JP6936012B2 - プロテクタ、及び、組立体 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池のセパレータを捲回したセパレータ捲回体を組立てる組立体に用いられるプロテクタ及び組立体に関する。

リチウムイオン二次電池の内部において、正極及び負極は、多孔質のセパレータによって分離される。リチウムイオン二次電池の製造には、このセパレータを円筒形状のコアに捲回したものであるセパレータ捲回体が用いられる。セパレータ捲回体は、輸送又は保管時に、組立体として組み立てられる。組立体は、セパレータ捲回体のコアを芯材に通した構成である。

特許文献１には、セパレータ捲回体のコアを芯材に通し、当該芯材の両端に、セパレータ捲回体を保護するためのプロテクタを配置した組立体が開示されている。特許文献１に開示されたプロテクタは、芯材に装着されたときにセパレータ捲回体側となる内面の縁部に、凸部である複数の脚部が配置されている。当該複数の脚部は、プロテクタを積み重ねたとき、脚部同士が重なるように形成されている。

特許文献１によると、これにより、プロテクタ同士をコンパクトに重ねることが可能とされている。

日本国公開特許公報「特許第５６８３０７８号（２０１５年１月２３日登録）」

図１７は、特許文献１のプロテクタを用いた組立体１５０の構成を表す図である。図１７に示すように、組立体１５０は、複数のセパレータ捲回体１４０の軸穴を貫通して芯材１３０が配置されている。そして、芯材１３０の両端部にはプロテクタ１２０が配置されている。

図１８に示すように、組立体１５０は輸送時、箱１５１に収納される。そして、組立体１５０が収納された箱１５１が輸送される。

しかし、プロテクタ１２０の外側面は全面が平坦になっており、輸送時の振動がプロテクタ１２０を介してセパレータ捲回体１４０に直接加わる。このため、セパレータ捲回体１４０が傷付きやすいという問題がある。

さらに、プロテクタ１２０の外側面は全面が平坦になっているため、作業者が組立体１５０を箱１５１に出し入れする際、プロテクタ１２０の外側面を持った手が、箱１５１の側面と干渉してしまうため、組立体１５０の箱１５１への出し入れがし難いという問題がある。

本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、組立体が箱に収納されて輸送される際、セパレータ捲回体を揺れから保護すると共に、上記箱への出し入れがし易い組立体を構成することが可能なプロテクタを得ることである。

上記の課題を解決するために、本発明のプロテクタは、板状の基部と、上記基部の主面である第１面に設けられ、芯材の一方の端部を支持するための支持部と、上記基部の、上記第１面とは逆側の主面である第２面に設けられ、延伸方向が当該第２面とは非平行となるよう突出した一又は複数の脚部とを備えていることを特徴とする。

本発明の一態様によると、組立体が箱に収納されて輸送される際、セパレータ捲回体を揺れから保護すると共に、上記箱への出し入れがし易い組立体を構成することが可能なプロテクタを得ることができるという効果を奏する。

リチウムイオン二次電池の断面構成を示す模式図である。 図１に示されるリチウムイオン二次電池の詳細構成を示す模式図である。 図１に示されるリチウムイオン二次電池の他の構成を示す模式図である。 セパレータをスリットするスリット装置の構成を示す模式図である。 図４に示されるスリット装置の切断装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態１に係る組立体を組み立てている様子を表す図である。 本発明の実施形態１に係る組立体の構成を表す図である。 本発明の実施形態１に係る結束バンドにより結束された組立体の構成を表す図である。 本発明の実施形態１に係る組立体を箱に収納した様子を表す図である。 （ａ）は、本発明の実施形態１に係るプロテクタの構成を表す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のプロテクタの構成を表す側面図であり、（ｃ）は（ａ）のプロテクタの構成を表す斜視図である。 本発明の実施形態１に係る組立体を縦置きしている様子を表す図である。 本発明の実施形態１に係るプロテクタを積み重ねている様子を表す図である。 （ａ）は、本発明の実施形態２に係るプロテクタの構成を表す側面図であり、（ｂ）は（ａ）のプロテクタの構成を表す斜視図である。 （ａ）は、本発明の実施形態３に係るプロテクタの構成を表す側面図であり、（ｂ）は（ａ）のプロテクタの構成を表す斜視図である。 本発明の実施形態４に係る組立体を組み立てている様子を表す図である。 本発明の実施形態４に係る組立体の構成を表す斜視図である。 従来のプロテクタを備える組立体の構成を表す図である。 従来のプロテクタを備える組立体を箱に収納した様子を表す図である。

〔実施形態１〕
本発明の一態様に係るプロテクタが保護するセパレータ捲回体である電池用セパレータに関し、まず、基本構成として、リチウムイオン二次電池、セパレータ、耐熱セパレータ、セパレータ・耐熱セパレータの製造方法、スリット装置、切断装置について順に説明する。

（リチウムイオン二次電池）
リチウムイオン二次電池に代表される非水電解液二次電池は、エネルギー密度が高く、それゆえ、現在、パーソナルコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末等の機器、自動車、航空機等の移動体に用いる電池として、また、電力の安定供給に資する定置用電池として広く使用されている。

図１は、リチウムイオン二次電池１の断面構成を示す模式図である。図１に示されるように、リチウムイオン二次電池１は、カソード１１と、セパレータ１２（電池用セパレータ）と、アノード１３とを備える。リチウムイオン二次電池１の外部において、カソード１１とアノード１３との間に、外部機器２が接続される。そして、リチウムイオン二次電池１の充電時には方向Ａへ、放電時には方向Ｂへ、電子が移動する。

（セパレータ）
セパレータ１２は、リチウムイオン二次電池１の正極であるカソード１１と、その負極であるアノード１３との間に、これらに挟持されるように配置される。セパレータ１２は、カソード１１とアノード１３との間を分離しつつ、これらの間におけるリチウムイオンの移動を可能にする多孔質フィルムである。セパレータ１２は、その材料として、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを含む。

