電極板製造装置および電池の製造方法
【課題】 電極板の表裏面について同様の乾燥プロファイルで乾燥させることのできる電極板製造装置および電池の製造方法を提供すること。
【解決手段】 電極板製造装置１０００は，塗工部１２００と，乾燥炉１３００とを有している。乾燥炉１３００の内部には，第１面乾燥経路１７００と，第２面乾燥経路１８００と，第２面塗工前搬送経路１９００，１９０１とが設けられている。そして，電極芯材の第１面のペースト層を乾燥させる第１面乾燥経路１７００と，電極芯材の第２面のペースト層を乾燥させる第２面乾燥経路１８００とは，並列に配置されている。
【解決手段】 電極板製造装置１０００は，塗工部１２００と，乾燥炉１３００とを有している。乾燥炉１３００の内部には，第１面乾燥経路１７００と，第２面乾燥経路１８００と，第２面塗工前搬送経路１９００，１９０１とが設けられている。そして，電極芯材の第１面のペースト層を乾燥させる第１面乾燥経路１７００と，電極芯材の第２面のペースト層を乾燥させる第２面乾燥経路１８００とは，並列に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，電極板製造装置および電池の製造方法に関する。さらに詳細には，両面を塗工して乾燥させることにより電極板を作成する電極板製造装置および電池の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電池は，携帯電話やパーソナルコンピュータ等の電子機器，ハイブリッド車両や電気自動車等の車両など，多岐にわたる分野で利用されている。このような電池は，正極板と負極板と電解質とを備えるものである。また，正極板と負極板とを絶縁するために，これらの間にセパレータを設けることが一般的である。
【０００３】
一般に，電池は種々の製造工程を経て製造される。例えば，リチウムイオン二次電池の製造工程には，電極反応を起こす電極合材層（正極合材層および負極合材層）となる塗工液を混練する塗工液混練工程と，電極芯材（正極芯材および負極芯材）に塗工液を塗工して電極板（正極板および負極板）を作成する電極板作成工程と，正極板および負極板を，これらの間にセパレータを介在させて積層して積層電極体とする電極体作成工程と，電池容器の内部に積層電極体を挿入するとともに電解液を注入して電池を組み立てる電池組立工程とを有するものがある。
【０００４】
そして，両面塗工をする場合には，特許文献１に記載の技術のように，電極芯材の第１面に塗工をした後に乾燥炉内でその第１面に塗工されたペースト層を乾燥させ，第２面に塗工をした後に乾燥炉内でその第２面に塗工されたペースト層を乾燥させる（特許文献１の段落［００２７］−［００２８］および図１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−９６８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで，リチウムイオン二次電池の電極板の製造工程では，電極芯材に塗工したペーストを乾燥させる乾燥プロファイルによって，電池の性能に差異が生ずる。例えば，乾燥速度を速くするとペースト層で対流等が生じ，ペーストに含まれるバインダが移動する。また，ペーストから揮発する溶媒の蒸気がバインダをペースト層の上部へ押し上げることもある。これにより，バインダが偏析するバインダマイグレーションが生じ，電極板の剥離強度が低いものとなるおそれがある。電極板の剥離強度が低いと，電極反応が生じる合材層が電極芯材から剥離することがある。剥離した合材層の箇所では有効な電極反応が起こらない。すなわち，電池の性能は低いものとなる。逆に，ペースト層の乾燥速度を遅くすると，電極板の生産性は低下する。
【０００７】
また，品質のばらつきのない電池を製造するためには，両面塗工した第１面と第２面の乾燥プロファイルは同じであることが好ましい。しかし，特許文献１に記載の技術では，電極芯材の第１面と第２面に形成される塗工層の乾燥プロファイルは同様のものとはならない。第１面のペースト層の乾燥と第２面のペースト層の乾燥とを，別個に設けた乾燥炉内で行っているからである。
【０００８】
本発明は，前述した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，電極板の表裏面について同様の乾燥プロファイルで乾燥させることのできる電極板製造装置および電池の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の一態様における電極板製造装置は，電極芯材の第１面にペースト層を塗工するための第１面用塗工装置と電極芯材の第２面にペースト層を塗工するための第２面用塗工装置とを備える塗工部と，ペースト層を形成された電極芯材をその内部に搬送するとともにそのペースト層を乾燥させる乾燥炉とを有するものである。そして，搬送される電極芯材の第１面と第２面とを反転させる表裏反転部とを有し，乾燥炉の内部では，電極芯材の第１面のペースト層を乾燥させる第１面乾燥経路と，電極芯材の第２面のペースト層を乾燥させる第２面乾燥経路とが並列に配置されており，表裏反転部は，電極芯材の搬送経路における第１面乾燥経路より下流であって第２面用塗工装置より上流の位置に配置されているものである。かかる電極板製造装置は，電極芯材の第１面のペースト層を第１面乾燥経路で，電極芯材の第２面のペースト層を第２面乾燥経路で乾燥させることができる。第１面乾燥経路と第２面乾燥経路とは，同じ乾燥炉内で並列に配置されているので，電極芯材の第１面のペースト層の乾燥プロファイルと電極芯材の第２面のペースト層の乾燥プロファイルとはほとんど同じである。
【００１０】
上記に記載の電極板製造装置において，第１面乾燥経路の終端から第２面用塗工装置まで電極芯材を搬送する第２面塗工前搬送経路を有し，第２面塗工前搬送経路は，乾燥炉の内部に設けられており，表裏反転部は，第２面塗工前搬送経路の途中に設けられているものであるとよい。電極芯材の第１面のペースト層の乾燥プロファイルと電極芯材の第２面のペースト層の乾燥プロファイルとはほとんど同じであることに変わりないからである。第１面の塗工層の乾燥後も電極芯材は乾燥炉の内部を搬送されるため，塗工層に溶媒が再付着しにくい。
【００１１】
上記に記載の電極板製造装置において，第１面乾燥経路の終端から第２面用塗工装置まで電極芯材を搬送する第２面塗工前搬送経路を有し，第２面塗工前搬送経路は，乾燥炉の外部に設けられており，表裏反転部は，第２面塗工前搬送経路の途中に設けられているものであるとよい。電極芯材の第１面のペースト層の乾燥プロファイルと電極芯材の第２面のペースト層の乾燥プロファイルとはほとんど同じであることに変わりないからである。また，第２面塗工前搬送経路を乾燥炉の外部に設けるため，乾燥炉の小型化を図ることができる。
【００１２】
上記に記載の電極板製造装置において，第１面用塗工装置から第１面乾燥経路の始端までの距離と，第２面用塗工装置から第２面乾燥経路の始端までの距離との差が５０ｃｍ以内であるとよい。第１面を塗工する場合と第２面を塗工する場合とで，ペーストを塗工した後乾燥を開始するまでの時間をほぼ同じ時間とすることができるからである。
【００１３】
上記に記載の電極板製造装置において，第１面用塗工装置と第２面用塗工装置との少なくとも一方は，塗工ダイであるとよい。電極芯材の第１面と第２面との塗工を好適に行うことができるからである。
【００１４】
上記に記載の電極板製造装置において，第１面用塗工装置と第２面用塗工装置との少なくとも一方は，グラビアロールであってもよい。電極芯材の第１面と第２面との塗工を好適に行うことができることに変わりないからである。
【００１５】
また，本発明の別の態様における電池の製造方法は，電極芯材に塗工液を塗工してペースト層とするとともに乾燥炉内を搬送してそのペースト層を乾燥させて正極板または負極板とする電極板作成工程と，正極板と負極板とをこれらの間にセパレータを介在させて積層して積層電極体とする電極体作成工程と，積層電極体を電池容器の内部に配置するとともに電池容器の内部に電解液を注入して封止する電池組立工程とを有する方法である。また，電極板作成工程では，乾燥炉の内部に，電極芯材の第１面のペースト層を乾燥させる第１面乾燥経路と，電極芯材の第２面のペースト層を乾燥させる第２面乾燥経路とが並列に配置されている電極板製造装置を用いる。そして，電極芯材の第１面に塗工液を塗工して第１のペースト層とし，第１のペースト層を第１面乾燥経路で乾燥させ，電極芯材の第１面と第２面とを反転させた後に，電極芯材の第２面に塗工液を塗工して第２のペースト層とし，第２のペースト層を第２面乾燥経路で乾燥させる。かかる電池の製造方法では，電極板作成工程において，第１面のペースト層の乾燥プロファイルと第２面のペースト層の乾燥プロファイルとをほとんど同じものとすることができるからである。したがって，製造される電池の性能にはほとんどばらつきがない。
【００１６】
上記に記載の電池の製造方法において，電極板作成工程では，第１面を塗工した電極芯材を乾燥炉内に搬送する向きと，第２面を塗工した電極芯材を乾燥炉内に搬送する向きとが同じであるとよい。電極板作成工程において，第１面のペースト層の乾燥プロファイルと第２面のペースト層の乾燥プロファイルとをほとんど同じものとすることができることに変わりないからである。
【００１７】
上記に記載の電池の製造方法において，電極板作成工程では，電極芯材の第１面と第２面との少なくとも一方を，塗工ダイを用いて塗工するとよい。電極芯材の第１面と第２面との塗工を好適に行うことができるからである。
【００１８】
上記に記載の電池の製造方法において，電極板作成工程では，電極芯材の第１面と第２面との少なくとも一方を，グラビアロールを用いて塗工することとしてもよい。電極芯材の第１面と第２面との塗工を好適に行うことができることに変わりないからである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば，電極板の表裏面について同様の乾燥プロファイルで乾燥させることのできる電極板製造装置および電池の製造方法が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態に係る電池の構造を説明するための断面図である。
【図２】実施形態に係る電池の捲回電極体を説明するための斜視図である。
【図３】実施形態に係る電池における捲回電極体の捲回構造を説明するための展開図である。
【図４】実施形態に係る電池の正極板（負極板）の構造を示す斜視断面図である。
【図５】実施形態に係る電極板製造装置により製造される正極板（負極板）の構造を示す斜視断面図である。
【図６】実施形態に係る電極板製造装置の概略構成を示す正面図である。
【図７】実施形態に係る電極板製造装置の概略構成を示す平面図である。
【図８】実施形態に係る電極板製造装置の表裏反転装置を説明するための斜視図である。
【図９】実施形態に係る電極板製造装置における電極芯材の搬送経路を説明するための図である。
【図１０】実施形態に係る電池の製造方法に用いられる捲回装置を説明するための概略構成図である。
【図１１】実施形態に係る別の電極板製造装置の概略構成を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，リチウムイオン二次電池の電極板を製造する電極板製造装置および電池の製造方法について，本発明を具体化したものである。
【００２２】
１．電池
