第1対向部32と第2対向部33とを繋ぐ底部34として機能し、第1対向部32、第2対向部33及び底部34に囲まれた領域が試料14が収容される収容部35となる。また、搬送ベルト31は、第1対向部32と第2対向部33との間に、収容部35に開口する開口部36を有している。搬送ベルト31は、開口部36が上方を向くように設けられている。収容部35に試料14を収容したときには、第1対向部32及び第2対向部33によって試料14の姿勢が維持されるため、試料14は重力方向に起立した状態で保持される。

0022

搬送ベルト31は、送りローラ24の上端から下端に向けて巻回されるとともに、連通孔47を通って受けローラ25の下端から上端に向けて巻回されている。
図2(a)に示すように、第2槽44及び第3槽45には、搬送ベルト31に向けて音波照射することで搬送ベルト31を音圧によって保持する保持装置61が設けられている。各保持装置61は、搬送ベルト31を第1対向部32の外側と第2対向部33の外側から挟んで配置された一対の音波照射装置62を備えている。各音波照射装置62は、振動板64と、振動を発生させる2つの振動子63と、各振動子63で発生された振動を増幅させつつ、振動板64へ伝達する2つのホーン65と、を有する。各振動子63が発振されることで、振動板64から搬送ベルト31に向けて音波が照射される。

0023

次に、本実施形態の洗浄装置21の作用について説明する。
試料14の洗浄を行う際には、まず、試料14を搬送ベルト31の開口部36から収容部35に収容する。試料14は、第1対向部32と第2対向部33よって挟まれるとともに、底部34によって支持されることで搬送ベルト31に保持される。試料14を搬送ベルト31に保持させるときには、テンション機構26によってガイドローラ22を移動させて搬送ベルト31を若干撓ませておく。

0024

試料14を搬送ベルト31に保持させた後には、テンション機構26によって搬送ベルト31の張力を増加させる。そして、送りローラ24、及び、受けローラ25をモータ27で回転させると、搬送ベルト31も送りローラ24及び受けローラ25と一体となって回転し、搬送ベルト31が送り出される結果、搬送ベルト31が環状に移動していく。

0025

本実施形態において、送りローラ24及び受けローラ25の回転方向は、搬送ベルト31を第1槽43から第4槽46に向けて移動させる方向である。そして、搬送ベルト31が、第1槽43から第4槽46に向けて順番に各槽43〜46を通過していくことで、搬送ベルト31に保持された試料14は各槽43〜46の洗浄液41によって洗浄されていき、試料14から異物が除去されていく。

0026

試料14から除去された異物の一部は、収容部35の底に溜まる。試料14は、起立した状態(試料14の面に沿う方向が重力方向となる姿勢)で搬送されているため、試料14が水平な状態(倒れた状態)で搬送されている場合に比べて試料14に異物が再付着しにくい。

0027

試料14は、最初に第1槽43を通過するため、第1槽43の洗浄液41が最も汚れやすい。一方で、第2槽44、第3槽45と順番に各槽43〜46を通過していくうちに、試料14は洗浄されていくため、搬送ベルト31が後に通過する槽の洗浄液41ほど汚れにくい。

0028

したがって、搬送ベルト31に保持された試料14が各槽43〜46を通過していくにしたがい、試料14は汚れが少ない洗浄液41によって段階的に洗浄されていく。そして、第1槽43〜第4槽46を通過した試料14は、洗浄液41によって洗浄され、異物が除去されている。この試料14を乾燥させた後、乾燥させた試料14を用いて分析装置で分析を行うことで、分析の精度が向上する。

0029

第2槽44及び第3槽45内では、振動板64から搬送ベルト31に向けて音波が照射され、この音波による音圧によって搬送ベルト31は保持され、撓みにくくなっている。また、振動板64から照射される音波によって試料14は超音波洗浄される。

0030

したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)送りローラ24と受けローラ25に搬送ベルト31を巻回して、送りローラ24と受けローラ25を回転させることで搬送ベルト31を移動させている。搬送ベルト31は、洗浄槽42内を通過し、洗浄槽42を通過することで搬送ベルト31に保持された試料14が洗浄される。これにより、試料14に付着した異物が除去される。また、送りローラ24と受けローラ25によって搬送ベルト31を移動させるときには、送りローラ24及び受けローラ25と搬送ベルト31が一体となって回転するため、送りローラ24と受けローラ25の外周面と搬送ベルト31とが摺動しにくい。このため、送りローラ24及び受けローラ25や、搬送ベルト31が摩耗することが抑止され、摩耗によって生じた異物が試料14に付着することが抑止される。

0031

(2)搬送ベルト31は、2つ折りされることで互いに対向する第1対向部32及び第2対向部33を有しており、第1対向部32、第2対向部33及び底部34に囲まれる領域が試料14が収容される収容部35となる。試料14を収容部35に収容することで、試料14を搬送ベルト31から脱落させずに保持させることができる。