図２は、図１に示されるリチウムイオン二次電池１の詳細構成を示す模式図であって、（ａ）は通常の構成を示し、（ｂ）はリチウムイオン二次電池１が昇温したときの様子を示し、（ｃ）はリチウムイオン二次電池１が急激に昇温したときの様子を示す。図２の（ａ）に示されるように、セパレータ１２には、多数の孔Ｐが設けられている。通常、リチウムイオン二次電池１のリチウムイオン３は、孔Ｐを介し往来できる。

ここで、例えば、リチウムイオン二次電池１の過充電、又は、外部機器の短絡に起因する大電流等により、リチウムイオン二次電池１は、昇温することがある。この場合、図２の（ｂ）に示されるように、セパレータ１２が融解又は柔軟化し、孔Ｐが閉塞する。そして、セパレータ１２は収縮する。これにより、リチウムイオン３の移動が停止するため、上述の昇温も停止する。

しかし、リチウムイオン二次電池１が急激に昇温する場合、セパレータ１２は、急激に収縮する。この場合、図２の（ｃ）に示されるように、セパレータ１２は、破壊されることがある。そして、リチウムイオン３が、破壊されたセパレータ１２から漏れ出すため、リチウムイオン３の移動は停止しない。ゆえに、昇温は継続する。

（耐熱セパレータ）
図３は、図１に示されるリチウムイオン二次電池１の他の構成を示す模式図であって、（ａ）は通常の構成を示し、（ｂ）はリチウムイオン二次電池１が急激に昇温したときの様子を示す。図３の（ａ）に示されるように、セパレータ１２は、多孔質フィルム５と、耐熱層４とを備える耐熱セパレータであってもよい。耐熱層４は、多孔質フィルム５のカソード１１側の片面に積層されている。なお、耐熱層４は、多孔質フィルム５のアノード１３側の片面に積層されてもよいし、多孔質フィルム５の両面に積層されてもよい。そして、耐熱層４にも、孔Ｐと同様の孔が設けられている。通常、リチウムイオン３は、孔Ｐと耐熱層４の孔とを介し往来する。耐熱層４は、その材料として、例えば全芳香族ポリアミド（アラミド樹脂）を含む。

図３の（ｂ）に示されるように、リチウムイオン二次電池１が急激に昇温し、多孔質フィルム５が融解又は柔軟化しても、耐熱層４が多孔質フィルム５を補助しているため、多孔質フィルム５の形状は維持される。ゆえに、多孔質フィルム５が融解又は柔軟化し、孔Ｐが閉塞するにとどまる。これにより、リチウムイオン３の移動が停止するため、上述の過放電又は過充電も停止する。このように、セパレータ１２の破壊が抑制される。

（セパレータ・耐熱セパレータの製造工程）
リチウムイオン二次電池１のセパレータ及び耐熱セパレータの製造は特に限定されるものではなく、公知の方法を利用して行うことができる。以下では、多孔質フィルム５がその材料として主にポリエチレンを含む場合を仮定して説明する。しかし、多孔質フィルム５が他の材料を含む場合でも、同様の製造工程により、セパレータ１２（耐熱セパレータ）を製造できる。

例えば、熱可塑性樹脂に無機充填剤又は可塑剤を加えてフィルム成形した後、該無機充填剤及び該可塑剤を適当な溶媒で洗浄除去する方法が挙げられる。例えば、多孔質フィルム５が、超高分子量ポリエチレンを含むポリエチレン樹脂から形成されてなるポリオレフィンセパレータである場合には、以下に示すような方法により製造できる。

この方法は、（１）超高分子量ポリエチレンと、無機充填剤（例えば、炭酸カルシウム、シリカ）、又は可塑剤（例えば、低分子量ポリオレフィン、流動パラフィン）とを混練してポリエチレン樹脂組成物を得る混練工程、（２）ポリエチレン樹脂組成物を用いてフィルムを成形する圧延工程、（３）工程（２）で得られたフィルム中から無機充填剤又は可塑剤を除去する除去工程、及び、（４）工程（３）で得られたフィルムを延伸して多孔質フィルム５を得る延伸工程を含む。なお、前記工程（４）を、前記工程（２）と（３）との間で行なうこともできる。

除去工程によって、フィルム中に多数の微細孔が設けられる。延伸工程によって延伸されたフィルムの微細孔は、上述の孔Ｐとなる。これにより、所定の厚さと透気度とを有するポリエチレン微多孔膜である多孔質フィルム５（耐熱層を有しないセパレータ１２）が得られる。

なお、混練工程において、超高分子量ポリエチレン１００重量部と、重量平均分子量１万以下の低分子量ポリオレフィン５〜２００重量部と、無機充填剤１００〜４００重量部とを混練してもよい。

その後、塗工工程において、多孔質フィルム５の表面に耐熱層４を形成する。例えば、多孔質フィルム５に、アラミド／ＮＭＰ（Ｎ−メチル−ピロリドン）溶液（塗工液）を塗布し、アラミド耐熱層である耐熱層４を形成する。耐熱層４は、多孔質フィルム５の片面だけに設けられても、両面に設けられてもよい。また、耐熱層４として、アルミナ／カルボキシメチルセルロース等のフィラーを含む混合液を塗工してもよい。

また、塗工工程において、多孔質フィルム５の表面に、ポリフッ化ビニリデン／ジメチルアセトアミド溶液（塗工液）を塗布（塗布工程）し、それを凝固（凝固工程）させることにより多孔質フィルム５の表面に接着層を形成することもできる。接着層は、多孔質フィルム５の片面だけに設けられても、両面に設けられてもよい。

塗工液を多孔質フィルム５に塗工する方法は、均一にウェットコーティングできる方法であれば特に制限はなく、従来公知の方法を採用できる。例えば、キャピラリーコート法、スピンコート法、スリットダイコート法、スプレーコート法、ディップコート法、ロールコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、バーコーター法、グラビアコーター法、ダイコーター法などを採用できる。耐熱層４の厚さは塗工ウェット膜の厚み、塗工液中の固形分濃度によって制御できる。

