二軸連続混練機、及びそれを用いた電池の製造方法
【課題】良質なペーストを作成可能な二軸連続混練機、及び短時間で電池を製造可能な電池の製造方法を提供する。
【解決手段】中空のバレル１０と、バレル１０の内部に形成された混練室１１に互いに所定の間隔を空けて平行に設けられる二つの回転軸２０・３０を具備する混練機１であって、混練室１１において、粉体が供給される粉体投入部Ａよりも、粉体の搬送方向における下流側に、結着剤が供給される結着剤投入部Ｃが配置され、粉体投入部Ａと結着剤投入部Ｃとの間には、回転軸２０・３０に設けられ、粉体を圧縮するスペーサ２００・３００を具備する粉体処理部Ｂが配置される。そして、電池の製造工程Ｓ１は、混練機１を用いて、電極合剤を作成する混練工程Ｓ１０を具備する。
【解決手段】中空のバレル１０と、バレル１０の内部に形成された混練室１１に互いに所定の間隔を空けて平行に設けられる二つの回転軸２０・３０を具備する混練機１であって、混練室１１において、粉体が供給される粉体投入部Ａよりも、粉体の搬送方向における下流側に、結着剤が供給される結着剤投入部Ｃが配置され、粉体投入部Ａと結着剤投入部Ｃとの間には、回転軸２０・３０に設けられ、粉体を圧縮するスペーサ２００・３００を具備する粉体処理部Ｂが配置される。そして、電池の製造工程Ｓ１は、混練機１を用いて、電極合剤を作成する混練工程Ｓ１０を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二軸連続混練機、及びそれを用いた電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シート状に形成された正極と負極とをセパレータを介して積層し、捲回してなる電極体を容器内に収納して電解液を含浸させた電池が広く知られている。
このような電池に用いられる正極及び負極は、以下のような工程を経て製造される。
（１）活物質、結着剤、及び希釈剤等を混練して、電極合剤を作成する（混練工程）。
（２）電極合剤をアルミニウム箔や銅箔等の集電体の表面に塗工し、乾燥させる（塗工工程）。
（３）集電体に塗工された電極合剤をプレス加工する（プレス工程）。
【０００３】
上記の混練工程において、活物質及び導電助剤等の粉体と、当該粉体を結着する結着剤とを含む複数の材料を混練して所定のペースト（電極合剤等）を作成するために、二軸連続混練機が用いられている。
【０００４】
上記の二軸連続混練機は、外装をなす中空のバレル、及び当該バレルの内部に互いに平行に設けられた二つの回転軸等から構成される。当該二つの回転軸は、上記の複数の材料を軸方向に搬送するスクリューと、上記の材料を混練する複数のパドルとを具備している。
このように構成された二つの回転軸が互いに同一方向に回転することで、バレルの内部に供給された上記の材料がスクリューによって軸方向に搬送されると共に、複数のパドルによって混練されて、ペーストが作成される。
【０００５】
特許文献１には、二つの回転軸にそれぞれ大径部と小径部とを有する段付きの円板状のスペーサを設けて、一方の回転軸におけるスペーサの小径部及び大径部と、他方の回転軸におけるスペーサの大径部及び小径部とをそれぞれ互いに軸方向の位置を合わせて重ねるように配置した二軸連続混練機が開示されている。
当該二軸連続混練機によれば、バレルの内周面とスペーサの大径部の外周面との隙間、及びスペーサ同士の隙間を微細なものとして、前記複数のパドルによって充分に剪断されなかった材料を良好に剪断しつつ、混練することができる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の二軸連続混練機では、ペーストの材料である粉体をバレルの内部へ供給する際に生じる脈動（重量ばらつき）により、粉体の定量供給が困難となり、作成されるペーストの固形分率にばらつきが生じる。
また、当該二軸連続混練機にかさ密度が比較的低い粉体を所定量供給した場合には、かさ密度が比較的高い粉体を所定量供給した場合と比較して、粉体の体積が大きくなるため、バレル内の限られた空間を有効に活用することができず、二軸連続混練機の処理量の低下を招く。更に、粉体に含まれる空気によって、材料の混練時に充分な剪断力を付与することができないばかりか、作成されるペーストに細かい気泡が残存することとなる。
【０００７】
以上のように、特許文献１に記載の二軸連続混練機では、良質なペーストを作成することが困難である。また、ペーストの品質を担保するために、ペーストから気泡を除去する工程を付加的に行う必要があり、電池の製造に要する時間が長くなる点で不利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実公昭６３−２５１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、良質なペーストを作成可能な二軸連続混練機、及び短時間で電池を製造可能な電池の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の二軸連続混練機は、中空の外装と、前記外装の内部に互いに所定の間隔を空けて平行に設けられる二つの軸と、前記二つの軸に設けられ、前記外装の内部に供給される粉体及び結着剤を搬送する搬送手段と、前記二つの軸に設けられ、前記粉体と前記結着剤とが混合されてなる混合体を混練する混練手段と、を具備し、前記外装の内部で前記粉体及び前記結着剤を前記搬送手段によって搬送しつつ、前記混合体を前記混練手段によって混練する二軸連続混練機であって、前記外装の内部における前記粉体が供給される部分よりも、前記粉体の搬送方向における下流側の部分に前記結着剤が供給され、前記外装の内部における前記粉体が供給される部分と、前記外装の内部における前記結着剤が供給される部分との間には、前記粉体を圧縮する粉体圧縮手段が設けられる。
【００１１】
本発明の二軸連続混練機において、前記粉体圧縮手段は、前記二つの軸にそれぞれ設けられるスペーサであり、前記スペーサは、前記外装の内周面との間に微細な隙間を有するように形成される大円板部と、前記大円板部よりも小さい外径を有する小円板部と、からなり、前記一方のスペーサの大円板部と、前記他方のスペーサの小円板部とがそれらの間に微細な隙間を有するように軸方向における位置を合わせて対向し、前記一方のスペーサの小円板部と、前記他方のスペーサの大円板部とがそれらの間に微細な隙間を有するように軸方向における位置を合わせて対向するように配置されることが好ましい。
【００１２】
本発明の二軸連続混練機において、前記スペーサの前記大円板部の外周面には、前記大円板部の回転方向に応じて、前記粉体に搬送方向とは逆向きの力が加わるように、前記大円板部の軸心に対して傾斜している溝が設けられることが好ましい。
【００１３】
本発明の電池の製造方法は、中空の外装と、前記外装の内部に互いに所定の間隔を空けて平行に設けられる二つの軸と、前記二つの軸に設けられ、前記外装の内部に供給される粉体及び結着剤を搬送する搬送手段と、前記二つの軸に設けられ、前記粉体と前記結着剤とが混合されてなる混合体を混練する混練手段と、を具備し、前記外装の内部で前記粉体及び前記結着剤を前記搬送手段によって搬送しつつ、前記混合体を前記混練手段によって混練する二軸連続混練機であって、前記外装の内部における前記粉体が供給される部分よりも、前記粉体の搬送方向における下流側の部分に前記結着剤が供給され、前記外装の内部における前記粉体が供給される部分と、前記外装の内部における前記結着剤が供給される部分との間には、前記粉体を圧縮する粉体圧縮手段が設けられる二軸連続混練機、を用いて電極合剤を作成する混練工程を具備する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る二軸連続混練機によれば、良質なペーストを作成できる。
また、本発明に係る二軸連続混練機を用いた電池の製造方法によれば、電池を製造する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る二軸連続混練機を示す断面図。
【図２】回転軸の軸方向から見た、ねじれパドル、回転軸冷却路、及びバレル冷却路を示す断面図。
【図３】送りスクリューを示す断面図。
【図４】スペーサを示す図。
【図５】電池の製造方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下では、本発明に係る二軸連続混練機により混練して作成された正極合剤及び負極合剤を用いた電池（以下、「本電池」と記す。）について説明する。
本電池は、電極体と、当該電極体を内部に収納する容器とを具備する。本電池は、前記容器に電解液を充填して、前記電極体に前記電解液を含浸させて充放電可能に構成されたリチウムイオン二次電池やニッケル・水素蓄電池等の電池である。
【００１７】
前記電極体は、正極と負極とをセパレータを介して積層し、複数回捲回することで所定の形状に成形された捲回体であり、電解液を含浸させることで発電要素となる。
【００１８】
前記正極は、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼等の金属箔からなる正極集電体の表面に、ペースト状の正極合剤を塗布し、乾燥させた後、ロールプレス等の所定の処理を経て作成された電極である。
前記正極合剤は、二軸連続混練機である後述の混練機１を用いて、正極活物質、導電助剤、及び結着剤等を混練してペーストを作成し、当該ペーストを適宜の混練機で希釈剤等と共に混練することで作成された合剤である。
【００１９】
前記負極は、銅、ニッケル、ステンレス鋼等の金属箔からなる負極集電体の表面に、ペースト状の負極合剤を塗布し、乾燥させた後、ロールプレス等の所定の処理を経て作成された電極である。
前記負極合剤は、二軸連続混練機である後述の混練機１を用いて、負極活物質、導電助剤、及び結着剤等を混練してペーストを作成し、当該ペーストを適宜の混練機で希釈剤等と共に混練することで作成された合剤である。
【００２０】
前記セパレータは、ポリエチレン、ポリプロピレンといったポリオレフィン樹脂等からなる絶縁体であり、前記正極と前記負極との間に介装される。
【００２１】
前記容器は、アルミニウムや、ステンレス鋼等からなる金属缶であって、その内部に前記電極体と前記電解液とを収納し、本電池の外装となる部材である。
【００２２】
以下では、図１〜図３を参照して、本電池の前記正極合剤、及び前記負極合剤（以下、「電極合剤」と記す）を作成する際に用いられる、本発明に係る二軸連続混練機の一実施形態である混練機１について説明する。
【００２３】
混練機１は、その内部において、被混練物である複数の材料（以下、「混合体」と記す）を搬送しつつ混練することで、本電池に用いられる電極合剤の材料となるペースト（以下、単に「ペースト」と記す）を作成する二軸連続混練機である。
ここで、混合体は、活物質（正極活物質又は負極活物質）及び導電助剤等の粉体（以下、単に「粉体」と記す）と、当該粉体を結着する結着剤（以下、単に「結着剤」と記す）とが混合されたものであり、混練されることでペーストとなる。
なお、以下では、図１においてバレル１０の上方に記載されている矢印の方向を粉体又は混合体の「搬送方向」とし、その搬送方向における上流側（図１における右側）を単に「上流側」、搬送方向における下流側（図１における左側）を単に「下流側」と記す。
【００２４】
図１に示すように、混練機１は、その外装をなす中空のバレル１０と、バレル１０の内部に互いに平行に設けられた回転軸２０・３０とを具備する。
【００２５】
バレル１０は、混練機１の外装をなす中空の部材であり、耐久性に優れ、かつ熱伝導率の高い鋼材等からなる。バレル１０の内部には、混練室１１が形成されている。