0032

(3)第2槽44、及び、第3槽45には、保持装置61が設けられている。保持装置61は、第2槽44及び第3槽45を通過する搬送ベルト31に対して音波を照射することで、音圧によって非接触で搬送ベルト31を保持することができ、搬送ベルト31の摩耗を抑止しつつ、洗浄槽42内での搬送ベルト31の撓みを抑止することができる。

0033

(4)洗浄槽42は、第1槽43〜第4槽46を有しており、各槽43〜46には順番に搬送ベルト31が通過していく。搬送ベルト31に保持された試料14が最初に通過する第1槽43は最も汚れやすく、搬送ベルト31が通過するのが後の槽ほど洗浄液41が汚れにくくなる。このため、搬送ベルト31に保持された試料14は、洗浄槽42を通過していくほど汚れの少ない洗浄液41によって洗浄されるため、試料14が洗浄されやすい。また、汚れた洗浄液41は新たな洗浄液41に入れ替える必要があるが、第1槽43が最も汚れやすく、他の槽は第1槽43に比べて汚れにくいため、第2槽44〜第4槽46の洗浄液41を入れ替える頻度が少なくなる。

0034

(5)洗浄槽42内において、試料14は起立した状態で搬送されている。このため、洗浄槽42内で除去され、落下する異物が試料14に再付着しにくい。
(6)送りローラ24と受けローラ25を用いて搬送ベルト31を移動させることで、搬送ベルト31を上下に移動させることができ、上方に開口した洗浄槽42に搬送ベルト31を出入りさせることができる。仮に、搬送ベルト31を上下に移動させることができない場合には、搬送ベルト31を洗浄槽42の側方から出入りさせることになる。この場合、洗浄液41が漏れ出すおそれがある。本実施形態のように、搬送ベルト31を上下に移動させることで、洗浄液41が洗浄槽42から漏れ出すことが抑止されている。

0035

なお、実施形態は、以下のように変更してもよい。
図5に示すように、送りローラ24及び受けローラ25は、網目状部材を柱状にして構成されていてもよい。この場合、送りローラ24及び受けローラ25の外周面と搬送ベルト31との接触面積が小さくなる。したがって、送りローラ24及び受けローラ25と搬送ベルト31の摩耗が抑止される。なお、送りローラ24及び受けローラ25の一方が網目状部材であってもよい。

0036

○送りローラ24と受けローラ25の形状は、異なっていてもよい。
○保持装置61は設けられていなくてもよい。また、保持装置61として、音圧以外で搬送ベルト31を保持する装置を用いてもよい。

0037

○洗浄槽42の槽の数は変更してもよい。例えば、3つの槽を有していてもよいし、5つ以上の槽を有していてもよい。
○洗浄槽42は、単一の槽で構成されていてもよい。

0038

○搬送ベルト31は、試料14を保持することができればどのような形状であってもよい。
○搬送ベルト31に洗浄液41や、異物を収容部35から排出するための貫通孔を設けてもよい。搬送ベルト31の貫通孔率は、洗浄液41の到達具合(貫通孔を通って収容部35に流入する洗浄液41の流量や流速)や、超音波振動減衰限界剥離した異物の放出効果の限界、及び、洗浄する際に張力を加えたときに必要な強度などから定められる。例えば、搬送ベルト31の貫通孔率は、50%〜97%に設定される。

0039

○搬送ベルト31は、試料14を水平に保持してもよい。
○電極11は、リチウムイオン二次電池以外の蓄電装置に用いられる電極であってもよい。例えば、キャパシタや、ニッケル水素二次電池に用いられる電極であってもよい。

0040

○送りローラ24と受けローラ25の形状は異なっていてもよい。
○送りローラ24と受けローラ25は、回転することで搬送ベルト31を移動させることができれば、円柱状以外の柱状でもよい。

0041

○洗浄槽42で試料14の洗浄が行われる前に、シャワーなどによって試料14を予め洗浄してもよい。
○実施形態において、搬送ベルト31の撓みなどを抑止するために、搬送ベルト31をスプリング押さえ押さえガイドや、押さえローラを設けてもよい。

0042

○送りローラ24及び受けローラ25に巻回される搬送ベルト31は、送りローラ24と受けローラ25と接触する面が同一面であってもよいし、送りローラ24と受けローラ25に接触する面が異なる面であってもよい。

0043

○電極の一部を切り取った試料14を洗浄したが、1枚の電極11を洗浄してもよい。

0044

21…洗浄装置、24…送りローラ、25…受けローラ、31…搬送ベルト、32…第1対向部、33…第2対向部、34…底部、35…収容部、41…洗浄液、42…洗浄槽、43〜46…槽、47…連通孔、61…保持装置。

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