本実施の形態に係るバッテリは，円筒型のリチウムイオン二次電池である。図１に，本形態のバッテリ１０の断面図を示す。バッテリ１０は，図１に示すように，電池容器１１および蓋１２からなる電池ケースにより密閉された電池セルである。バッテリ１０には，捲回電極体１００と，正極集電板１１０と，負極集電板１２０とが内蔵されている。また，電池容器１１の内部には電解液が注入されている。
【００２３】
捲回電極体１００は，電解液中で充放電を繰り返し，発電に直接寄与するものである。正極集電板１１０は，後述する捲回電極体１００の正極芯材と接続された正極集電体である。その材質は，アルミニウムである。負極集電板１２０は，後述する捲回電極体１００の負極芯材と接続された負極集電体である。その材質は，銅である。
【００２４】
本形態に係る捲回電極体電池の捲回電極体１００を図２に示す。捲回電極体１００は，図２に示すように，軸芯１０１の回りに正極板と負極板とを，これらの間にセパレータＳ，Ｔを介在させて捲回された積層電極体である。軸芯１０１は，捲回電極体１００を捲回する際に中心となる部材である。その形状は円筒形状である。軸芯１０１の外径は，３〜２０ｍｍ程度である。ただし，これ以外の外径のものを用いてもよい。その材質として，ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等が挙げられる。なお，図２には，後述する正極非塗工部Ｐ２および負極非塗工部Ｎ２が表れている。
【００２５】
セパレータＳ，Ｔは，ポリエチレンやポリプロピレン等の多孔性フィルムである。セパレータＳ，Ｔの厚みは，１０〜５０μｍ程度である。ここで，セパレータＳとセパレータＴとは同じ材質のものである。上記の捲回順の理解のために符号をＳ，Ｔとして区別しただけである。
【００２６】
電池容器１１の内部に注入された電解液は，有機溶媒に電解質を溶解させたものである。有機溶媒として例えば，プロピレンカーボネート（ＰＣ）やエチレンカーボネート（ＥＣ），ジメチルカーボネート（ＤＭＣ），エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等のエステル系溶媒や，エステル系溶媒にγ−ブチラクトン（γ−ＢＬ），ジエトキシエタン（ＤＥＥ）等のエーテル系溶媒等を配合した有機溶媒が挙げられる。また，電解質である塩として，過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）やホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ4），六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）などのリチウム塩を用いることができる。
【００２７】
図３は，捲回電極体１００の捲回構造を示す展開図である。捲回電極体１００は，図３に示すように，内側から正極板Ｐ，セパレータＳ，負極板Ｎ，セパレータＴの順に積み重ねた状態で捲回されたものである。
【００２８】
正極板Ｐは，正極芯材であるアルミ箔にリチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極活物質を含む合材を塗布したものである。正極活物質として，ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2），マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ2），コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）等のリチウム複合酸化物などが用いられる。負極板Ｎは，負極芯材である銅箔にリチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質を含む合材を塗布したものである。負極活物質として，非晶質炭素，難黒鉛化炭素，易黒鉛化炭素，黒鉛等の炭素系物質が用いられる。
【００２９】
図３に示すように正極板Ｐには，正極塗工部Ｐ１と，正極非塗工部Ｐ２とがある。正極塗工部Ｐ１は，正極芯材に正極活物質等を含む正極合材層を形成した箇所である。正極非塗工部Ｐ２は，正極芯材に正極合材層を形成していない箇所である。負極板Ｎには，負極塗工部Ｎ１と，負極非塗工部Ｎ２とがある。負極塗工部Ｎ１は，負極芯材に負極活物質等を含む負極合材層を形成した箇所である。負極非塗工部Ｎ２は，負極芯材に負極合材層を形成していない箇所である。
【００３０】
図３中の矢印Ａは，正極板Ｐ，負極板Ｎ，セパレータＳ，Ｔの幅方向（図２でいえば縦方向）を示している。図３中の矢印Ｂは，正極板Ｐ，負極板Ｎ，セパレータＳ，Ｔの長手方向（図２の捲回電極体１００の周方向）を示している。
【００３１】
図４は，正極板Ｐ（もしくは負極板Ｎ）の斜視断面図である。図４中の括弧外の各符号は，正極の場合の各部を，括弧内の各符号は，負極の場合の各部を示している。図４中の矢印Ａが示す方向は，図３中の矢印Ａが示す方向と同じである。すなわち，正極板Ｐの幅方向である。図４中の矢印Ｂが示す方向は，図３中の矢印Ｂが示す方向と同じである。すなわち，正極板Ｐの長手方向である。
【００３２】
図４に示すように，正極板Ｐは，帯状の正極芯材ＰＢの両面の一部に正極合材層ＰＡが形成されたものである。図４中左側には，正極板Ｐの正極非塗工部Ｐ２が幅方向に突出している。正極非塗工部Ｐ２は，帯状に形成されている。正極非塗工部Ｐ２は，正極芯材ＰＢの両面ともに正極活物質が塗布されていない領域である。したがって正極非塗工部Ｐ２では，正極芯材ＰＢがむき出したままの状態にある。一方，図４中右側には，正極非塗工部Ｐ２に対応するような突出部はない。正極塗工部Ｐ１では，正極芯材ＰＢの両面に一様の厚みで正極合材層ＰＡが形成されている。
【００３３】
負極板Ｎは，図４の括弧内の符号で示したように，帯状の負極芯材ＮＢの両面の一部に負極合材層ＮＡが形成されたものである。また，正極と同様に，負極塗工部Ｎ１および負極非塗工部Ｎ２がある。ただし，図３に示したように，捲回時には，正極非塗工部Ｐ２と負極非塗工部Ｎ２とは，反対側に突出した状態で捲回されることとなる。
【００３４】
２．電極板製造装置
本形態の電極板製造装置について説明する。本形態の電極板製造装置１０００は，図５に示す正極板ＰＸまたは負極板ＮＸを製造するためのものである。正極板ＰＸ，負極板ＮＸを線Ｌに沿ってスリットすることで，図４等に示した正極板Ｐ，負極板Ｎが得られる。
【００３５】
本形態の電極板製造装置１０００は，前述のとおり正極板ＰＸ，負極板ＮＸを製造するためのものである。負極板ＮＸの作成方法は，用いる芯材や塗工液が異なる以外は正極板ＰＸと共通している。したがって，以下，代表して正極板ＰＸを製造することとして説明する。本形態の電極板製造装置１０００の概略構成を図６の正面図および図７の平面図に示す。電極板製造装置１０００は，巻き出し部１１００と，塗工部１２００と，乾燥炉１３００と，折り返し部１４００と，巻取り部１５００とを有するものである。
【００３６】
巻き出し部１１００は，巻き出しリール１１０１を有している。巻き出しリール１１０１は，未塗工の箔，すなわち正極芯材ＰＢを巻き出すためのものである。
【００３７】
２−１．塗工部
塗工部１２００は，図７に示すように，２箇所で正極芯材ＰＢに塗工することができるようになっている。塗工部１２００は，第１面塗工用ダイ１２１１と，第２面塗工用ダイ１２２１と，バックアップローラ１２１２，１２２２とを有している。第１面塗工用ダイ１２１１は，正極芯材ＰＢの第１面にペースト層を塗工するための第１面用塗工装置である。バックアップローラ１２１２は，正極芯材ＰＢを搬送するとともに，第１面塗工用ダイ１２１１が正極芯材ＰＢの第１面を塗工する際に正極芯材ＰＢを支持するためのものである。第２面塗工用ダイ１２２１は，正極芯材ＰＢの第２面にペースト層を塗工するための第２面用塗工装置である。バックアップローラ１２２２は，正極芯材ＰＢを搬送するとともに，第２面塗工用ダイ１２２１が正極芯材ＰＢの第２面を塗工する際に正極芯材ＰＢを支持するためのものである。
【００３８】
２−２．乾燥炉
乾燥炉１３００は，ペースト層を形成された正極芯材ＰＢをその内部に搬送するとともにそのペースト層を乾燥させるためのものである。乾燥炉１３００は，正極芯材ＰＢの搬送方向に３個の炉を直列に接続された三段乾燥炉である。つまり，乾燥炉１３００は，第１乾燥炉１３１０と，第２乾燥炉１３２０と，第３乾燥炉１３３０とを有している。また，乾燥炉１３００の内部には，第１面乾燥経路１７００と，第２面乾燥経路１８００と，第２面塗工前搬送経路１９００，１９０１とが設けられている。
【００３９】
第１面乾燥経路１７００は，正極芯材ＰＢの第１面に塗工されたペースト層を乾燥させるための経路である。第１面乾燥経路１７００は，第１乾燥炉１３１０から第３乾燥炉１３３０までにわたって設けられている。すなわち，第１面乾燥経路１７００の始端１７０１は，正極芯材ＰＢを塗工部１２００から乾燥炉１３００に搬送する際の乾燥炉１３００の入り口である。第１面乾燥経路１７００の終端１７０２は，正極芯材ＰＢを乾燥炉１３００から折り返し部１４００に搬送する出口である。
【００４０】
第２面乾燥経路１８００は，正極芯材ＰＢの第２面に塗工されたペースト層を乾燥させるための経路である。第２面乾燥経路１８００は，第１乾燥炉１３１０から第３乾燥炉１３３０までにわたって設けられている。すなわち，第２面乾燥経路１８００の始端１８０１は，正極芯材ＰＢを塗工部１２００から乾燥炉１３００に搬送する際の乾燥炉１３００の入り口である。第２面乾燥経路１８００の終端１８０２は，正極芯材ＰＢを乾燥炉１３００から折り返し部１４００に搬送する出口である。
【００４１】
第２面塗工前搬送経路１９００，１９０１は，第１面を乾燥済みの正極芯材ＰＢを，第１面乾燥経路１７００の終端１７０２から第２面塗工用ダイ１２２１の箇所まで搬送するための経路である。第２面塗工前搬送経路１９００は，正極芯材ＰＢを折り返し部１４００から塗工部１２００まで搬送するための経路である。第２面塗工前搬送経路１９０１は，折り返し部１４００で正極芯材ＰＢの搬送方向を変えるための経路である。
【００４２】
第１乾燥炉１３１０，第２乾燥炉１３２０，第３乾燥炉１３３０はそれぞれ，図６に示すように，エアノズル１３０１と，ローラ１３０２とを有している。エアノズル１３０１は，未乾燥のペースト層に熱風を吹き付けるためのノズルである。正極芯材ＰＢに塗工された未乾燥のペースト層は，エアノズル１３０１から吹き付けられる熱風により乾燥される。エアノズル１３０１から吹き付けられる熱風の温度や風速，風量は，第１乾燥炉１３１０，第２乾燥炉１３２０，第３乾燥炉１３３０のそれぞれの内部で共通である。ローラ１３０２は，正極芯材ＰＢを搬送するためのフリーローラである。なお，図７では，エアノズル１３０１，ローラ１３０２は省略してある。
【００４３】
第１乾燥炉１３１０，第２乾燥炉１３２０，第３乾燥炉１３３０の炉内温度（雰囲気温度）は，それぞれ異なる温度であってよい。ゾーン乾燥により，正極用のペーストの乾燥に適した乾燥プロファイルに基づいて正極用のペーストを乾燥させるためである。これらのうち，第１乾燥炉１３１０の炉内温度が最も低い。そして，第３乾燥炉１３３０の炉内温度が最も高い。塗工されたペーストを徐々に乾燥させるためである。
【００４４】
ここで，第１面乾燥経路１７００，第２面乾燥経路１８００，第２面塗工前搬送経路１９００はいずれも，第１乾燥炉１３１０，第２乾燥炉１３２０，第３乾燥炉１３３０にわたって設けられている。そして，第１面乾燥経路１７００と，第２面乾燥経路１８００とは，並列に配置されている。また，第２面乾燥経路１８００における正極芯材ＰＢの搬送方向および搬送速度は，第１面乾燥経路１７００と同じである。