なお、塗工する際に多孔質フィルム５を固定あるいは搬送する支持体としては、樹脂製のフィルム、金属製のベルト、ドラム等を用いることができる。

以上のように、多孔質フィルム５に耐熱層４が積層されたセパレータ１２（耐熱セパレータ）を製造できる。製造されたセパレータは、円筒形状のコアに巻き取られる。なお、以上の製造方法で製造される対象は、耐熱セパレータに限定されない。この製造方法は、塗工工程を含まなくてもよい。この場合、製造される対象は、耐熱層を有しないセパレータである。また、耐熱層に替えて他の機能層（例えば、後述の接着層）を有する接着セパレータを、耐熱セパレータと同様の製造方法により製造してもよい。

（スリット装置）
耐熱セパレータ又は耐熱層を有しないセパレータ（以下「セパレータ」）は、リチウムイオン二次電池１などの応用製品に適した幅（以下「製品幅」）であることが好ましい。しかし、生産性を上げるために、セパレータは、その幅が製品幅以上となるように製造される。そして、一旦製造された後に、セパレータは、製品幅に切断（スリット）される。

なお、「セパレータの幅」とは、セパレータの長手方向と厚み方向とに対し略垂直である方向の、セパレータの長さを意味する。以下では、スリットされる前の幅広のセパレータを「原反」と称し、スリットされたセパレータを特に「スリットセパレータ」と称する。また、スリットとは、セパレータを長手方向（製造におけるフィルムの流れ方向、ＭＤ：Machine direction）に沿って切断することを意味し、カットとは、セパレータを横断方向（ＴＤ：transverse direction）に沿って切断することを意味する。横断方向（ＴＤ）とは、セパレータの長手方向（ＭＤ）と厚み方向とに対し略垂直である方向を意味する。

図４は、セパレータをスリットするスリット装置６の構成を示す模式図であって、（ａ）は全体の構成を示し、（ｂ）は原反をスリットする前後の構成を示す。図４の（ａ）に示されるように、スリット装置６は、回転可能に支持された円柱形状の、巻出ローラー６１と、ローラー６２〜６９と、複数の巻取ローラー７０Ｕ・７０Ｌとを備える。スリット装置６には、後述する切断装置７がさらに設けられている。

（スリット前）
スリット装置６では、原反を巻きつけた円筒形状のコアｃが、巻出ローラー６１に嵌められている。図４の（ｂ）に示されるように、原反は、コアｃから経路Ｕ又はＬへ巻き出される。巻き出された原反は、ローラー６３〜６７を経由し、ローラー６８へ搬送される。搬送される工程において原反は、複数のセパレータにスリットされる。なお、ローラー６７は、なくてもよい。このとき、この原反は、ローラー６６からローラー６８へ搬送される。

（スリット後（セパレータ捲回体の製造工程））
図４の（ｂ）に示されるように、セパレータ捲回体の製造工程において、複数のスリットセパレータの一部は、それぞれ、巻取ローラー７０Ｕに嵌められた円筒形状の各コアｕ（ボビン）へ巻き取られる。また、複数のスリットセパレータの他の一部は、それぞれ、巻取ローラー７０Ｌに嵌められた円筒形状の各コアｌ（ボビン）へ巻き取られる。なお、ロール状に巻き取られたスリットセパレータ及びコアｕ・ｌの一体物を「捲回体」と称する。このようにして、コアｕ・ｌにスリットセパレータが巻き取られたセパレータ捲回体が作製される。

（切断装置）
図５は、図４の（ａ）に示されるスリット装置６の切断装置７の構成を示す図であって、（ａ）は切断装置７の側面図であり、（ｂ）は切断装置７の正面図である。図５の（ａ）（ｂ）に示されるように、切断装置７は、ホルダー７１と、刃７２とを備える。ホルダー７１は、スリット装置６に備えられている筐体などに固定されている。そして、ホルダー７１は、刃７２と搬送されるセパレータ原反との位置関係が固定されるように、刃７２を保持している。刃７２は、鋭く研がれたエッジによってセパレータの原反をスリットする。

（組立体の組立工程）
図６は、本発明の実施形態１に係る組立体を組み立てている様子を表す図である。図６に示すセパレータ捲回体４０は、コア４１と、コア４１に巻き取られたセパレータ４２とを有する。セパレータ捲回体４０は、図４の（ｂ）に示したセパレータ捲回体の製造工程にて製造されたセパレータ捲回体である。複数のセパレータ捲回体４０を作製すると、次に、組立工程にて、当該作製した複数のセパレータ捲回体４０を移動させたり、保管したりするための組立体を作製する。

コア４１は、図４の（ｂ）に示したコアｕ・ｌと対応する。コア４１の中心には、筒状の芯材３０を挿入するための軸穴４１ａが設けられている。コア４１を構成する好ましい材料としては、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、及び塩化ビニール樹脂などの樹脂を挙げることができる。なお、コア４１を構成する材料としては、金属、紙、フッ素樹脂でないことが好ましい。

セパレータ４２は、原反ではなく、図４に示したコアｕ・ｌに巻き取られたスリットセパレータに対応する。セパレータ４２の幅（図６に示す上下方向の長さ）は、コア４１の幅（図６に示す上下方向の長さ）と同等か、狭い。

組立工程では、まず、プロテクタ２０の基部２１のうち、支持部２２が設けられた第１面２１ｄが上方を向き、第１面とは逆側であって複数の凸部である脚２４が設けられた第２面２１ｅが下方を向くように、プロテクタ２０を、床などに配置する。なお、プロテクタ２０の詳細な説明は、図１０を用いて後述する。

そして、延伸方向に沿って内部が貫通している貫通孔３０ａを有する芯材３０の一方の端部の貫通孔３０ａへ、プロテクタ２０の支持部２２を挿入する。これにより、芯材３０の一方の端部に、プロテクタ２０が装着される。

次に、芯材３０のうち上方側の端部である他方の端部を、セパレータ捲回体４０の軸穴４１ａに挿入する。このようにして、芯材３０に、複数のセパレータ捲回体４０の軸穴４１ａを挿入していく。これにより、複数のセパレータ捲回体４０が、プロテクタ２０の上方に積み重ねられる。なお、セパレータ捲回体４０間に緩衝材を配してもよい。この場合、セパレータ捲回体４０と、緩衝材とを交互に積み重ねていく。