図２に示すように、混練室１１は、回転軸２０・３０の軸方向から見て、二つの真円が部分的に重なり合った断面形状を有し、当該断面形状を保ったまま回転軸２０・３０の軸方向に沿って延在している。混練室１１における一方の円状部分（図２における上側部分）の曲率中心には、回転軸２０が設けられ、他方の円状部分（図２における下側部分）の曲率中心には、回転軸３０が設けられている。
【００２６】
図１に示すように、回転軸２０・３０は、耐久性に優れ、かつ熱伝導率の高い鋼材等からなる軸部材である。回転軸２０・３０は、混合体の搬送方向に沿うように、混練室１１の両端に亘って回転可能に設けられ、互いに所定間隔を空けて平行に配置されている。回転軸２０・３０は、適宜の駆動装置（不図示）と接続されており、当該駆動装置が駆動することでそれぞれ所定の方向（図１において回転軸２０・３０の右端部に記載されている矢印の方向）に回転駆動される。
【００２７】
回転軸２０は、送りスクリュー２１、２３と、複数のねじれパドル２２・２２・・・、２４・２４・・・、２６・２６・・・と、スペーサ２００と、複数のパドル２５・２５・・・と、戻しスクリュー２７とを具備する。
回転軸３０は、送りスクリュー３１、３３と、複数のねじれパドル３２・３２・・・、３４・３４・・・、３６・３６・・・と、スペーサ３００と、複数のパドル３５・３５・・・と、戻しスクリュー３７とを具備する。
【００２８】
回転軸２０・３０に設けられた上記の複数の部材によって、混練室１１には、粉体投入部Ａ、粉体処理部Ｂ、結着剤投入部Ｃ、混練部Ｄ、及び戻し部Ｅが構成される。
【００２９】
粉体投入部Ａは、混練室１１の上流側端部に配置されており、バレル１０の上流側端部に開口された粉体投入口１２に粉体を投入することで、粉体投入部Ａに粉体が供給される。
粉体投入部Ａは、回転軸２０に設けられた送りスクリュー２１、及び回転軸３０に設けられた送りスクリュー３１等から構成されている。
【００３０】
送りスクリュー２１は、軸心回りに回転することにより、粉体投入口１２から粉体投入部Ａに供給された粉体を混練室１１の下流側に向けて搬送する搬送手段として機能する。送りスクリュー２１は、回転軸２０の外周を覆うように回転軸２０と同心的に固定され、混練室１１の上流側端部から中途部にかけて配置されている。
【００３１】
図３に示すように、送りスクリュー２１は、円筒状の本体部２１ａと、本体部２１ａの外周面に形成された螺旋状の羽根部２１ｂと、から構成されている。
送りスクリュー２１において、羽根部２１ｂは、本体部２１ａの軸心、つまり粉体の搬送方向に対して略垂直となるように設けられている。
これにより、送りスクリュー２１の軸方向に沿って粉体が移動することを羽根部２１ｂが制限することとなって、粉体が搬送方向とは逆方向に移動すること（バックフロー）を抑制できる。
【００３２】
図１に示すように、送りスクリュー３１は、送りスクリュー２１と同様に、円筒状の本体部と、当該本体部の外周面に形成された螺旋状の羽根部と、から構成された、粉体の搬送手段である。送りスクリュー３１は、送りスクリュー２１と軸方向（粉体の搬送方向）の位置を合わせて対向するように配置され、回転軸３０の外周を覆うように回転軸３０と同心的に固定されている。送りスクリュー３１は、回転時に送りスクリュー２１と接触することがないような構成、及び配置となっている。
【００３３】
粉体投入部Ａにおいては、前記駆動装置によって回転軸２０・３０が所定の方向（図１において回転軸２０・３０の右端部に記載されている矢印の方向）に回転駆動されるに伴って、回転軸２０・３０に設けられた送りスクリュー２１・３１が回転する。
粉体が粉体投入口１２から粉体投入部Ａに供給されると、送りスクリュー２１・３１によって粉体が混練室１１の下流側に向けて搬送される。
【００３４】
粉体処理部Ｂは、混練室１１の中途部であって、粉体投入部Ａよりも下流側に連続して配置されている。
粉体処理部Ｂは、回転軸２０に設けられた複数のねじれパドル２２・２２・・・、及びスペーサ２００、並びに回転軸３０に設けられた複数のねじれパドル３２・３２・・・、及びスペーサ３００等から構成されている。
【００３５】
ねじれパドル２２は、軸心回りに回転することにより、粉体を下流側へ搬送しつつ微粒化する部材である。
回転軸２０には、複数のねじれパドル２２・２２・・・が設けられており、ねじれパドル２２・２２・・・は、徐々に位相を変化させつつ互いに一定の間隔を置いて配置されている。本実施形態においては、三つのねじれパドル２２が回転軸２０に設けられている。
【００３６】
図２に示すように、ねじれパドル２２は、回転軸２０の軸方向から見て、略三角形の断面形状を有し、当該断面形状が粉体の搬送方向に行くに従って、徐々に軸心回りに回転するように（回転方向への位相が連続的に変化するように）形成されている。こうして、ねじれパドル２２の外周面は、回転軸２０の回転方向に応じて粉体に搬送方向への力が加わるようにねじられている。本実施形態においては、ねじれパドル２２は、軸方向における一端部から他端部にかけて、その断面形状の位相が２０度変化するように形成されている。
ねじれパドル２２は、その中心部に回転軸２０が貫通可能な開口部が形成されており、係る開口部に回転軸２０が貫装されて固定されることで、回転軸２０の回転に伴って回転可能となっている。ねじれパドル２２は、その回動軌跡の外周と、混練室１１の内側面（バレル１０の内周面）との間に、粉体を微粒化できる程度の微細な隙間が形成されるような大きさに設定されている。
【００３７】
ねじれパドル３２は、ねじれパドル２２と同様に構成された部材である。ねじれパドル３２は、その中心部に回転軸３０が貫通可能な開口部が形成されており、係る開口部に回転軸３０が貫装されて固定されることで、回転軸３０の回転に伴って回転可能となっている。
図１に示すように、回転軸３０には、回転軸２０のねじれパドル２２・２２・・・と同数のねじれパドル３２・３２・・・が設けられており、ねじれパドル３２・３２・・・は、回転軸２０のねじれパドル２２・２２・・・と軸方向（粉体の搬送方向）の位置を合わせて対向するように配置され、対向するもの同士が同位相となるように設定されている。
【００３８】
こうして、回転軸２０のねじれパドル２２・２２・・・、及び回転軸３０のねじれパドル３２・３２・・・は、軸方向の同一位置において対向するねじれパドル２２とねじれパドル３２とが同位相に設定され、当該ねじれパドル２２とねじれパドル３２とが最接近する部分においては、粉体を微粒化できる程度の微細な隙間が形成されるような大きさに設定され、回転時においても互いに接触することがない。
【００３９】
スペーサ２００は、耐久性に優れた鋼材等からなる略円板状の部材である。スペーサ２００は、その中心部に回転軸２０が貫通可能な開口部が形成されており、係る開口部に回転軸２０が貫装されて固定されることで、回転軸２０の回転に伴って回転可能となっている。スペーサ２００は、軸心回りに回転することにより、スペーサ３００と共に粉体を圧縮する粉体圧縮手段として機能する。
ここで、粉体を『圧縮する』とは、粉体のかさ密度をできる限り均一に大きくし、粉体の体積をできる限り小さくすることで、粉体に含まれる空気を除去する処理である。粉体を圧縮することによって、粉体の脈動（重量ばらつき）を防止し、粉体の定量供給が可能となる。
【００４０】
スペーサ２００は、比較的大きい外径を有する大円板部２１０と、比較的小さい外径を有する小円板部２２０と、から構成されている。
【００４１】
大円板部２１０は、所定の厚み（軸方向における長さ）を有する円板状に形成されている。大円板部２１０は、混練室１１の内側面（バレル１０の内周面）との間に粉体を圧縮できる程度の微細な隙間が形成されるような外径に設定されている。
【００４２】
小円板部２２０は、大円板部２１０と同程度の厚みを有し、大円板部２１０よりも小さい外径を有する円板状に形成されている。小円板部２２０は、大円板部２１０と同心的に連続するように形成され、大円板部２１０よりも下流側に配置されている。
【００４３】
スペーサ３００は、スペーサ２００と略同様に構成された部材である。スペーサ３００は、その中心部に回転軸３０が貫通可能な開口部が形成されており、係る開口部に回転軸３０が貫装されて固定されることで、回転軸３０の回転に伴って回転可能となっている。スペーサ３００は、軸心回りに回転することにより、スペーサ２００と共に粉体を圧縮する粉体圧縮手段として機能する。
【００４４】
スペーサ３００は、比較的小さい外径を有する小円板部３１０と、比較的大きい外径を有する大円板部３２０と、から構成されている。
【００４５】
小円板部３１０は、小円板部２２０と同様に構成され、大円板部２１０と軸方向（粉体の搬送方向）の位置を合わせて対向するように配置されている。小円板部３１０は、小円板部２２０と同程度の外径であって、大円板部２１０との間に粉体を圧縮できる程度の微細な隙間が形成されるような外径に設定されている。
【００４６】
大円板部３２０は、大円板部２１０と同様に構成され、小円板部３１０と同心的に連続するように形成されている。大円板部３２０は、小円板部２２０と軸方向（粉体の搬送方向）の位置を合わせて対向し、かつ大円板部２１０との間に粉体を圧縮できる程度の微細な隙間が形成されるように小円板部３１０よりも下流側に配置されている。大円板部３２０は、小円板部３１０よりも大きい外径であって、混練室１１の内側面（バレル１０の内周面）との間、及び小円板部２２０との間に粉体を圧縮できる程度の微細な隙間が形成されるような外径に設定されている。
【００４７】
こうして、スペーサ２００は、大円板部２１０、及び小円板部２２０が上流側から順に一体的に形成された段付きの円板状に構成され、スペーサ３００は、小円板部３１０、及び大円板部３２０が上流側から順に一体的に形成された段付きの円板状に構成される。
スペーサ２００・３００は、大円板部２１０と小円板部３１０とが対向し、小円板部２２０と大円板部３２０とが対向するように配置される。
【００４８】
粉体処理部Ｂにおいては、前記駆動装置によって回転軸２０・３０が所定の方向（図１において回転軸２０・３０の右端部に記載されている矢印の方向）に回転駆動されるに伴って、回転軸２０のねじれパドル２２・２２・・・及びスペーサ２００、並びに回転軸３０のねじれパドル３２・３２・・・及びスペーサ３００が回転する。
送りスクリュー２１・３１によって搬送された粉体は、ねじれパドル２２・２２・・・及びねじれパドル３２・３２・・・によって下流側へ搬送されつつ微粒化され、スペーサ２００・３００によって圧縮される。
【００４９】
詳細には、ねじれパドル２２・２２・・・及びねじれパドル３２・３２・・・によって微粒化された粉体は、スペーサ２００の外周面とスペーサ３００の外周面との間、スペーサ２００の外周面と混練室１１の内側面（バレル１０の内周面）との間、及びスペーサ３００の外周面と混練室１１の内側面（バレル１０の内周面）との間を通過する際に、剪断力が付与されつつ圧縮される。
これにより、粉体の脈動（重量ばらつき）を防止し、粉体の定量供給（結着剤投入部Ｃへの単位時間あたりの粉体の供給量を一定にすること）が可能となる。したがって、ペーストの固形分率のばらつきを防止することができる。
また、粉体のかさ密度が大きく、粉体の体積が小さくなるため、バレル１０内（混練室１１）の限られた空間を有効に活用することが可能となる。したがって、混練機１の処理量を向上させることができる。
また、粉体に含まれる空気が除去されるため、ペーストに気泡が残存することを防止できる。
【００５０】
結着剤投入部Ｃは、混練室１１の中途部であって、粉体処理部Ｂよりも下流側に連続して配置されている。バレル１０の中途部に開口された結着剤投入口１３に結着剤を投入することで、結着剤投入部Ｃに結着剤が供給される。結着剤投入部Ｃに供給された結着剤は、粉体投入部Ａに供給されて粉体処理部Ｂを経た粉体と混合されて混合体となる。
