電極製造装置及び電極製造方法
【課題】集電体と電極層の接着強度を向上させる。
【解決手段】本発明は、電極材と溶媒とを混練させたスラリー状の電極混練物を集電体上に塗布し、その電極混練物から溶媒を揮発させて集電体上に電極層を形成する電極製造装置であって、溶媒揮発前に押圧可能なように所定のシアレートにおいて粘度が調整された高固形の電極混練物の集電体塗布面に溝を形成する加工部３４を含み、その加工部３４によって集電体塗布面に溝を形成した電極混練物を集電体に塗布する塗布装置３２と、集電体に塗布された電極混練物を押圧して圧縮する加圧装置と、を備えることを特徴とする。
【解決手段】本発明は、電極材と溶媒とを混練させたスラリー状の電極混練物を集電体上に塗布し、その電極混練物から溶媒を揮発させて集電体上に電極層を形成する電極製造装置であって、溶媒揮発前に押圧可能なように所定のシアレートにおいて粘度が調整された高固形の電極混練物の集電体塗布面に溝を形成する加工部３４を含み、その加工部３４によって集電体塗布面に溝を形成した電極混練物を集電体に塗布する塗布装置３２と、集電体に塗布された電極混練物を押圧して圧縮する加圧装置と、を備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電極製造装置及び電極製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電極製造方法として、比較的高固形の電極混練物を集電体に塗布するものがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３３４８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、高固形の電極混練物は集電体に対する形状追従性が悪いため、集電体と電極混練物との接着強度が低いという問題点があった。
【０００５】
本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、電極混練物の集電体に対する形状追従性を向上させ、高固形の電極混練物を塗布したときの集電体と電極混練物との接着強度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、電極材と溶媒とを混練させたスラリー状の電極混練物を集電体上に塗布し、その電極混練物から溶媒を揮発させて前記集電体上に電極層を形成する電極製造装置である。そして、溶媒揮発前に押圧可能なように所定のシアレートにおいて粘度が調整された高固形の電極混練物の集電体塗布面に溝を形成する加工部を含み、その加工部によって集電体塗布面に溝を形成した電極混練物を集電体に塗布する塗布装置と、集電体に塗布された電極混練物を押圧して圧縮する加圧装置と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、電極材と溶媒とを混練させたスラリー状の電極混練物を集電体上に配置し、その電極混練物から溶媒を揮発させて前記集電体上に電極層を形成する電極製造方法である。そして、集電体上に配置され、集電体との接着面に溝が形成されているとともに溶媒揮発前に押圧可能なように所定のシアレートにおいて粘度が調整された高固形の電極混練物を、押圧して圧縮するプレス工程を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、集電体塗布面に溝が形成された電極混練物を集電体に塗布した後、その電極混練物から溶媒を完全に揮発させて電極層とする乾燥処理の前に電極混練物を押圧する。これにより、底面に溝が形成され、溶媒が含まれているために比較的変形が容易な電極混練物は、押圧されることで溝によって形成された空間へと流動し、底面に形成された溝を埋めるように集電体の表面に追従しながら変形する。そのため、高固形の電極混練物を塗布した場合であっても、集電体に対する電極混練物の接着強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】リチウムイオン二次電池の概略図である。
【図２】電極製造装置の概略構成図である。
【図３】スリットダイの詳細な構成について説明する図である。
【図４】塗布装置によって金属箔に塗布された電極混練物を示す図である。
【図５】本実施形態による電極の製造工程について説明する図である。
【図６】第２実施形態による塗布装置について説明する図である。
【図７】第２実施形態による塗布装置によって金属箔に塗布された電極混練物の底面を示した図である。
【図８】他の実施形態による第２ロールの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態によるリチウムイオン二次電池１の概略図である。図１（Ａ）はリチウムイオン二次電池１の斜視図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００１２】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、リチウムイオン二次電池１は、発電要素２と、発電要素２を収容する外装ケース３と、を備える。
【００１３】
発電要素２は、正極４、電解質層としてのセパレータ５、及び負極６を順次積層した積層体として構成される。正極４は板状の正極集電体４ａの両面に正極層４ｂを有しており、負極６は板状の負極集電体６ａの両面に負極層６ｂを有している。なお、発電要素２の最外層に配置される正極４においては、正極集電体４ａの片面のみに正極層４ｂが形成される。
【００１４】
隣接する正極４、セパレータ５、及び負極６が一つの単位電池７を構成しており、リチウムイオン電池１は積層された複数の単位電池７をそれぞれ電気的に並列接続して構成される。
【００１５】
外装ケース３は、アルミニウム等の金属をポリプロピレンフィルム等の絶縁体で被覆した高分子−金属複合ラミネートフィルムのシート材からなる。外装ケース３は、発電要素２を収納した状態で、ケース外周部が熱融着によって接合される。この外装ケース３には、発電要素２からの電力を外部に取り出すため、外部端子としての正極タブ８及び負極タブ９が設けられる。
【００１６】
正極タブ８の一端は外装ケース３の外側にあり、正極タブ８の他端は外装ケース３の内部で各正極集電体４ａの集合部に接続する。負極タブ９の一端は外装ケース３の外側にあり、負極タブ９の他端は外装ケース３の内部で各負極集電体６ａの集合部に接続する。
【００１７】
次に、電極（正極４又は負極６）の一般的な製造方法について簡単に説明する。
【００１８】
一般的に電極は、電極材と溶媒とを混練させたスラリー状の電極混練物を集電体（正極集電体４ａ又は負極集電体６ａ）に塗布する塗布工程の後に、電極混練物の溶媒を揮発させて固形分１００％の電極層（正極層４ｂ又は負極層６ｂ）を形成する乾燥工程、及び電極層を圧縮してその厚さ（嵩密度）を調整するプレス工程を経て製造される。
【００１９】
ここで、リチウムイオン二次電池の製造設備のコストを下げるには、乾燥工程に要する時間を短くして乾燥炉長を短くすることが有効である。そして、乾燥工程に要する時間を短くするには、比較的高固形の電極混練物を集電体に塗布して揮発させる溶媒の絶対量を減らすことが有効である。