所定の個数分のセパレータ捲回体４０を積み重ねたあと、次に、芯材３０の他方の端部における貫通孔３０ａに、他のプロテクタ２０の支持部２２を挿入する。

図７は、組立体５０の構成を表す図である。所定の個数分のセパレータ捲回体４０を芯材３０に挿入し、芯材３０の両端それぞれにプロテクタ２０を装着することで、組立体５０は作製される。

プロテクタ２０の基部２１のうち、第１面２１ｄは、芯材３０に配置されたセパレータ捲回体４０に近い側の面（内側面）であり、第２面２１ｅは、芯材３０に配置されたセパレータ捲回体４０から遠い側の面（外側面）である。

図８は、結束バンド５１によって結束された組立体５０を表す図である。組立工程にて組立体５０を組み立てると、次に、結束工程にて、組立体５０を結束する。結束工程では、帯状部材である結束バンド５１を、組立体５０における周囲を一周以上させる。これにより、芯材３０の両端に配置された両プロテクタ２０、及び、両プロテクタ２０間に配置された複数のセパレータ捲回体４０を結束バンド５１により結束する。結束バンド５１は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂からなるＰＰバンドや、ストレッチフィルムなどを用いることができる。

特にストレッチフィルムは薄いため、鋏などの器具なしで、人の手で容易に破ることができる。このため、組立体５０を分解しやすくなり、芯材３０に挿入されているセパレータ捲回体４０を取り出しやすくなる。

また、ストレッチフィルムは、伸縮性を有するため、組立体５０に巻くと、プロテクタ２０の形状に沿って変形する。変形したストレッチフィルムは、プロテクタ２０と接触しているため、結束バンド５１の位置を保持するための切欠き溝のような凹部をプロテクタ２０に設ける必要がない。

なお、組立体５０を結束する前、または結束した後に、薄いフィルム等によって、結束バンド５１付の組立体５０全体を包むことで覆ってもよい。これにより、組立体５０に異物が付着しないように保護することができる。

図９は、組立体５０を箱５２に収納した様子を表す図である。結束工程にて、結束バンド５１を用いて組立体５０を結束すると、次に、収納工程にて、組立体５０を箱５２に収納する。この組立体５０の箱５２への収納は、ロボットにより行ってもよいし、作業者が行ってもよい。

収納工程では、両プロテクタ２０のそれぞれの外側面である第２の面を、ロボットアーム又は作業者が手で把持し、組立体５０を箱５２内へ収納する。組立体５０は、この箱５２に収納された状態で、保管されたり、輸送されたりする。

組立体５０に用いたプロテクタ２０には、それぞれの外側面である第２の面に、複数の凸部である脚部２４が設けられている。この脚部２４を設けることで、箱５２に収納されての輸送時に組立体を揺れから保護すると共に、箱５２への出し入れがし易い組立体５０を得ることができる。脚部２４を設ける効果の詳細については、プロテクタ２０の構成と共に後述する。

（プロテクタ２０の構成）
図１０の（ａ）は、本発明の実施形態１に係るプロテクタ２０の構成を表す平面図であり、（ｂ）はプロテクタ２０の構成を表す側面図であり、（ｃ）はプロテクタ２０の構成を表す斜視図である。

プロテクタ２０は、芯材３０に通されることで支持された複数のセパレータ捲回体４０を、保管時や輸送時に傷つかないように保護するための保護部材である。

プロテクタ２０の材料は、所定の加重（芯材３０に挿通されるセパレータ捲回体４０の全重量）を支持する芯材３０を２つのプロテクタ２０で懸架することができるものであればよく、例えば、硬質な樹脂である。プロテクタ２０の材料は、例えば、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、及び塩化ビニール樹脂などの樹脂を含んでもよく、あるいは、紙であってもよい。

プロテクタ２０は、板状の基部２１と、基部２１の中心に配置された支持部２２と、基部２１の第１面２１ｄに配置された複数の凸部２３と、基部２１の第２面２１ｅに配置された複数の脚部２４とを備えている。

基部２１は、膨出部２１ａと、貫通孔２１ｂと、切り欠き２１ｃと、開口部２５とを有している。

基部２１は、セパレータ捲回体４０より径（面積）が大きい。これにより、プロテクタ２０が装着された組立体５０を、延伸方向が床と平行となる方向（横向き）に向けて床に設置した際、当該組立体５０の各セパレータ捲回体４０は芯材３０によって宙吊りとなり、床から離間する。このため、各セパレータ捲回体４０が床と擦れるなどによって傷が付くことを防止することができる。

さらに、組立体５０の延伸方向に外力が加わったとしても、プロテクタ２０と隣接するセパレータ捲回体４０の端面（プロテクタ２０との対向面）全面を、プロテクタ２０により外力から保護することができる。

基部２１は略正多角形又は略円形の板状を有する。本実施形態では、基部２１は、正８角形である。基部２１を正多角形とすることで、プロテクタ２０が装着された組立体５０を、延伸方向が床と平行となる向き（図７に示す向き）に置いても、転がり難いため扱いやすい。

基部２１を正８角形とすることで、組立体５０を、延伸方向が床と平行となる向きに置いた際、基部２１のうち、床と接触する下面とは逆側の上面も床と平行となる。このため、組立体５０を縦積みし易い。

さらに、基部２１を正８角形とすると、組立体５０を、延伸方向が床と平行となる向きに置いた際、正８角形である基部２１の８個の辺のうち２辺が、床に対し垂直な平面となる。このため、組立体５０を隙間なく、隣接するプロテクタ２０の床に垂直な辺同士が接触するように並列に並べることができる。これにより、複数の組立体５０を効率よく並べることができる。なお、基部２１が正４角形であるときも同じことがいえる。

膨出部２１ａは、基部２１の中心及び中心の周辺領域である中央部分に設けられ、基部２１の周辺部分より膨らんだ部分である。

プロテクタ２０を芯材３０に装着した際、膨出部２１ａは、芯材３０に配置されているセパレータ捲回体４０のうちコア４１と接触する。一方、基部２１のうち膨出部２１ａの周辺部分は、芯材３０に配置されているセパレータ捲回体４０のうちセパレータ４２と非接触となる。