結着剤投入部Ｃは、回転軸２０に設けられた送りスクリュー２３、及び回転軸３０に設けられた送りスクリュー３３等から構成されている。
【００５１】
送りスクリュー２３は、送りスクリュー２１と同様に、円筒状の本体部と、当該本体部の外周面に形成された螺旋状の羽根部と、から構成された部材である。送りスクリュー２３は、軸心回りに回転することにより、結着剤投入口１３から結着剤投入部Ｃに供給された結着剤と、粉体投入部Ａに供給されて粉体処理部Ｂを経た粉体とが混合されてなる混合体を混練室１１の下流側に向けて搬送する搬送手段として機能する。送りスクリュー２３は、回転軸２０の外周を覆うように回転軸２０と同心的に固定されている。
【００５２】
送りスクリュー３３は、送りスクリュー２３と同様に、円筒状の本体部と、当該本体部の外周面に形成された螺旋状の羽根部と、から構成された、混合体の搬送手段である。送りスクリュー３３は、送りスクリュー２３と軸方向（混合体の搬送方向）の位置を合わせて対向するように配置され、回転軸３０の外周を覆うように回転軸３０と同心的に固定されている。送りスクリュー３３は、回転時に送りスクリュー２３と接触することがないような構成、及び配置となっている。
【００５３】
結着剤投入部Ｃにおいては、前記駆動装置によって回転軸２０・３０が所定の方向（図１において回転軸２０・３０の右端部に記載されている矢印の方向）に回転駆動されるに伴って、回転軸２０・３０に設けられた送りスクリュー２３・３３が回転する。
結着剤が結着剤投入口１３から結着剤投入部Ｃに供給されると、粉体投入部Ａに供給されて粉体処理部Ｂを経た粉体と混合されて混合体となり、送りスクリュー２３・３３によって混合体が混練室１１の下流側に向けて搬送される。
【００５４】
混練部Ｄは、混練室１１の中途部であって、結着剤投入部Ｃよりも下流側に連続して配置されている。
混練部Ｄは、回転軸２０に設けられた複数のねじれパドル２４・２４・・・、複数のパドル２５・２５・・・、及び複数のねじれパドル２６・２６・・・、並びに回転軸３０に設けられた複数のねじれパドル３４・３４・・・、複数のパドル３５・３５・・・、及び複数のねじれパドル３６・３６・・・等から構成されている。
【００５５】
ねじれパドル２４は、ねじれパドル２２と同様に構成された部材であり、軸心回りに回転することにより、混合体を下流側へ搬送しつつ混練する混練手段として機能する。ねじれパドル２４は、その中心部に回転軸２０が貫通可能な開口部が形成されており、係る開口部に回転軸２０が貫装されて固定されることで、回転軸２０の回転に伴って回転可能となっている。
回転軸２０には、複数のねじれパドル２４・２４・・・が設けられており、ねじれパドル２４・２４・・・は、徐々に位相を変化させつつ互いに一定の間隔を置いて配置されている。本実施形態においては、三つのねじれパドル２４が回転軸２０に設けられている。
【００５６】
ねじれパドル３４は、ねじれパドル２４と同様に構成された、混合体の混練手段である。ねじれパドル３４は、その中心部に回転軸３０が貫通可能な開口部が形成されており、係る開口部に回転軸３０が貫装されて固定されることで、回転軸３０の回転に伴って回転可能となっている。
回転軸３０には、回転軸２０のねじれパドル２４・２４・・・と同数のねじれパドル３４・３４・・・が設けられており、ねじれパドル３４・３４・・・は、回転軸２０のねじれパドル２４・２４・・・と軸方向（混合体の搬送方向）の位置を合わせて対向するように配置され、対向するもの同士が同位相となるように設定されている。
【００５７】
こうして、回転軸２０のねじれパドル２４・２４・・・、及び回転軸３０のねじれパドル３４・３４・・・は、軸方向の同一位置において対向するねじれパドル２４とねじれパドル３４とが同位相に設定され、当該ねじれパドル２４とねじれパドル３４とが最接近する部分においては、混合体を混練できる程度の微細な隙間が形成されるような大きさに設定され、回転時においても互いに接触することがない。
【００５８】
パドル２５は、軸心回りに回転することにより、混合体を混練する混練手段として機能する。パドル２５は、回転軸２０の軸方向から見て、略三角形の断面形状を有し、ねじれパドル２２等と略同様の形状を有するが、軸方向における一端部から他端部にかけて位相が変化していない（ねじられていない）点でねじれパドル２２等と異なる。パドル２５は、その中心部に回転軸２０が貫通可能な開口部が形成されており、係る開口部に回転軸２０が貫装されて固定されることで、回転軸２０の回転に伴って回転可能となっている。パドル２５は、その回動軌跡の外周と、混練室１１の内側面（バレル１０の内周面）との間に、混合体を混練できる程度の微細な隙間が形成されるような大きさに設定されている。
回転軸２０には、複数のパドル２５・２５・・・が設けられており、パドル２５・２５・・・は、徐々に位相を変化させつつ互いに一定の間隔を置いて配置されている。
【００５９】
パドル３５は、パドル２５と同様に構成された、混合体の混練手段である。パドル３５は、その中心部に回転軸３０が貫通可能な開口部が形成されており、係る開口部に回転軸３０が貫装されて固定されることで、回転軸３０の回転に伴って回転可能となっている。
回転軸３０には、回転軸２０のパドル２５・２５・・・と同数のパドル３５・３５・・・が設けられており、パドル３５・３５・・・は、回転軸２０のパドル２５・２５・・・と軸方向（混合体の搬送方向）の位置を合わせて対向するように配置され、対向するもの同士が同位相となるように設定されている。
【００６０】
こうして、回転軸２０のパドル２５・２５・・・、及び回転軸３０のパドル３５・３５・・・は、軸方向の同一位置において対向するパドル２５とパドル３５とが同位相に設定され、当該パドル２５とパドル３５とが最接近する部分においては、混合体を混練できる程度の微細な隙間が形成されるような大きさに設定され、回転時においても互いに接触することがない。
【００６１】
ねじれパドル２６は、ねじれパドル２４と同様に構成された部材であり、軸心回りに回転することにより、混合体を下流側へ搬送しつつ混練する混練手段として機能する。ねじれパドル２６は、その中心部に回転軸２０が貫通可能な開口部が形成されており、係る開口部に回転軸２０が貫装されて固定されることで、回転軸２０の回転に伴って回転可能となっている。
回転軸２０には、複数のねじれパドル２６・２６・・・が設けられており、ねじれパドル２６・２６・・・は、徐々に位相を変化させつつ互いに一定の間隔を置いて配置されている。本実施形態においては、三つのねじれパドル２６が回転軸２０に設けられている。
【００６２】
ねじれパドル３６は、ねじれパドル２６と同様に構成された、混合体の混練手段である。ねじれパドル３６は、その中心部に回転軸３０が貫通可能な開口部が形成されており、係る開口部に回転軸３０が貫装されて固定されることで、回転軸３０の回転に伴って回転可能となっている。
回転軸３０には、回転軸２０のねじれパドル２６・２６・・・と同数のねじれパドル３６・３６・・・が設けられており、ねじれパドル３６・３６・・・は、回転軸２０のねじれパドル２６・２６・・・と軸方向（混合体の搬送方向）の位置を合わせて対向するように配置され、対向するもの同士が同位相となるように設定されている。
【００６３】
こうして、回転軸２０のねじれパドル２６・２６・・・、及び回転軸３０のねじれパドル３６・３６・・・は、軸方向の同一位置において対向するねじれパドル２６とねじれパドル３６とが同位相に設定され、当該ねじれパドル２６とねじれパドル３６とが最接近する部分においては、混合体を混練できる程度の微細な隙間が形成されるような大きさに設定され、回転時においても互いに接触することがない。
【００６４】
混練部Ｄにおいては、前記駆動装置によって回転軸２０・３０が所定の方向（図１において回転軸２０・３０の右端部に記載されている矢印の方向）に回転駆動されるに伴って、回転軸２０のねじれパドル２４・２４・・・、パドル２５・２５・・・、及びねじれパドル２６・２６・・・、並びに回転軸３０のねじれパドル３４・３４・・・、パドル３５・３５・・・、及びねじれパドル３６・３６・・・が回転する。
送りスクリュー２３・３３によって搬送された混合体は、ねじれパドル２４・２４・・・、パドル２５・２５・・・、及びねじれパドル２６・２６・・・、並びにねじれパドル３４・３４・・・、パドル３５・３５・・・、及びねじれパドル３６・３６・・・によって下流側へ搬送されつつ、剪断力が付与されて混練されることでペーストとなる。作成されたペーストは、混練部Ｄの下流側端部に位置を合わせてバレル１０に開口された排出口１４からバレル１０の外部に排出される。
【００６５】
戻し部Ｅは、回転軸２０に設けられた戻しスクリュー２７、及び回転軸３０に設けられた戻しスクリュー３７等から構成されている。戻し部Ｅは、混練室１１における混練部Ｄよりも下流側に連続して配置されている。つまり、戻し部Ｅは、混練室１１の下流側端部に配置されている。
【００６６】
戻しスクリュー２７は、送りスクリュー２３と同様に、円筒状の本体部と、当該本体部の外周面に形成された螺旋状の羽根部と、から構成された部材である。戻しスクリュー２７は、回転軸２０の外周を覆うように回転軸２０と同心的に固定されている。戻しスクリュー２７は、軸心回りに回転することにより、混練部Ｄを経た混合体、つまりペーストを搬送方向とは逆方向（上流側）に押し戻す。つまり、戻しスクリュー２７は、送りスクリュー２３とは逆向きに回転軸２０に設けられている。
【００６７】
戻しスクリュー３７は、戻しスクリュー２７と同様に、円筒状の本体部と、当該本体部の外周面に形成された螺旋状の羽根部と、から構成された部材である。戻しスクリュー３７は、戻しスクリュー２７と軸方向（混合体の搬送方向）の位置を合わせて対向するように配置され、回転軸３０の外周を覆うように回転軸３０と同心的に固定されている。戻しスクリュー３７は、回転時に戻しスクリュー２７と接触することがないような構成、及び配置となっている。
【００６８】
戻し部Ｅにおいては、前記駆動装置によって回転軸２０・３０が所定の方向（図１における矢印方向）に回転駆動されるに伴って、回転軸２０・３０に設けられた戻しスクリュー２７・３７が回転する。
ペーストは、戻しスクリュー２７・３７によって搬送方向とは逆方向（上流側）に押し戻され、戻しスクリュー２７・３７よりも下流側に搬送されることなく、排出口１４からバレル１０の外部に排出される。
【００６９】
以上のように、混練機１の外装をなすバレル１０の内部には、混練室１１が形成されており、混練室１１には、その上流側端部から下流側端部にかけて、回転軸２０・３０に設けられた複数の部材を構成要素とする、粉体投入部Ａ、粉体処理部Ｂ、結着剤投入部Ｃ、混練部Ｄ、及び戻し部Ｅが順番に連続して形成されている。
粉体投入口１２から粉体投入部Ａに供給されて粉体処理部Ｂを経た粉体と、結着剤投入口１３から結着剤投入部Ｃに供給された結着剤とが混合されることで混合体となり、当該混合体が混練部Ｄを経ることでペーストとなって、当該ペーストが戻し部Ｅを経つつ排出口１４から排出される。
つまり、混練機１においては、粉体投入部Ａと結着剤投入部Ｃとの間に粉体処理部Ｂが配置され、粉体と結着剤とが混合されて混合体となる前に、粉体処理部Ｂにてスペーサ２００・３００によって粉体が圧縮され、当該圧縮された粉体と結着剤とからなる混合体が混練部Ｄにて混練されることでペーストが作成される。
【００７０】
混練機１によって作成されたペーストは、適宜の混練機で希釈剤等と共に混練されることで電極合剤となる。
【００７１】
