CN107546369A - 电极的制造方法和电极的制造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供电极的制造方法和电极的制造装置。该制造方法中，利用具有B辊、C辊和冷却部的制造装置制造电极，所述B辊输送造粒体，所述C辊输送金属箔，所述冷却部在金属箔的输送方向上的比C辊靠上游侧将金属箔冷却。并且，制造装置利用冷却部冷却金属箔，将被冷却部冷却了的金属箔向C辊供给，在B辊与C辊之间的成膜间隙中向金属箔转印造粒体。

Description

电极的制造方法和电极的制造装置
技术领域
本发明涉及通过向金属箔转印含有活性物质的材料即活性物质材料，制造层叠有金属箔和活性物质材料的层的电极的制造方法及其制造装置。
背景技术
例如，锂离子二次电池采用在金属箔的表面形成有活性物质层的片状的电极。作为公开片状电极制造方法的文献，例如有日本特开2015-201318。日本特开2015-201318中公开了将含有活性物质粒子、粘合剂和溶剂的湿润状态的造粒体成型为平面状或块状，将所得到的成型体和金属箔分别利用辊进行输送，在两辊之间将成型体向金属箔转印的制造方法。
发明内容
但是，所述相关技术中存在下述可能性。即，在将活性物质材料向金属箔转印时，活性物质材料在输送活性物质的辊的表面与输送金属箔的辊的表面之间的间隙中被压缩，产生加工热。因此，如果长时间连续进行制造，则产生的加工热积累于辊，容易使辊膨胀。如果至少一个辊膨胀，则间隙的距离减小，因此所制造的电极的活性物质层的层厚容易减小。
本发明提供一种即使在长时间连续进行电极的制造的情况下，也能够期待使活性物质层的层厚在适当的范围内的电极的制造方法。
本发明的一技术方案中的电极的制造方法，是利用输送含有活性物质的材料即活性物质材料的第1辊、和与所述第1辊相邻且平行地配置的输送箔的第2辊，使所述第1辊和所述第2辊沿相反方向旋转，将所述活性物质材料向所述箔转印，由此在所述箔的表面形成所述活性物质材料的层的电极的制造方法，其包括在所述箔的输送方向上的比所述第2辊靠上游侧，利用冷却装置冷却所述箔。
根据上述的一技术方案中的电极的制造方法，箔在到达第1辊与第2辊之间以前被冷却装置冷却。通过向被冷却了的箔转印活性物质材料，在转印工序中产生的加工热的绝大部分消耗在箔的升温上的可能性高。因此，第1辊和第2辊的任一者中，热的积累得到抑制，从而抑制辊的膨胀。所以，即使在长时间连续进行电极的制造的情况下，也能够期待使活性物质层的层厚在适当的范围内。
另外，优选所述冷却装置具备冷却辊，在冷却所述箔时，将所述冷却辊的外周面维持在比制造环境的空气温度低的温度，并且使所述箔与所述冷却辊接触，由此将所述箔冷却。通过与低温的冷却辊接触，能够将箔均匀冷却的可能性高。
另外，优选所述冷却装置具备向所述冷却辊供给制冷剂的制冷剂供给部，在冷却所述箔时，通过所述制冷剂供给部，使温度比制造环境的空气温度低的制冷剂在所述冷却辊中流通。通过利用制冷剂供给部供给制冷剂，能够适当维持冷却辊的表面温度。
另外，优选在冷却所述箔时，将所述箔冷却，以使得冷却后的所述箔的温度成为比制造环境的空气温度低、并且比制造环境的露点温度高的温度。通过低于制造环境的空气温度，冷却效果提高。另外，通过高于露点温度，能够抑制水滴附着在箔上。
另外，可以设置成：所述冷却装置具备根据制造环境的空气温度和相对湿度而输出不同信号的传感器，在冷却所述箔时，基于传感器的输出信号而获取制造环境的空气温度和相对湿度，根据所获取的所述空气温度和所述相对湿度而获取露点温度，进而确定所述冷却装置中的将所述箔冷却的温度，以使得冷却后的所述箔的温度成为比所获取的所述空气温度低、并且比所获取的所述露点温度高的温度。如果获取制造环境的信息，并基于所获取的信息而自动确定将箔冷却的温度，则能够使制造工序自动化的可能性提高。
另外，可以设置成：对所述第1辊进行加热，以使得所述第1辊的外周面的温度成为比冷却后的所述箔的温度高预定温度以上的温度。通过使第1辊的外周面成为比箔高预定温度以上的温度，产生的加工热的大部分向箔移动。因此，热向第1辊的积累进一步得到抑制。
另外，本说明书中公开了一种电极的制造装置，是将含有活性物质的材料即活性物质材料向箔转印，由此在所述箔的表面形成所述活性物质材料的层的电极的制造装置，其具有：输送所述活性物质材料的第1辊；与所述第1辊相邻且平行地配置的、输送所述箔的第2辊；以及配置于在所述箔的输送方向上的比所述第2辊靠上游侧与所述箔接触的位置的、内部形成有使制冷剂通过的流路的冷却辊。
另外，优选电极的制造装置具备向所述冷却辊供给所述制冷剂的制冷剂供给部。另外，优选具备多个所述冷却辊。这样的话，通过冷却辊能够将箔切实地冷却至适当温度的可能性高。