【００４５】
そして，第１面のペースト層は，第１乾燥炉１３１０，第２乾燥炉１３２０，第３乾燥炉１３３０の内部をこの順に搬送される。第２面のペースト層は，第１乾燥炉１３１０，第２乾燥炉１３２０，第３乾燥炉１３３０の内部をこの順に搬送される。したがって，第１面のペースト層および第２面のペースト層は，同じ乾燥プロファイルで乾燥されることとなる。
【００４６】
ここで，乾燥プロファイルとは，未乾燥のペースト層が乾燥されるまでの間にたどるペーストの温度の時間変化である。本形態では，乾燥炉１３００の内部の雰囲気温度，風速，風量，熱風の温度等は，正極芯材ＰＢの第１面および第２面のペースト層を乾燥させる場合において共通している。
【００４７】
２−３．表裏反転装置
また，第２乾燥炉１３２０の内部には，表裏反転装置１６００が設けられている。また，表裏反転装置１６００の設けられている位置は，第２面塗工前搬送経路１９００の途中である。すなわち，表裏反転装置１６００は，正極芯材ＰＢの搬送経路における第１面乾燥経路１７００より下流であって第２面塗工用ダイ１２２１より上流の位置に配置されている。表裏反転装置１６００は，搬送される正極芯材ＰＢに接触しないでその第１面と第２面とを反転させる表裏反転部である。表裏反転装置１６００は，図８に示すように，第１の反転部材１６１０と，第２の反転部材１６２０と，第３の反転部材１６３０とを有している。図８では，正極芯材ＰＢの第１面をスラッシュで，第２面をドットでハッチングしてある。
【００４８】
第１の反転部材１６１０は，半円または半楕円の断面形状を有する部材である。そして，その半円形状または半楕円形状の個所からエアが噴出すようになっている。そのため，搬送される正極芯材ＰＢは，第１の反転部材１６１０に接触しない。第２の反転部材１６２０は，円柱形状の部材である。第２の反転部材１６２０の円柱形状部分からはエアが噴出すようになっている。そのため，搬送される正極芯材ＰＢは，第２の反転部材１６２０に接触しない。第３の反転部材１６３０は，半円または半楕円の断面形状を有する部材である。そして，その半円形状または半楕円形状の個所からエアが噴出すようになっている。そのため，搬送される正極芯材は，第３の反転部材１６３０に接触しない。
【００４９】
折り返し部１４００では，第１面を塗工して乾燥された正極芯材ＰＢを第２面塗工用ダイ１２２１に向けて搬送する。すなわち，正極芯材ＰＢを，第１面乾燥経路１７００から第２面塗工前搬送経路１９００に搬送する。また，第２面を塗工して乾燥された正極芯材ＰＢを巻取り部１５００に搬送する。折り返し部１４００は，折り返し用ローラ１４０１，１４０２を有している。折り返し用ローラ１４０１は，第１面のペースト層を乾燥された正極芯材ＰＢの進行方向を図６中の矢印Ｉ３の向きに変えるためのものである。折り返し用ローラ１４０２は，その正極芯材ＰＢをさらに図６中の矢印Ｉ４の向きに変えるためのものである。
【００５０】
巻取り部１５００は，巻き取り用リール１５０１を有している。巻き取り用リール１５０１は，正極板ＰＸを巻き取るためのものである。
【００５１】
以上，正極で代表して説明したが，負極であっても同様である。このように，本形態の電極板製造装置１０００では，電極芯材の第１面と第２面とについて同様の乾燥プロファイルで乾燥させることができる。同一の乾燥炉の内部を同じ速度で搬送されるからである。また，第１面を乾燥させる乾燥炉と第２面を乾燥させる乾燥炉とが共通であるため，第１面を乾燥させる乾燥炉と第２面を乾燥させる乾燥炉とを別個に設ける必要がない。すなわち，乾燥炉の小型化を図ることができる。
【００５２】
３．電極芯材の搬送経路
続いて，電極芯材が乾燥炉の内部でどのように搬送されるかについて説明する。電極芯材の搬送経路について，図６，図７および図９により説明する。図９では，正極芯材ＰＢの第１面をスラッシュで，第２面をドットでハッチングして描いてある。また，正極芯材ＰＢを例にとり説明する。
【００５３】
巻き出し部１１００の電極箔リール１１０１から正極芯材ＰＢを巻き出す。巻き出された正極芯材ＰＢは，図６の矢印Ｉ１の向きに第１面塗工用ダイ１２１１の向きに搬送される。続いて，正極芯材ＰＢは第１面塗工用ダイ１２１１で第１面を塗工される。その後，正極芯材ＰＢは図６中の矢印Ｉ２の向きに乾燥炉１３００の内部に搬送される。このとき，正極芯材ＰＢは図７中の矢印Ｊ１の向きに搬送される。
【００５４】
そして，第１面を乾燥された正極芯材ＰＢは，折り返し用ローラ１４０１で向きを変えられる。折り返し用ローラ１４０１により，正極芯材ＰＢは図６中の矢印Ｉ３の向きに搬送される。続いて，正極芯材ＰＢは折り返し用ローラ１４０２で向きを変えられる。そして，正極芯材ＰＢは図６中の矢印Ｉ４の向きに搬送される。そしてその向きは，図７中の矢印Ｊ２の向きである。
【００５５】
そして，正極芯材ＰＢは，表裏反転装置１６００で第１面と第２面の向きを入れ替えられる。そのため，正極芯材ＰＢが表裏反転装置１６００に到達する前では第２面が上を向いた状態であるが，正極芯材ＰＢが表裏反転装置１６００を通過した後には，第１面が上を向いた状態である。そして，正極芯材ＰＢは図６中の矢印Ｉ５の向き，すなわち図７中の矢印Ｊ３の向きに搬送される。
【００５６】
そして，正極芯材ＰＢは，図６中の矢印Ｉ６の向きに第２面塗工用ダイ１２２１の個所に搬送される。第２面を塗工された正極芯材ＰＢは，図６中の矢印Ｉ２の向き，すなわち図７中の矢印Ｊ４の向きに搬送される。ここで，図７中の矢印Ｊ４の向きは，図７中の矢印Ｊ１の向きと同じである。すなわち，第１面のペースト層を乾燥する際に乾燥炉１３００に正極芯材ＰＢを搬送する向きと，第２面のペースト層を乾燥する際に乾燥炉１３００に正極芯材ＰＢを搬送する向きとは同じである。正極芯材ＰＢは乾燥炉１３００の内部を図７中の矢印Ｊ４の向きに搬送されるので，正極芯材ＰＢの第２面は乾燥される。そして，正極芯材ＰＢは巻き取られる。
【００５７】
４．電池の製造方法
続いて，本形態の電池の製造方法について説明する。本形態に係る電池の製造方法では，正極板ＰＸ，負極板ＮＸの製造に電極板製造装置１０００を用いることに特徴がある。
【００５８】
４−１．塗工液混練工程
まず，正極合材層ＰＡを形成するための正極用ペーストを作成する混練工程について説明する。ここで用いる正極活物質，導電材，増粘材，結着材，溶媒として，上記のものを用いればよい。そして，混練機内で溶媒中に正極活物質，導電材，結着材，増粘材を混入するとともに，混練羽根で攪拌する。これにより，正極用ペーストが作成される。負極用ペーストについても同様に作成することができる。
【００５９】
４−２．電極板作成工程
正極板ＰＸを，図６および図７に示した電極板製造装置１０００を用いて作成する。巻き出し部１１００の巻き出しリール１１０１から正極芯材ＰＢを巻き出す。次に，第１面塗工用ダイ１２１１で正極芯材ＰＢの第１面に正極用のペーストを塗工する。続いて，塗工された正極芯材ＰＢは第１面乾燥経路１７００に搬送される。そこで，第１面のペースト層は乾燥される。
【００６０】
次に，第１面のペースト層を乾燥された正極芯材ＰＢは，第２面塗工前搬送経路１９００に搬送される。そして，表裏反転装置１６００により，正極芯材ＰＢの第１面と第２面とは反転される。この後，第２面塗工用ダイ１２２１により正極芯材ＰＢの第２面に塗工液が塗工される。次に，第２面にペースト層を塗工された正極芯材ＰＢは第２面乾燥経路１８００に搬送される。そして，正極芯材ＰＢの第２面のペースト層は乾燥される。第２面のペースト層が乾燥された正極芯材ＰＢは，巻取り部１５００の巻取りリール１５０１に巻き取られる。
【００６１】
このようにして作成された正極板ＰＸを，図５の線Ｌに沿って切断する。これにより，図４に示した正極板Ｐが得られる。
【００６２】
負極板ＮＸについても同様に作成することができる。第１乾燥炉１３１０，第２乾燥炉１３２０，第３乾燥炉１３３０のそれぞれの炉内温度は，負極用の乾燥プロファイルに基づいて設定することが好ましい。
【００６３】
４−３．電極体作成工程
続いて，図１０に示す捲回装置２０００を用いて，正極板Ｐおよび負極板Ｎに，セパレータＳ，Ｔを介在させて積層して捲回する。捲回装置２０００は，正極板供給部２００１と，負極板供給部２００２と，セパレータ供給部２００３，２００４と，捲回軸２００５とを有している。ここで，図３に示したように，内側から正極板Ｐ，セパレータＳ，負極板Ｎ，セパレータＴの順番に積層されるように積み重ねて捲回する。捲回軸２００５が図１０の矢印Ｆの向きに回転することにより，捲回電極体１００が作成される。
【００６４】
４−４．電池組立工程
続いて，電池容器１１に捲回電極体１００を配置する。そして電池容器１１の内部に電解液を注入する。そして蓋１２をして封止する。これにより，本形態のバッテリ１０が組み立てられる。この後，コンディショニングやエージングなどの処理や，各種の検査工程を行うとよい。以上の工程を経ることにより，本形態のバッテリ１０が製造される。
【００６５】
５．変形例
５−１．乾燥炉内の搬送方法
本形態では，図６に示すように，乾燥炉１３００内での電極芯材の搬送にローラ１３０２を用いることとした。しかし，乾燥炉１３００の内部における電極芯材の搬送を，ローラ１３０２を用いたローラ搬送でなく，エアフローティング方式により行うこととしてもよい。
【００６６】
５−２．エアノズル
本形態では，第１乾燥炉１３１０の内部では，エアノズル１３０１のそれぞれから噴出す熱風の温度，風速，風量を等しいものとした。しかし，エアノズル１３０１ごとに熱風の温度，風速，風量を変えるとよい。より詳細な乾燥プロファイルに基づいて，塗工されたペースト層を乾燥させることができるからである。
【００６７】
５−３．加熱方法
本形態では，エアノズル１３０１から電極芯材のペースト層に向かって熱風を吹き付けることでそのペーストを乾燥させることとした。しかし，ペーストを乾燥させるものであれば，その他の加熱方法を用いることとしてもよい。例えば，赤外線加熱（ＩＲ）や誘導加熱（ＩＨ）を用いることができる。
【００６８】
５−４．表裏反転装置の配置
図６に示すように，本形態では表裏反転装置１６００を第２乾燥炉１３２０の中心付近に配置することとした。しかし，表裏反転装置１６００を配置する位置として，これ以外の位置に配置することとしてもよい。第１面の乾燥経路の下流の位置から第２面塗工用ダイ１２２１の上流までの位置であれば，どの位置に配置することとしてもよい。すなわち，第２面塗工前搬送経路１９００，１９０１の途中であれば，いずれの位置であってもよい。ただし，第２面を塗工する際の影響を小さくするために，第２面塗工用ダイ１２２１から離れた位置に設けることが好ましい。
【００６９】
５−５．乾燥炉の連結数
本形態の乾燥炉１３００では，第１乾燥炉１３１０，第２乾燥炉１３２０，第３乾燥炉１３３０の三段の乾燥炉を設けることとした。しかし，この乾燥炉の炉数は任意に変えてよい。その場合であっても，第１面乾燥経路１７００と第２面乾燥経路１８００とを並んで配置することに変わりはない。これにより，電極芯材の第１面と第２面とで同じ乾燥プロファイルで乾燥させることができることに変わりない。また，全体の炉数は少ないものとなることに変わりない。
【００７０】
５−６．塗工用ダイの向き