【００２０】
しかしながら、集電体に塗布する電極混練物が高固形になるほど電極混練物の粘性も高くなり、また、集電体との界面の濡れ性も悪くなるので、塗布時における電極混練物の集電体に対する形状追従性、ひいては接着性が悪化する。そのため、集電体に対する電極混練物の接着強度が十分でない部分（以下「接着未了部」という。）がバラツキをもって発生することがある。
【００２１】
このような接着未了部が存在する状態で乾燥処理を行ってしまうと、その後にプレス処理を行っても接着未了部の接着強度を向上させることは難しい。これは、乾燥処理によって集電体上には電極混練物から溶媒を揮発させた固形分１００％の電極層が形成されるので、集電体との界面の濡れ性も悪く、プレス（押圧）しても電極層自体が圧縮されるだけで集電体に対する形状追従性が低いからである。
【００２２】
その結果、電極層が集電体から剥がれやすくなり、リチウムイオン二次電池の電池性能や耐久性能が低下してしまう。
【００２３】
そこで本実施形態では、塗布後、乾燥処理の前にプレス処理を行うようにするとともに、プレス時における電極混練物の形状追従性を高めるために、電極混練物の底面（集電体の表面に接する側の面）に溝を入れた状態で集電体に塗布する。以下、この本実施形態による電極製造方法と、その電極製造方法に使用する電極製造装置について説明する。
【００２４】
図２は、リチウムイオン電池１の電極製造時に使用する本実施形態による電極製造装置１００の概略構成図である。
【００２５】
電極製造装置１００は、搬送装置１０と、混練装置２０と、塗布装置３０と、プレス装置４０と、乾燥装置５０と、を備える。
【００２６】
電極製造装置１００は、搬送装置１０によって搬送される金属箔１４の表面に、混練装置２０で混練した電極混練物２１を塗布装置３０によって塗布し、プレス装置４０によって電極混練物２１の厚みを調整した後、乾燥装置５０によって乾燥させて電極を製造する装置である。
【００２７】
以下、電極製造装置１００を構成する各装置について詳しく説明する。
【００２８】
搬送装置１０は、引取ロール１１と、巻取ロール１２と、サポートロール１３と、を備える。搬送装置１０は、ロールトゥロール方式によって正極集電体４ａ又は負極集電体６ａとなる薄い膜状の金属箔（厚さ１０［μｍ］〜４０［μｍ］）１４を引取ロール１１から巻取ロール１２へと搬送する。
【００２９】
本実施形態では、正極４を製造する場合には正極集電体４ａとなる金属箔１４としてアルミニウム箔を使用し、負極６を製造する場合には負極集電体６ａとなる金属箔１４として銅箔を使用するが、これに限られるものではない。
【００３０】
引取ロール１１には、金属箔１４が巻かれる。引取ロール１１は制動機構１５を備えており、この制動機構１５によって引取ロール１１の回転が適宜規制され、金属箔１４に所定の張力が付与される。
【００３１】
巻取ロール１２は、駆動モータ１６によって回転駆動され、引取ロール１１から引き取った金属箔１４を巻き取る。
【００３２】
サポートロール１３は、引取ロール１１と巻取ロール１２との間の金属箔搬送経路に複数設けられ、搬送中の金属箔１４の下面を保持する。
【００３３】
混練装置２０は二軸混練機であり、電極材を溶媒中で均一に分散させて、所定のせん断速度（シアレート）［１／ｓｅｃ］で所定の粘度[Ｐａ・ｓ]に調整されたスラリー状の電極混練物２１を製造する装置である。混練装置２０は、製造された電極混練物２１の温度が４０［℃］〜６０［℃］となるように、加温しつつ電極材を溶媒中で均一に分散させている。混練装置２０は二軸混練機に限られるものではなく、例えば遊星式ミキサやニーダを用いても良い。
【００３４】
塗布装置３０は、混練装置２０で製造された電極混練物２１を金属箔１４の表面に塗布する装置であって、ギヤポンプ３１と、スリットダイ３２と、を備える。
【００３５】
ギヤポンプ３１は、混練装置２０とスリットダイ３２との間に設けられ、混練装置２０で製造された電極混練物２１を加圧してスリットダイ３２へ送り込む。
【００３６】
スリットダイ３２は、ギヤポンプから送り込まれた電極混練物を、先端部に形成されたスリット３３から押し出して搬送途中の金属箔１４の表面に塗布する。このときスリットダイ３２は、電極混練物の底面（集電体の表面に接する側の面）に、電極混練物の押し出し方向（Machine Direction；以下「ＭＤ方向」という。）に複数の並行な溝を形成しながら電極混練物を押し出す。また、スリットダイ３２は、金属箔１４の搬送方向に所定の間隔を空けながら、金属箔１４の搬送方向と平行に電極混練物を押し出して塗布する。
【００３７】
スリットダイ３２の詳細な構成については図３を参照して後述する。
【００３８】
プレス装置４０は例えばローラプレスであって、塗布装置３０よりも下流側の金属箔搬送経路に設けられて、電極混練物２１を押圧する装置である。
【００３９】
プレス装置４０は、金属箔１４の表面側から電極混練物２１を直接押圧する第１ローラ４１ａと、金属箔１４の底面側から金属箔１４を介して電極混練物２１を押圧する第２ローラ４１ｂと、を備える。プレス装置４０は、電極混練物２１を第１ローラ４１ａと第２ローラ４１ｂとで挟みこんで圧縮し、電極混練物２１の集電体に対する接着強度を上げるとともに、電極混練物２１の嵩密度を調整する。
【００４０】
乾燥装置５０は例えば熱風乾燥炉であり、プレス装置４０よりも下流側の金属箔搬送経路に設けられる。乾燥装置５０は、装置内の温度を所定温度に保ちつつ電極混練物２１に熱風を吹き付け、電極混練物中の溶媒を揮発除去させて、電極混練物２１を乾燥させる装置である。
【００４１】
図３は、スリットダイ３２の詳細な構成について説明する図である。図３（Ａ）は、スリットダイ３２の正面拡大図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００４２】
図３（Ａ）に示すように、スリットダイ３２のスリット３３の底面には、底面から突起した４本のリブ３４が形成される。リブ３４は、スリット３３から押し出される電極混練物２１の幅方向（Traverse Direction；以下「ＴＤ方向」という。）に所定の間隔を空けて形成される。このリブ３４により、スリット３３から電極混練物２１を押し出すときに、電極混練物２１の底面に複数の溝２２ａ（図４参照）がＭＤ方向に並行に形成される。
【００４３】
また、図３（Ｂ）に示すように、このリブ３４は、スリット３３の底面にライン状に形成されており、ＭＤ方向に所定の長さを持っている。このように、リブ３４にＭＤ方向の長さを持たせることで、底面に溝２２ａを形成した場合の品質荒れ（例えば、電極層のひび割れや亀裂、破れ、線キズ、厚み変動など）を抑制することができる。
【００４４】
図４（Ａ）は、塗布装置３０とプレス装置４０との間の金属箔搬送経路上の金属箔１４を上方から見たときの図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。なお、理解を容易にするために、図４（Ａ）では電極混練物２１の底面に形成されている溝２２ａを破線で示した。
【００４５】