另外，优选电极的制造装置具备对所述第1辊进行加热的加热部。通过对第1辊进行加热，产生的加工热的大部分更切实地向箔移动。
根据本发明，可实现即使在长时间持续进行电极的制造的情况下，也能够期待使活性物质层的层厚在适当的范围内的电极的制造方法。
附图说明
以下，参照附图对本发明的示例性的实施例的特征、优点、技术以及工业意义进行说明，其中相同的附图标记表示相同的元件。
图1是表示第1实施方式的制造装置的概略结构图。
图2是表示二次电池的例子的概略剖视图。
图3是表示制造装置的电气结构的框图。
图4是表示露点温度表的例子的说明图。
图5是表示采用制造装置进行的制造方法的工序图。
图6是表示进行了电极的制造实验的制造装置的概略结构图。
图7是表示电极的制造实验的结果的图表。
图8是表示第2实施方式的制造装置的概略结构图。
图9是表示第2实施方式的制造装置的电气结构的框图。
图10是表示采用第2实施方式的制造装置进行的制造方法的工序图。
图11是表示电极的制造实验的结果的图表。
具体实施方式
以下，对于将本发明具体化的第1实施方式，参照附图进行详细说明。本实施方式中，将本发明应用于制造带状电极的工序中所使用的制造装置。
将本实施方式的制造装置100的概略结构示于图1。本实施方式的制造装置100，例如是用于制造锂离子二次电池所使用的带状电极的装置。制造装置100是使用多个辊，将含有活性物质的活性物质材料即造粒体10向金属箔11转印，由此制造在金属箔11上形成了活性物质的层的层叠片状的电极12。
通过本实施方式的制造装置100制造出的电极12，例如被使用于如图2所示的大致长方体形状且密封型的锂离子二次电池200。该锂离子二次电池200是在金属制的电池壳体110中封入了卷绕型的电极体150和电解液而得到的。
电极体150是带状的正极的电极和带状的负极的电极在它们之间夹着带状的隔板卷绕成扁平形状而得到的卷绕体。正极用的电极例如是在铝箔上形成有包含正极活性物质的活性物质层的电极。作为正极的活性物质层，优选为包含能够吸藏、放出锂离子的活性物质的层，例如在含有锂的金属氧化物中混炼了粘合剂和分散溶剂等而得到的活性物质层。负极用的电极例如是在铜箔上形成有包含负极活性物质的活性物质层的电极。作为负极的活性物质层，优选石墨等碳系材料。
关于锂离子二次电池200，在图2中，在电池壳体110的上方具有正极端子120和负极端子130。正极端子120和负极端子130在电池壳体110的内部分别与电极体150的正负电极连接。
回到图1的说明中，本实施方式的制造装置100具备A辊1、B辊2、C辊3、供给部4和冷却部5。B辊2是第1辊的一例，C辊3是第2辊的一例。冷却部5是冷却装置的一例。
A辊1、B辊2和C辊3都以旋转轴大致水平的方式彼此相对地平行配置。在图1的例子中，A辊1和B辊2大致水平地排列配置，C辊3配置于B辊2的下方。但各辊的配置不限于该图的例子。例如，可以3个辊1、2、3都水平排列配置。
关于各辊的直径，A辊1在3个之中最小，C辊3在3个之中最大。另外，A辊1和B辊2在外表面彼此的最接近部位例如空出60～100μm的间隙相邻。另外，B辊2和C辊3在外表面彼此的最接近部位例如空出10～20μm的间隙相邻。A辊1和C辊3不相邻。以下，将A辊1与B辊2之间的间隙称为供给间隙G1，将B辊2与C辊3之间的间隙称为成膜间隙G2。
并且，A辊1、B辊2和C辊3与将它们分别旋转驱动的发动机连接，在电极的制造时以预定的旋转速度旋转。再者，发动机既可以是各辊共通也可以是单独的。各辊的旋转方向被确定为在2个辊的相邻的位置即供给间隙G1、成膜间隙G2中，形成间隙的2个辊彼此向相同方向移动。也就是说，A辊1和C辊3以相同的旋转方向旋转，B辊2与A辊1、C辊3以相反的旋转方向旋转。
具体而言，图1所示的例子中，在供给间隙G1，A辊1和B辊2的外周面都向图1的下方移动，在成膜间隙G2，B辊2和C辊3的外周面都向图1的右方移动。再者，关于制造时的各辊的圆周速度，A辊1的圆周速度在3个之中最慢，C辊3的圆周速度在3个之中最快。各辊的直径、圆周速度在能够在成膜间隙G2适当转印的范围内选择即可。
供给部4向A辊1与B辊2之间供给造粒体10。通过制造装置100制造电极时，如图1所示，从供给部4向供给间隙G1供给造粒体10。从供给部4供给来的造粒体10在供给间隙G1中被A辊1和B辊2夹持，成型为膜状。并且，成为膜状的造粒体10附着在B辊2的外周面，向成膜间隙G2输送。