このように、膨出部２１ａは、プロテクタ２０を芯材３０に装着した際、基部２１とセパレータ４２とを離間させるためのストッパーとして機能する。これにより、セパレータ４２がプロテクタ２０と接触することにより傷付いたり、折れ曲がったりすることを防止することができる。

貫通孔２１ｂは、基部２１の中心周辺に設けられている。貫通孔２１ｂは、プロテクタ２０同士を積み重ねた際、重ねられる側（下側）のプロテクタ２０に配置されている支持部２２を貫通させることができる形状である。基部２１に、貫通孔２１ｂを設けることで、かさ張らないように、プロテクタ２０を積み重ねて保管することができる。

また、貫通孔２１ｂは、組立体５０を箱５２へ収納する際や、箱５２から取り出す際、作業者又はロボットが組立体５０を持つために指又はロボットアームを入れる部分としての役割を果たすこともできる。このように、貫通孔２１ｂを、第２面２１ｅにおいて脚部２４より中心側に設けることでバランスが良いため、箱５２への出し入れがしやすく、かつ安定して箱５２へ出し入れすることができる組立体５０を得ることができる。

切り欠き２１ｃは、組立体５０に結束バンド５１（図８参照）を巻くための切り欠きである。切り欠き２１ｃは、基部２１の側面に設けられた凹部である。切り欠き２１ｃは、基部２１の中心に対し点対称となるように設けられている。結束バンド５１を切り欠き２１ｃに引っ掛けることで、組立体５０の輸送時等に、結束バンド５１の位置ずれを防止することができる。

開口部２５は、基部２１に一又は複数設けられている。基部２１に、開口部２５を設けることで、プロテクタ２０を軽量化することができる。さらに、樹脂の量を少なくすることができるため、安価にプロテクタ２０を作製することができる。なお、開口部２５の個数や形状は特に限定されるものではない。

支持部２２は、基部２１の第１面２１ｄから突出する凸部である。支持部２２は、基部２１の中心に対し対称となるように配置された支持部２２ａ・２２ｂと有する。支持部２２ａと、支持部２２ｂとの間には、貫通孔２１ｂが設けられている。すなわち、支持部２２ａと、貫通孔２１ｂと、支持部２２ｂと、貫通孔２１ｂとが順に、円状に配置されている。

このように、支持部２２は、第１面２１ｄから突出する形状であり、支持部２２は、芯材３０の一方の端部に嵌め込まれることで、芯材３０を支持する。このため、組立体５０の輸送時に、芯材３０から外れにくい。

凸部２３は、それぞれ、基部２１における第１面２１ｄのうち縁部分に配置されている。本実施形態では、凸部２３は、正８角形の頂点部分に配置されている。複数の凸部２３を第１面２１ｄのうち縁部分に設けることにより、複数の組立体５０を、延伸方向が床と平行となる方向（横向き）に向けて、プロテクタ２０の上面と下面とが接触するように積重ねた際、位置が多少ずれても、プロテクタ２０が、他の組立体５０のセパレータ捲回体４０のセパレータ４２と接触してしまうことを防止することができる。これにより、組立体５０のセパレータ４２を傷付けてしまうことを防止することができる。

また、凸部２３は楔形形状である。そして、凸部２３は正８角形の頂点部分に配置されているため、図１０の（ｃ）に示すように、８角形であるプロテクタ２０の一辺を床面に接触させた際、凸部２３が基部２１を支持し、プロテクタ２０を自立させることができる。なお、凸部２３は、楔形形状以外にも錐形状や柱状形状等、種々の形状を取り得る。

複数の脚部２４は、基部２１の第２面２１ｅから突出する凸部である。脚部２４は、それぞれ、基部２１における第２面２１ｅのうち縁部分に配置されている。本実施形態では、脚部２４は、正８角形の頂点部分のうち４カ所に配置されている。なお、脚部２４の個数は４個に限定されるものではなく、１〜３個、又は、５個以上であってもよい。

各脚部２４の延伸方向は、基部２１の第２面２１ｅとは非平行である。本実施形態では、各脚部２４は、基部２１の第２面２１ｅと垂直に交わる方向に延伸している。すなわち、各脚部２４は、基部２１の第２面２１ｅに沿って延伸しておらず、基部２１の第２面２１ｅから隆起して突出する形状である。

これにより、図９に示したように、組立体５０を箱５２に出し入れするために、作業者又はロボットが組立体５０の外面である基部２１の第２面２１ｅを手又はロボットアームで持つ際、脚部２４間に手又はロボットアームを挿入させて、第２面２１ｅの中心部を持つことができる。このように、各脚部２４が手又はロボットアームと干渉することを防止することができる。このため、作業者又はロボットは、基部２１の第２面２１ｅを手で持ちやすいため、組立体５０の箱５２への出し入れの作業がし易い。この結果、効率よく、組立体５０を箱５２への出し入れすることができる。

なお、各脚部２４の延伸方向は、基部２１の第２面２１ｅと非平行であればよく、各脚部２４は、基部２１の第２面２１ｅに対して傾斜していてもよい。

また、組立体５０の箱５２への出し入れの際、作業者又はロボットは、脚部２４を持ってもよい。脚部２４同士は離間しており、さらに、脚部２４は、第２面２１ｅとは非平行に延伸しているため持ちやすい。

図１０の（ｃ）に示すように、各脚部２４は、第２面２１ｅの縁部に設けられている。これにより、図１０の（ｃ）に示すように、８角形であるプロテクタ２０の一辺を床面に接触させた際、脚部２４が、凸部２３と共に基部２１を支持するため、プロテクタ２０を、より安定して自立させることができる。

特に、本実施形態では、各脚部２４は楔形形状である。凸部２３の外側面、基部２１の側面、脚部２４の外側面からなる面は平面となっている。これにより、さらに、安定してプロテクタ２０を自立させることができる。なお、各脚部２４は、楔形形状以外にも錐形状や柱状形状等、種々の形状を取り得る。

各脚部２４の頭頂部２４ａが成す面と、基部２１の第１面２１ｄとは略平行である。また、各脚部２４の頭頂部２４ａは平坦な平面である。また、各脚部２４は、基部２１の中心に対して対称となる位置に配置されている。