図４（Ａ）に示すように、スリットダイ３２のスリット３３に形成されたリブ３４によって、電極混練物２１の底面には、ＭＤ方向に電極混練物２１の一端から他端まで伸びる複数の溝２２ａが並行に形成される。
【００４６】
ここで、図４（Ｂ）に示すように、電極混練物２１の底面に溝２２ａを形成することによって、金属箔１４と電極混練物２１とが接触しない空間（以下「非接触部」という。）が生じる。この非接触部が多くなりすぎると、電子の移動性が悪くなり、リチウムイオン二次電池１の内部抵抗が増加して電池性能が悪化する。そのため、電極混練物２１の底面に形成する溝２２ａは、電池性能が悪化しない範囲で形成することが望ましい。具体的には、非接触部の割合が電極混練物２１の底面の面積の８０％未満となるようにすることが望ましい。
【００４７】
また、溝２２ａの深さを深くしすぎると、溝２２ａによって形成される空間２３の体積が増加する。そうすると、電極層の体積が低下するので、リチウムイオン二次電池１のエネルギ密度が低下してしまう。そのため、溝２２ａの深さもリチウムイオン二次電池１のエネルギ密度を考慮して設定することが望ましい。具体的には、５０［μｍ］以下にすることが望ましい。
【００４８】
図５は、本実施形態による電極製造方法について説明する図である。
【００４９】
図５に示すように、本実施形態では、混練工程、塗布工程、プレス工程、及び乾燥工程を経て電極が製造される。
【００５０】
混練工程では、混練装置２０によって電極材と溶媒とを混練し、所定のせん断速度において所定の粘度に調整されたスラリー状の電極混練物２１を製造する。
【００５１】
ここで、本実施形態では、製造された電極混練物２１が高固形の混練物となるように溶媒の量を調節している。具体的には、溶媒の重量パーセント（ｗｔ％）が、電極混練物２１の１０［ｗｔ％］〜３０［ｗｔ％］となるように調節している。
【００５２】
このように、金属箔１４に塗布する電極混練物２１を高固形とすることで、乾燥前に電極混練物２１をプレスすることを可能としている。また、高固形とすることで、電極混練物中の溶媒量が相対的に少なくなるので、乾燥時間も短くすることができる。
【００５３】
なお、本実施形態でいう高固形の混練物とは、せん断速度を５０［１／ｓｅｃ］から４０００［１／ｓｅｃ］の範囲に規定したときの粘度が、１０［Ｐａ・ｓ］から１０００［Ｐａ・ｓ］の範囲にあるものをいう。この中でも、せん断速度を２００［１／ｓｅｃ］から４０００［１／ｓｅｃ］の範囲に規定したときの粘度が、１０［Ｐａ・ｓ］から１０００［Ｐａ・ｓ］の範囲にあることが好ましい。
【００５４】
電極混練物２１には、正極４を製造する場合に製造される正極混練物と、負極６を製造する場合に製造される負極混練物と、がある。
【００５５】
正極混練物を製造する場合は、混練装置２０に電極材としての正極活物質、導電助剤、及びバインダ（結着剤）が投入され、これらが溶媒中で均一に分散させられる。負極混練物を製造する場合は、混練装置２０に電極材としての負極活物質、導電助剤、及びバインダが投入され、これらが溶媒中で均一に分散させられる。
【００５６】
正極活物質は、リチウム金属酸化物などのリチウムイオンを吸蔵・放出する物質である。本実施形態では、正極活物質としてマンガン酸リチウムを使用する。
【００５７】
負極活物質は、リチウム金属酸化物やハードカーボン、グラファイトなどのリチウムイオンを放出・吸蔵する物質である。本実施形態では、負極活物質としてハードカーボンを使用する。
【００５８】
導電助剤は、カーボン材料（カーボン粉末やカーボンファイバ）などの導電性を高める物質である。カーボン粉末としては、アセチレンブラック、ファーネスブラック、及びケッチェンブラックなどの種々のカーボンブラックや、グラファイト粉末を使用することができる。本実施形態では、正極混練物を製造する場合も負極混練物を製造する場合も共に、導電助剤としてカーボンブラックを使用する。
【００５９】
バインダは、活物質微粒子同士を結び付ける物質である。本実施形態では、正極混練物を製造する場合も負極混練物を製造する場合も共に、バインダとしてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を使用するが、これに限られるものではない。
【００６０】
溶媒は、電極材を溶かす液体である。本実施形態では、正極混練物を製造する場合も負極混練物を製造する場合も共に、溶媒としてＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）を使用するが、これに限られるものではない。
【００６１】
塗布工程では、混練工程で製造された高固形の電極混練物２１をスリットダイ３２のスリット３３から金属箔搬送方向と平行に押し出し、リブ３４によって電極混練物２１の底面に溝２２ａを形成しながら金属箔１４の表面に塗布する。
【００６２】
プレス工程では、塗布工程で金属箔１４の表面に塗布した高固形の電極混練物２１を室温で１分間搬送してある程度固形分を調整した後に（予備乾燥）、その電極混練物２１をプレス装置４０によって表裏両面から押圧し、電極混練物２１の厚みを調整する。このとき、電極混練物２１の底面には溝２２ａが形成されているので、プレス装置４０によって押圧された電極混練物２１は溝２２ａによって形成された空間２３へと流動する。つまり、プレス装置４０によって押圧された電極混練物２１は、底面に形成された溝２２ａを埋めるように金属箔１４の表面に追従しながら圧縮変形する。そのため、このプレス工程において、金属箔１４と電極混練物２１の接着強度向上させることができる。
【００６３】
乾燥工程では、プレス工程で厚みが調整された電極混練物２１を、約１００［℃］に設定した乾燥装置５０に約５分間投入し、電極混練物２１から溶媒を完全に揮発させて固形分１００％の電極層とする。
【００６４】
なお、この乾燥工程の後に再度電極層をプレス装置４０によって押圧し、電極層の厚みを微調整しても良い。
【００６５】
以上説明した本実施形態によれば、スリットダイ３２のスリット３３の底面に複数のリブ３４を形成し、スリット３３から電極混練物２１が押し出されるときに、電極混練物２１の底面に複数の溝２２ａがＭＤ方向に並行に形成されるようにした。そして、この電極混練物２１を金属箔１４に塗布した後、完全な乾燥処理（電極混練物２１から完全に溶媒を揮発させて固形分１００％の電極層とすること）を行う前に、プレス処理を行うこととした。
【００６６】
このように、完全な乾燥処理の前にプレス処理を行うとともに、底面に溝２２ａが形成された電極混練物２１を金属箔１４に塗布することで、高固形の電極混練物２１を塗布した場合であっても、プレス処理によって金属箔１４に対する電極混練物２１の接着強度を向上させることができる。
【００６７】
詳しくは、底面に溝２２ａが形成され、溶媒が含まれているために比較的変形が容易な電極混練物２１は、押圧されることで溝２２ａによって形成された空間２３へと流動し、底面に形成された溝２２ａを埋めるように金属箔１４の表面に追従しながら圧縮変形する。そして、この圧縮変形は、溶媒が含まれているために金属箔１４との界面の濡れ性が良い状態で起こるので、圧縮変形時における金属箔１４に対する電極混練物２１の形状追従性も良い。そのため、高固形の電極混練物２１を塗布した場合であっても、その後のプレス処理によって金属箔１４に対する電極混練物２１の接着強度を向上させることができるのである。