造粒体10是在含有电极活性物质和粘合剂的粉体中添加少量的水等溶剂成为湿润状态，并通过搅拌造粒为大致球形而得到的。粉体中可以还含有增粘剂。另外，作为造粒体10，例如可以使用通过筛子等将粒的大小调整为一定程度的造粒体。造粒体10与相关技术的成为糊状的材料相比水分含量少，因此通过使用造粒体10可缩短干燥所需的时间。
在使用制造装置100制造电极时，如图1所示，通过C辊3向成膜间隙G2供给金属箔11。金属箔11例如是厚度为10～20μm的带状的金属制的薄膜，在制造正极的电极时使用铝箔，在制造负极的电极时使用铜箔。金属箔11从未图示的供给辊等卷出，在C辊3的外周面上向成膜间隙G2输送。
并且，在成膜间隙G2中，附着在B辊2的外周面上的造粒体10与在C辊3的外周面上输送的金属箔11相对。成膜间隙G2的最窄的部位的大小，比B辊2上的造粒体10的厚度与金属箔11的厚度合计的厚度小。因此，在成膜间隙G2中，造粒体10和金属箔11被压合。另外，由于C辊3的圆周速度比B辊2的圆周速度快，因此造粒体10被转印到金属箔11从而成为层叠状态的电极12。所制造出的电极12从C辊3向图1中的右方输送，通过图外的干燥炉等被干燥。
冷却部5如图1所示，例如具备3个冷却辊51、52、53的组合，将与各冷却辊51、52、53的外表面接触的金属箔11冷却。各冷却辊51～53是在各自的内部形成有冷却水的流路的金属制的辊。冷却辊51～53的表面被其内部流动的冷却水冷却，从而将卷绕在表面的金属箔11冷却。冷却部5在金属箔11的输送路径中，配置在金属箔11的输送方向上的比C辊3靠上游侧的位置。金属箔11被冷却部5冷却至预定范围内的温度之后，在比成膜间隙G2靠上游侧卷绕于C辊3。
如图1所示，冷却辊51～53彼此平行且等间隔地配置。冷却辊51～53的轴向的长度优选大于与金属箔11的输送方向正交的方向的长度。另外，冷却辊51～53的外径优选为能够卷绕金属箔11的程度，例如优选为50mm以上且C辊3的外径以下。金属箔11相对于各冷却辊51～53的卷绕角例如优选为90度～270度。卷绕角是在冷却辊51～53的外周之中与金属箔11接触的范围所形成的角度。如果卷绕角过小则冷却性减小，如果卷绕角过大则输送的控制变得困难。
另外，本实施方式的冷却部5在冷却辊51～53的前后具备辅助辊54、55。辅助辊54、55用于确保金属箔11与冷却辊51～53的卷绕角，并且调整金属箔11的输送路径以使得金属箔11以适当的张力卷绕于C辊3。再者，冷却辊51～53和辅助辊54、55都可旋转地安装，随着金属箔11的移动而旋转。
并且，本实施方式的制造装置100具备冷却器6，该冷却器6具有使冷却水在冷却部5的冷却辊51～53中循环的泵功能、和维持所供给的冷却水的温度的热交换功能。冷却器6是制冷剂供给部的一例。冷却器6将在各冷却辊51～53中通过的冷却水与其内部具备的冷却制冷剂进行热交换，将维持在设定温度的冷却水向冷却辊51～53送出。冷却后的金属箔11的温度根据冷却前的金属箔11的温度、冷却辊51～53与金属箔11的接触面积、冷却器6的设定温度而有所不同，设定温度是用于使冷却后的金属箔11的温度在预定范围内的温度。关于设定温度的详细情况会在后面描述。
再者，各冷却辊51～53的冷却水的流路例如可以是与各冷却辊的轴向平行的直线状的流路，也可以是以冷却辊的轴向为中心的螺旋状的流路。另外，流路可以设置多个，也可以是单个。另外，冷却辊51～53可以全部是同种类的棍，也可以包含不同种类的辊。另外，可以代替冷却水，使用其它液体或气体的制冷剂。
本实施方式的制造装置100中，金属箔11在比C辊3靠输送方向的上游侧、即在向C辊3供给之前被冷却部5冷却。并且，被冷却了的状态的金属箔11到达成膜间隙G2。在成膜间隙G2中，造粒体10和金属箔11被压缩，例如通过造粒体10中的粒体彼此的摩擦而产生热。由于金属箔11被冷却，因此金属箔11的温度比B辊2的表面温度低，所产生的热在成膜间隙G2中主要向金属箔11传递。所以B辊2、C辊3升温的可能性小。也就是说，即使在使用长条的金属箔11连续制造电极的情况下，热积累于B辊2、C辊3的可能性也较低，B辊2、C辊3的直径的增大得到抑制。因此，成膜间隙G2的大小变小的可能性小，从而能够将所制造出的电极12的活性物质层的层厚维持在适当范围内的可能性提高。
在本实施方式中，追加设置冷却部5来冷却金属箔11，因此不需要对B辊2、C辊3进行加工。B辊2、C辊3是实施了高精度的表面处理的棍，例如在B辊2、C辊3设置冷却水的流路等的用于直接冷却的加工并不容易。根据本实施方式，能够在维持B辊2、C辊3的精度的状态下，抑制热积累于B辊2、C辊3。