また、図２に示すように、混練機１は、冷却機構として機能する、複数のバレル冷却路１０ａ・１０ａ・・・、及び回転軸冷却路２０ａ・３０ａを具備する。
【００７２】
バレル冷却路１０ａは、バレル１０の内部に形成された通路であり、冷却水の流動経路となる。バレル冷却路１０ａは、回転軸２０・３０の軸方向に沿って、混練室１１の位置に合わせて延在し、バレル１０の内部における混練室１１の外周近傍に混練室１１を囲むように複数配置されている。
【００７３】
回転軸冷却路２０ａ・３０ａは、それぞれ回転軸２０・３０の内部に形成された通路であり、冷却水の流動経路となる。回転軸冷却路２０ａ・３０ａは、それぞれ回転軸２０・３０の両端に亘って形成されている。
【００７４】
複数のバレル冷却路１０ａ・１０ａ・・・、及び回転軸冷却路２０ａ・３０ａに冷却水が流動されることで、バレル１０、及び回転軸２０・３０が冷却され、延いては粉体又は混合体が冷却される。
これにより、粉体の圧縮時、及び混合体の混練時等の発熱を抑制し、ペーストの品質の悪化を防止することができる。
【００７５】
以下では、図４を参照して、スペーサ２００・３００について更に詳細に説明する。
【００７６】
図４に示すように、スペーサ２００の大円板部２１０の外周面には、複数の斜溝２１１・２１１・・・が形成されている。
【００７７】
斜溝２１１は、大円板部２１０の外周面に形成された溝であり、大円板部２１０の上流側端面（図４における右側面）から下流側端面にかけて、一定の形状で連続的に形成されている。斜溝２１１は、大円板部２１０の回転方向に応じて、粉体が上流側へ押し戻されることがない程度に、粉体に搬送方向とは逆向きの力が加わるように、大円板部２１０の軸心に対して傾斜している。詳細には、斜溝２１１は、大円板部２１０の外周面において、大円板部２１０の上流側端面を始点とし、大円板部２１０の下流側端面を終点として、上流側から下流側へ向かうに従って大円板部２１０の回転方向へ傾斜した状態で連続的に形成されている。
斜溝２１１は、大円板部２１０の外周面に複数形成されており、隣接するもの同士が所定の間隔で大円板部２１０の外周面全域に亘って配置されている。
【００７８】
スペーサ２００の小円板部２２０の外周面には、複数の平行溝２２１・２２１・・・が形成されている。
【００７９】
平行溝２２１は、小円板部２２０の外周面に形成された溝であり、小円板部２２０の軸心に対して平行となるように、小円板部２２０の上流側端部（図４における右端部）の近傍から下流側端部にかけて一定の形状で連続的に形成されている。
平行溝２２１は、小円板部２２０の外周面に複数形成されており、隣接するもの同士が所定の間隔で小円板部２２０の外周面全域に亘って配置されている。
なお、平行溝２２１は、小円板部２２０の軸心に対して平行でなくともよく、小円板部２２０の外周面と大円板部３２０の外周面との間において、粉体が上流側へ押し戻されることがない程度に、粉体に搬送方向とは逆向きの力を加えることができれば、その形状等は限定しない。
【００８０】
スペーサ３００の小円板部３１０の外周面には、複数の平行溝３１１・３１１・・・が形成されている。
【００８１】
平行溝３１１は、小円板部３１０の外周面に形成された溝であり、小円板部３１０の軸心に対して平行となるように、小円板部３１０の上流側端部（図４における右端部）から下流側端部の近傍にかけて一定の形状で連続的に形成されている。
平行溝３１１は、小円板部３１０の外周面に複数形成されており、隣接するもの同士が所定の間隔で小円板部３１０の外周面全域に亘って配置されている。
なお、平行溝３１１は、小円板部３１０の軸心に対して平行でなくともよく、小円板部３１０の外周面と大円板部２１０の外周面との間において、粉体が上流側へ押し戻されることがない程度に、粉体に搬送方向とは逆向きの力を加えることができれば、その形状等は限定しない。
【００８２】
スペーサ３００の大円板部３２０の外周面には、複数の斜溝３２１・３２１・・・が形成されている。
【００８３】
斜溝３２１は、大円板部３２０の外周面に形成された溝であり、大円板部３２０の上流側端面（図４における右側面）から下流側端面にかけて、一定の形状で連続的に形成されている。斜溝３２１は、大円板部３２０の回転方向に応じて、粉体が上流側へ押し戻されることがない程度に、粉体に搬送方向とは逆向きの力が加わるように、大円板部３２０の軸心に対して傾斜している。詳細には、斜溝３２１は、大円板部３２０の外周面において、大円板部３２０の上流側端面を始点とし、大円板部３２０の下流側端面を終点として、上流側から下流側へ向かうに従って大円板部３２０の回転方向へ傾斜した状態で連続的に形成されている。
斜溝３２１は、大円板部３２０の外周面に複数形成されており、隣接するもの同士が所定の間隔で大円板部３２０の外周面全域に亘って配置されている。
【００８４】
以上のように、混練機１に設けられたスペーサ２００の大円板部２１０、及び小円板部２２０の外周面には、それぞれ斜溝２１１、及び平行溝２２１が形成され、スペーサ３００の小円板部３１０、及び大円板部３２０の外周面には、それぞれ平行溝３１１、及び斜溝３２１が形成されている。
これにより、スペーサ２００の外周面とスペーサ３００の外周面との間、スペーサ２００の外周面と混練室１１の内側面（バレル１０の内周面）との間、及びスペーサ３００の外周面と混練室１１の内側面（バレル１０の内周面）との間を通過する際（図４における矢印参照）、混合体が搬送される力よりも弱い力で押し戻されつつ搬送されるため、より長時間、粉体に剪断力を加えつつ粉体を良好に圧縮することができる。
【００８５】
なお、本実施形態においては、混練機１にパドルと、ねじれパドルとを設けたが、パドルのみ、又はねじれパドルのみを設ける構成としてもよい。
【００８６】
以下では、図５を参照して、混練機１を用いた本電池を製造する工程である製造工程Ｓ１について説明する。
図５に示すように、製造工程Ｓ１は、混練工程Ｓ１０、塗工工程Ｓ２０、及びプレス工程Ｓ３０を具備する。
【００８７】
混練工程Ｓ１０は、混合体を混練させて、電極合剤を作成する工程である。
混練工程Ｓ１０においては、前述のように混練機１を用いて、活物質、導電助剤、及び結着剤等を混練してペーストを作成し、当該ペーストを適宜の混練機で希釈剤等と共に混練する。こうして、電極合剤である前記正極合剤、及び前記負極合剤を作成する。
【００８８】
塗工工程Ｓ２０は、電極合剤を集電体に塗工する工程である。
塗工工程Ｓ２０においては、ダイコータ等の公知の塗工装置を用いて、混練工程Ｓ１０で作成した前記正極合剤、及び前記負極合剤をそれぞれ前記正極集電体、及び前記負極集電体の表面に塗工した後、乾燥させる。
【００８９】
プレス工程Ｓ３０は、集電体に塗工された電極合剤をプレス加工する工程である。
プレス工程Ｓ３０においては、塗工工程Ｓ２０で前記正極集電体、及び前記負極集電体の表面に塗工した前記正極合剤、及び前記負極合剤をロールプレス等の公知の技術によりプレス加工し、前記正極、及び前記負極を作成する。
【００９０】
プレス工程Ｓ３０の後は、前記正極、前記負極、及び前記セパレータを用いて前記電極体を作成し、当該電極体を前記容器に収納する。更に、公知の所定の工程（注液工程、初期充電工程、及びエージング工程等）を行うことで本電池を製造する。
【００９１】
一般的に、電池の製造工程においては、ペーストの固形分率を上げることで、ペーストから作成される電極合剤を集電体に塗工した後の電極合剤の乾燥時間を短縮することができる。しかし、ペーストの固形分率の増加によって、ペーストの粘度も増加してしまい、電極合剤の集電体への塗工が困難となる。つまり、塗工された電極合剤の乾燥時間を短縮するために、ペーストの固形分率を上げることが望ましいが、ペーストの固形分率の増加に伴って、ペーストの粘度も増加し、電極合剤の塗工が困難となる。
本電池を製造する工程である製造工程Ｓ１の混練工程Ｓ１０にて、本発明に係る混練機１を用いて、粉体投入部Ａと結着剤投入部Ｃとの間にされた粉体処理部Ｂにてスペーサ２００・３００によって粉体を圧縮することにより、粉体のかさ密度を増加させて、比較的固形分率の高いペーストを作成すると共に、粉体に含まれる空気を除去して、混練部Ｄにて混合体に充分な剪断力を付与し、比較的粘度の低いペーストを作成することが可能となる。したがって、混練工程Ｓ１０にて、混練機１によって作成されたペーストを用いて電極合剤を作成することにより、塗工工程Ｓ２０にて、当該電極合剤を良好に集電体に塗工できると共に、塗工された電極合剤の乾燥時間を短縮することができる。
また、ペーストに気泡が残存することを防止できるため、ペーストから気泡を除去する工程を付加的に行う必要がなくなり、製造工程Ｓ１に要する時間の短縮、及びコストの低減を図ることができる。
【００９２】
なお、本発明に係る混練機１は、本実施形態に記載の電極合剤の他、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、セラミックス、及び磁性材料等の作成に用いることが可能である。
【符号の説明】
【００９３】
１ 混練機
１０ バレル
１０ａ バレル冷却路
１１ 混練室
１２ 粉体投入口
１３ 結着剤投入口
１４ 排出口
２０、３０ 回転軸
２０ａ、３０ａ 回転軸冷却路
２１、３１ 送りスクリュー
２１ａ 本体部
２１ｂ 羽根部
２２、３２ ねじれパドル
２３、３３ 送りスクリュー
２４、３４ ねじれパドル
２５、３５ パドル
２６、３６ ねじれパドル
２７、３７ 戻しスクリュー
２００、３００ スペーサ
２１０、３２０ 大円板部
２２０、３１０ 小円板部
２１１、３２１ 斜溝
２２１、３１１ 平行溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二軸連続混練機、及びそれを用いた電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シート状に形成された正極と負極とをセパレータを介して積層し、捲回してなる電極体を容器内に収納して電解液を含浸させた電池が広く知られている。
このような電池に用いられる正極及び負極は、以下のような工程を経て製造される。
（１）活物質、結着剤、及び希釈剤等を混練して、電極合剤を作成する（混練工程）。
（２）電極合剤をアルミニウム箔や銅箔等の集電体の表面に塗工し、乾燥させる（塗工工程）。
（３）集電体に塗工された電極合剤をプレス加工する（プレス工程）。
【０００３】
上記の混練工程において、活物質及び導電助剤等の粉体と、当該粉体を結着する結着剤とを含む複数の材料を混練して所定のペースト（電極合剤等）を作成するために、二軸連続混練機が用いられている。
【０００４】
上記の二軸連続混練機は、外装をなす中空のバレル、及び当該バレルの内部に互いに平行に設けられた二つの回転軸等から構成される。当該二つの回転軸は、上記の複数の材料を軸方向に搬送するスクリューと、上記の材料を混練する複数のパドルとを具備している。
このように構成された二つの回転軸が互いに同一方向に回転することで、バレルの内部に供給された上記の材料がスクリューによって軸方向に搬送されると共に、複数のパドルによって混練されて、ペーストが作成される。
【０００５】
特許文献１には、二つの回転軸にそれぞれ大径部と小径部とを有する段付きの円板状のスペーサを設けて、一方の回転軸におけるスペーサの小径部及び大径部と、他方の回転軸におけるスペーサの大径部及び小径部とをそれぞれ互いに軸方向の位置を合わせて重ねるように配置した二軸連続混練機が開示されている。
当該二軸連続混練機によれば、バレルの内周面とスペーサの大径部の外周面との隙間、及びスペーサ同士の隙間を微細なものとして、前記複数のパドルによって充分に剪断されなかった材料を良好に剪断しつつ、混練することができる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の二軸連続混練機では、ペーストの材料である粉体をバレルの内部へ供給する際に生じる脈動（重量ばらつき）により、粉体の定量供給が困難となり、作成されるペーストの固形分率にばらつきが生じる。