【００６８】
そしてこれにより、接着未了部の発生を抑制でき、金属箔１４と電極混練物２１の接着面積が増加するので、製造された電極において、集電体と電極層との間で良好な電子伝導パスが構築される。そのため、リチウムイオン二次電池１の内部抵抗を抑えることができ、電池性能を向上させることができる。また、接着強度を向上させることによって、リチウムイオン二次電池１の充放電を繰り返した時の集電体や電極層の収縮による剥がれを抑制できるので、リチウムイオン二次電池１の耐久性を向上させることができる。
【００６９】
また、電極混練物２１の底面に形成された溝２２ａは、ＭＤ方向に電極混練物２１の一端から他端にわたって形成されている。そのため、電極混練物２１を圧縮したときに、溝２２ａによって形成された空間２３の空気を電極混練物２１の両端から排出することができる。そのため、電極混練物２１を圧縮したときに、その電極混練物２１をより容易に底面の溝２２ａが埋まるように圧縮変形させることができる。
【００７０】
また、電極混練物２１の底面に溝２２ａを形成するにあたって、スリットダイ３２のスリット３３の底面にリブ３４を形成するだけで良いので、スリットダイ３２の製造又は改修を安易、かつ、安価に行うことができる。そのため、製造コストや設備投資額を抑えることができる。
【００７１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本発明の第２実施形態は、電極混練物２１の底面にＴＤ方向に伸びる溝２２ｂをさらに形成する点で第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。なお、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。
【００７２】
図６は、本実施形態による塗布装置３０について説明する図である。図６（Ａ）は、塗布装置３０の概略構成図であり、図６（Ｂ）は、後述する押し型ローラ３５の第２ロール３７の斜視図である。
【００７３】
図６（Ａ）に示すように、本実施形態による塗布装置３０は、ギヤポンプ３１とスリットダイ３２の他に、さらに押し型ロール３５を備える。
【００７４】
押し型ロール３５は、第１ロール３６と、第２ロール３７と、を備える。
【００７５】
第１ロール３６は、スリットダイ３２のスリット３３から押し出された電極混練物２１の表面に接しながら反転し、その電極混練物２１を金属箔１４まで案内する。
【００７６】
第２ロール３７は、スリットダイ３２のスリット３３から押し出された電極混練物２１の底面を保持しながら反転し、その電極混練物２１を金属箔１４まで案内する。また、図６（Ｂ）にも示すように、第２ロール３７のロール面には、軸方向に伸びるリブ３８が等間隔に４本形成されている。
【００７７】
このように、押し型ロール３５は、スリットダイ３２のスリット３３から押し出された底面にＭＤ方向の溝２２ａが形成された電極混練物２１を、第１ロール３６と第２ロール３７とによって挟み込みながら金属箔１４まで案内する。そして、このとき、第２ロール３７のローラ面に形成されたリブ３８によって、電極混練物２１の底面にさらにＴＤ方向に伸びる溝２２ｂを複数形成する。
【００７８】
図７は、本実施形態による塗布装置３０によって金属箔１４に塗布された電極混練物２１の底面を示した図である。
【００７９】
図７に示すように、本実施形態による塗布装置３０によれば、電極混練物２１の底面に、ＭＤ方向に電極混練物２１の一端から他端にわたって伸びる並行な溝２２ａの他に、ＴＤ方向に電極混練物２１の一端から他端にわたって伸びる並行な溝２２ｂを形成することができる。
【００８０】
以上説明した本実施形態によれば、ＭＤ方向だけでなくＴＤ方向にも溝２２ｂを形成した。このとき、ＴＤ方向に形成された溝２２ｂは、ＭＤ方向に形成された溝２２ａよりも長さが短いので、第１実施形態と比べてこのＴＤ方向に形成された溝２２ｂの両端から容易に空気を排出することができる。そのため、第１実施形態と比べて押圧された電極混練物２１をより容易に圧縮変形させることができ、金属箔１４に対する形状追従性、ひいては接着性を向上させることができる。
【００８１】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【００８２】
例えば、前述した各実施形態において、スリット３３の底面に４本のリブ３４を形成したが、リブ３４の本数はこれに限らず、１本以上あれば良い。
【００８３】
また、前述した第２実施形態において、図８に示すように、第２ロール３７のローラ面に軸方向に伸びるリブ３８に加えて周方向に伸びるリブ３９を形成すれば、スリットダイ３２のスリット３３の底面にリブ３４を形成しなくても、電極混練物２１の底面に第２実施形態と同様の溝２２ｂを形成することができる。つまり、電極混練物２１の底面に、ＭＤ方向に伸びる並行な溝２２ａの他に、ＴＤ方向に伸びる並行な溝２２ｂを形成することができる。そのため、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００８４】
４ａ 正極集電体（集電体）
４ｂ 正極層（電極層）
６ａ 負極集電体（集電体）
６ｂ 負極層（電極層）
１４ 金属箔（集電体）
２１ 電極混練物
２２ａ 溝
３０ 塗布装置
３２ スリットダイ（押出成形器）
３３ スリット
３４ リブ（加工部、突起）
１００ 電極製造装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は電極製造装置及び電極製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電極製造方法として、比較的高固形の電極混練物を集電体に塗布するものがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３３４８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、高固形の電極混練物は集電体に対する形状追従性が悪いため、集電体と電極混練物との接着強度が低いという問題点があった。
【０００５】