接着，对制造装置100中的冷却器6的设定温度的控制进行说明。本实施方式的制造装置100，通过控制冷却器6的设定温度，对在各冷却辊51～53的流路中流通的冷却水的温度进行控制，由此调整在冷却部5中通过之后的金属箔11的温度。将用于控制制造装置100中的冷却器6的设定温度的电气结构的例子示于图3的框图。
如图3所示，制造装置100具备控制器7。控制器7包括CPU71和存储部72。另外，用于获取制造环境的空气温度和相对湿度的温湿度传感器9、用于获取冷却后的金属箔11的温度的温度传感器8、以及冷却器6，与控制器7电连接。
温湿度传感器9例如是温湿度计，根据金属箔11的卷出辊附近的空气温度和相对湿度而输出不同的信号。温度传感器8根据金属箔11的输送方向上的比冷却部5靠下游侧且比C辊3靠上游侧的位置的金属箔11的温度而输出不同的信号。温度传感器8例如是热敏电阻，优选为非接触式。
控制器7的存储部72中，例如图4所示，存储有显示与制造环境的空气温度和相对湿度相对应的露点温度的露点温度表73。再者，图4中例示的露点温度表73是一部分，优选存储在遍及更大的温度、湿度范围，划分更细致的表。
并且，CPU71基于温湿度传感器9的输出信号和温度传感器8的输出信号，参照露点温度表73来控制冷却器6的设定温度，以使得冷却后的金属箔11的温度成为预定范围内。具体而言，CPU71控制冷却器6的设定温度，以使得冷却后的金属箔11的温度成为在比露点温度高且比制造环境的空气温度低的范围内尽可能低的温度。
为此，CPU71基于温湿度传感器9的输出信号，获取制造环境的空气温度和相对湿度。并且，CPU71参照露点温度表73，获取与所获取的空气温度和相对湿度相对应的露点温度。并且，将冷却器6的设定温度设为在所获取的露点温度上加上预定富余量的温度。富余量是大于0的值，可以是固定值，也可以是根据空气温度而不同的可变值。
如果冷却后的金属箔11的温度为制造环境的空气温度以上，则成膜间隙G2中的导热效果减小。在本实施方式中，CPU71设定冷却器6的设定温度以使得冷却后的金属箔11的温度比制造环境的空气温度低，因此成膜间隙G2中的导热效果大。另外，如果金属箔11成为露点温度以下，则水滴有可能附着于金属箔11，成膜间隙G2中的转印性有可能降低。另外，在水滴从金属箔11附着于C辊3的情况下，有可能导致C辊3或周边的驱动部等生锈。在本实施方式中，由于CPU71设定冷却器6的设定温度以使得金属箔11成为露点温度以下，因此水滴向金属箔11的附着得到抑制。
接着，对使用本实施方式的制造装置100制造电极的制造方法进行说明。本实施方式的制造方法如图5所示，包括以下工序A～F：准备工序A，准备造粒体10和金属箔11；环境条件获取工序B，获取环境的空气温度和相对湿度；露点温度获取工序C，基于空气温度和相对湿度获取露点温度；冷却温度确定工序D，基于露点温度来确定冷却器6的设定温度；冷却工序E，驱动冷却器6从而向冷却辊51～53供给冷却水；转印工序F，使造粒体10向金属箔11转印。
在准备工序A中，准备造粒体10和金属箔11。并且，如图1所示，以接触冷却辊51～53的表面的方式卷绕金属箔11。在图1中，使用两个辅助辊54、55，增大金属箔11的输送方向上的与冷却辊51～53接触的长度。
在环境条件获取工序B中，CPU71基于温湿度传感器9的输出信号，获取制造环境的空气温度和相对湿度。
在露点温度获取工序C中，CPU71参照存储部72中所存储的露点温度表73，并基于在环境条件获取工序B中获取的空气温度和相对湿度，获取露点温度。再者，环境条件获取工序B和露点温度获取工序C，可以在准备工序A之前进行。另外，环境条件获取工序B和露点温度获取工序C可以在一系列制造工序开始前进行一次，也可以例如每隔预定时间反复进行。
在冷却温度确定工序D中，将冷却器6的设定温度确定为在露点温度获取工序C中获取的露点温度加上富余量的温度。在本实施方式中，例如将设定温度设为露点温度+0.5℃。通过设置富余量，即使成为在冷却器6的温度控制性能的范围内最低的温度，也能够不使冷却后的金属箔11的温度成为露点温度以下地将各冷却辊51～53冷却。
在冷却工序E中，驱动冷却器6从而向冷却辊51～53供给冷却水，将冷却辊51～53的表面和被卷绕的金属箔11冷却。再者，开始冷却的定时可以在转印工序F开始前，可以与转印工序开始同时，也可以在转印工序开始经过预定时间之后。或者，例如可以在转印工序开始之后，B辊2的温度或C辊3的温度达到预定的极限温度之后。
在转印工序F中，将A辊1、B辊2和C辊3分别以预定的转速旋转驱动，并且从供给部4向供给间隙G1供给造粒体10。被供给到供给间隙G1的造粒体10，通过B辊2向成膜间隙G2输送，在成膜间隙G2中向金属箔11转印。由此制造电极12。如上所述在冷却工序E开始之后，一并执行冷却工序E和转印工序F。