本形態では，図６に示すように，第１面塗工用ダイ１２１１および第２面塗工用ダイ１２２１は，バックアップローラ１２１２，１２２２のそれぞれの横側で，横向きに配置されていることとした。しかし，バックアップローラの下側から塗工するように塗工用ダイを配置することとしてもよい。電極芯材に塗工液を塗工できることに変わりないからである。
【００７１】
５−７．第１面塗工用ダイと第２面塗工用ダイとの位置
図６および図７では，第１面塗工用ダイ１２１１と第２面塗工用ダイ１２２１とは隣り合う位置に並んで配置されている。しかし，設備の設計上の都合等により，第２面塗工用ダイ１２２１の位置を，第１面塗工用ダイ１２１１と隣り合う位置からずれた位置としても構わない。例えば，第２面塗工用ダイ１２２１の位置を第１面塗工用ダイ１２１１の位置より高い位置とすることができる。
【００７２】
５−８．乾燥炉の入り口までの距離
または，第２面塗工用ダイ１２２１の位置を第１面塗工用ダイ１２１１の位置より乾燥炉１３００の入り口からやや遠い位置もしくは近い位置に配置することもできる。その場合であっても，第１面塗工用ダイ１２１１から第１面乾燥経路１７００の始端１７０１までの距離と，第２面塗工用ダイ１２２１から第２面乾燥経路１８００の始端１８０１までの距離との差は，５０ｃｍ以内であるとよい。この距離の差があまりに大きいと，第１面と第２面とで塗工した後乾燥炉１３００に入るまでの時間に差が生じるからである。この差は，ペースト層の乾燥プロファイルのずれの原因となりうる。したがって，この差は小さいほうが好ましい。
【００７３】
５−９．グラビアロール
本形態では，塗工用ダイを用いて電極芯材の第１面および第２面を塗工した。しかし，この塗工にグラビアロールを用いることもできる。すなわち，第１面塗工用ダイ１２１１の代わりに第１面用グラビアロールを，第２面塗工用ダイ１２２１の代わりに第２面用グラビアロールを用いればよい。このようにしても，電極芯材に合材層を形成することができることに変わりないからである。
【００７４】
５−１０．折り返し搬送
本形態では，第２面塗工前搬送経路１９００を乾燥炉１３００の内部に設けることとした。しかし，第２面塗工前搬送経路１９００を乾燥炉１３００の外部に設けることとしてもよい。その場合，表裏反転装置１６００は，乾燥炉１３００の外部に設けられることとなる。そして，図６中の矢印Ｉ４，Ｉ５で示す搬送を，乾燥炉１３００の外部で行うのである。このようにしても，電極芯材の第１面および第２面のペースト層を同じ乾燥プロファイルで乾燥させることができることに変わりない。
【００７５】
もしくは，図１１に示すように，第１乾燥炉１３１０，第２乾燥炉１３２０，第３乾燥炉１３３０の内部に仕切り３１００を設けてもよい。その場合，第２面塗工前搬送経路１９００は，第１面乾燥経路１７００および第２面乾燥経路１８００とは区画された室内にある。第２面塗工前搬送経路１９００の占める室の室内温度は，第１乾燥炉１３１０，第２乾燥炉１３２０，第３乾燥炉１３３０の温度より低い温度を設定することができる。
【００７６】
５−１１．折り返し部
本形態では，第１面を塗工した電極芯材の搬送方向を折り返し部１４００で変更することとした。折り返し部１４００は，乾燥炉１３００の外側にある。しかし，折り返し部１４００を乾燥炉１３００の内部に設けてもよい。すなわち，折り返し用ローラ１４０１，１４０２を第３乾燥炉１３３０の内部に設けるのである。その場合，第１面乾燥経路の終端は，折り返し用ローラ１４０１の設けられている箇所である。
【００７７】
５−１２．塗工部のローラ
また，第１面塗工用ダイ１２１１が電極芯材に塗工液を塗工する前に電極芯材に触れるローラの温度を調整するとよい。例えば，第１面塗工用ダイ１２１１の直前に電極芯材が触れるローラの温度を４０℃とする。同様に，第２面塗工用ダイ１２２１が電極芯材に塗工液を塗工する前に電極芯材に触れるローラの温度を調整するとよい。ここで設定する温度は，もちろん第１面用のローラに設定した温度と同じ温度である。これにより，電極芯材における実際に塗工される箇所を第１面と第２面とで同じ温度にすることができるからである。
【００７８】
６．まとめ
以上，詳細に説明したように，本実施の形態に係る電極板製造装置１０００は，第１面塗工用ダイ１２１１と第２面塗工用ダイ１２２１とを有するものである。また，電極芯材の第１面を乾燥させる第１面乾燥経路１７００と，電極芯材の第２面を乾燥させる第２面乾燥経路１８００と，第１面を乾燥させた電極芯材を第２面塗工用ダイ１２２１の個所まで搬送する第２面塗工前搬送経路１９００とを有している。そして，第２面塗工前搬送経路１９００の途中の位置に表裏反転装置１６００を有している。これにより，電極芯材の第１面および第２面のペースト層を同じ乾燥プロファイルで乾燥させた電極板を製造することのできる電極板製造装置１０００が実現されている。
【００７９】
また，本形態の電池の製造方法では，第１面のペースト層の乾燥に用いる第１面乾燥経路１７００と，第２面のペースト層の乾燥に用いる第２面乾燥経路１８００とが共通の炉の内部に配置されている。したがって，電極芯材の第１面および第２面のペースト層を同じ乾燥プロファイルで乾燥させた電極板を製造することができる。
【００８０】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，円筒型電池に限らない。捲回電極体を用いる電池であれば，同様に適用することができる。例えば，捲回電極体を扁平プレスして作成される扁平形状の捲回電極体を有する角型電池にも適用することができる。また，捲回しないで正極板と負極板とを積層する積層電極体を用いる電池にも適用することができる。また，リチウムイオン二次電池に限らない。ニッケル水素電池やその他の二次電池にも適用することができる。また，電池であれば，二次電池に限らず，一次電池にも適用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１０…バッテリ
１１…電池容器
１２…蓋
１００…捲回電極体
１１０…正極集電板
１２０…負極集電板
１０００，３０００…電極板製造装置
１１００…巻き出し部
１１０１…巻き出しリール
１２００…塗工部
１２１１…第１面塗工用ダイ
１２１２…バックアップローラ
１２２１…第２面塗工用ダイ
１２２２…バックアップローラ
１３００…乾燥炉
１３０１…エアノズル
１３０２…ローラ
１３１０…第１乾燥炉
１３２０…第２乾燥炉
１３３０…第３乾燥炉
１４００…折り返し部
１４０１，１４０２…折り返し用ローラ
１５００…巻取り部
１５０１…巻取りリール
１６００…表裏反転装置
１７００…第１面乾燥経路
１７０１…始端
１７０２…終端
１８００…第２面乾燥経路
１８０１…始端
１８０２…終端
１９００…第２面塗工前搬送経路
２０００…捲回装置
２００１…正極板供給部
２００２…負極板供給部
２００３，２００４…セパレータ供給部
２００５…捲回軸
Ｐ，ＰＸ…正極板
ＰＡ…正極合材層
ＰＢ…正極芯材
Ｐ１…正極塗工部
Ｐ２…正極非塗工部
Ｎ，ＮＸ…負極板
ＮＡ…負極合材層
ＮＢ…負極芯材
Ｎ１…負極塗工部
Ｎ２…負極非塗工部
Ｓ，Ｔ…セパレータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は，電極板製造装置および電池の製造方法に関する。さらに詳細には，両面を塗工して乾燥させることにより電極板を作成する電極板製造装置および電池の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電池は，携帯電話やパーソナルコンピュータ等の電子機器，ハイブリッド車両や電気自動車等の車両など，多岐にわたる分野で利用されている。このような電池は，正極板と負極板と電解質とを備えるものである。また，正極板と負極板とを絶縁するために，これらの間にセパレータを設けることが一般的である。
【０００３】
一般に，電池は種々の製造工程を経て製造される。例えば，リチウムイオン二次電池の製造工程には，電極反応を起こす電極合材層（正極合材層および負極合材層）となる塗工液を混練する塗工液混練工程と，電極芯材（正極芯材および負極芯材）に塗工液を塗工して電極板（正極板および負極板）を作成する電極板作成工程と，正極板および負極板を，これらの間にセパレータを介在させて積層して積層電極体とする電極体作成工程と，電池容器の内部に積層電極体を挿入するとともに電解液を注入して電池を組み立てる電池組立工程とを有するものがある。
【０００４】
そして，両面塗工をする場合には，特許文献１に記載の技術のように，電極芯材の第１面に塗工をした後に乾燥炉内でその第１面に塗工されたペースト層を乾燥させ，第２面に塗工をした後に乾燥炉内でその第２面に塗工されたペースト層を乾燥させる（特許文献１の段落［００２７］−［００２８］および図１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−９６８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで，リチウムイオン二次電池の電極板の製造工程では，電極芯材に塗工したペーストを乾燥させる乾燥プロファイルによって，電池の性能に差異が生ずる。例えば，乾燥速度を速くするとペースト層で対流等が生じ，ペーストに含まれるバインダが移動する。また，ペーストから揮発する溶媒の蒸気がバインダをペースト層の上部へ押し上げることもある。これにより，バインダが偏析するバインダマイグレーションが生じ，電極板の剥離強度が低いものとなるおそれがある。電極板の剥離強度が低いと，電極反応が生じる合材層が電極芯材から剥離することがある。剥離した合材層の箇所では有効な電極反応が起こらない。すなわち，電池の性能は低いものとなる。逆に，ペースト層の乾燥速度を遅くすると，電極板の生産性は低下する。
【０００７】
また，品質のばらつきのない電池を製造するためには，両面塗工した第１面と第２面の乾燥プロファイルは同じであることが好ましい。しかし，特許文献１に記載の技術では，電極芯材の第１面と第２面に形成される塗工層の乾燥プロファイルは同様のものとはならない。第１面のペースト層の乾燥と第２面のペースト層の乾燥とを，別個に設けた乾燥炉内で行っているからである。
【０００８】
本発明は，前述した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，電極板の表裏面について同様の乾燥プロファイルで乾燥させることのできる電極板製造装置および電池の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の一態様における電極板製造装置は，電極芯材の第１面にペースト層を塗工するための第１面用塗工装置と電極芯材の第２面にペースト層を塗工するための第２面用塗工装置とを備える塗工部と，ペースト層を形成された電極芯材をその内部に搬送するとともにそのペースト層を乾燥させる乾燥炉とを有するものである。そして，搬送される電極芯材の第１面と第２面とを反転させる表裏反転部とを有し，乾燥炉の内部では，電極芯材の第１面のペースト層を乾燥させる第１面乾燥経路と，電極芯材の第２面のペースト層を乾燥させる第２面乾燥経路とが並列に配置されており，表裏反転部は，電極芯材の搬送経路における第１面乾燥経路より下流であって第２面用塗工装置より上流の位置に配置されているものである。かかる電極板製造装置は，電極芯材の第１面のペースト層を第１面乾燥経路で，電極芯材の第２面のペースト層を第２面乾燥経路で乾燥させることができる。第１面乾燥経路と第２面乾燥経路とは，同じ乾燥炉内で並列に配置されているので，電極芯材の第１面のペースト層の乾燥プロファイルと電極芯材の第２面のペースト層の乾燥プロファイルとはほとんど同じである。