本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、電極混練物の集電体に対する形状追従性を向上させ、高固形の電極混練物を塗布したときの集電体と電極混練物との接着強度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、電極材と溶媒とを混練させたスラリー状の電極混練物を集電体上に塗布し、その電極混練物から溶媒を揮発させて前記集電体上に電極層を形成する電極製造装置である。そして、溶媒揮発前に押圧可能なように所定のシアレートにおいて粘度が調整された高固形の電極混練物の集電体塗布面に溝を形成する加工部を含み、その加工部によって集電体塗布面に溝を形成した電極混練物を集電体に塗布する塗布装置と、集電体に塗布された電極混練物を押圧して圧縮する加圧装置と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、電極材と溶媒とを混練させたスラリー状の電極混練物を集電体上に配置し、その電極混練物から溶媒を揮発させて前記集電体上に電極層を形成する電極製造方法である。そして、集電体上に配置され、集電体との接着面に溝が形成されているとともに溶媒揮発前に押圧可能なように所定のシアレートにおいて粘度が調整された高固形の電極混練物を、押圧して圧縮するプレス工程を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、集電体塗布面に溝が形成された電極混練物を集電体に塗布した後、その電極混練物から溶媒を完全に揮発させて電極層とする乾燥処理の前に電極混練物を押圧する。これにより、底面に溝が形成され、溶媒が含まれているために比較的変形が容易な電極混練物は、押圧されることで溝によって形成された空間へと流動し、底面に形成された溝を埋めるように集電体の表面に追従しながら変形する。そのため、高固形の電極混練物を塗布した場合であっても、集電体に対する電極混練物の接着強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】リチウムイオン二次電池の概略図である。
【図２】電極製造装置の概略構成図である。
【図３】スリットダイの詳細な構成について説明する図である。
【図４】塗布装置によって金属箔に塗布された電極混練物を示す図である。
【図５】本実施形態による電極の製造工程について説明する図である。
【図６】第２実施形態による塗布装置について説明する図である。
【図７】第２実施形態による塗布装置によって金属箔に塗布された電極混練物の底面を示した図である。
【図８】他の実施形態による第２ロールの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態によるリチウムイオン二次電池１の概略図である。図１（Ａ）はリチウムイオン二次電池１の斜視図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００１２】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、リチウムイオン二次電池１は、発電要素２と、発電要素２を収容する外装ケース３と、を備える。
【００１３】
発電要素２は、正極４、電解質層としてのセパレータ５、及び負極６を順次積層した積層体として構成される。正極４は板状の正極集電体４ａの両面に正極層４ｂを有しており、負極６は板状の負極集電体６ａの両面に負極層６ｂを有している。なお、発電要素２の最外層に配置される正極４においては、正極集電体４ａの片面のみに正極層４ｂが形成される。
【００１４】
隣接する正極４、セパレータ５、及び負極６が一つの単位電池７を構成しており、リチウムイオン電池１は積層された複数の単位電池７をそれぞれ電気的に並列接続して構成される。
【００１５】
外装ケース３は、アルミニウム等の金属をポリプロピレンフィルム等の絶縁体で被覆した高分子−金属複合ラミネートフィルムのシート材からなる。外装ケース３は、発電要素２を収納した状態で、ケース外周部が熱融着によって接合される。この外装ケース３には、発電要素２からの電力を外部に取り出すため、外部端子としての正極タブ８及び負極タブ９が設けられる。
【００１６】
正極タブ８の一端は外装ケース３の外側にあり、正極タブ８の他端は外装ケース３の内部で各正極集電体４ａの集合部に接続する。負極タブ９の一端は外装ケース３の外側にあり、負極タブ９の他端は外装ケース３の内部で各負極集電体６ａの集合部に接続する。
【００１７】
次に、電極（正極４又は負極６）の一般的な製造方法について簡単に説明する。
【００１８】
一般的に電極は、電極材と溶媒とを混練させたスラリー状の電極混練物を集電体（正極集電体４ａ又は負極集電体６ａ）に塗布する塗布工程の後に、電極混練物の溶媒を揮発させて固形分１００％の電極層（正極層４ｂ又は負極層６ｂ）を形成する乾燥工程、及び電極層を圧縮してその厚さ（嵩密度）を調整するプレス工程を経て製造される。
【００１９】
ここで、リチウムイオン二次電池の製造設備のコストを下げるには、乾燥工程に要する時間を短くして乾燥炉長を短くすることが有効である。そして、乾燥工程に要する時間を短くするには、比較的高固形の電極混練物を集電体に塗布して揮発させる溶媒の絶対量を減らすことが有効である。
【００２０】
しかしながら、集電体に塗布する電極混練物が高固形になるほど電極混練物の粘性も高くなり、また、集電体との界面の濡れ性も悪くなるので、塗布時における電極混練物の集電体に対する形状追従性、ひいては接着性が悪化する。そのため、集電体に対する電極混練物の接着強度が十分でない部分（以下「接着未了部」という。）がバラツキをもって発生することがある。
【００２１】
このような接着未了部が存在する状態で乾燥処理を行ってしまうと、その後にプレス処理を行っても接着未了部の接着強度を向上させることは難しい。これは、乾燥処理によって集電体上には電極混練物から溶媒を揮発させた固形分１００％の電極層が形成されるので、集電体との界面の濡れ性も悪く、プレス（押圧）しても電極層自体が圧縮されるだけで集電体に対する形状追従性が低いからである。
【００２２】
その結果、電極層が集電体から剥がれやすくなり、リチウムイオン二次電池の電池性能や耐久性能が低下してしまう。
【００２３】
そこで本実施形態では、塗布後、乾燥処理の前にプレス処理を行うようにするとともに、プレス時における電極混練物の形状追従性を高めるために、電極混練物の底面（集電体の表面に接する側の面）に溝を入れた状態で集電体に塗布する。以下、この本実施形態による電極製造方法と、その電極製造方法に使用する電極製造装置について説明する。
【００２４】
図２は、リチウムイオン電池１の電極製造時に使用する本実施形態による電極製造装置１００の概略構成図である。
【００２５】
電極製造装置１００は、搬送装置１０と、混練装置２０と、塗布装置３０と、プレス装置４０と、乾燥装置５０と、を備える。
【００２６】
電極製造装置１００は、搬送装置１０によって搬送される金属箔１４の表面に、混練装置２０で混練した電極混練物２１を塗布装置３０によって塗布し、プレス装置４０によって電極混練物２１の厚みを調整した後、乾燥装置５０によって乾燥させて電極を製造する装置である。
【００２７】
以下、電極製造装置１００を構成する各装置について詳しく説明する。
【００２８】
搬送装置１０は、引取ロール１１と、巻取ロール１２と、サポートロール１３と、を備える。搬送装置１０は、ロールトゥロール方式によって正極集電体４ａ又は負極集電体６ａとなる薄い膜状の金属箔（厚さ１０［μｍ］〜４０［μｍ］）１４を引取ロール１１から巻取ロール１２へと搬送する。
【００２９】
本実施形態では、正極４を製造する場合には正極集電体４ａとなる金属箔１４としてアルミニウム箔を使用し、負極６を製造する場合には負極集電体６ａとなる金属箔１４として銅箔を使用するが、これに限られるものではない。
【００３０】
引取ロール１１には、金属箔１４が巻かれる。引取ロール１１は制動機構１５を備えており、この制動機構１５によって引取ロール１１の回転が適宜規制され、金属箔１４に所定の張力が付与される。