另外，本实施方式的制造方法中，CPU71如图5所示在转印工序开始之后，监控金属箔11的温度并进行反馈控制。具体而言，CPU71在箔温度获取工序G中，基于温度传感器8的输出信号而获取金属箔11的温度。另外，CPU71在判断工序H中，判断在箔温度获取工序G中获取的温度，相对于在环境条件获取工序B中获取的空气温度和/或在露点温度获取工序C中获取的露点温度，是否在适当的温度范围内。再者，在反复进行环境条件获取工序B和露点温度获取工序C的情况下，在判断工序H中可以基于新获取的空气温度、露点温度来进行判断。
并且，CPU71在判断为没有在适当的温度范围内的情况下，返回冷却温度确定工序D，变更冷却器6的设定温度。例如，CPU71在判断为金属箔11的温度与露点温度相比过高的情况下，将冷却器6的设定温度变更为更低的温度。例如，将冷却器6的设定温度设为与露点温度相等的温度。另外，CPU71在判断为金属箔11的温度过于接近露点温度的情况下，将冷却器6的设定温度变更为更高的温度。例如，将冷却器6的设定温度设为露点温度+1.0℃。
另一方面，在判断为在适当的温度范围内的情况下，CPU71判断是否结束制造工序(结束判断工序I)。在不结束的情况下，适当获取金属箔11的温度，进行反馈控制，继续制造。在判断为结束制造工序的情况下，停止B辊2、C辊3的旋转驱动和冷却器6的驱动。
接着，关于本实施方式的制造方法，对发明人进行的实验的结果进行说明。发明人采用本实施方式的制造装置100进行电极的制造，与采用不包括冷却部5的相关技术的装置进行制造的结果进行比较。用于实验的制造装置100中，作为冷却部5，如图6所示具备1个冷却辊501，在冷却辊的两侧具备两个辅助辊502、503。通过两个辅助辊502、503，确保冷却辊501与金属箔11的接触范围。
在该实验中，作为造粒体10，使用固体成分为78％的正极用造粒体，作为金属箔11，使用厚度为12μm的铝箔，制造了正极用电极。另外，作为冷却辊501，使用外径为50mm的市售的冷却辊，以卷绕角约为180度的方式配置。另外，作为冷却器6，使用了市售的桌上型小型低温恒温水槽。
进行实验时的制造环境，空气温度约为23±2℃，相对湿度约为50±10％。在该环境条件下，露点温度在大约6.9～16.7℃的范围内。因此，将冷却器6的设定温度设为17.5±0.5℃。
在本实验中，将金属箔11以输送速度为30～60m/分钟输送，将上述的造粒体10进行供给，连续进行10分钟左右电极12的制造。将制造出的电极12中的造粒体10的层的每单位面积重量的变化示于图7。图7的表格中，纵轴是每单位面积重量的大小，横轴是连续制造出的电极12的长度，将采用设有冷却部5的本实施方式的制造装置100进行制造的结果用实线表示，将采用没有设置冷却部5的制造装置得到的结果用虚线表示。再者，每单位面积重量是制造后的电极12的单位面积中的造粒体10的重量。在实验中，从所制造出的电极12切取预定面积的部分，将造粒体10从金属箔11剥离并测定其重量，由此算出每单位面积重量。
图7中如实线所示，采用本实施方式的制造装置100制造出的电极12的每单位面积重量，即使长时间连续制造也在标准范围内。每单位面积重量的标准范围，是图7中由一点划线表示的范围。也就是说，确认了通过冷却金属箔11，即使连续制造也不会减少每单位面积重量，能够将造粒体10的层厚、每单位面积重量维持在适当范围内。另一方面，如图7中虚线所示，关于没有设置冷却部5的相关技术的装置，随着连续制造，每单位面积重量逐渐减少。
如以上详细说明的那样，采用第1实施方式的电极的制造方法，金属箔11在比C辊3靠上游侧的位置被冷却部5冷却，在被冷却了的状态下到达成膜间隙G2。因此，在成膜间隙G2中产生的加工热容易被金属箔11夺取，所以B辊2和C辊3的任一者的温度上升都得到抑制。因此，即使在长期连续进行制造的情况下，成膜间隙G2减小的可能性也小，能够将所制造出的电极12中的造粒体10的层厚、每单位面积重量维持在适当范围内的可能性高。
接着，对于将本发明具体化了的第2实施方式，参照附图进行详细说明。本实施方式中，将本发明应用于与第1实施方式同样的制造带状电极的工序中所使用的制造装置。对于与第1实施方式同样的结构、工序，附带相同标记并省略其说明。
将第2实施方式的制造装置1000的大致结构示于图8。本实施方式的制造装置1000与第1实施方式同样地，例如是用于制造锂离子二次电池所使用的带状电极的装置。制造装置1000是使用多个辊将含有活性物质的活性物质材料即造粒体10向金属箔11转印，由此制造在金属箔11上形成有活性物质的层的层叠片状的电极12的装置。