図１１は、組立体５０を縦置きしている様子を表す図である。なお、組立体５０の縦置きとは、組立体５０の延伸方向が床５５と垂直となる方向に組立体５０を配置することである。

図６を用いて説明したように組立体５０を組み立てているときや、組立体５０の保管時、組立体５０からセパレータ捲回体４０を取り外すときなどに、組立体５０は縦置きされる。この際、床５５と接触するプロテクタ２０の各脚部２４は、プロテクタ２０の中心に対して対称に配置されているため、安定して、組立体５０を縦置きすることができる。

さらに、各脚部２４の頭頂部２４ａが成す面と、基部２１の第１面２１ｄとは略平行であり、また、各脚部２４の頭頂部２４ａが平面となっているため、より安定して組立体５０を縦置きすることができる。

なお、各脚部２４の頭頂部２４ａは平面でなく尖った形状であってもよい。各脚部２４の頭頂部２４ａは平面でなく尖った形状であっても、各脚部２４の頭頂部２４ａによって構成される面と、基部２１の第１面２１ｄとが略平行であれば、組立体５０を安定して縦置きできる。ただし、各脚部２４の頭頂部２４ａが平面である方が、尖った形状と比べ床との接触面積が大きくなるため、より安定して組立体５０を縦置きすることができる。

また、組立体５０を縦置きするために必要な本数の脚２４の頭頂部２４ａが成す面が、基部２１の第１面２１ｄと略平行となっていればよい。各脚部２４の頭頂部２４ａが成す上記面（基部２１の第１面２１ｄと略平行となる面）に頭頂部２４ａが含まれない程度に短い脚２４がプロテクタ２０に設けられていてもよい。

図１２は、プロテクタ２０を積み重ねている様子を表す図である。図１２に示すように、プロテクタ２０は、保管時には積み重ねられる。上述のように、プロテクタ２０のうち、基部２１の中心周辺には、他のプロテクタ２０の支持部２２ａ・２２ｂを貫通可能な貫通孔２１ｂが設けられている。これにより、プロテクタ２０を積み重ねた際、積み重ねられる下側のプロテクタ２０の支持部２２ａ・２２ｂを、積み重ねる上側のプロテクタ２０の貫通孔２１ｂに挿入することができる。これにより、かさ張らずに、プロテクタ２０を積み重ねて保管しておくことができる。このため、複数のプロテクタ２０の保管に要するスペースを抑えることができる。

また、図示しないが、プロテクタ２０を積み重ねた際、下側のプロテクタ２０の凸部２３が嵌るような形状の凹部を、基部２１の第２面２１ｅに設けてもよい。これにより、プロテクタ２０を重ねた際、かさ張ることを防止することができる。

〔実施形態２〕
本発明の実施形態２について、図１３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図１３の（ａ）は、本発明の実施形態２に係るプロテクタ２０Ａの構成を表す側面図であり、（ｂ）はプロテクタ２０Ａの構成を表す斜視図である。

プロテクタ２０Ａは、プロテクタ２０とは異なる位置に設けられた脚部２４Ａを備える点で、プロテクタ２０と異なる。プロテクタ２０Ａの他の構成はプロテクタ２０と同様である。

プロテクタ２０Ａが備える脚部２４Ａは、プロテクタ２０と同様に、基部２１の第２面２１ｅに設けられている。

脚部２４Ａは、基部２１の第２面２１ｅのうち、縁部には設けられておらず、縁部よりも中心側に設けられている。このようなプロテクタ２０Ａによっても、箱に収納されての輸送時に組立体を揺れから保護すると共に、上記箱への出し入れがし易い組立体を得ることができる。

なお、プロテクタ２０Ａにおいて、各脚部２４Ａの頭頂部２４ａが成す面と、基部２１の第１面２１ｄとが略平行である点、脚部２４Ａは、頭頂部２４ａが平面である点、第２面２１ｅの中心に対して対称となるよう複数（一例として４個）設けられている点は、プロテクタ２０と同様である。また、プロテクタ２０Ａにおいて貫通孔２１ｂは第２面２１ｂにおいて脚部２４Ａより中心側に設けられている点もプロテクタ２０と同様である。

〔実施形態３〕
本発明の実施形態３について、図１４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、実施形態１、２にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図１４の（ａ）は、本発明の実施形態３に係るセパレータ２０Ｂの構成を表す側面図であり、（ｂ）はプロテクタ２０Ｂの構成を表す斜視図である。

プロテクタ２０Ｂは、プロテクタ２０とは異なる位置に設けられた脚部２４Ｂと、凸部２３より外側に傾斜した凸部２３Ｂを備える点で、プロテクタ２０と異なる。プロテクタ２０Ｂの他の構成はプロテクタ２０と同様である。

プロテクタ２０Ｂが備える脚部２４Ｂは、プロテクタ２０と同様に、基部２１の第２面２１ｅに設けられている。

脚部２４Ｂは、基部２１の第２面２１ｅのうち、縁部には設けられておらず、縁部よりも中心側に設けられている。このようなプロテクタ２０Ｂによっても、箱に収納されての輸送時に組立体を揺れから保護すると共に、箱への出し入れがし易い組立体を得ることができる。

脚部２４Ｂは、第２面２１ｅの中心に対して対称には設けられてはおらず、基部２１の主面を床に垂直に配置した際、貫通孔２１ｂより下方となる位置に設けられている。これにより、組立体を箱から出し入れする際、作業者の手又はロボットアーム等が、さらに、脚部２４Ｂと干渉し難くなるため、さらに、箱への出し入れがし易い組立体を得ることができる。

凸部２３Ｂは、第１面２１ｄのうち、各頂点部分に配置されている。本実形態では、凸部２３Ｂは各頭頂部に囲まれた面積が基部２１よりも大きくなるよう、外側に開いて構成されている。これにより、プロテクタ２０Ｂを積み重ねた際、下側のプロテクタ２０Ｂの凸部２３Ｂが、上側のプロテクタ２０Ｂの基部２１に干渉することを防止することができる。このため、プロテクタ２０Ｂを積み重ねても、かさ張ることを防止することができる。なお、実施形態１及び２にて説明したプロテクタ２０・２０Ａの凸部２３を、凸部２３Ｂのような構成としてもよい。