【００１０】
上記に記載の電極板製造装置において，第１面乾燥経路の終端から第２面用塗工装置まで電極芯材を搬送する第２面塗工前搬送経路を有し，第２面塗工前搬送経路は，乾燥炉の内部に設けられており，表裏反転部は，第２面塗工前搬送経路の途中に設けられているものであるとよい。電極芯材の第１面のペースト層の乾燥プロファイルと電極芯材の第２面のペースト層の乾燥プロファイルとはほとんど同じであることに変わりないからである。第１面の塗工層の乾燥後も電極芯材は乾燥炉の内部を搬送されるため，塗工層に溶媒が再付着しにくい。
【００１１】
上記に記載の電極板製造装置において，第１面乾燥経路の終端から第２面用塗工装置まで電極芯材を搬送する第２面塗工前搬送経路を有し，第２面塗工前搬送経路は，乾燥炉の外部に設けられており，表裏反転部は，第２面塗工前搬送経路の途中に設けられているものであるとよい。電極芯材の第１面のペースト層の乾燥プロファイルと電極芯材の第２面のペースト層の乾燥プロファイルとはほとんど同じであることに変わりないからである。また，第２面塗工前搬送経路を乾燥炉の外部に設けるため，乾燥炉の小型化を図ることができる。
【００１２】
上記に記載の電極板製造装置において，第１面用塗工装置から第１面乾燥経路の始端までの距離と，第２面用塗工装置から第２面乾燥経路の始端までの距離との差が５０ｃｍ以内であるとよい。第１面を塗工する場合と第２面を塗工する場合とで，ペーストを塗工した後乾燥を開始するまでの時間をほぼ同じ時間とすることができるからである。
【００１３】
上記に記載の電極板製造装置において，第１面用塗工装置と第２面用塗工装置との少なくとも一方は，塗工ダイであるとよい。電極芯材の第１面と第２面との塗工を好適に行うことができるからである。
【００１４】
上記に記載の電極板製造装置において，第１面用塗工装置と第２面用塗工装置との少なくとも一方は，グラビアロールであってもよい。電極芯材の第１面と第２面との塗工を好適に行うことができることに変わりないからである。
【００１５】
また，本発明の別の態様における電池の製造方法は，電極芯材に塗工液を塗工してペースト層とするとともに乾燥炉内を搬送してそのペースト層を乾燥させて正極板または負極板とする電極板作成工程と，正極板と負極板とをこれらの間にセパレータを介在させて積層して積層電極体とする電極体作成工程と，積層電極体を電池容器の内部に配置するとともに電池容器の内部に電解液を注入して封止する電池組立工程とを有する方法である。また，電極板作成工程では，乾燥炉の内部に，電極芯材の第１面のペースト層を乾燥させる第１面乾燥経路と，電極芯材の第２面のペースト層を乾燥させる第２面乾燥経路とが並列に配置されている電極板製造装置を用いる。そして，電極芯材の第１面に塗工液を塗工して第１のペースト層とし，第１のペースト層を第１面乾燥経路で乾燥させ，電極芯材の第１面と第２面とを反転させた後に，電極芯材の第２面に塗工液を塗工して第２のペースト層とし，第２のペースト層を第２面乾燥経路で乾燥させる。かかる電池の製造方法では，電極板作成工程において，第１面のペースト層の乾燥プロファイルと第２面のペースト層の乾燥プロファイルとをほとんど同じものとすることができるからである。したがって，製造される電池の性能にはほとんどばらつきがない。
【００１６】
上記に記載の電池の製造方法において，電極板作成工程では，第１面を塗工した電極芯材を乾燥炉内に搬送する向きと，第２面を塗工した電極芯材を乾燥炉内に搬送する向きとが同じであるとよい。電極板作成工程において，第１面のペースト層の乾燥プロファイルと第２面のペースト層の乾燥プロファイルとをほとんど同じものとすることができることに変わりないからである。
【００１７】
上記に記載の電池の製造方法において，電極板作成工程では，電極芯材の第１面と第２面との少なくとも一方を，塗工ダイを用いて塗工するとよい。電極芯材の第１面と第２面との塗工を好適に行うことができるからである。
【００１８】
上記に記載の電池の製造方法において，電極板作成工程では，電極芯材の第１面と第２面との少なくとも一方を，グラビアロールを用いて塗工することとしてもよい。電極芯材の第１面と第２面との塗工を好適に行うことができることに変わりないからである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば，電極板の表裏面について同様の乾燥プロファイルで乾燥させることのできる電極板製造装置および電池の製造方法が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態に係る電池の構造を説明するための断面図である。
【図２】実施形態に係る電池の捲回電極体を説明するための斜視図である。
【図３】実施形態に係る電池における捲回電極体の捲回構造を説明するための展開図である。
【図４】実施形態に係る電池の正極板（負極板）の構造を示す斜視断面図である。
【図５】実施形態に係る電極板製造装置により製造される正極板（負極板）の構造を示す斜視断面図である。
【図６】実施形態に係る電極板製造装置の概略構成を示す正面図である。
【図７】実施形態に係る電極板製造装置の概略構成を示す平面図である。
【図８】実施形態に係る電極板製造装置の表裏反転装置を説明するための斜視図である。
【図９】実施形態に係る電極板製造装置における電極芯材の搬送経路を説明するための図である。
【図１０】実施形態に係る電池の製造方法に用いられる捲回装置を説明するための概略構成図である。
【図１１】実施形態に係る別の電極板製造装置の概略構成を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，リチウムイオン二次電池の電極板を製造する電極板製造装置および電池の製造方法について，本発明を具体化したものである。
【００２２】
１．電池
本実施の形態に係るバッテリは，円筒型のリチウムイオン二次電池である。図１に，本形態のバッテリ１０の断面図を示す。バッテリ１０は，図１に示すように，電池容器１１および蓋１２からなる電池ケースにより密閉された電池セルである。バッテリ１０には，捲回電極体１００と，正極集電板１１０と，負極集電板１２０とが内蔵されている。また，電池容器１１の内部には電解液が注入されている。
【００２３】
捲回電極体１００は，電解液中で充放電を繰り返し，発電に直接寄与するものである。正極集電板１１０は，後述する捲回電極体１００の正極芯材と接続された正極集電体である。その材質は，アルミニウムである。負極集電板１２０は，後述する捲回電極体１００の負極芯材と接続された負極集電体である。その材質は，銅である。
【００２４】
本形態に係る捲回電極体電池の捲回電極体１００を図２に示す。捲回電極体１００は，図２に示すように，軸芯１０１の回りに正極板と負極板とを，これらの間にセパレータＳ，Ｔを介在させて捲回された積層電極体である。軸芯１０１は，捲回電極体１００を捲回する際に中心となる部材である。その形状は円筒形状である。軸芯１０１の外径は，３〜２０ｍｍ程度である。ただし，これ以外の外径のものを用いてもよい。その材質として，ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等が挙げられる。なお，図２には，後述する正極非塗工部Ｐ２および負極非塗工部Ｎ２が表れている。
【００２５】
セパレータＳ，Ｔは，ポリエチレンやポリプロピレン等の多孔性フィルムである。セパレータＳ，Ｔの厚みは，１０〜５０μｍ程度である。ここで，セパレータＳとセパレータＴとは同じ材質のものである。上記の捲回順の理解のために符号をＳ，Ｔとして区別しただけである。
【００２６】
電池容器１１の内部に注入された電解液は，有機溶媒に電解質を溶解させたものである。有機溶媒として例えば，プロピレンカーボネート（ＰＣ）やエチレンカーボネート（ＥＣ），ジメチルカーボネート（ＤＭＣ），エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等のエステル系溶媒や，エステル系溶媒にγ−ブチラクトン（γ−ＢＬ），ジエトキシエタン（ＤＥＥ）等のエーテル系溶媒等を配合した有機溶媒が挙げられる。また，電解質である塩として，過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）やホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ4），六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）などのリチウム塩を用いることができる。
【００２７】
図３は，捲回電極体１００の捲回構造を示す展開図である。捲回電極体１００は，図３に示すように，内側から正極板Ｐ，セパレータＳ，負極板Ｎ，セパレータＴの順に積み重ねた状態で捲回されたものである。
【００２８】
正極板Ｐは，正極芯材であるアルミ箔にリチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極活物質を含む合材を塗布したものである。正極活物質として，ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2），マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ2），コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）等のリチウム複合酸化物などが用いられる。負極板Ｎは，負極芯材である銅箔にリチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質を含む合材を塗布したものである。負極活物質として，非晶質炭素，難黒鉛化炭素，易黒鉛化炭素，黒鉛等の炭素系物質が用いられる。
【００２９】
図３に示すように正極板Ｐには，正極塗工部Ｐ１と，正極非塗工部Ｐ２とがある。正極塗工部Ｐ１は，正極芯材に正極活物質等を含む正極合材層を形成した箇所である。正極非塗工部Ｐ２は，正極芯材に正極合材層を形成していない箇所である。負極板Ｎには，負極塗工部Ｎ１と，負極非塗工部Ｎ２とがある。負極塗工部Ｎ１は，負極芯材に負極活物質等を含む負極合材層を形成した箇所である。負極非塗工部Ｎ２は，負極芯材に負極合材層を形成していない箇所である。
【００３０】
図３中の矢印Ａは，正極板Ｐ，負極板Ｎ，セパレータＳ，Ｔの幅方向（図２でいえば縦方向）を示している。図３中の矢印Ｂは，正極板Ｐ，負極板Ｎ，セパレータＳ，Ｔの長手方向（図２の捲回電極体１００の周方向）を示している。
【００３１】
図４は，正極板Ｐ（もしくは負極板Ｎ）の斜視断面図である。図４中の括弧外の各符号は，正極の場合の各部を，括弧内の各符号は，負極の場合の各部を示している。図４中の矢印Ａが示す方向は，図３中の矢印Ａが示す方向と同じである。すなわち，正極板Ｐの幅方向である。図４中の矢印Ｂが示す方向は，図３中の矢印Ｂが示す方向と同じである。すなわち，正極板Ｐの長手方向である。
【００３２】
図４に示すように，正極板Ｐは，帯状の正極芯材ＰＢの両面の一部に正極合材層ＰＡが形成されたものである。図４中左側には，正極板Ｐの正極非塗工部Ｐ２が幅方向に突出している。正極非塗工部Ｐ２は，帯状に形成されている。正極非塗工部Ｐ２は，正極芯材ＰＢの両面ともに正極活物質が塗布されていない領域である。したがって正極非塗工部Ｐ２では，正極芯材ＰＢがむき出したままの状態にある。一方，図４中右側には，正極非塗工部Ｐ２に対応するような突出部はない。正極塗工部Ｐ１では，正極芯材ＰＢの両面に一様の厚みで正極合材層ＰＡが形成されている。