本实施方式的制造装置1000具备A辊1、B辊2、C辊3、供给部4、冷却部5、将冷却部5的冷却辊51～53冷却的冷却器6、以及加热部20。加热部20具备加热器21和温度传感器22。加热部20以外的各部件与第1实施方式相同。
加热器21例如是镍铬丝电加热器，将B辊2的至少外周面，相对于旋转轴方向的整体尽可能均匀地加热。加热器21如图8所示在B辊2的外周侧设置于不与B辊2接触的位置。再者，作为加热器21，可以是卤素加热器、陶瓷加热器等镍铬丝以外的电加热器，也可以是具备线圈的电磁感应加热部件。另外，可以在B辊2的内周测设置空洞，将加热器21配置于该空洞中。
温度传感器22例如是热敏电阻，根据B辊2的外周面的温度而输出不同的信号。温度传感器22可以直接测定B辊2的表面温度，也可以测定例如B辊2的旋转轴的温度等能够根据测定结果来推断B辊2的表面温度的部位的温度。另外，温度传感器22可以仅设置一个，也可以设置多个。
将本实施方式的制造装置1000的电气结构的例子示于图9。制造装置1000具备控制各部分的温度的控制器70。并且，控制器70与温湿度传感器9、温度传感器8、冷却器6、加热器21、以及温度传感器22电连接。温湿度传感器9、温度传感器8和冷却器6，与第1实施方式相同。并且，控制器70进行冷却部5的温度控制和加热部20的温度控制。
控制器70与第1实施方式同样地基于温湿度传感器9的输出信号和温度传感器8的输出信号来确定冷却器6的设定温度。控制器70还基于已确定的冷却器6的设定温度来确定加热部20的目标温度。控制器70确定加热部20的目标温度，以使得B辊2的表面温度成为比通过冷却部5冷却了的金属箔11的温度高预定温度以上的温度。具体而言，控制器70确定B辊2的表面的目标温度，以使得与金属箔11的设定温度的温度差在10℃以上且小于25℃的范围。更优选温度差在15℃以上且小于20℃的范围内。
另外，控制器70基于温度传感器22的输出信号来控制加热器21。控制器70控制B辊2的表面温度相对于已确定的目标温度成为预定的温度范围内。预定的温度范围例如是目标温度±1℃。也就是说，控制器70例如在B辊2的表面温度成为预定的温度范围的上限以上时打开加热器21，在B辊2的表面温度成为预定的温度范围的下限以下时关闭加热器21。
在本实施方式中，造粒体10通过被加热了的B辊2向成膜间隙G2输送。并且，造粒体10在B辊2与C辊3之间的成膜间隙G2中被金属箔11和B辊2夹着从而被压缩。由此，例如通过造粒体10中的粒体彼此的摩擦而产生热。
产生于造粒体10的热，从成膜间隙G2向周边的部件传递。B辊2被预先加热了，因此温度至少比到达成膜间隙G2之前的造粒体10高。另一方面，金属箔11被冷却了，因此温度比造粒体10低。所以产生于造粒体10的热大多向温度低的金属箔11一侧移动，向B辊2一侧移动的热量比第1实施方式更小。
另外，对B辊2进行加热的加热部20，由控制器70控制。在B辊2的表面温度与目标温度相比过高的情况下，通过控制器70关闭加热器21，因此B辊2的表面温度在初期成为目标温度的可能性高。
由此，热向B辊2的积累、由其结果导致的B辊2的膨胀，与第1实施方式相比进一步得到抑制。也就是说，即使在使用长条的金属箔11连续制造电极的情况下，B辊2、C辊3的直径也难以发生变化。从而在开始制造之后，成膜间隙G2的大小发生变化的可能性小，因此能够将所制造出的电极12的活性物质层的层厚维持在适当范围内的可能性提高。再者，在本实施方式中，可以基于加热到目标温度之后的B辊2的直径，以成膜间隙G2的大小成为预定大小的方式，配置各辊2、3。
接着，对使用本实施方式的制造装置1000制造电极的制造方法进行说明。本实施方式的制造方法中，控制器70如图10所示，实施包括以下A、J、B、C、D、K、L、F各工序的制造工序。再者，A、B、C、D、F各工序与第1实施方式相同。准备工序A，准备造粒体10和金属箔11；加热工序J，对B辊2进行加热；环境条件获取工序B，获取环境的空气温度和相对湿度；露点温度获取工序C，基于空气温度和相对湿度而获取露点温度；冷却温度确定工序D，基于露点温度而确定冷却器6的设定温度；加热温度确定工序K，确定B辊2的目标温度；冷却加热工序L，通过冷却部5进行冷却并通过加热部20进行加热；转印工序，使造粒体10向金属箔11转印。
在加热工序J中，将B辊2加热至根据常温状态预先设定的临时目标温度。临时目标温度例如为35℃。在本实施方式中，在环境条件获取工序B中获取环境条件之前，进行加热工序J，在B辊2的温度稳定之后，通过接下来的环境条件获取工序B获取环境温度。再者，可以在准备工序A之前进行加热工序J。