【００３１】
巻取ロール１２は、駆動モータ１６によって回転駆動され、引取ロール１１から引き取った金属箔１４を巻き取る。
【００３２】
サポートロール１３は、引取ロール１１と巻取ロール１２との間の金属箔搬送経路に複数設けられ、搬送中の金属箔１４の下面を保持する。
【００３３】
混練装置２０は二軸混練機であり、電極材を溶媒中で均一に分散させて、所定のせん断速度（シアレート）［１／ｓｅｃ］で所定の粘度[Ｐａ・ｓ]に調整されたスラリー状の電極混練物２１を製造する装置である。混練装置２０は、製造された電極混練物２１の温度が４０［℃］〜６０［℃］となるように、加温しつつ電極材を溶媒中で均一に分散させている。混練装置２０は二軸混練機に限られるものではなく、例えば遊星式ミキサやニーダを用いても良い。
【００３４】
塗布装置３０は、混練装置２０で製造された電極混練物２１を金属箔１４の表面に塗布する装置であって、ギヤポンプ３１と、スリットダイ３２と、を備える。
【００３５】
ギヤポンプ３１は、混練装置２０とスリットダイ３２との間に設けられ、混練装置２０で製造された電極混練物２１を加圧してスリットダイ３２へ送り込む。
【００３６】
スリットダイ３２は、ギヤポンプから送り込まれた電極混練物を、先端部に形成されたスリット３３から押し出して搬送途中の金属箔１４の表面に塗布する。このときスリットダイ３２は、電極混練物の底面（集電体の表面に接する側の面）に、電極混練物の押し出し方向（Machine Direction；以下「ＭＤ方向」という。）に複数の並行な溝を形成しながら電極混練物を押し出す。また、スリットダイ３２は、金属箔１４の搬送方向に所定の間隔を空けながら、金属箔１４の搬送方向と平行に電極混練物を押し出して塗布する。
【００３７】
スリットダイ３２の詳細な構成については図３を参照して後述する。
【００３８】
プレス装置４０は例えばローラプレスであって、塗布装置３０よりも下流側の金属箔搬送経路に設けられて、電極混練物２１を押圧する装置である。
【００３９】
プレス装置４０は、金属箔１４の表面側から電極混練物２１を直接押圧する第１ローラ４１ａと、金属箔１４の底面側から金属箔１４を介して電極混練物２１を押圧する第２ローラ４１ｂと、を備える。プレス装置４０は、電極混練物２１を第１ローラ４１ａと第２ローラ４１ｂとで挟みこんで圧縮し、電極混練物２１の集電体に対する接着強度を上げるとともに、電極混練物２１の嵩密度を調整する。
【００４０】
乾燥装置５０は例えば熱風乾燥炉であり、プレス装置４０よりも下流側の金属箔搬送経路に設けられる。乾燥装置５０は、装置内の温度を所定温度に保ちつつ電極混練物２１に熱風を吹き付け、電極混練物中の溶媒を揮発除去させて、電極混練物２１を乾燥させる装置である。
【００４１】
図３は、スリットダイ３２の詳細な構成について説明する図である。図３（Ａ）は、スリットダイ３２の正面拡大図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００４２】
図３（Ａ）に示すように、スリットダイ３２のスリット３３の底面には、底面から突起した４本のリブ３４が形成される。リブ３４は、スリット３３から押し出される電極混練物２１の幅方向（Traverse Direction；以下「ＴＤ方向」という。）に所定の間隔を空けて形成される。このリブ３４により、スリット３３から電極混練物２１を押し出すときに、電極混練物２１の底面に複数の溝２２ａ（図４参照）がＭＤ方向に並行に形成される。
【００４３】
また、図３（Ｂ）に示すように、このリブ３４は、スリット３３の底面にライン状に形成されており、ＭＤ方向に所定の長さを持っている。このように、リブ３４にＭＤ方向の長さを持たせることで、底面に溝２２ａを形成した場合の品質荒れ（例えば、電極層のひび割れや亀裂、破れ、線キズ、厚み変動など）を抑制することができる。
【００４４】
図４（Ａ）は、塗布装置３０とプレス装置４０との間の金属箔搬送経路上の金属箔１４を上方から見たときの図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。なお、理解を容易にするために、図４（Ａ）では電極混練物２１の底面に形成されている溝２２ａを破線で示した。
【００４５】
図４（Ａ）に示すように、スリットダイ３２のスリット３３に形成されたリブ３４によって、電極混練物２１の底面には、ＭＤ方向に電極混練物２１の一端から他端まで伸びる複数の溝２２ａが並行に形成される。
【００４６】
ここで、図４（Ｂ）に示すように、電極混練物２１の底面に溝２２ａを形成することによって、金属箔１４と電極混練物２１とが接触しない空間（以下「非接触部」という。）が生じる。この非接触部が多くなりすぎると、電子の移動性が悪くなり、リチウムイオン二次電池１の内部抵抗が増加して電池性能が悪化する。そのため、電極混練物２１の底面に形成する溝２２ａは、電池性能が悪化しない範囲で形成することが望ましい。具体的には、非接触部の割合が電極混練物２１の底面の面積の８０％未満となるようにすることが望ましい。
【００４７】
また、溝２２ａの深さを深くしすぎると、溝２２ａによって形成される空間２３の体積が増加する。そうすると、電極層の体積が低下するので、リチウムイオン二次電池１のエネルギ密度が低下してしまう。そのため、溝２２ａの深さもリチウムイオン二次電池１のエネルギ密度を考慮して設定することが望ましい。具体的には、５０［μｍ］以下にすることが望ましい。
【００４８】
図５は、本実施形態による電極製造方法について説明する図である。
【００４９】
図５に示すように、本実施形態では、混練工程、塗布工程、プレス工程、及び乾燥工程を経て電極が製造される。
【００５０】
混練工程では、混練装置２０によって電極材と溶媒とを混練し、所定のせん断速度において所定の粘度に調整されたスラリー状の電極混練物２１を製造する。
【００５１】
ここで、本実施形態では、製造された電極混練物２１が高固形の混練物となるように溶媒の量を調節している。具体的には、溶媒の重量パーセント（ｗｔ％）が、電極混練物２１の１０［ｗｔ％］〜３０［ｗｔ％］となるように調節している。
【００５２】
このように、金属箔１４に塗布する電極混練物２１を高固形とすることで、乾燥前に電極混練物２１をプレスすることを可能としている。また、高固形とすることで、電極混練物中の溶媒量が相対的に少なくなるので、乾燥時間も短くすることができる。
【００５３】
なお、本実施形態でいう高固形の混練物とは、せん断速度を５０［１／ｓｅｃ］から４０００［１／ｓｅｃ］の範囲に規定したときの粘度が、１０［Ｐａ・ｓ］から１０００［Ｐａ・ｓ］の範囲にあるものをいう。この中でも、せん断速度を２００［１／ｓｅｃ］から４０００［１／ｓｅｃ］の範囲に規定したときの粘度が、１０［Ｐａ・ｓ］から１０００［Ｐａ・ｓ］の範囲にあることが好ましい。
【００５４】
電極混練物２１には、正極４を製造する場合に製造される正極混練物と、負極６を製造する場合に製造される負極混練物と、がある。
【００５５】