プロテクタ２０Ｂにおいて、脚部２４Ｂは、頭頂部２４Ｂａが平面である点は、プロテクタ２０・２０Ａと同様である。また、プロテクタ２０Ｂにおいて貫通孔２１ｂは第２面２１ｂにおいて脚部２４Ｂより中心側に設けられている点もプロテクタ２０・２０Ａと同様である。

〔実施形態４〕
本発明の実施形態４について、図１５及び図１６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、実施形態１〜３にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図１５は、本発明の実施形態４に係る組立体を組み立てている様子を表す図である。本実施形態では、図１５に示すように、プロテクタ２０・２０Ａ・２０Ｂに換えて、プロテクタ２０Ｃを用いて、組立体を組み立てる。

プロテクタ２０Ｃは、基部２１Ｃの中心に、基部２１Ｃの第１面２１Ｃｄ及び第２面２１Ｃｅを貫通する貫通孔２１Ｃａが設けられている。貫通孔２１Ｃａは、芯材３０の両端部が嵌め込まれる形状である。

本実施形態に係る組立工程では、まず、第１面２１Ｃｄが上方を向き、第１面Ｃｄとは逆側であって複数の凸部である脚２４が設けられた第２面２１Ｃｅが下方を向くように、プロテクタ２０Ｃを、床などの水平面に配置する。

そして、芯材３０の一方の端部をプロテクタ２０Ｃの貫通孔２１Ｃａへ嵌め込む。これにより、芯材３０の一方の端部に、プロテクタ２０Ｃが装着される。なお、本実施形態においては、芯材３０の内部に貫通孔３０ａが設けられていなくてもよい。

次に、芯材３０のうち上方側の端部である他方の端部を、セパレータ捲回体４０の軸穴４１ａに挿入する。このようにして、芯材３０に、複数のセパレータ捲回体４０の軸穴４１ａを挿入していく。これにより、複数のセパレータ捲回体４０が、プロテクタ２０の上方に積み重ねられる。なお、セパレータ捲回体４０間に緩衝材を配してもよい。この場合、セパレータ捲回体４０と、緩衝材とを交互に積み重ねていく。

所定の個数分のセパレータ捲回体４０を積み重ねたあと、次に、芯材３０の他方の端部に、他のプロテクタ２０Ｃの貫通孔２１Ｃａを嵌め込む。

図１６は、組立体５０Ｃの構成を表す図である。所定の個数分のセパレータ捲回体４０を芯材３０に通し、芯材３０の両端それぞれにプロテクタ２０Ｃを配置することで、組立体５０Ｃは作製される。

そして、このあと、結束工程にて、組立体５０Ｃを結束バンド５１により結束する。このあと、芯材３０を抜き取ってもよい。これにより、芯材３０の分だけ材料費を抑えた組立体５０Ｃを構成することができる。

次に、収納工程にて、組立体５０Ｃを箱５２（図９参照）に収納する。この組立体５０Ｃの箱５２への収納は、ロボットにより行ってもよいし、作業者が行ってもよい。

収納工程では、両プロテクタ２０Ｃのそれぞれの外側面である第２の面２１Ｃを、ロボットアーム又は作業者が手で把持し、組立体５０を箱５２内へ収納する。

組立体５０に用いたプロテクタ２０には、それぞれの外側面である第２の面に、複数の凸部である脚部２４が配置されている。これにより、箱５２に収納されての輸送時に組立体を揺れから保護すると共に、箱５２への出し入れがし易い組立体を得ることができる。

なお、芯材３０の端部は、プロテクタ２０Ｃの第２面２１Ｃｅから突出していてもよいし、突出していなくてもよい。

上述のように、脚部２４より中心側に芯材３０が設けられている。芯材３０の内部に貫通孔３０ａが設けられている。すなわち、脚部２４より中心側に貫通孔３０ａが設けられている。このため、芯材３０の端部がプロテクタ２０Ｃの第２面２１Ｃｅから突出している場合、箱５２へ組立体５０Ｃを出し入れする際、作業者又はロボットは、手又はロボットアームを、芯材３０の内部に貫通孔３０ａに挿入することができる。このため、安定して、箱５２へ組立体５０Ｃを出し入れすることができる。

また、上述のように、第２面２１Ｃｅには、脚部２４より中心側に貫通孔２１Ｃａが設けられている。このため、芯材３０の端部がプロテクタ２０Ｃの第２面２１Ｃｅから突出していない場合、箱５２へ組立体５０Ｃを出し入れする際、作業者又はロボットは、手又はロボットアームを、貫通孔２１Ｃａに挿入することができる。このため、安定して、箱５２へ組立体５０Ｃを出し入れすることができる。

〔まとめ〕
以上のように、本発明の一態様に係るプロテクタは、板状の基部と、上記基部の主面である第１面に設けられ、芯材の一方の端部を支持するための支持部と、上記基部の、上記第１面とは逆側の主面である第２面に設けられ、延伸方向が当該第２面とは非平行となるよう突出した一又は複数の脚部とを備えていることを特徴とする。

上記構成によると、上記プロテクタの上記基部のうち、上記第１面とは逆側の主面である第２面に、突出した一又は複数の脚部を備えている。これにより、上記組立体が箱に収納されると、上記脚部が、上記基部と、箱の側壁との間に介在することになる。これにより、箱に収納された組立体が輸送される際、組立体の延伸方向の揺れを、上記脚部が吸収する。このため、組立体と、箱の側壁との間に緩衝材等を配置する必要が無いか、又は、配置したとしても少ない量で済む。

さらに、上記脚部は、延伸方向が当該第２面とは非平行となるよう突出している。これにより、作業者又はロボット等が、組立体を箱に出し入れするために、作業者又はロボットが組立体の外面である上記第２面を手又はロボットアームで持つ際、上記脚部間に手又はロボットアームを挿入させて、上記第２面の中心部を持つことができる。このように、各脚部が手又はロボットアームと干渉することを防止することができる。このため、作業者又はロボットは、上記第２面を手で持ちやすいため、上記組立体の上記箱への出し入れの作業がし易い。このように、上記プロテクタによると、箱に収納されての輸送時にセパレータ捲回体を揺れから保護すると共に、上記箱への出し入れがし易い組立体を得ることができる。