在加热温度确定工序K中，基于在冷却温度确定工序D中确定的设定温度，确定加热部20的目标温度。如上所述，加热部20的目标温度可以比冷却部5的设定温度至少高10℃以上，更优选高15℃以上。
在冷却加热工序L中，如在第1实施方式的冷却工序E中说明的那样将金属箔11冷却，并且通过加热部20对B辊2进行加热。在B辊2到达目标温度之后，在转印工序F中开始金属箔11的输送。再者，在加热温度确定工序K中确定的目标温度与临时目标温度相差较大的情况下，可以在通过冷却加热工序L开始加热之后且转印工序F开始之前，再次进行B～D各工序。
另外，在本实施方式中，与第1方式同样地进行反馈控制。在温度获取工序M中，不仅获取金属箔11的温度，还获取B辊2的温度。并且，在判断工序H中，判断是否为适当的温度范围，调整冷却部5的温度和加热部20的温度。也就是说，控制器70控制加热器21，以使得B辊2的表面温度从目标温度成为预定的温度范围以内。另外，在结束判断工序I中判断为结束之前，反复进行L～H各工序。
接着，关于本实施方式的制造方法，对发明人进行的实验的结果进行说明。发明人采用本实施方式的制造装置1000进行电极的制造，与采用相关技术的装置进行制造的结果、以及采用不进行加热只进行金属箔11的冷却的第1实施方式的制造装置进行制造的结果进行比较。冷却部5的结构与在第1实施方式中进行的实验相同。
在本实验中，作为造粒体10，使用固体成分为72％的正极用造粒体，作为金属箔11，使用厚度为12μm的铝箔，制造了正极用电极。将金属箔11以30～60m/分钟的输送速度输送，供给造粒体10，连续进行10分钟左右电极12的制造。并且，一边通过在线测定来测定制造完成的部位的每单位面积重量，一边制造电极12，由此确认了每单位面积重量的变动。再者，造粒体10的成分、每单位面积重量的标准，与在第1实施方式中说明的实验中的条件不同。
将实验的结果示于图11的图表。在该图表中，纵轴是每单位面积重量的大小，横轴是连续制造出的电极12的长度。该图表中，将采用本实施方式的制造装置1000得到的结果用粗的实线表示，将采用第1实施方式的制造装置100得到的结果用细的实线表示，将采用相关技术的制造装置得到的结果用虚线表示。该实验中的每单位面积重量的标准范围，是在图11中由一点划线表示的范围。
如图11所示，采用相关技术的制造装置制造出的电极12的每单位面积重量逐渐减少，在图中的成膜距离P1处低于标准范围。采用第1实施方式的制造装置100制造出的电极12的每单位面积重量虽然也逐渐减少，但直到比相关技术的成膜距离P1相比长得多的成膜距离P2位置都没有低于标准范围。由该实验结果可知，根据第1实施方式的制造装置100，与相关技术的制造装置相比，能够长期进行将每单位面积重量维持在适当范围内的连续的制造。也就是说，即使通过具备冷却部5且不具备加热部20的第1实施方式，也得到了本申请发明的效果。
另一方面，根据第2实施方式的制造装置1000，如图11所示，与第1实施方式的制造装置100相比，能够更长期地进行将每单位面积重量维持在适当范围内的连续的制造。也就是说，根据具备冷却部5和加热部20的第2实施方式的制造装置1000，得到了比第1实施方式更良好的效果。
如以上详细说明的那样，采用第2实施方式的电极的制造方法，造粒体10在成膜间隙G2中，被通过冷却部5冷却了的金属箔11和通过加热部20加热了的B辊2夹持。因此，产生于造粒体10的加工热积极地向金属箔11侧移动，从而与第1实施方式相比，B辊2的温度的上升进一步得到抑制。由此，即使在长期连续进行制造的情况下，成膜间隙G2减小的可能性也小，能够将所制造出的电极12中的造粒体10的层厚、每单位面积重量维持在适当范围内的可能性高。
再者，本实施方式只是单纯的例示，并不限定本发明。因此，本发明能够在不脱离其主旨的范围内进行各种改良、变形。例如，本发明只要是在金属板上形成粉体材料的层从而制造片状的电极的制造方法，就不限于锂离子二次电池用的电极，能够应用于各种电池的电极的制造方法。
另外，制造装置100的结构，不限于实施方式中图示的例子。例如，各辊1、2、3的配置、辊径、辊间的间隙的大小不限于图示的例子。例如，作为辊1、2、3，可以使用同径的辊。另外，造粒体10的供给方法不限于向A辊1与B辊2之间投入。也就是说，可以没有A辊1。
另外，在实施方式中，图1中图示了3个冷却辊51～53的组合，但冷却辊的数量只要为1个以上则可以是任意数量。个数越多冷却能力越高，因而优选。另外，在实施方式中，冷却辊51～53设为可旋转，但也可以使其中至少一个具备旋转驱动力，从而输送金属箔11。另外，可以没有辅助辊。