【００３３】
負極板Ｎは，図４の括弧内の符号で示したように，帯状の負極芯材ＮＢの両面の一部に負極合材層ＮＡが形成されたものである。また，正極と同様に，負極塗工部Ｎ１および負極非塗工部Ｎ２がある。ただし，図３に示したように，捲回時には，正極非塗工部Ｐ２と負極非塗工部Ｎ２とは，反対側に突出した状態で捲回されることとなる。
【００３４】
２．電極板製造装置
本形態の電極板製造装置について説明する。本形態の電極板製造装置１０００は，図５に示す正極板ＰＸまたは負極板ＮＸを製造するためのものである。正極板ＰＸ，負極板ＮＸを線Ｌに沿ってスリットすることで，図４等に示した正極板Ｐ，負極板Ｎが得られる。
【００３５】
本形態の電極板製造装置１０００は，前述のとおり正極板ＰＸ，負極板ＮＸを製造するためのものである。負極板ＮＸの作成方法は，用いる芯材や塗工液が異なる以外は正極板ＰＸと共通している。したがって，以下，代表して正極板ＰＸを製造することとして説明する。本形態の電極板製造装置１０００の概略構成を図６の正面図および図７の平面図に示す。電極板製造装置１０００は，巻き出し部１１００と，塗工部１２００と，乾燥炉１３００と，折り返し部１４００と，巻取り部１５００とを有するものである。
【００３６】
巻き出し部１１００は，巻き出しリール１１０１を有している。巻き出しリール１１０１は，未塗工の箔，すなわち正極芯材ＰＢを巻き出すためのものである。
【００３７】
２−１．塗工部
塗工部１２００は，図７に示すように，２箇所で正極芯材ＰＢに塗工することができるようになっている。塗工部１２００は，第１面塗工用ダイ１２１１と，第２面塗工用ダイ１２２１と，バックアップローラ１２１２，１２２２とを有している。第１面塗工用ダイ１２１１は，正極芯材ＰＢの第１面にペースト層を塗工するための第１面用塗工装置である。バックアップローラ１２１２は，正極芯材ＰＢを搬送するとともに，第１面塗工用ダイ１２１１が正極芯材ＰＢの第１面を塗工する際に正極芯材ＰＢを支持するためのものである。第２面塗工用ダイ１２２１は，正極芯材ＰＢの第２面にペースト層を塗工するための第２面用塗工装置である。バックアップローラ１２２２は，正極芯材ＰＢを搬送するとともに，第２面塗工用ダイ１２２１が正極芯材ＰＢの第２面を塗工する際に正極芯材ＰＢを支持するためのものである。
【００３８】
２−２．乾燥炉
乾燥炉１３００は，ペースト層を形成された正極芯材ＰＢをその内部に搬送するとともにそのペースト層を乾燥させるためのものである。乾燥炉１３００は，正極芯材ＰＢの搬送方向に３個の炉を直列に接続された三段乾燥炉である。つまり，乾燥炉１３００は，第１乾燥炉１３１０と，第２乾燥炉１３２０と，第３乾燥炉１３３０とを有している。また，乾燥炉１３００の内部には，第１面乾燥経路１７００と，第２面乾燥経路１８００と，第２面塗工前搬送経路１９００，１９０１とが設けられている。
【００３９】
第１面乾燥経路１７００は，正極芯材ＰＢの第１面に塗工されたペースト層を乾燥させるための経路である。第１面乾燥経路１７００は，第１乾燥炉１３１０から第３乾燥炉１３３０までにわたって設けられている。すなわち，第１面乾燥経路１７００の始端１７０１は，正極芯材ＰＢを塗工部１２００から乾燥炉１３００に搬送する際の乾燥炉１３００の入り口である。第１面乾燥経路１７００の終端１７０２は，正極芯材ＰＢを乾燥炉１３００から折り返し部１４００に搬送する出口である。
【００４０】
第２面乾燥経路１８００は，正極芯材ＰＢの第２面に塗工されたペースト層を乾燥させるための経路である。第２面乾燥経路１８００は，第１乾燥炉１３１０から第３乾燥炉１３３０までにわたって設けられている。すなわち，第２面乾燥経路１８００の始端１８０１は，正極芯材ＰＢを塗工部１２００から乾燥炉１３００に搬送する際の乾燥炉１３００の入り口である。第２面乾燥経路１８００の終端１８０２は，正極芯材ＰＢを乾燥炉１３００から折り返し部１４００に搬送する出口である。
【００４１】
第２面塗工前搬送経路１９００，１９０１は，第１面を乾燥済みの正極芯材ＰＢを，第１面乾燥経路１７００の終端１７０２から第２面塗工用ダイ１２２１の箇所まで搬送するための経路である。第２面塗工前搬送経路１９００は，正極芯材ＰＢを折り返し部１４００から塗工部１２００まで搬送するための経路である。第２面塗工前搬送経路１９０１は，折り返し部１４００で正極芯材ＰＢの搬送方向を変えるための経路である。
【００４２】
第１乾燥炉１３１０，第２乾燥炉１３２０，第３乾燥炉１３３０はそれぞれ，図６に示すように，エアノズル１３０１と，ローラ１３０２とを有している。エアノズル１３０１は，未乾燥のペースト層に熱風を吹き付けるためのノズルである。正極芯材ＰＢに塗工された未乾燥のペースト層は，エアノズル１３０１から吹き付けられる熱風により乾燥される。エアノズル１３０１から吹き付けられる熱風の温度や風速，風量は，第１乾燥炉１３１０，第２乾燥炉１３２０，第３乾燥炉１３３０のそれぞれの内部で共通である。ローラ１３０２は，正極芯材ＰＢを搬送するためのフリーローラである。なお，図７では，エアノズル１３０１，ローラ１３０２は省略してある。
【００４３】
第１乾燥炉１３１０，第２乾燥炉１３２０，第３乾燥炉１３３０の炉内温度（雰囲気温度）は，それぞれ異なる温度であってよい。ゾーン乾燥により，正極用のペーストの乾燥に適した乾燥プロファイルに基づいて正極用のペーストを乾燥させるためである。これらのうち，第１乾燥炉１３１０の炉内温度が最も低い。そして，第３乾燥炉１３３０の炉内温度が最も高い。塗工されたペーストを徐々に乾燥させるためである。
【００４４】
ここで，第１面乾燥経路１７００，第２面乾燥経路１８００，第２面塗工前搬送経路１９００はいずれも，第１乾燥炉１３１０，第２乾燥炉１３２０，第３乾燥炉１３３０にわたって設けられている。そして，第１面乾燥経路１７００と，第２面乾燥経路１８００とは，並列に配置されている。また，第２面乾燥経路１８００における正極芯材ＰＢの搬送方向および搬送速度は，第１面乾燥経路１７００と同じである。
【００４５】
そして，第１面のペースト層は，第１乾燥炉１３１０，第２乾燥炉１３２０，第３乾燥炉１３３０の内部をこの順に搬送される。第２面のペースト層は，第１乾燥炉１３１０，第２乾燥炉１３２０，第３乾燥炉１３３０の内部をこの順に搬送される。したがって，第１面のペースト層および第２面のペースト層は，同じ乾燥プロファイルで乾燥されることとなる。
【００４６】
ここで，乾燥プロファイルとは，未乾燥のペースト層が乾燥されるまでの間にたどるペーストの温度の時間変化である。本形態では，乾燥炉１３００の内部の雰囲気温度，風速，風量，熱風の温度等は，正極芯材ＰＢの第１面および第２面のペースト層を乾燥させる場合において共通している。
【００４７】
２−３．表裏反転装置
また，第２乾燥炉１３２０の内部には，表裏反転装置１６００が設けられている。また，表裏反転装置１６００の設けられている位置は，第２面塗工前搬送経路１９００の途中である。すなわち，表裏反転装置１６００は，正極芯材ＰＢの搬送経路における第１面乾燥経路１７００より下流であって第２面塗工用ダイ１２２１より上流の位置に配置されている。表裏反転装置１６００は，搬送される正極芯材ＰＢに接触しないでその第１面と第２面とを反転させる表裏反転部である。表裏反転装置１６００は，図８に示すように，第１の反転部材１６１０と，第２の反転部材１６２０と，第３の反転部材１６３０とを有している。図８では，正極芯材ＰＢの第１面をスラッシュで，第２面をドットでハッチングしてある。
【００４８】
第１の反転部材１６１０は，半円または半楕円の断面形状を有する部材である。そして，その半円形状または半楕円形状の個所からエアが噴出すようになっている。そのため，搬送される正極芯材ＰＢは，第１の反転部材１６１０に接触しない。第２の反転部材１６２０は，円柱形状の部材である。第２の反転部材１６２０の円柱形状部分からはエアが噴出すようになっている。そのため，搬送される正極芯材ＰＢは，第２の反転部材１６２０に接触しない。第３の反転部材１６３０は，半円または半楕円の断面形状を有する部材である。そして，その半円形状または半楕円形状の個所からエアが噴出すようになっている。そのため，搬送される正極芯材は，第３の反転部材１６３０に接触しない。
【００４９】
折り返し部１４００では，第１面を塗工して乾燥された正極芯材ＰＢを第２面塗工用ダイ１２２１に向けて搬送する。すなわち，正極芯材ＰＢを，第１面乾燥経路１７００から第２面塗工前搬送経路１９００に搬送する。また，第２面を塗工して乾燥された正極芯材ＰＢを巻取り部１５００に搬送する。折り返し部１４００は，折り返し用ローラ１４０１，１４０２を有している。折り返し用ローラ１４０１は，第１面のペースト層を乾燥された正極芯材ＰＢの進行方向を図６中の矢印Ｉ３の向きに変えるためのものである。折り返し用ローラ１４０２は，その正極芯材ＰＢをさらに図６中の矢印Ｉ４の向きに変えるためのものである。
【００５０】
巻取り部１５００は，巻き取り用リール１５０１を有している。巻き取り用リール１５０１は，正極板ＰＸを巻き取るためのものである。
【００５１】
以上，正極で代表して説明したが，負極であっても同様である。このように，本形態の電極板製造装置１０００では，電極芯材の第１面と第２面とについて同様の乾燥プロファイルで乾燥させることができる。同一の乾燥炉の内部を同じ速度で搬送されるからである。また，第１面を乾燥させる乾燥炉と第２面を乾燥させる乾燥炉とが共通であるため，第１面を乾燥させる乾燥炉と第２面を乾燥させる乾燥炉とを別個に設ける必要がない。すなわち，乾燥炉の小型化を図ることができる。
【００５２】
３．電極芯材の搬送経路
続いて，電極芯材が乾燥炉の内部でどのように搬送されるかについて説明する。電極芯材の搬送経路について，図６，図７および図９により説明する。図９では，正極芯材ＰＢの第１面をスラッシュで，第２面をドットでハッチングして描いてある。また，正極芯材ＰＢを例にとり説明する。
【００５３】
巻き出し部１１００の電極箔リール１１０１から正極芯材ＰＢを巻き出す。巻き出された正極芯材ＰＢは，図６の矢印Ｉ１の向きに第１面塗工用ダイ１２１１の向きに搬送される。続いて，正極芯材ＰＢは第１面塗工用ダイ１２１１で第１面を塗工される。その後，正極芯材ＰＢは図６中の矢印Ｉ２の向きに乾燥炉１３００の内部に搬送される。このとき，正極芯材ＰＢは図７中の矢印Ｊ１の向きに搬送される。
【００５４】
そして，第１面を乾燥された正極芯材ＰＢは，折り返し用ローラ１４０１で向きを変えられる。折り返し用ローラ１４０１により，正極芯材ＰＢは図６中の矢印Ｉ３の向きに搬送される。続いて，正極芯材ＰＢは折り返し用ローラ１４０２で向きを変えられる。そして，正極芯材ＰＢは図６中の矢印Ｉ４の向きに搬送される。そしてその向きは，図７中の矢印Ｊ２の向きである。
【００５５】
そして，正極芯材ＰＢは，表裏反転装置１６００で第１面と第２面の向きを入れ替えられる。そのため，正極芯材ＰＢが表裏反転装置１６００に到達する前では第２面が上を向いた状態であるが，正極芯材ＰＢが表裏反転装置１６００を通過した後には，第１面が上を向いた状態である。そして，正極芯材ＰＢは図６中の矢印Ｉ５の向き，すなわち図７中の矢印Ｊ３の向きに搬送される。
【００５６】