正極混練物を製造する場合は、混練装置２０に電極材としての正極活物質、導電助剤、及びバインダ（結着剤）が投入され、これらが溶媒中で均一に分散させられる。負極混練物を製造する場合は、混練装置２０に電極材としての負極活物質、導電助剤、及びバインダが投入され、これらが溶媒中で均一に分散させられる。
【００５６】
正極活物質は、リチウム金属酸化物などのリチウムイオンを吸蔵・放出する物質である。本実施形態では、正極活物質としてマンガン酸リチウムを使用する。
【００５７】
負極活物質は、リチウム金属酸化物やハードカーボン、グラファイトなどのリチウムイオンを放出・吸蔵する物質である。本実施形態では、負極活物質としてハードカーボンを使用する。
【００５８】
導電助剤は、カーボン材料（カーボン粉末やカーボンファイバ）などの導電性を高める物質である。カーボン粉末としては、アセチレンブラック、ファーネスブラック、及びケッチェンブラックなどの種々のカーボンブラックや、グラファイト粉末を使用することができる。本実施形態では、正極混練物を製造する場合も負極混練物を製造する場合も共に、導電助剤としてカーボンブラックを使用する。
【００５９】
バインダは、活物質微粒子同士を結び付ける物質である。本実施形態では、正極混練物を製造する場合も負極混練物を製造する場合も共に、バインダとしてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を使用するが、これに限られるものではない。
【００６０】
溶媒は、電極材を溶かす液体である。本実施形態では、正極混練物を製造する場合も負極混練物を製造する場合も共に、溶媒としてＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）を使用するが、これに限られるものではない。
【００６１】
塗布工程では、混練工程で製造された高固形の電極混練物２１をスリットダイ３２のスリット３３から金属箔搬送方向と平行に押し出し、リブ３４によって電極混練物２１の底面に溝２２ａを形成しながら金属箔１４の表面に塗布する。
【００６２】
プレス工程では、塗布工程で金属箔１４の表面に塗布した高固形の電極混練物２１を室温で１分間搬送してある程度固形分を調整した後に（予備乾燥）、その電極混練物２１をプレス装置４０によって表裏両面から押圧し、電極混練物２１の厚みを調整する。このとき、電極混練物２１の底面には溝２２ａが形成されているので、プレス装置４０によって押圧された電極混練物２１は溝２２ａによって形成された空間２３へと流動する。つまり、プレス装置４０によって押圧された電極混練物２１は、底面に形成された溝２２ａを埋めるように金属箔１４の表面に追従しながら圧縮変形する。そのため、このプレス工程において、金属箔１４と電極混練物２１の接着強度向上させることができる。
【００６３】
乾燥工程では、プレス工程で厚みが調整された電極混練物２１を、約１００［℃］に設定した乾燥装置５０に約５分間投入し、電極混練物２１から溶媒を完全に揮発させて固形分１００％の電極層とする。
【００６４】
なお、この乾燥工程の後に再度電極層をプレス装置４０によって押圧し、電極層の厚みを微調整しても良い。
【００６５】
以上説明した本実施形態によれば、スリットダイ３２のスリット３３の底面に複数のリブ３４を形成し、スリット３３から電極混練物２１が押し出されるときに、電極混練物２１の底面に複数の溝２２ａがＭＤ方向に並行に形成されるようにした。そして、この電極混練物２１を金属箔１４に塗布した後、完全な乾燥処理（電極混練物２１から完全に溶媒を揮発させて固形分１００％の電極層とすること）を行う前に、プレス処理を行うこととした。
【００６６】
このように、完全な乾燥処理の前にプレス処理を行うとともに、底面に溝２２ａが形成された電極混練物２１を金属箔１４に塗布することで、高固形の電極混練物２１を塗布した場合であっても、プレス処理によって金属箔１４に対する電極混練物２１の接着強度を向上させることができる。
【００６７】
詳しくは、底面に溝２２ａが形成され、溶媒が含まれているために比較的変形が容易な電極混練物２１は、押圧されることで溝２２ａによって形成された空間２３へと流動し、底面に形成された溝２２ａを埋めるように金属箔１４の表面に追従しながら圧縮変形する。そして、この圧縮変形は、溶媒が含まれているために金属箔１４との界面の濡れ性が良い状態で起こるので、圧縮変形時における金属箔１４に対する電極混練物２１の形状追従性も良い。そのため、高固形の電極混練物２１を塗布した場合であっても、その後のプレス処理によって金属箔１４に対する電極混練物２１の接着強度を向上させることができるのである。
【００６８】
そしてこれにより、接着未了部の発生を抑制でき、金属箔１４と電極混練物２１の接着面積が増加するので、製造された電極において、集電体と電極層との間で良好な電子伝導パスが構築される。そのため、リチウムイオン二次電池１の内部抵抗を抑えることができ、電池性能を向上させることができる。また、接着強度を向上させることによって、リチウムイオン二次電池１の充放電を繰り返した時の集電体や電極層の収縮による剥がれを抑制できるので、リチウムイオン二次電池１の耐久性を向上させることができる。
【００６９】
また、電極混練物２１の底面に形成された溝２２ａは、ＭＤ方向に電極混練物２１の一端から他端にわたって形成されている。そのため、電極混練物２１を圧縮したときに、溝２２ａによって形成された空間２３の空気を電極混練物２１の両端から排出することができる。そのため、電極混練物２１を圧縮したときに、その電極混練物２１をより容易に底面の溝２２ａが埋まるように圧縮変形させることができる。
【００７０】
また、電極混練物２１の底面に溝２２ａを形成するにあたって、スリットダイ３２のスリット３３の底面にリブ３４を形成するだけで良いので、スリットダイ３２の製造又は改修を安易、かつ、安価に行うことができる。そのため、製造コストや設備投資額を抑えることができる。
【００７１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本発明の第２実施形態は、電極混練物２１の底面にＴＤ方向に伸びる溝２２ｂをさらに形成する点で第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。なお、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。
【００７２】
図６は、本実施形態による塗布装置３０について説明する図である。図６（Ａ）は、塗布装置３０の概略構成図であり、図６（Ｂ）は、後述する押し型ローラ３５の第２ロール３７の斜視図である。
【００７３】
図６（Ａ）に示すように、本実施形態による塗布装置３０は、ギヤポンプ３１とスリットダイ３２の他に、さらに押し型ロール３５を備える。
【００７４】
押し型ロール３５は、第１ロール３６と、第２ロール３７と、を備える。
【００７５】
第１ロール３６は、スリットダイ３２のスリット３３から押し出された電極混練物２１の表面に接しながら反転し、その電極混練物２１を金属箔１４まで案内する。
【００７６】
第２ロール３７は、スリットダイ３２のスリット３３から押し出された電極混練物２１の底面を保持しながら反転し、その電極混練物２１を金属箔１４まで案内する。また、図６（Ｂ）にも示すように、第２ロール３７のロール面には、軸方向に伸びるリブ３８が等間隔に４本形成されている。