また、当該二軸連続混練機にかさ密度が比較的低い粉体を所定量供給した場合には、かさ密度が比較的高い粉体を所定量供給した場合と比較して、粉体の体積が大きくなるため、バレル内の限られた空間を有効に活用することができず、二軸連続混練機の処理量の低下を招く。更に、粉体に含まれる空気によって、材料の混練時に充分な剪断力を付与することができないばかりか、作成されるペーストに細かい気泡が残存することとなる。
【０００７】
以上のように、特許文献１に記載の二軸連続混練機では、良質なペーストを作成することが困難である。また、ペーストの品質を担保するために、ペーストから気泡を除去する工程を付加的に行う必要があり、電池の製造に要する時間が長くなる点で不利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実公昭６３−２５１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、良質なペーストを作成可能な二軸連続混練機、及び短時間で電池を製造可能な電池の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の二軸連続混練機は、中空の外装と、前記外装の内部に互いに所定の間隔を空けて平行に設けられる二つの軸と、前記二つの軸に設けられ、前記外装の内部に供給される粉体及び結着剤を搬送する搬送手段と、前記二つの軸に設けられ、前記粉体と前記結着剤とが混合されてなる混合体を混練する混練手段と、を具備し、前記外装の内部で前記粉体及び前記結着剤を前記搬送手段によって搬送しつつ、前記混合体を前記混練手段によって混練する二軸連続混練機であって、前記外装の内部における前記粉体が供給される部分よりも、前記粉体の搬送方向における下流側の部分に前記結着剤が供給され、前記外装の内部における前記粉体が供給される部分と、前記外装の内部における前記結着剤が供給される部分との間には、前記粉体を圧縮する粉体圧縮手段が設けられる。
【００１１】
本発明の二軸連続混練機において、前記粉体圧縮手段は、前記二つの軸にそれぞれ設けられるスペーサであり、前記スペーサは、前記外装の内周面との間に微細な隙間を有するように形成される大円板部と、前記大円板部よりも小さい外径を有する小円板部と、からなり、前記一方のスペーサの大円板部と、前記他方のスペーサの小円板部とがそれらの間に微細な隙間を有するように軸方向における位置を合わせて対向し、前記一方のスペーサの小円板部と、前記他方のスペーサの大円板部とがそれらの間に微細な隙間を有するように軸方向における位置を合わせて対向するように配置されることが好ましい。
【００１２】
本発明の二軸連続混練機において、前記スペーサの前記大円板部の外周面には、前記大円板部の回転方向に応じて、前記粉体に搬送方向とは逆向きの力が加わるように、前記大円板部の軸心に対して傾斜している溝が設けられることが好ましい。
【００１３】
本発明の電池の製造方法は、中空の外装と、前記外装の内部に互いに所定の間隔を空けて平行に設けられる二つの軸と、前記二つの軸に設けられ、前記外装の内部に供給される粉体及び結着剤を搬送する搬送手段と、前記二つの軸に設けられ、前記粉体と前記結着剤とが混合されてなる混合体を混練する混練手段と、を具備し、前記外装の内部で前記粉体及び前記結着剤を前記搬送手段によって搬送しつつ、前記混合体を前記混練手段によって混練する二軸連続混練機であって、前記外装の内部における前記粉体が供給される部分よりも、前記粉体の搬送方向における下流側の部分に前記結着剤が供給され、前記外装の内部における前記粉体が供給される部分と、前記外装の内部における前記結着剤が供給される部分との間には、前記粉体を圧縮する粉体圧縮手段が設けられる二軸連続混練機、を用いて電極合剤を作成する混練工程を具備する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る二軸連続混練機によれば、良質なペーストを作成できる。
また、本発明に係る二軸連続混練機を用いた電池の製造方法によれば、電池を製造する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る二軸連続混練機を示す断面図。
【図２】回転軸の軸方向から見た、ねじれパドル、回転軸冷却路、及びバレル冷却路を示す断面図。
【図３】送りスクリューを示す断面図。
【図４】スペーサを示す図。
【図５】電池の製造方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下では、本発明に係る二軸連続混練機により混練して作成された正極合剤及び負極合剤を用いた電池（以下、「本電池」と記す。）について説明する。
本電池は、電極体と、当該電極体を内部に収納する容器とを具備する。本電池は、前記容器に電解液を充填して、前記電極体に前記電解液を含浸させて充放電可能に構成されたリチウムイオン二次電池やニッケル・水素蓄電池等の電池である。
【００１７】
前記電極体は、正極と負極とをセパレータを介して積層し、複数回捲回することで所定の形状に成形された捲回体であり、電解液を含浸させることで発電要素となる。
【００１８】
前記正極は、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼等の金属箔からなる正極集電体の表面に、ペースト状の正極合剤を塗布し、乾燥させた後、ロールプレス等の所定の処理を経て作成された電極である。
前記正極合剤は、二軸連続混練機である後述の混練機１を用いて、正極活物質、導電助剤、及び結着剤等を混練してペーストを作成し、当該ペーストを適宜の混練機で希釈剤等と共に混練することで作成された合剤である。
【００１９】
前記負極は、銅、ニッケル、ステンレス鋼等の金属箔からなる負極集電体の表面に、ペースト状の負極合剤を塗布し、乾燥させた後、ロールプレス等の所定の処理を経て作成された電極である。
前記負極合剤は、二軸連続混練機である後述の混練機１を用いて、負極活物質、導電助剤、及び結着剤等を混練してペーストを作成し、当該ペーストを適宜の混練機で希釈剤等と共に混練することで作成された合剤である。
【００２０】
前記セパレータは、ポリエチレン、ポリプロピレンといったポリオレフィン樹脂等からなる絶縁体であり、前記正極と前記負極との間に介装される。
【００２１】
前記容器は、アルミニウムや、ステンレス鋼等からなる金属缶であって、その内部に前記電極体と前記電解液とを収納し、本電池の外装となる部材である。
【００２２】
以下では、図１〜図３を参照して、本電池の前記正極合剤、及び前記負極合剤（以下、「電極合剤」と記す）を作成する際に用いられる、本発明に係る二軸連続混練機の一実施形態である混練機１について説明する。
【００２３】
混練機１は、その内部において、被混練物である複数の材料（以下、「混合体」と記す）を搬送しつつ混練することで、本電池に用いられる電極合剤の材料となるペースト（以下、単に「ペースト」と記す）を作成する二軸連続混練機である。
ここで、混合体は、活物質（正極活物質又は負極活物質）及び導電助剤等の粉体（以下、単に「粉体」と記す）と、当該粉体を結着する結着剤（以下、単に「結着剤」と記す）とが混合されたものであり、混練されることでペーストとなる。
なお、以下では、図１においてバレル１０の上方に記載されている矢印の方向を粉体又は混合体の「搬送方向」とし、その搬送方向における上流側（図１における右側）を単に「上流側」、搬送方向における下流側（図１における左側）を単に「下流側」と記す。
【００２４】
図１に示すように、混練機１は、その外装をなす中空のバレル１０と、バレル１０の内部に互いに平行に設けられた回転軸２０・３０とを具備する。
【００２５】
バレル１０は、混練機１の外装をなす中空の部材であり、耐久性に優れ、かつ熱伝導率の高い鋼材等からなる。バレル１０の内部には、混練室１１が形成されている。
図２に示すように、混練室１１は、回転軸２０・３０の軸方向から見て、二つの真円が部分的に重なり合った断面形状を有し、当該断面形状を保ったまま回転軸２０・３０の軸方向に沿って延在している。混練室１１における一方の円状部分（図２における上側部分）の曲率中心には、回転軸２０が設けられ、他方の円状部分（図２における下側部分）の曲率中心には、回転軸３０が設けられている。
【００２６】
図１に示すように、回転軸２０・３０は、耐久性に優れ、かつ熱伝導率の高い鋼材等からなる軸部材である。回転軸２０・３０は、混合体の搬送方向に沿うように、混練室１１の両端に亘って回転可能に設けられ、互いに所定間隔を空けて平行に配置されている。回転軸２０・３０は、適宜の駆動装置（不図示）と接続されており、当該駆動装置が駆動することでそれぞれ所定の方向（図１において回転軸２０・３０の右端部に記載されている矢印の方向）に回転駆動される。
【００２７】
回転軸２０は、送りスクリュー２１、２３と、複数のねじれパドル２２・２２・・・、２４・２４・・・、２６・２６・・・と、スペーサ２００と、複数のパドル２５・２５・・・と、戻しスクリュー２７とを具備する。
回転軸３０は、送りスクリュー３１、３３と、複数のねじれパドル３２・３２・・・、３４・３４・・・、３６・３６・・・と、スペーサ３００と、複数のパドル３５・３５・・・と、戻しスクリュー３７とを具備する。
【００２８】
回転軸２０・３０に設けられた上記の複数の部材によって、混練室１１には、粉体投入部Ａ、粉体処理部Ｂ、結着剤投入部Ｃ、混練部Ｄ、及び戻し部Ｅが構成される。
【００２９】
粉体投入部Ａは、混練室１１の上流側端部に配置されており、バレル１０の上流側端部に開口された粉体投入口１２に粉体を投入することで、粉体投入部Ａに粉体が供給される。
粉体投入部Ａは、回転軸２０に設けられた送りスクリュー２１、及び回転軸３０に設けられた送りスクリュー３１等から構成されている。
【００３０】
送りスクリュー２１は、軸心回りに回転することにより、粉体投入口１２から粉体投入部Ａに供給された粉体を混練室１１の下流側に向けて搬送する搬送手段として機能する。送りスクリュー２１は、回転軸２０の外周を覆うように回転軸２０と同心的に固定され、混練室１１の上流側端部から中途部にかけて配置されている。
【００３１】
図３に示すように、送りスクリュー２１は、円筒状の本体部２１ａと、本体部２１ａの外周面に形成された螺旋状の羽根部２１ｂと、から構成されている。
送りスクリュー２１において、羽根部２１ｂは、本体部２１ａの軸心、つまり粉体の搬送方向に対して略垂直となるように設けられている。
これにより、送りスクリュー２１の軸方向に沿って粉体が移動することを羽根部２１ｂが制限することとなって、粉体が搬送方向とは逆方向に移動すること（バックフロー）を抑制できる。
【００３２】
図１に示すように、送りスクリュー３１は、送りスクリュー２１と同様に、円筒状の本体部と、当該本体部の外周面に形成された螺旋状の羽根部と、から構成された、粉体の搬送手段である。送りスクリュー３１は、送りスクリュー２１と軸方向（粉体の搬送方向）の位置を合わせて対向するように配置され、回転軸３０の外周を覆うように回転軸３０と同心的に固定されている。送りスクリュー３１は、回転時に送りスクリュー２１と接触することがないような構成、及び配置となっている。
【００３３】
粉体投入部Ａにおいては、前記駆動装置によって回転軸２０・３０が所定の方向（図１において回転軸２０・３０の右端部に記載されている矢印の方向）に回転駆動されるに伴って、回転軸２０・３０に設けられた送りスクリュー２１・３１が回転する。