そして，正極芯材ＰＢは，図６中の矢印Ｉ６の向きに第２面塗工用ダイ１２２１の個所に搬送される。第２面を塗工された正極芯材ＰＢは，図６中の矢印Ｉ２の向き，すなわち図７中の矢印Ｊ４の向きに搬送される。ここで，図７中の矢印Ｊ４の向きは，図７中の矢印Ｊ１の向きと同じである。すなわち，第１面のペースト層を乾燥する際に乾燥炉１３００に正極芯材ＰＢを搬送する向きと，第２面のペースト層を乾燥する際に乾燥炉１３００に正極芯材ＰＢを搬送する向きとは同じである。正極芯材ＰＢは乾燥炉１３００の内部を図７中の矢印Ｊ４の向きに搬送されるので，正極芯材ＰＢの第２面は乾燥される。そして，正極芯材ＰＢは巻き取られる。
【００５７】
４．電池の製造方法
続いて，本形態の電池の製造方法について説明する。本形態に係る電池の製造方法では，正極板ＰＸ，負極板ＮＸの製造に電極板製造装置１０００を用いることに特徴がある。
【００５８】
４−１．塗工液混練工程
まず，正極合材層ＰＡを形成するための正極用ペーストを作成する混練工程について説明する。ここで用いる正極活物質，導電材，増粘材，結着材，溶媒として，上記のものを用いればよい。そして，混練機内で溶媒中に正極活物質，導電材，結着材，増粘材を混入するとともに，混練羽根で攪拌する。これにより，正極用ペーストが作成される。負極用ペーストについても同様に作成することができる。
【００５９】
４−２．電極板作成工程
正極板ＰＸを，図６および図７に示した電極板製造装置１０００を用いて作成する。巻き出し部１１００の巻き出しリール１１０１から正極芯材ＰＢを巻き出す。次に，第１面塗工用ダイ１２１１で正極芯材ＰＢの第１面に正極用のペーストを塗工する。続いて，塗工された正極芯材ＰＢは第１面乾燥経路１７００に搬送される。そこで，第１面のペースト層は乾燥される。
【００６０】
次に，第１面のペースト層を乾燥された正極芯材ＰＢは，第２面塗工前搬送経路１９００に搬送される。そして，表裏反転装置１６００により，正極芯材ＰＢの第１面と第２面とは反転される。この後，第２面塗工用ダイ１２２１により正極芯材ＰＢの第２面に塗工液が塗工される。次に，第２面にペースト層を塗工された正極芯材ＰＢは第２面乾燥経路１８００に搬送される。そして，正極芯材ＰＢの第２面のペースト層は乾燥される。第２面のペースト層が乾燥された正極芯材ＰＢは，巻取り部１５００の巻取りリール１５０１に巻き取られる。
【００６１】
このようにして作成された正極板ＰＸを，図５の線Ｌに沿って切断する。これにより，図４に示した正極板Ｐが得られる。
【００６２】
負極板ＮＸについても同様に作成することができる。第１乾燥炉１３１０，第２乾燥炉１３２０，第３乾燥炉１３３０のそれぞれの炉内温度は，負極用の乾燥プロファイルに基づいて設定することが好ましい。
【００６３】
４−３．電極体作成工程
続いて，図１０に示す捲回装置２０００を用いて，正極板Ｐおよび負極板Ｎに，セパレータＳ，Ｔを介在させて積層して捲回する。捲回装置２０００は，正極板供給部２００１と，負極板供給部２００２と，セパレータ供給部２００３，２００４と，捲回軸２００５とを有している。ここで，図３に示したように，内側から正極板Ｐ，セパレータＳ，負極板Ｎ，セパレータＴの順番に積層されるように積み重ねて捲回する。捲回軸２００５が図１０の矢印Ｆの向きに回転することにより，捲回電極体１００が作成される。
【００６４】
４−４．電池組立工程
続いて，電池容器１１に捲回電極体１００を配置する。そして電池容器１１の内部に電解液を注入する。そして蓋１２をして封止する。これにより，本形態のバッテリ１０が組み立てられる。この後，コンディショニングやエージングなどの処理や，各種の検査工程を行うとよい。以上の工程を経ることにより，本形態のバッテリ１０が製造される。
【００６５】
５．変形例
５−１．乾燥炉内の搬送方法
本形態では，図６に示すように，乾燥炉１３００内での電極芯材の搬送にローラ１３０２を用いることとした。しかし，乾燥炉１３００の内部における電極芯材の搬送を，ローラ１３０２を用いたローラ搬送でなく，エアフローティング方式により行うこととしてもよい。
【００６６】
５−２．エアノズル
本形態では，第１乾燥炉１３１０の内部では，エアノズル１３０１のそれぞれから噴出す熱風の温度，風速，風量を等しいものとした。しかし，エアノズル１３０１ごとに熱風の温度，風速，風量を変えるとよい。より詳細な乾燥プロファイルに基づいて，塗工されたペースト層を乾燥させることができるからである。
【００６７】
５−３．加熱方法
本形態では，エアノズル１３０１から電極芯材のペースト層に向かって熱風を吹き付けることでそのペーストを乾燥させることとした。しかし，ペーストを乾燥させるものであれば，その他の加熱方法を用いることとしてもよい。例えば，赤外線加熱（ＩＲ）や誘導加熱（ＩＨ）を用いることができる。
【００６８】
５−４．表裏反転装置の配置
図６に示すように，本形態では表裏反転装置１６００を第２乾燥炉１３２０の中心付近に配置することとした。しかし，表裏反転装置１６００を配置する位置として，これ以外の位置に配置することとしてもよい。第１面の乾燥経路の下流の位置から第２面塗工用ダイ１２２１の上流までの位置であれば，どの位置に配置することとしてもよい。すなわち，第２面塗工前搬送経路１９００，１９０１の途中であれば，いずれの位置であってもよい。ただし，第２面を塗工する際の影響を小さくするために，第２面塗工用ダイ１２２１から離れた位置に設けることが好ましい。
【００６９】
５−５．乾燥炉の連結数
本形態の乾燥炉１３００では，第１乾燥炉１３１０，第２乾燥炉１３２０，第３乾燥炉１３３０の三段の乾燥炉を設けることとした。しかし，この乾燥炉の炉数は任意に変えてよい。その場合であっても，第１面乾燥経路１７００と第２面乾燥経路１８００とを並んで配置することに変わりはない。これにより，電極芯材の第１面と第２面とで同じ乾燥プロファイルで乾燥させることができることに変わりない。また，全体の炉数は少ないものとなることに変わりない。
【００７０】
５−６．塗工用ダイの向き
本形態では，図６に示すように，第１面塗工用ダイ１２１１および第２面塗工用ダイ１２２１は，バックアップローラ１２１２，１２２２のそれぞれの横側で，横向きに配置されていることとした。しかし，バックアップローラの下側から塗工するように塗工用ダイを配置することとしてもよい。電極芯材に塗工液を塗工できることに変わりないからである。
【００７１】
５−７．第１面塗工用ダイと第２面塗工用ダイとの位置
図６および図７では，第１面塗工用ダイ１２１１と第２面塗工用ダイ１２２１とは隣り合う位置に並んで配置されている。しかし，設備の設計上の都合等により，第２面塗工用ダイ１２２１の位置を，第１面塗工用ダイ１２１１と隣り合う位置からずれた位置としても構わない。例えば，第２面塗工用ダイ１２２１の位置を第１面塗工用ダイ１２１１の位置より高い位置とすることができる。
【００７２】
５−８．乾燥炉の入り口までの距離
または，第２面塗工用ダイ１２２１の位置を第１面塗工用ダイ１２１１の位置より乾燥炉１３００の入り口からやや遠い位置もしくは近い位置に配置することもできる。その場合であっても，第１面塗工用ダイ１２１１から第１面乾燥経路１７００の始端１７０１までの距離と，第２面塗工用ダイ１２２１から第２面乾燥経路１８００の始端１８０１までの距離との差は，５０ｃｍ以内であるとよい。この距離の差があまりに大きいと，第１面と第２面とで塗工した後乾燥炉１３００に入るまでの時間に差が生じるからである。この差は，ペースト層の乾燥プロファイルのずれの原因となりうる。したがって，この差は小さいほうが好ましい。
【００７３】
５−９．グラビアロール
本形態では，塗工用ダイを用いて電極芯材の第１面および第２面を塗工した。しかし，この塗工にグラビアロールを用いることもできる。すなわち，第１面塗工用ダイ１２１１の代わりに第１面用グラビアロールを，第２面塗工用ダイ１２２１の代わりに第２面用グラビアロールを用いればよい。このようにしても，電極芯材に合材層を形成することができることに変わりないからである。
【００７４】
５−１０．折り返し搬送
本形態では，第２面塗工前搬送経路１９００を乾燥炉１３００の内部に設けることとした。しかし，第２面塗工前搬送経路１９００を乾燥炉１３００の外部に設けることとしてもよい。その場合，表裏反転装置１６００は，乾燥炉１３００の外部に設けられることとなる。そして，図６中の矢印Ｉ４，Ｉ５で示す搬送を，乾燥炉１３００の外部で行うのである。このようにしても，電極芯材の第１面および第２面のペースト層を同じ乾燥プロファイルで乾燥させることができることに変わりない。
【００７５】
もしくは，図１１に示すように，第１乾燥炉１３１０，第２乾燥炉１３２０，第３乾燥炉１３３０の内部に仕切り３１００を設けてもよい。その場合，第２面塗工前搬送経路１９００は，第１面乾燥経路１７００および第２面乾燥経路１８００とは区画された室内にある。第２面塗工前搬送経路１９００の占める室の室内温度は，第１乾燥炉１３１０，第２乾燥炉１３２０，第３乾燥炉１３３０の温度より低い温度を設定することができる。
【００７６】
５−１１．折り返し部
本形態では，第１面を塗工した電極芯材の搬送方向を折り返し部１４００で変更することとした。折り返し部１４００は，乾燥炉１３００の外側にある。しかし，折り返し部１４００を乾燥炉１３００の内部に設けてもよい。すなわち，折り返し用ローラ１４０１，１４０２を第３乾燥炉１３３０の内部に設けるのである。その場合，第１面乾燥経路の終端は，折り返し用ローラ１４０１の設けられている箇所である。
【００７７】
５−１２．塗工部のローラ
また，第１面塗工用ダイ１２１１が電極芯材に塗工液を塗工する前に電極芯材に触れるローラの温度を調整するとよい。例えば，第１面塗工用ダイ１２１１の直前に電極芯材が触れるローラの温度を４０℃とする。同様に，第２面塗工用ダイ１２２１が電極芯材に塗工液を塗工する前に電極芯材に触れるローラの温度を調整するとよい。ここで設定する温度は，もちろん第１面用のローラに設定した温度と同じ温度である。これにより，電極芯材における実際に塗工される箇所を第１面と第２面とで同じ温度にすることができるからである。
【００７８】
６．まとめ
以上，詳細に説明したように，本実施の形態に係る電極板製造装置１０００は，第１面塗工用ダイ１２１１と第２面塗工用ダイ１２２１とを有するものである。また，電極芯材の第１面を乾燥させる第１面乾燥経路１７００と，電極芯材の第２面を乾燥させる第２面乾燥経路１８００と，第１面を乾燥させた電極芯材を第２面塗工用ダイ１２２１の個所まで搬送する第２面塗工前搬送経路１９００とを有している。そして，第２面塗工前搬送経路１９００の途中の位置に表裏反転装置１６００を有している。これにより，電極芯材の第１面および第２面のペースト層を同じ乾燥プロファイルで乾燥させた電極板を製造することのできる電極板製造装置１０００が実現されている。
【００７９】
また，本形態の電池の製造方法では，第１面のペースト層の乾燥に用いる第１面乾燥経路１７００と，第２面のペースト層の乾燥に用いる第２面乾燥経路１８００とが共通の炉の内部に配置されている。したがって，電極芯材の第１面および第２面のペースト層を同じ乾燥プロファイルで乾燥させた電極板を製造することができる。
【００８０】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，円筒型電池に限らない。捲回電極体を用いる電池であれば，同様に適用することができる。例えば，捲回電極体を扁平プレスして作成される扁平形状の捲回電極体を有する角型電池にも適用することができる。また，捲回しないで正極板と負極板とを積層する積層電極体を用いる電池にも適用することができる。また，リチウムイオン二次電池に限らない。ニッケル水素電池やその他の二次電池にも適用することができる。また，電池であれば，二次電池に限らず，一次電池にも適用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１０…バッテリ