【００７７】
このように、押し型ロール３５は、スリットダイ３２のスリット３３から押し出された底面にＭＤ方向の溝２２ａが形成された電極混練物２１を、第１ロール３６と第２ロール３７とによって挟み込みながら金属箔１４まで案内する。そして、このとき、第２ロール３７のローラ面に形成されたリブ３８によって、電極混練物２１の底面にさらにＴＤ方向に伸びる溝２２ｂを複数形成する。
【００７８】
図７は、本実施形態による塗布装置３０によって金属箔１４に塗布された電極混練物２１の底面を示した図である。
【００７９】
図７に示すように、本実施形態による塗布装置３０によれば、電極混練物２１の底面に、ＭＤ方向に電極混練物２１の一端から他端にわたって伸びる並行な溝２２ａの他に、ＴＤ方向に電極混練物２１の一端から他端にわたって伸びる並行な溝２２ｂを形成することができる。
【００８０】
以上説明した本実施形態によれば、ＭＤ方向だけでなくＴＤ方向にも溝２２ｂを形成した。このとき、ＴＤ方向に形成された溝２２ｂは、ＭＤ方向に形成された溝２２ａよりも長さが短いので、第１実施形態と比べてこのＴＤ方向に形成された溝２２ｂの両端から容易に空気を排出することができる。そのため、第１実施形態と比べて押圧された電極混練物２１をより容易に圧縮変形させることができ、金属箔１４に対する形状追従性、ひいては接着性を向上させることができる。
【００８１】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【００８２】
例えば、前述した各実施形態において、スリット３３の底面に４本のリブ３４を形成したが、リブ３４の本数はこれに限らず、１本以上あれば良い。
【００８３】
また、前述した第２実施形態において、図８に示すように、第２ロール３７のローラ面に軸方向に伸びるリブ３８に加えて周方向に伸びるリブ３９を形成すれば、スリットダイ３２のスリット３３の底面にリブ３４を形成しなくても、電極混練物２１の底面に第２実施形態と同様の溝２２ｂを形成することができる。つまり、電極混練物２１の底面に、ＭＤ方向に伸びる並行な溝２２ａの他に、ＴＤ方向に伸びる並行な溝２２ｂを形成することができる。そのため、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００８４】
４ａ 正極集電体（集電体）
４ｂ 正極層（電極層）
６ａ 負極集電体（集電体）
６ｂ 負極層（電極層）
１４ 金属箔（集電体）
２１ 電極混練物
２２ａ 溝
３０ 塗布装置
３２ スリットダイ（押出成形器）
３３ スリット
３４ リブ（加工部、突起）
１００ 電極製造装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極材と溶媒とを混練させたスラリー状の電極混練物を集電体上に塗布し、その電極混練物から溶媒を揮発させて前記集電体上に電極層を形成する電極製造装置であって、
溶媒揮発前に押圧可能なように所定のシアレートにおいて粘度が調整された高固形の前記電極混練物の集電体塗布面に溝を形成する加工部を含み、その加工部によって集電体塗布面に溝を形成した前記電極混練物を前記集電体に塗布する塗布装置と、
前記集電体に塗布された電極混練物を押圧して圧縮する加圧装置と、
を備えることを特徴とする電極製造装置。
【請求項２】
前記塗布装置は、スリットから前記電極混練物を押し出して前記集電体に塗布する押出成形器であり、
前記加工部は、前記スリットに形成された突起である、
ことを特徴とする請求項１に記載の電極製造装置。
【請求項３】
電極材と溶媒とを混練させたスラリー状の電極混練物を集電体上に配置し、その電極混練物から溶媒を揮発させて前記集電体上に電極層を形成する電極製造方法であって、
前記集電体上に配置され、その集電体との接着面に溝が形成されているとともに溶媒揮発前に押圧可能なように所定のシアレートにおいて粘度が調整された高固形の前記電極混練物を、押圧して圧縮するプレス工程を備える、
ことを特徴とする電極製造方法。
【請求項４】
前記溝は、前記電極混練物の一端から他端にわたって形成されている、
ことを特徴とする請求項３に記載の電極製造方法。
【請求項５】
前記溝は前記集電体との接着面に複数並行に形成され、隣り合う溝同士が連通している、
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の電極製造方法。
【請求項６】
前記プレス工程後に、圧縮された前記電極混練物に含まれる溶媒を揮発させて、前記集電体上に前記電極層を形成する、
ことを特徴とする請求項３から請求項５までのいずれか１項に記載の電極製造方法。
【請求項１】
電極材と溶媒とを混練させたスラリー状の電極混練物を集電体上に塗布し、その電極混練物から溶媒を揮発させて前記集電体上に電極層を形成する電極製造装置であって、
溶媒揮発前に押圧可能なように所定のシアレートにおいて粘度が調整された高固形の前記電極混練物の集電体塗布面に溝を形成する加工部を含み、その加工部によって集電体塗布面に溝を形成した前記電極混練物を前記集電体に塗布する塗布装置と、
前記集電体に塗布された電極混練物を押圧して圧縮する加圧装置と、
を備えることを特徴とする電極製造装置。
【請求項２】
前記塗布装置は、スリットから前記電極混練物を押し出して前記集電体に塗布する押出成形器であり、
前記加工部は、前記スリットに形成された突起である、
ことを特徴とする請求項１に記載の電極製造装置。
【請求項３】
電極材と溶媒とを混練させたスラリー状の電極混練物を集電体上に配置し、その電極混練物から溶媒を揮発させて前記集電体上に電極層を形成する電極製造方法であって、
前記集電体上に配置され、その集電体との接着面に溝が形成されているとともに溶媒揮発前に押圧可能なように所定のシアレートにおいて粘度が調整された高固形の前記電極混練物を、押圧して圧縮するプレス工程を備える、
ことを特徴とする電極製造方法。
【請求項４】
前記溝は、前記電極混練物の一端から他端にわたって形成されている、
ことを特徴とする請求項３に記載の電極製造方法。
【請求項５】
前記溝は前記集電体との接着面に複数並行に形成され、隣り合う溝同士が連通している、
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の電極製造方法。
【請求項６】
前記プレス工程後に、圧縮された前記電極混練物に含まれる溶媒を揮発させて、前記集電体上に前記電極層を形成する、
ことを特徴とする請求項３から請求項５までのいずれか１項に記載の電極製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２１６２２８（Ｐ２０１１−２１６２２８Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８１０２２（Ｐ２０１０−８１０２２）
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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