粉体が粉体投入口１２から粉体投入部Ａに供給されると、送りスクリュー２１・３１によって粉体が混練室１１の下流側に向けて搬送される。
【００３４】
粉体処理部Ｂは、混練室１１の中途部であって、粉体投入部Ａよりも下流側に連続して配置されている。
粉体処理部Ｂは、回転軸２０に設けられた複数のねじれパドル２２・２２・・・、及びスペーサ２００、並びに回転軸３０に設けられた複数のねじれパドル３２・３２・・・、及びスペーサ３００等から構成されている。
【００３５】
ねじれパドル２２は、軸心回りに回転することにより、粉体を下流側へ搬送しつつ微粒化する部材である。
回転軸２０には、複数のねじれパドル２２・２２・・・が設けられており、ねじれパドル２２・２２・・・は、徐々に位相を変化させつつ互いに一定の間隔を置いて配置されている。本実施形態においては、三つのねじれパドル２２が回転軸２０に設けられている。
【００３６】
図２に示すように、ねじれパドル２２は、回転軸２０の軸方向から見て、略三角形の断面形状を有し、当該断面形状が粉体の搬送方向に行くに従って、徐々に軸心回りに回転するように（回転方向への位相が連続的に変化するように）形成されている。こうして、ねじれパドル２２の外周面は、回転軸２０の回転方向に応じて粉体に搬送方向への力が加わるようにねじられている。本実施形態においては、ねじれパドル２２は、軸方向における一端部から他端部にかけて、その断面形状の位相が２０度変化するように形成されている。
ねじれパドル２２は、その中心部に回転軸２０が貫通可能な開口部が形成されており、係る開口部に回転軸２０が貫装されて固定されることで、回転軸２０の回転に伴って回転可能となっている。ねじれパドル２２は、その回動軌跡の外周と、混練室１１の内側面（バレル１０の内周面）との間に、粉体を微粒化できる程度の微細な隙間が形成されるような大きさに設定されている。
【００３７】
ねじれパドル３２は、ねじれパドル２２と同様に構成された部材である。ねじれパドル３２は、その中心部に回転軸３０が貫通可能な開口部が形成されており、係る開口部に回転軸３０が貫装されて固定されることで、回転軸３０の回転に伴って回転可能となっている。
図１に示すように、回転軸３０には、回転軸２０のねじれパドル２２・２２・・・と同数のねじれパドル３２・３２・・・が設けられており、ねじれパドル３２・３２・・・は、回転軸２０のねじれパドル２２・２２・・・と軸方向（粉体の搬送方向）の位置を合わせて対向するように配置され、対向するもの同士が同位相となるように設定されている。
【００３８】
こうして、回転軸２０のねじれパドル２２・２２・・・、及び回転軸３０のねじれパドル３２・３２・・・は、軸方向の同一位置において対向するねじれパドル２２とねじれパドル３２とが同位相に設定され、当該ねじれパドル２２とねじれパドル３２とが最接近する部分においては、粉体を微粒化できる程度の微細な隙間が形成されるような大きさに設定され、回転時においても互いに接触することがない。
【００３９】
スペーサ２００は、耐久性に優れた鋼材等からなる略円板状の部材である。スペーサ２００は、その中心部に回転軸２０が貫通可能な開口部が形成されており、係る開口部に回転軸２０が貫装されて固定されることで、回転軸２０の回転に伴って回転可能となっている。スペーサ２００は、軸心回りに回転することにより、スペーサ３００と共に粉体を圧縮する粉体圧縮手段として機能する。
ここで、粉体を『圧縮する』とは、粉体のかさ密度をできる限り均一に大きくし、粉体の体積をできる限り小さくすることで、粉体に含まれる空気を除去する処理である。粉体を圧縮することによって、粉体の脈動（重量ばらつき）を防止し、粉体の定量供給が可能となる。
【００４０】
スペーサ２００は、比較的大きい外径を有する大円板部２１０と、比較的小さい外径を有する小円板部２２０と、から構成されている。
【００４１】
大円板部２１０は、所定の厚み（軸方向における長さ）を有する円板状に形成されている。大円板部２１０は、混練室１１の内側面（バレル１０の内周面）との間に粉体を圧縮できる程度の微細な隙間が形成されるような外径に設定されている。
【００４２】
小円板部２２０は、大円板部２１０と同程度の厚みを有し、大円板部２１０よりも小さい外径を有する円板状に形成されている。小円板部２２０は、大円板部２１０と同心的に連続するように形成され、大円板部２１０よりも下流側に配置されている。
【００４３】
スペーサ３００は、スペーサ２００と略同様に構成された部材である。スペーサ３００は、その中心部に回転軸３０が貫通可能な開口部が形成されており、係る開口部に回転軸３０が貫装されて固定されることで、回転軸３０の回転に伴って回転可能となっている。スペーサ３００は、軸心回りに回転することにより、スペーサ２００と共に粉体を圧縮する粉体圧縮手段として機能する。
【００４４】
スペーサ３００は、比較的小さい外径を有する小円板部３１０と、比較的大きい外径を有する大円板部３２０と、から構成されている。
【００４５】
小円板部３１０は、小円板部２２０と同様に構成され、大円板部２１０と軸方向（粉体の搬送方向）の位置を合わせて対向するように配置されている。小円板部３１０は、小円板部２２０と同程度の外径であって、大円板部２１０との間に粉体を圧縮できる程度の微細な隙間が形成されるような外径に設定されている。
【００４６】
大円板部３２０は、大円板部２１０と同様に構成され、小円板部３１０と同心的に連続するように形成されている。大円板部３２０は、小円板部２２０と軸方向（粉体の搬送方向）の位置を合わせて対向し、かつ大円板部２１０との間に粉体を圧縮できる程度の微細な隙間が形成されるように小円板部３１０よりも下流側に配置されている。大円板部３２０は、小円板部３１０よりも大きい外径であって、混練室１１の内側面（バレル１０の内周面）との間、及び小円板部２２０との間に粉体を圧縮できる程度の微細な隙間が形成されるような外径に設定されている。
【００４７】
こうして、スペーサ２００は、大円板部２１０、及び小円板部２２０が上流側から順に一体的に形成された段付きの円板状に構成され、スペーサ３００は、小円板部３１０、及び大円板部３２０が上流側から順に一体的に形成された段付きの円板状に構成される。
スペーサ２００・３００は、大円板部２１０と小円板部３１０とが対向し、小円板部２２０と大円板部３２０とが対向するように配置される。
【００４８】
粉体処理部Ｂにおいては、前記駆動装置によって回転軸２０・３０が所定の方向（図１において回転軸２０・３０の右端部に記載されている矢印の方向）に回転駆動されるに伴って、回転軸２０のねじれパドル２２・２２・・・及びスペーサ２００、並びに回転軸３０のねじれパドル３２・３２・・・及びスペーサ３００が回転する。
送りスクリュー２１・３１によって搬送された粉体は、ねじれパドル２２・２２・・・及びねじれパドル３２・３２・・・によって下流側へ搬送されつつ微粒化され、スペーサ２００・３００によって圧縮される。
【００４９】
詳細には、ねじれパドル２２・２２・・・及びねじれパドル３２・３２・・・によって微粒化された粉体は、スペーサ２００の外周面とスペーサ３００の外周面との間、スペーサ２００の外周面と混練室１１の内側面（バレル１０の内周面）との間、及びスペーサ３００の外周面と混練室１１の内側面（バレル１０の内周面）との間を通過する際に、剪断力が付与されつつ圧縮される。
これにより、粉体の脈動（重量ばらつき）を防止し、粉体の定量供給（結着剤投入部Ｃへの単位時間あたりの粉体の供給量を一定にすること）が可能となる。したがって、ペーストの固形分率のばらつきを防止することができる。
また、粉体のかさ密度が大きく、粉体の体積が小さくなるため、バレル１０内（混練室１１）の限られた空間を有効に活用することが可能となる。したがって、混練機１の処理量を向上させることができる。
また、粉体に含まれる空気が除去されるため、ペーストに気泡が残存することを防止できる。
【００５０】
結着剤投入部Ｃは、混練室１１の中途部であって、粉体処理部Ｂよりも下流側に連続して配置されている。バレル１０の中途部に開口された結着剤投入口１３に結着剤を投入することで、結着剤投入部Ｃに結着剤が供給される。結着剤投入部Ｃに供給された結着剤は、粉体投入部Ａに供給されて粉体処理部Ｂを経た粉体と混合されて混合体となる。
結着剤投入部Ｃは、回転軸２０に設けられた送りスクリュー２３、及び回転軸３０に設けられた送りスクリュー３３等から構成されている。
【００５１】
送りスクリュー２３は、送りスクリュー２１と同様に、円筒状の本体部と、当該本体部の外周面に形成された螺旋状の羽根部と、から構成された部材である。送りスクリュー２３は、軸心回りに回転することにより、結着剤投入口１３から結着剤投入部Ｃに供給された結着剤と、粉体投入部Ａに供給されて粉体処理部Ｂを経た粉体とが混合されてなる混合体を混練室１１の下流側に向けて搬送する搬送手段として機能する。送りスクリュー２３は、回転軸２０の外周を覆うように回転軸２０と同心的に固定されている。
【００５２】
送りスクリュー３３は、送りスクリュー２３と同様に、円筒状の本体部と、当該本体部の外周面に形成された螺旋状の羽根部と、から構成された、混合体の搬送手段である。送りスクリュー３３は、送りスクリュー２３と軸方向（混合体の搬送方向）の位置を合わせて対向するように配置され、回転軸３０の外周を覆うように回転軸３０と同心的に固定されている。送りスクリュー３３は、回転時に送りスクリュー２３と接触することがないような構成、及び配置となっている。
【００５３】
結着剤投入部Ｃにおいては、前記駆動装置によって回転軸２０・３０が所定の方向（図１において回転軸２０・３０の右端部に記載されている矢印の方向）に回転駆動されるに伴って、回転軸２０・３０に設けられた送りスクリュー２３・３３が回転する。
結着剤が結着剤投入口１３から結着剤投入部Ｃに供給されると、粉体投入部Ａに供給されて粉体処理部Ｂを経た粉体と混合されて混合体となり、送りスクリュー２３・３３によって混合体が混練室１１の下流側に向けて搬送される。
【００５４】
混練部Ｄは、混練室１１の中途部であって、結着剤投入部Ｃよりも下流側に連続して配置されている。
混練部Ｄは、回転軸２０に設けられた複数のねじれパドル２４・２４・・・、複数のパドル２５・２５・・・、及び複数のねじれパドル２６・２６・・・、並びに回転軸３０に設けられた複数のねじれパドル３４・３４・・・、複数のパドル３５・３５・・・、及び複数のねじれパドル３６・３６・・・等から構成されている。
【００５５】
ねじれパドル２４は、ねじれパドル２２と同様に構成された部材であり、軸心回りに回転することにより、混合体を下流側へ搬送しつつ混練する混練手段として機能する。ねじれパドル２４は、その中心部に回転軸２０が貫通可能な開口部が形成されており、係る開口部に回転軸２０が貫装されて固定されることで、回転軸２０の回転に伴って回転可能となっている。
回転軸２０には、複数のねじれパドル２４・２４・・・が設けられており、ねじれパドル２４・２４・・・は、徐々に位相を変化させつつ互いに一定の間隔を置いて配置されている。本実施形態においては、三つのねじれパドル２４が回転軸２０に設けられている。
【００５６】
ねじれパドル３４は、ねじれパドル２４と同様に構成された、混合体の混練手段である。ねじれパドル３４は、その中心部に回転軸３０が貫通可能な開口部が形成されており、係る開口部に回転軸３０が貫装されて固定されることで、回転軸３０の回転に伴って回転可能となっている。
回転軸３０には、回転軸２０のねじれパドル２４・２４・・・と同数のねじれパドル３４・３４・・・が設けられており、ねじれパドル３４・３４・・・は、回転軸２０のねじれパドル２４・２４・・・と軸方向（混合体の搬送方向）の位置を合わせて対向するように配置され、対向するもの同士が同位相となるように設定されている。