１１…電池容器
１２…蓋
１００…捲回電極体
１１０…正極集電板
１２０…負極集電板
１０００，３０００…電極板製造装置
１１００…巻き出し部
１１０１…巻き出しリール
１２００…塗工部
１２１１…第１面塗工用ダイ
１２１２…バックアップローラ
１２２１…第２面塗工用ダイ
１２２２…バックアップローラ
１３００…乾燥炉
１３０１…エアノズル
１３０２…ローラ
１３１０…第１乾燥炉
１３２０…第２乾燥炉
１３３０…第３乾燥炉
１４００…折り返し部
１４０１，１４０２…折り返し用ローラ
１５００…巻取り部
１５０１…巻取りリール
１６００…表裏反転装置
１７００…第１面乾燥経路
１７０１…始端
１７０２…終端
１８００…第２面乾燥経路
１８０１…始端
１８０２…終端
１９００…第２面塗工前搬送経路
２０００…捲回装置
２００１…正極板供給部
２００２…負極板供給部
２００３，２００４…セパレータ供給部
２００５…捲回軸
Ｐ，ＰＸ…正極板
ＰＡ…正極合材層
ＰＢ…正極芯材
Ｐ１…正極塗工部
Ｐ２…正極非塗工部
Ｎ，ＮＸ…負極板
ＮＡ…負極合材層
ＮＢ…負極芯材
Ｎ１…負極塗工部
Ｎ２…負極非塗工部
Ｓ，Ｔ…セパレータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極芯材の第１面にペースト層を塗工するための第１面用塗工装置と電極芯材の第２面にペースト層を塗工するための第２面用塗工装置とを備える塗工部と，
ペースト層を形成された電極芯材をその内部に搬送するとともにそのペースト層を乾燥させる乾燥炉とを有する電極板製造装置であって，
搬送される電極芯材の第１面と第２面とを反転させる表裏反転部とを有し，
前記乾燥炉の内部では，
電極芯材の第１面のペースト層を乾燥させる第１面乾燥経路と，
電極芯材の第２面のペースト層を乾燥させる第２面乾燥経路とが並列に配置されており，
前記表裏反転部は，
電極芯材の搬送経路における前記第１面乾燥経路より下流であって前記第２面用塗工装置より上流の位置に配置されているものであることを特徴とする電極板製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電極板製造装置であって，
前記第１面乾燥経路の終端から前記第２面用塗工装置まで電極芯材を搬送する第２面塗工前搬送経路を有し，
前記第２面塗工前搬送経路は，
前記乾燥炉の内部に設けられており，
前記表裏反転部は，
前記第２面塗工前搬送経路の途中に設けられているものであることを特徴とする電極板製造装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電極板製造装置であって，
前記第１面乾燥経路の終端から前記第２面用塗工装置まで電極芯材を搬送する第２面塗工前搬送経路を有し，
前記第２面塗工前搬送経路は，
前記乾燥炉の外部に設けられており，
前記表裏反転部は，
前記第２面塗工前搬送経路の途中に設けられているものであることを特徴とする電極板製造装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載の電極板製造装置であって，
前記第１面用塗工装置から前記第１面乾燥経路の始端までの距離と，
前記第２面用塗工装置から前記第２面乾燥経路の始端までの距離との差が５０ｃｍ以内であることを特徴とする電極板製造装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれかに記載の電極板製造装置であって，
前記第１面用塗工装置と前記第２面用塗工装置との少なくとも一方は，
塗工ダイであることを特徴とする電極板製造装置。
【請求項６】
請求項１から請求項４までのいずれかに記載の電極板製造装置であって，
前記第１面用塗工装置と前記第２面用塗工装置との少なくとも一方は，
グラビアロールであることを特徴とする電極板製造装置。
【請求項７】
電極芯材に塗工液を塗工してペースト層とするとともに乾燥炉内を搬送してそのペースト層を乾燥させて正極板または負極板とする電極板作成工程と，
前記正極板と前記負極板とをこれらの間にセパレータを介在させて積層して積層電極体とする電極体作成工程と，
前記積層電極体を電池容器の内部に配置するとともに前記電池容器の内部に電解液を注入して封止する電池組立工程とを有する電池の製造方法であって，
前記電極板作成工程では，
前記乾燥炉の内部に，
電極芯材の第１面のペースト層を乾燥させる第１面乾燥経路と，
電極芯材の第２面のペースト層を乾燥させる第２面乾燥経路とが並列に配置されている電極板製造装置を用い，
電極芯材の第１面に塗工液を塗工して第１のペースト層とし，
前記第１のペースト層を前記第１面乾燥経路で乾燥させ，
電極芯材の第１面と第２面とを反転させた後に，
電極芯材の第２面に塗工液を塗工して第２のペースト層とし，
前記第２のペースト層を前記第２面乾燥経路で乾燥させることを特徴とする電池の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の電池の製造方法であって，
前記電極板作成工程では，
第１面を塗工した電極芯材を前記乾燥炉内に搬送する向きと，
第２面を塗工した電極芯材を前記乾燥炉内に搬送する向きとが同じであることを特徴とする電池の製造方法。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の電池の製造方法であって，
前記電極板作成工程では，
電極芯材の第１面と第２面との少なくとも一方を，
塗工ダイを用いて塗工することを特徴とする電池の製造方法。
【請求項１０】
請求項７または請求項８に記載の電池の製造方法であって，
前記電極板作成工程では，
電極芯材の第１面と第２面との少なくとも一方を，
グラビアロールを用いて塗工することを特徴とする電池の製造方法。
【請求項１】
電極芯材の第１面にペースト層を塗工するための第１面用塗工装置と電極芯材の第２面にペースト層を塗工するための第２面用塗工装置とを備える塗工部と，
ペースト層を形成された電極芯材をその内部に搬送するとともにそのペースト層を乾燥させる乾燥炉とを有する電極板製造装置であって，
搬送される電極芯材の第１面と第２面とを反転させる表裏反転部とを有し，
前記乾燥炉の内部では，
電極芯材の第１面のペースト層を乾燥させる第１面乾燥経路と，
電極芯材の第２面のペースト層を乾燥させる第２面乾燥経路とが並列に配置されており，
前記表裏反転部は，
電極芯材の搬送経路における前記第１面乾燥経路より下流であって前記第２面用塗工装置より上流の位置に配置されているものであることを特徴とする電極板製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電極板製造装置であって，
前記第１面乾燥経路の終端から前記第２面用塗工装置まで電極芯材を搬送する第２面塗工前搬送経路を有し，
前記第２面塗工前搬送経路は，
前記乾燥炉の内部に設けられており，
前記表裏反転部は，
前記第２面塗工前搬送経路の途中に設けられているものであることを特徴とする電極板製造装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電極板製造装置であって，
前記第１面乾燥経路の終端から前記第２面用塗工装置まで電極芯材を搬送する第２面塗工前搬送経路を有し，
前記第２面塗工前搬送経路は，
前記乾燥炉の外部に設けられており，
前記表裏反転部は，
前記第２面塗工前搬送経路の途中に設けられているものであることを特徴とする電極板製造装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載の電極板製造装置であって，
前記第１面用塗工装置から前記第１面乾燥経路の始端までの距離と，
前記第２面用塗工装置から前記第２面乾燥経路の始端までの距離との差が５０ｃｍ以内であることを特徴とする電極板製造装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれかに記載の電極板製造装置であって，
前記第１面用塗工装置と前記第２面用塗工装置との少なくとも一方は，
塗工ダイであることを特徴とする電極板製造装置。
【請求項６】
請求項１から請求項４までのいずれかに記載の電極板製造装置であって，
前記第１面用塗工装置と前記第２面用塗工装置との少なくとも一方は，
グラビアロールであることを特徴とする電極板製造装置。
【請求項７】
電極芯材に塗工液を塗工してペースト層とするとともに乾燥炉内を搬送してそのペースト層を乾燥させて正極板または負極板とする電極板作成工程と，
前記正極板と前記負極板とをこれらの間にセパレータを介在させて積層して積層電極体とする電極体作成工程と，
前記積層電極体を電池容器の内部に配置するとともに前記電池容器の内部に電解液を注入して封止する電池組立工程とを有する電池の製造方法であって，
前記電極板作成工程では，
前記乾燥炉の内部に，
電極芯材の第１面のペースト層を乾燥させる第１面乾燥経路と，
電極芯材の第２面のペースト層を乾燥させる第２面乾燥経路とが並列に配置されている電極板製造装置を用い，
電極芯材の第１面に塗工液を塗工して第１のペースト層とし，
前記第１のペースト層を前記第１面乾燥経路で乾燥させ，
電極芯材の第１面と第２面とを反転させた後に，
電極芯材の第２面に塗工液を塗工して第２のペースト層とし，
前記第２のペースト層を前記第２面乾燥経路で乾燥させることを特徴とする電池の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の電池の製造方法であって，
前記電極板作成工程では，
第１面を塗工した電極芯材を前記乾燥炉内に搬送する向きと，
第２面を塗工した電極芯材を前記乾燥炉内に搬送する向きとが同じであることを特徴とする電池の製造方法。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の電池の製造方法であって，
前記電極板作成工程では，
電極芯材の第１面と第２面との少なくとも一方を，
塗工ダイを用いて塗工することを特徴とする電池の製造方法。
【請求項１０】
請求項７または請求項８に記載の電池の製造方法であって，
前記電極板作成工程では，
電極芯材の第１面と第２面との少なくとも一方を，
グラビアロールを用いて塗工することを特徴とする電池の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−８４３１０（Ｐ２０１２−８４３１０Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２８３５８（Ｐ２０１０−２２８３５８）
【出願日】平成２２年１０月８日（２０１０．１０．８）
【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２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月８日（２０１０．１０．８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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