また、上記脚部を複数備え、上記複数の脚部の頭頂部が成す面と、上記第１面とが略平行であることが好ましい。ここで、上記組立体を、延伸方向が床と垂直な方向である縦置きをした際、上記複数の脚部の頭頂部が床と接触することになる。そこで、上記複数の脚部の頭頂部が成す面と、上記第１面とを略平行とすることで、安定して上記組立体を縦置きすることができる。

また、上記脚部の頭頂部は平面であることが好ましい。これにより、上記組立体を縦置きした際、上記複数の脚部の頭頂部が尖った形状である場合と比べて、上記複数の脚部の頭頂部の床との接触面積が大きくなる。このため、より安定して上記組立体を縦置きすることができる。

また、上記脚部は、上記第２面の中心に対して対称となるよう複数設けられていることが好ましい。上記構成によると、より安定して、上記組立体を縦置きすることができる。

また、上記脚部は、上記第２面の縁部に設けられている。上記構成によると、上記基部を、床面に対し垂直となるようにプロテクタを設置した場合、上記脚部が上記基部を支持する。これにより、プロテクタを床に自立させることができる。

また、上記基部の側面と、上記脚部の側面とからなる面は平面であることが好ましい。このように、上記床と接触する、上記基部の側面と上記脚部の側面とならなる面が平面であるため、より安定して、上記プロテクタを床に自立させることができる。

また、上記第２面のうち、上記脚部よりも中心側に、貫通孔が設けられていることが好ましい。上記構成によると、箱への出し入れがしやすく、かつ安定して箱へ出し入れすることができる組立体を得ることができる。

また、上記支持部は、上記第１面から突出する形状であることが好ましい。上記構成によると、上記支持部は、上記芯材の一方の端部に嵌め込まれることで、当該芯材を支持する。このため、組立体の輸送時に、上記芯材から外れにくい。

また、上記貫通孔は、他のプロテクタの支持部を貫通可能な形状であることが好ましい。上記構成によると、かさ張らずに、積み重ねて保管することが可能なプロテクタを得ることができる。

上記支持部は、上記第２面及び第１面を貫通する上記貫通孔であり、上記貫通孔は、上記芯材の一方の端部が嵌る形状であることが好ましい。上記構成によっても、上記芯材を支持するプロテクタを得ることができる。

また、本発明の組立体は、上記プロテクタが２個と、さらに、上記芯材と、当該芯材が貫通し、コアに電池用セパレータを捲回したセパレータ捲回体とを備え、上記芯材の両端に、それぞれ上記プロテクタが配置されていることが好ましい。上記構成によると、箱に収納されての輸送時に、上記プロテクタの上記脚部によって揺れから保護されると共に、上記箱への出し入れがし易い組立体を得ることができる。

また、上記２個のプロテクタ及び上記セパレータ捲回体を結束する帯状部材を備えてもよい。

上記帯状部材はストレッチフィルムであることが好ましい。これにより、鋏などの器具なしで、人の手で容易に破ることができる。このため、組立体を分解しやすく、芯材からセパレータ捲回体を容易に取り出すことができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ リチウムイオン二次電池
２ 外部機器
３ リチウムイオン
４ 耐熱層
５ 多孔質フィルム
６ スリット装置
７ 切断装置
１１ カソード
１２、４２ セパレータ
１３ アノード
２０、２０Ａ〜２０Ｃ プロテクタ
２１、２１Ｃ 基部
２１ａ 膨出部
２１ｂ、２１Ｃａ 貫通孔
２２、２２ａ・２２ｂ 支持部
２３、２３Ｂ 凸部
２４、２４Ａ、２４Ｂ 脚部
２４ａ、２４Ａａ、２４Ｂａ 頭頂部
２５ 開口部
３０ 芯材
３０ａ 貫通孔
４０ セパレータ捲回体
４１、ｃ、ｕ・ｌ コア
４１ａ 軸穴
５０、５０Ｃ 組立体
５１ 結束バンド
６１ 巻出ローラー
６２、６３、６６、６７、６８ ローラー
７０Ｌ、７０Ｕ 巻取ローラー
７１ ホルダー

Claims (9)

1. 板状の基部と、
   上記基部の主面である第１面に設けられ、芯材の一方の端部を支持するための支持部と、
   上記基部の、上記第１面とは逆側の主面である第２面に設けられ、延伸方向が当該第２面とは非平行となるよう突出した一又は複数の脚部とを備えており、
   上記第２面のうち、上記脚部よりも中心側に貫通孔が設けられており、
   上記支持部は、上記第１面から突出する形状であり、
   上記貫通孔は、他のプロテクタの支持部を貫通可能な形状である
   ことを特徴とするプロテクタ。
2. 上記脚部を複数備え、
   上記複数の脚部の頭頂部が成す面と、上記第１面とが略平行であることを特徴とする請求項１に記載のプロテクタ。
3. 上記脚部の頭頂部は平面であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプロテクタ。
4. 上記脚部は、上記第２面の中心に対して対称となるよう複数設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のプロテクタ。
5. 上記脚部は、上記第２面の縁部に設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のプロテクタ。
6. 上記基部の側面と、上記脚部の側面とからなる面は平面であることを特徴とする請求項５に記載のプロテクタ。
7. 請求項１〜６の何れか１項に記載のプロテクタが２個と、
   さらに、上記芯材と、当該芯材が貫通し、コアに電池用セパレータを捲回したセパレータ捲回体とを備え、
   上記芯材の両端に、それぞれ上記プロテクタが配置されていることを特徴とする組立体。
8. 上記２個のプロテクタ及び上記セパレータ捲回体を結束する帯状部材を備えることを特徴とする請求項７に記載の組立体。
9. 上記帯状部材はストレッチフィルムであることを特徴とする請求項８に記載の組立体。

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