【００５７】
こうして、回転軸２０のねじれパドル２４・２４・・・、及び回転軸３０のねじれパドル３４・３４・・・は、軸方向の同一位置において対向するねじれパドル２４とねじれパドル３４とが同位相に設定され、当該ねじれパドル２４とねじれパドル３４とが最接近する部分においては、混合体を混練できる程度の微細な隙間が形成されるような大きさに設定され、回転時においても互いに接触することがない。
【００５８】
パドル２５は、軸心回りに回転することにより、混合体を混練する混練手段として機能する。パドル２５は、回転軸２０の軸方向から見て、略三角形の断面形状を有し、ねじれパドル２２等と略同様の形状を有するが、軸方向における一端部から他端部にかけて位相が変化していない（ねじられていない）点でねじれパドル２２等と異なる。パドル２５は、その中心部に回転軸２０が貫通可能な開口部が形成されており、係る開口部に回転軸２０が貫装されて固定されることで、回転軸２０の回転に伴って回転可能となっている。パドル２５は、その回動軌跡の外周と、混練室１１の内側面（バレル１０の内周面）との間に、混合体を混練できる程度の微細な隙間が形成されるような大きさに設定されている。
回転軸２０には、複数のパドル２５・２５・・・が設けられており、パドル２５・２５・・・は、徐々に位相を変化させつつ互いに一定の間隔を置いて配置されている。
【００５９】
パドル３５は、パドル２５と同様に構成された、混合体の混練手段である。パドル３５は、その中心部に回転軸３０が貫通可能な開口部が形成されており、係る開口部に回転軸３０が貫装されて固定されることで、回転軸３０の回転に伴って回転可能となっている。
回転軸３０には、回転軸２０のパドル２５・２５・・・と同数のパドル３５・３５・・・が設けられており、パドル３５・３５・・・は、回転軸２０のパドル２５・２５・・・と軸方向（混合体の搬送方向）の位置を合わせて対向するように配置され、対向するもの同士が同位相となるように設定されている。
【００６０】
こうして、回転軸２０のパドル２５・２５・・・、及び回転軸３０のパドル３５・３５・・・は、軸方向の同一位置において対向するパドル２５とパドル３５とが同位相に設定され、当該パドル２５とパドル３５とが最接近する部分においては、混合体を混練できる程度の微細な隙間が形成されるような大きさに設定され、回転時においても互いに接触することがない。
【００６１】
ねじれパドル２６は、ねじれパドル２４と同様に構成された部材であり、軸心回りに回転することにより、混合体を下流側へ搬送しつつ混練する混練手段として機能する。ねじれパドル２６は、その中心部に回転軸２０が貫通可能な開口部が形成されており、係る開口部に回転軸２０が貫装されて固定されることで、回転軸２０の回転に伴って回転可能となっている。
回転軸２０には、複数のねじれパドル２６・２６・・・が設けられており、ねじれパドル２６・２６・・・は、徐々に位相を変化させつつ互いに一定の間隔を置いて配置されている。本実施形態においては、三つのねじれパドル２６が回転軸２０に設けられている。
【００６２】
ねじれパドル３６は、ねじれパドル２６と同様に構成された、混合体の混練手段である。ねじれパドル３６は、その中心部に回転軸３０が貫通可能な開口部が形成されており、係る開口部に回転軸３０が貫装されて固定されることで、回転軸３０の回転に伴って回転可能となっている。
回転軸３０には、回転軸２０のねじれパドル２６・２６・・・と同数のねじれパドル３６・３６・・・が設けられており、ねじれパドル３６・３６・・・は、回転軸２０のねじれパドル２６・２６・・・と軸方向（混合体の搬送方向）の位置を合わせて対向するように配置され、対向するもの同士が同位相となるように設定されている。
【００６３】
こうして、回転軸２０のねじれパドル２６・２６・・・、及び回転軸３０のねじれパドル３６・３６・・・は、軸方向の同一位置において対向するねじれパドル２６とねじれパドル３６とが同位相に設定され、当該ねじれパドル２６とねじれパドル３６とが最接近する部分においては、混合体を混練できる程度の微細な隙間が形成されるような大きさに設定され、回転時においても互いに接触することがない。
【００６４】
混練部Ｄにおいては、前記駆動装置によって回転軸２０・３０が所定の方向（図１において回転軸２０・３０の右端部に記載されている矢印の方向）に回転駆動されるに伴って、回転軸２０のねじれパドル２４・２４・・・、パドル２５・２５・・・、及びねじれパドル２６・２６・・・、並びに回転軸３０のねじれパドル３４・３４・・・、パドル３５・３５・・・、及びねじれパドル３６・３６・・・が回転する。
送りスクリュー２３・３３によって搬送された混合体は、ねじれパドル２４・２４・・・、パドル２５・２５・・・、及びねじれパドル２６・２６・・・、並びにねじれパドル３４・３４・・・、パドル３５・３５・・・、及びねじれパドル３６・３６・・・によって下流側へ搬送されつつ、剪断力が付与されて混練されることでペーストとなる。作成されたペーストは、混練部Ｄの下流側端部に位置を合わせてバレル１０に開口された排出口１４からバレル１０の外部に排出される。
【００６５】
戻し部Ｅは、回転軸２０に設けられた戻しスクリュー２７、及び回転軸３０に設けられた戻しスクリュー３７等から構成されている。戻し部Ｅは、混練室１１における混練部Ｄよりも下流側に連続して配置されている。つまり、戻し部Ｅは、混練室１１の下流側端部に配置されている。
【００６６】
戻しスクリュー２７は、送りスクリュー２３と同様に、円筒状の本体部と、当該本体部の外周面に形成された螺旋状の羽根部と、から構成された部材である。戻しスクリュー２７は、回転軸２０の外周を覆うように回転軸２０と同心的に固定されている。戻しスクリュー２７は、軸心回りに回転することにより、混練部Ｄを経た混合体、つまりペーストを搬送方向とは逆方向（上流側）に押し戻す。つまり、戻しスクリュー２７は、送りスクリュー２３とは逆向きに回転軸２０に設けられている。
【００６７】
戻しスクリュー３７は、戻しスクリュー２７と同様に、円筒状の本体部と、当該本体部の外周面に形成された螺旋状の羽根部と、から構成された部材である。戻しスクリュー３７は、戻しスクリュー２７と軸方向（混合体の搬送方向）の位置を合わせて対向するように配置され、回転軸３０の外周を覆うように回転軸３０と同心的に固定されている。戻しスクリュー３７は、回転時に戻しスクリュー２７と接触することがないような構成、及び配置となっている。
【００６８】
戻し部Ｅにおいては、前記駆動装置によって回転軸２０・３０が所定の方向（図１における矢印方向）に回転駆動されるに伴って、回転軸２０・３０に設けられた戻しスクリュー２７・３７が回転する。
ペーストは、戻しスクリュー２７・３７によって搬送方向とは逆方向（上流側）に押し戻され、戻しスクリュー２７・３７よりも下流側に搬送されることなく、排出口１４からバレル１０の外部に排出される。
【００６９】
以上のように、混練機１の外装をなすバレル１０の内部には、混練室１１が形成されており、混練室１１には、その上流側端部から下流側端部にかけて、回転軸２０・３０に設けられた複数の部材を構成要素とする、粉体投入部Ａ、粉体処理部Ｂ、結着剤投入部Ｃ、混練部Ｄ、及び戻し部Ｅが順番に連続して形成されている。
粉体投入口１２から粉体投入部Ａに供給されて粉体処理部Ｂを経た粉体と、結着剤投入口１３から結着剤投入部Ｃに供給された結着剤とが混合されることで混合体となり、当該混合体が混練部Ｄを経ることでペーストとなって、当該ペーストが戻し部Ｅを経つつ排出口１４から排出される。
つまり、混練機１においては、粉体投入部Ａと結着剤投入部Ｃとの間に粉体処理部Ｂが配置され、粉体と結着剤とが混合されて混合体となる前に、粉体処理部Ｂにてスペーサ２００・３００によって粉体が圧縮され、当該圧縮された粉体と結着剤とからなる混合体が混練部Ｄにて混練されることでペーストが作成される。
【００７０】
混練機１によって作成されたペーストは、適宜の混練機で希釈剤等と共に混練されることで電極合剤となる。
【００７１】
また、図２に示すように、混練機１は、冷却機構として機能する、複数のバレル冷却路１０ａ・１０ａ・・・、及び回転軸冷却路２０ａ・３０ａを具備する。
【００７２】
バレル冷却路１０ａは、バレル１０の内部に形成された通路であり、冷却水の流動経路となる。バレル冷却路１０ａは、回転軸２０・３０の軸方向に沿って、混練室１１の位置に合わせて延在し、バレル１０の内部における混練室１１の外周近傍に混練室１１を囲むように複数配置されている。
【００７３】
回転軸冷却路２０ａ・３０ａは、それぞれ回転軸２０・３０の内部に形成された通路であり、冷却水の流動経路となる。回転軸冷却路２０ａ・３０ａは、それぞれ回転軸２０・３０の両端に亘って形成されている。
【００７４】
複数のバレル冷却路１０ａ・１０ａ・・・、及び回転軸冷却路２０ａ・３０ａに冷却水が流動されることで、バレル１０、及び回転軸２０・３０が冷却され、延いては粉体又は混合体が冷却される。
これにより、粉体の圧縮時、及び混合体の混練時等の発熱を抑制し、ペーストの品質の悪化を防止することができる。
【００７５】
以下では、図４を参照して、スペーサ２００・３００について更に詳細に説明する。
【００７６】
図４に示すように、スペーサ２００の大円板部２１０の外周面には、複数の斜溝２１１・２１１・・・が形成されている。
【００７７】
斜溝２１１は、大円板部２１０の外周面に形成された溝であり、大円板部２１０の上流側端面（図４における右側面）から下流側端面にかけて、一定の形状で連続的に形成されている。斜溝２１１は、大円板部２１０の回転方向に応じて、粉体が上流側へ押し戻されることがない程度に、粉体に搬送方向とは逆向きの力が加わるように、大円板部２１０の軸心に対して傾斜している。詳細には、斜溝２１１は、大円板部２１０の外周面において、大円板部２１０の上流側端面を始点とし、大円板部２１０の下流側端面を終点として、上流側から下流側へ向かうに従って大円板部２１０の回転方向へ傾斜した状態で連続的に形成されている。
斜溝２１１は、大円板部２１０の外周面に複数形成されており、隣接するもの同士が所定の間隔で大円板部２１０の外周面全域に亘って配置されている。
【００７８】
スペーサ２００の小円板部２２０の外周面には、複数の平行溝２２１・２２１・・・が形成されている。
【００７９】
平行溝２２１は、小円板部２２０の外周面に形成された溝であり、小円板部２２０の軸心に対して平行となるように、小円板部２２０の上流側端部（図４における右端部）の近傍から下流側端部にかけて一定の形状で連続的に形成されている。
平行溝２２１は、小円板部２２０の外周面に複数形成されており、隣接するもの同士が所定の間隔で小円板部２２０の外周面全域に亘って配置されている。
なお、平行溝２２１は、小円板部２２０の軸心に対して平行でなくともよく、小円板部２２０の外周面と大円板部３２０の外周面との間において、粉体が上流側へ押し戻されることがない程度に、粉体に搬送方向とは逆向きの力を加えることができれば、その形状等は限定しない。
【００８０】
スペーサ３００の小円板部３１０の外周面には、複数の平行溝３１１・３１１・・・が形成されている。
【００８１】
平行溝３１１は、小円板部３１０の外周面に形成された溝であり、小円板部３１０の軸心に対して平行となるように、小円板部３１０の上流側端部（図４における右端部）から下流側端部の近傍にかけて一定の形状で連続的に形成されている。
平行溝３１１は、小円板部３１０の外周面に複数形成されており、隣接するもの同士が所定の間隔で小円板部３１０の外周面全域に亘って配置されている。