另外，图1中示出了从1台冷却器6向3个冷却辊51～53分别供给冷却水的结构，但也可以设为使冷却水依次在3个冷却辊51～53中通过。或者，可以在各冷却辊51～53分别设置冷却器。这样例如也能够通过各冷却辊51～53供给温度不同的冷却水。另外，冷却部5采用的冷却方法不限于冷却辊，例如可以使金属箔在冷藏室中通过，向金属箔吹送冷风。
另外，制造装置100中，可以不进行通过CPU71对冷却器6的设定温度的控制。也就是说，可以不具备图5的B～D。例如可以将金属箔11冷却至露点温度以下。如果控制成为比露点温度高的温度，则能够抑制水滴向金属箔11附着，因而优选。另外，可以不进行反馈控制。也就是说，可以不具备图5的G和H。如果进行反馈控制，则能够接近更适当的温度，因而更加优选。在不进行温度控制的情况下，不需要温度传感器8、温湿度传感器9、存储部72的露点温度表73。
另外，在反馈控制中，在制造环境发生了变化的情况下，可以使用加热冷却装置、空气干燥机等来调整制造环境。
另外，在制造装置1000中，关于冷却部5的设定温度和加热部20的设定温度，只要设定预定温度以上的温度差即可，可以先确定任一者，也可以分别独立确定。另外，控制冷却器6的控制器和控制加热器21的控制器不限于一体形成，也可以单独设置。
另外，加热工序J的执行顺序不限于图10所示，可以在B～D之后执行加热工序J。或者，也可以不具备加热工序J。例如，可以在加热温度确定工序K中确定了加热温度之后，通过冷却加热工序L进行加热。
另外，可以不进行加热部20的温度控制、反馈控制。该情况下，可以不具备温度传感器22。例如，可以设为在通过加热器21开始加热之后，持续进行加热的结构。但持续加热的结构中，有可能使B辊2的表面温度过度上升，B辊2膨胀，电极12的每单位面积重量减小，因此优选进行温度控制。

Claims (10)

1.一种电极的制造方法，利用输送含有活性物质的材料即活性物质材料的第1辊、和与所述第1辊相邻且平行地配置的输送箔的第2辊，使所述第1辊和所述第2辊沿相反方向旋转，将所述活性物质材料向所述箔转印，由此在所述箔的表面形成所述活性物质材料的层，
所述电极的制造方法的特征在于，包括：
在所述箔的输送方向上的比所述第2辊靠上游侧，利用冷却装置冷却所述箔。
2.根据权利要求1所述的电极的制造方法，其特征在于，
所述冷却装置具备冷却辊，
在冷却所述箔时，将所述冷却辊的外周面维持在比制造环境的空气温度低的温度，并且使所述冷却辊与所述箔接触，由此将所述箔冷却。
3.根据权利要求2所述的电极的制造方法，其特征在于，
所述冷却装置具备向所述冷却辊供给制冷剂的制冷剂供给部，
在冷却所述箔时，通过所述制冷剂供给部使温度比制造环境的空气温度低的制冷剂在所述冷却辊中流通。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的电极的制造方法，其特征在于，
在冷却所述箔时，将所述箔冷却，以使得冷却后的所述箔的温度成为比制造环境的空气温度低、并且比制造环境的露点温度高的温度。
5.根据权利要求4所述的电极的制造方法，其特征在于，
所述冷却装置具备传感器，所述传感器根据制造环境的空气温度和相对湿度而输出不同的信号，
在冷却所述箔时，基于传感器的输出信号而获取制造环境的空气温度和相对湿度，根据所获取的所述空气温度和所述相对湿度而获取露点温度，进而确定所述冷却装置中的将所述箔冷却的温度，以使得冷却后的所述箔的温度成为比所获取的所述空气温度低、并且比所获取的所述露点温度高的温度。
6.根据权利要求1～5的任一项所述的电极的制造方法，其特征在于，还包括：
对所述第1辊进行加热，以使得所述第1辊的外周面的温度成为比冷却后的所述箔的温度高预定温度以上的温度。
7.一种电极的制造装置，将含有活性物质的材料即活性物质材料向箔转印，由此在所述箔的表面形成所述活性物质材料的层，
所述制造装置的特征在于，具备：
第1辊，其输送所述活性物质材料；
第2辊，其与所述第1辊相邻且平行地配置，输送所述箔；和
冷却辊，其配置于在所述箔的输送方向上的比所述第2辊靠上游侧与所述箔接触的位置，在所述冷却辊的内部形成有使制冷剂通过的流路。
8.根据权利要求7所述的电极的制造装置，其特征在于，
还具备向所述冷却辊供给所述制冷剂的制冷剂供给部。
9.根据权利要求7或8所述的电极的制造装置，其特征在于，
具备多个所述冷却辊。
10.根据权利要求7～9的任一项所述的电极的制造装置，其特征在于，
还具备对所述第1辊进行加热的加热部。
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