なお、平行溝３１１は、小円板部３１０の軸心に対して平行でなくともよく、小円板部３１０の外周面と大円板部２１０の外周面との間において、粉体が上流側へ押し戻されることがない程度に、粉体に搬送方向とは逆向きの力を加えることができれば、その形状等は限定しない。
【００８２】
スペーサ３００の大円板部３２０の外周面には、複数の斜溝３２１・３２１・・・が形成されている。
【００８３】
斜溝３２１は、大円板部３２０の外周面に形成された溝であり、大円板部３２０の上流側端面（図４における右側面）から下流側端面にかけて、一定の形状で連続的に形成されている。斜溝３２１は、大円板部３２０の回転方向に応じて、粉体が上流側へ押し戻されることがない程度に、粉体に搬送方向とは逆向きの力が加わるように、大円板部３２０の軸心に対して傾斜している。詳細には、斜溝３２１は、大円板部３２０の外周面において、大円板部３２０の上流側端面を始点とし、大円板部３２０の下流側端面を終点として、上流側から下流側へ向かうに従って大円板部３２０の回転方向へ傾斜した状態で連続的に形成されている。
斜溝３２１は、大円板部３２０の外周面に複数形成されており、隣接するもの同士が所定の間隔で大円板部３２０の外周面全域に亘って配置されている。
【００８４】
以上のように、混練機１に設けられたスペーサ２００の大円板部２１０、及び小円板部２２０の外周面には、それぞれ斜溝２１１、及び平行溝２２１が形成され、スペーサ３００の小円板部３１０、及び大円板部３２０の外周面には、それぞれ平行溝３１１、及び斜溝３２１が形成されている。
これにより、スペーサ２００の外周面とスペーサ３００の外周面との間、スペーサ２００の外周面と混練室１１の内側面（バレル１０の内周面）との間、及びスペーサ３００の外周面と混練室１１の内側面（バレル１０の内周面）との間を通過する際（図４における矢印参照）、混合体が搬送される力よりも弱い力で押し戻されつつ搬送されるため、より長時間、粉体に剪断力を加えつつ粉体を良好に圧縮することができる。
【００８５】
なお、本実施形態においては、混練機１にパドルと、ねじれパドルとを設けたが、パドルのみ、又はねじれパドルのみを設ける構成としてもよい。
【００８６】
以下では、図５を参照して、混練機１を用いた本電池を製造する工程である製造工程Ｓ１について説明する。
図５に示すように、製造工程Ｓ１は、混練工程Ｓ１０、塗工工程Ｓ２０、及びプレス工程Ｓ３０を具備する。
【００８７】
混練工程Ｓ１０は、混合体を混練させて、電極合剤を作成する工程である。
混練工程Ｓ１０においては、前述のように混練機１を用いて、活物質、導電助剤、及び結着剤等を混練してペーストを作成し、当該ペーストを適宜の混練機で希釈剤等と共に混練する。こうして、電極合剤である前記正極合剤、及び前記負極合剤を作成する。
【００８８】
塗工工程Ｓ２０は、電極合剤を集電体に塗工する工程である。
塗工工程Ｓ２０においては、ダイコータ等の公知の塗工装置を用いて、混練工程Ｓ１０で作成した前記正極合剤、及び前記負極合剤をそれぞれ前記正極集電体、及び前記負極集電体の表面に塗工した後、乾燥させる。
【００８９】
プレス工程Ｓ３０は、集電体に塗工された電極合剤をプレス加工する工程である。
プレス工程Ｓ３０においては、塗工工程Ｓ２０で前記正極集電体、及び前記負極集電体の表面に塗工した前記正極合剤、及び前記負極合剤をロールプレス等の公知の技術によりプレス加工し、前記正極、及び前記負極を作成する。
【００９０】
プレス工程Ｓ３０の後は、前記正極、前記負極、及び前記セパレータを用いて前記電極体を作成し、当該電極体を前記容器に収納する。更に、公知の所定の工程（注液工程、初期充電工程、及びエージング工程等）を行うことで本電池を製造する。
【００９１】
一般的に、電池の製造工程においては、ペーストの固形分率を上げることで、ペーストから作成される電極合剤を集電体に塗工した後の電極合剤の乾燥時間を短縮することができる。しかし、ペーストの固形分率の増加によって、ペーストの粘度も増加してしまい、電極合剤の集電体への塗工が困難となる。つまり、塗工された電極合剤の乾燥時間を短縮するために、ペーストの固形分率を上げることが望ましいが、ペーストの固形分率の増加に伴って、ペーストの粘度も増加し、電極合剤の塗工が困難となる。
本電池を製造する工程である製造工程Ｓ１の混練工程Ｓ１０にて、本発明に係る混練機１を用いて、粉体投入部Ａと結着剤投入部Ｃとの間にされた粉体処理部Ｂにてスペーサ２００・３００によって粉体を圧縮することにより、粉体のかさ密度を増加させて、比較的固形分率の高いペーストを作成すると共に、粉体に含まれる空気を除去して、混練部Ｄにて混合体に充分な剪断力を付与し、比較的粘度の低いペーストを作成することが可能となる。したがって、混練工程Ｓ１０にて、混練機１によって作成されたペーストを用いて電極合剤を作成することにより、塗工工程Ｓ２０にて、当該電極合剤を良好に集電体に塗工できると共に、塗工された電極合剤の乾燥時間を短縮することができる。
また、ペーストに気泡が残存することを防止できるため、ペーストから気泡を除去する工程を付加的に行う必要がなくなり、製造工程Ｓ１に要する時間の短縮、及びコストの低減を図ることができる。
【００９２】
なお、本発明に係る混練機１は、本実施形態に記載の電極合剤の他、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、セラミックス、及び磁性材料等の作成に用いることが可能である。
【符号の説明】
【００９３】
１ 混練機
１０ バレル
１０ａ バレル冷却路
１１ 混練室
１２ 粉体投入口
１３ 結着剤投入口
１４ 排出口
２０、３０ 回転軸
２０ａ、３０ａ 回転軸冷却路
２１、３１ 送りスクリュー
２１ａ 本体部
２１ｂ 羽根部
２２、３２ ねじれパドル
２３、３３ 送りスクリュー
２４、３４ ねじれパドル
２５、３５ パドル
２６、３６ ねじれパドル
２７、３７ 戻しスクリュー
２００、３００ スペーサ
２１０、３２０ 大円板部
２２０、３１０ 小円板部
２１１、３２１ 斜溝
２２１、３１１ 平行溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空の外装と、
前記外装の内部に互いに所定の間隔を空けて平行に設けられる二つの軸と、
前記二つの軸に設けられ、前記外装の内部に供給される粉体及び結着剤を搬送する搬送手段と、
前記二つの軸に設けられ、前記粉体と前記結着剤とが混合されてなる混合体を混練する混練手段と、を具備し、
前記外装の内部で前記粉体及び前記結着剤を前記搬送手段によって搬送しつつ、前記混合体を前記混練手段によって混練する二軸連続混練機であって、
前記外装の内部における前記粉体が供給される部分よりも、前記粉体の搬送方向における下流側の部分に前記結着剤が供給され、
前記外装の内部における前記粉体が供給される部分と、前記外装の内部における前記結着剤が供給される部分との間には、前記粉体を圧縮する粉体圧縮手段が設けられる二軸連続混練機。
【請求項２】
前記粉体圧縮手段は、前記二つの軸にそれぞれ設けられるスペーサであり、
前記スペーサは、
前記外装の内周面との間に微細な隙間を有するように形成される大円板部と、
前記大円板部よりも小さい外径を有する小円板部と、からなり、
前記一方のスペーサの大円板部と、前記他方のスペーサの小円板部とがそれらの間に微細な隙間を有するように軸方向における位置を合わせて対向し、前記一方のスペーサの小円板部と、前記他方のスペーサの大円板部とがそれらの間に微細な隙間を有するように軸方向における位置を合わせて対向するように配置される請求項１に記載の二軸連続混練機。
【請求項３】
前記スペーサの前記大円板部の外周面には、前記大円板部の回転方向に応じて、前記粉体に搬送方向とは逆向きの力が加わるように、前記大円板部の軸心に対して傾斜している溝が設けられる請求項２に記載の二軸連続混練機。
【請求項４】
中空の外装と、
前記外装の内部に互いに所定の間隔を空けて平行に設けられる二つの軸と、
前記二つの軸に設けられ、前記外装の内部に供給される粉体及び結着剤を搬送する搬送手段と、
前記二つの軸に設けられ、前記粉体と前記結着剤とが混合されてなる混合体を混練する混練手段と、を具備し、
前記外装の内部で前記粉体及び前記結着剤を前記搬送手段によって搬送しつつ、前記混合体を前記混練手段によって混練する二軸連続混練機であって、
前記外装の内部における前記粉体が供給される部分よりも、前記粉体の搬送方向における下流側の部分に前記結着剤が供給され、
前記外装の内部における前記粉体が供給される部分と、前記外装の内部における前記結着剤が供給される部分との間には、前記粉体を圧縮する粉体圧縮手段が設けられる二軸連続混練機、
を用いて電極合剤を作成する混練工程を具備する電池の製造方法。
【請求項１】
中空の外装と、
前記外装の内部に互いに所定の間隔を空けて平行に設けられる二つの軸と、
前記二つの軸に設けられ、前記外装の内部に供給される粉体及び結着剤を搬送する搬送手段と、
前記二つの軸に設けられ、前記粉体と前記結着剤とが混合されてなる混合体を混練する混練手段と、を具備し、
前記外装の内部で前記粉体及び前記結着剤を前記搬送手段によって搬送しつつ、前記混合体を前記混練手段によって混練する二軸連続混練機であって、
前記外装の内部における前記粉体が供給される部分よりも、前記粉体の搬送方向における下流側の部分に前記結着剤が供給され、
前記外装の内部における前記粉体が供給される部分と、前記外装の内部における前記結着剤が供給される部分との間には、前記粉体を圧縮する粉体圧縮手段が設けられる二軸連続混練機。
【請求項２】
前記粉体圧縮手段は、前記二つの軸にそれぞれ設けられるスペーサであり、
前記スペーサは、
前記外装の内周面との間に微細な隙間を有するように形成される大円板部と、
前記大円板部よりも小さい外径を有する小円板部と、からなり、
前記一方のスペーサの大円板部と、前記他方のスペーサの小円板部とがそれらの間に微細な隙間を有するように軸方向における位置を合わせて対向し、前記一方のスペーサの小円板部と、前記他方のスペーサの大円板部とがそれらの間に微細な隙間を有するように軸方向における位置を合わせて対向するように配置される請求項１に記載の二軸連続混練機。
【請求項３】
前記スペーサの前記大円板部の外周面には、前記大円板部の回転方向に応じて、前記粉体に搬送方向とは逆向きの力が加わるように、前記大円板部の軸心に対して傾斜している溝が設けられる請求項２に記載の二軸連続混練機。
【請求項４】
中空の外装と、
前記外装の内部に互いに所定の間隔を空けて平行に設けられる二つの軸と、
前記二つの軸に設けられ、前記外装の内部に供給される粉体及び結着剤を搬送する搬送手段と、
前記二つの軸に設けられ、前記粉体と前記結着剤とが混合されてなる混合体を混練する混練手段と、を具備し、
前記外装の内部で前記粉体及び前記結着剤を前記搬送手段によって搬送しつつ、前記混合体を前記混練手段によって混練する二軸連続混練機であって、
前記外装の内部における前記粉体が供給される部分よりも、前記粉体の搬送方向における下流側の部分に前記結着剤が供給され、
前記外装の内部における前記粉体が供給される部分と、前記外装の内部における前記結着剤が供給される部分との間には、前記粉体を圧縮する粉体圧縮手段が設けられる二軸連続混練機、
を用いて電極合剤を作成する混練工程を具備する電池の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２２４４３５（Ｐ２０１１−２２４４３５Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９４４３８（Ｐ２０１０−９４４３８）
【出願日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]