CN112913047A - 电极制造装置以及电极制造方法 - Google Patents

电极制造装置以及电极制造方法 Download PDF

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大谷慎也
秋山一英
直井雅也
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Abstract

一种电极制造装置，是向具有含活性物质的层且呈带状的电极前体中的所述活性物质掺杂碱金属从而制造带状的掺杂电极的电极制造装置。电极制造装置具备：构成为对所述电极前体所具有的标识进行检测的传感器；构成为收容含有碱金属离子的溶液的至少一个掺杂槽；构成为沿着经过所述掺杂槽内的路径传送所述电极前体的传送单元；构成为收容在所述掺杂槽中的对电极单元；构成为使所述电极前体和所述对电极单元电连接的连接单元；构成为使电流经由所述连接单元而流向所述对电极单元的电源；以及构成为基于所述传感器的检测结果来控制所述电源的电源控制单元。

Description

电极制造装置以及电极制造方法
相关申请的交叉引用
本国际申请要求2018年10月24日在日本专利局提交的日本发明专利申请第2018-200085号的优先权，所述日本发明专利申请的全部内容通过引用而并入本文。
技术领域
本公开涉及电极制造装置以及电极制造方法。
背景技术
近年电子设备的小型化和轻量化受到关注。伴随着电子设备的小型化和轻量化，也进一步提高了对用作该电子设备的驱动用电源的电池实现小型化和轻量化的需求。
为了满足上述小型化和轻量化的需求，开发了以锂离子二次电池为代表的非水电解质二次电池。此外，作为应对需要高能量密度特性以及高输出特性的用途的蓄电装置，已知有锂离子电容器。此外还已知有使用成本比锂低且资源丰富的钠的钠离子型电池或电容器。
在上述电池或电容器中，出于各种目的而采用预先向电极掺杂碱金属的流程(一般称为预掺杂)。作为向电极预掺杂碱金属的方法，例如有连续式的方法。在连续式的方法中，在电解液中移送带状的电极板并同时进行预掺杂。专利文献1～4中公开了连续式的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-308212号公报
专利文献2：日本2008-77963号公报
专利文献3：日本特开2012-49543号公报
专利文献4：日本特开2012-49544号公报
发明内容
发明要解决的问题
有时在带状的电极板中存在未形成活性物质层从而暴露出基材的部分(以下称为基材露出部)。若对基材露出部实施掺杂,则基材上会析出碱金属。基材上析出的碱金属会产生各种问题。
此外，有时将带状的电极板彼此结合之后实施掺杂。带状的电极板彼此结合的部分(以下称为结合部)的电阻高。若对结合部实施掺杂，则电阻发热变大。若电阻发热大，则电解液的温度上升，从而致使掺杂的结果产生偏差。
本公开的一个方面在于希望提供一种能够抑制在电极的局部实施掺杂的电极制造装置以及电极制造方法。
解决问题的技术方案
本公开的一个方面涉及一种电极制造装置，是向呈带状的电极前体中的活性物质掺杂碱金属从而制造带状的掺杂电极的电极制造装置，其中，所述电极前体具有含所述活性物质的层，所述电极制造装置具备：传感器，所述传感器构成为对所述电极前体所具有的标识进行检测；至少一个掺杂槽，所述至少一个掺杂槽构成为收容含有碱金属离子的溶液；传送单元，所述传送单元构成为沿着经过所述掺杂槽内的路径传送所述电极前体；对电极单元，所述对电极单元构成为收容在所述掺杂槽中；连接单元，所述连接单元构成为使所述电极前体和所述对电极单元电连接；电源，所述电源构成为使电流经由所述连接单元而流向所述对电极单元；以及电源控制单元，所述电源控制单元构成为基于所述传感器的检测结果来控制所述电源。
本公开的一个方面的电极制造装置使用传感器对电极前体所具有的标识进行检测。本公开的一个方面的电极制造装置基于标识的检测结果来控制电源。由此，本公开的一个方面的电极制造装置能够抑制在电极前体中的与标识处于规定的位置关系的一部分处实施掺杂的情况。
本公开的另一个方面涉及一种电极制造方法，其通过向呈带状的电极前体中的活性物质掺杂碱金属而制造带状的掺杂电极，其中，所述电极前体具有含所述活性物质的层，所述电极制造方法包括以下步骤：沿着经过至少一个掺杂槽内的路径传送所述电极前体，其中，所述至少一个掺杂槽中收容有含碱金属离子的溶液以及对电极单元；使所述电极前体和所述对电极单元电连接；使用电源使电流经由所述连接单元而流向所述对电极单元；使用传感器对所述电极前体所具有的标识进行检测；以及基于所述传感器的检测结果来控制所述电源。
本公开的另一个方面的电极制造方法使用传感器对电极前体所具有的标识进行检测。本公开的另一个方面的电极制造方法基于标识的检测结果来控制电源。由此，根据本公开的另一个方面的电极制造方法，能够抑制在电极前体中的与标识处于规定的位置关系的一部分处实施掺杂的情况。
附图说明
图1是示出电极制造装置的结构的说明图。
图2是示出使电解液槽向下方移动的状态的说明图。
图3是示出电极制造装置的电气结构的说明图。
图4是示出对电极单元以及多孔质绝缘部件的结构的侧剖视图。
图5是示出电极前体的结构的俯视图。
图6是示出图5以及图8中的VI-VI截面处的剖视图。
图7是示出电源控制单元所执行的处理的流程图。
图8是示出其他实施方式的电极前体的结构的俯视图。
附图标记的说明
1…电极制造装置；7、203、205、207…电解液槽；
9、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29、31、305、307、109、311、313、315、317、119、321、323、33、35、37、39、41、43、45…传送辊；
47…供给辊；49…卷绕辊；51、52、54…对电极单元；
53…多孔质绝缘部件；55…支承台；57…循环过滤单元；
61、62、64…直流电源；63…鼓风机；65…传感器；
66…电源控制单元；67、68、70…支承棒；69…隔板；71…空间；
73…电极前体；75…电极；77…导电性基材；79…含碱金属的板；
81…过滤器；83…泵；85…管路；87、89、91、93、97、99…线缆；
93…集电体；95…活性物质层；101…CPU；103…清洗槽；
105…存储器；107…标识；107A…起始标识；107B…后方标识；
111…标识对象部
具体实施方式
参照附图对本公开的示例性的实施方式进行说明。
<第1实施方式>
1.电极制造装置1的结构
参照图1～图4说明电极制造装置1的结构。如图1所示，电极制造装置1具备电解液槽203、205、7、207；清洗槽103；传送辊9、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29、31、305、307、109、311、313、315、317、119、321、323、33、35、37、39、41、43、45(以下将其统称为传送辊组)；供给辊47；卷绕辊49；对电极单元51、52、54；多孔质绝缘部件53；支承台55；循环过滤单元57；三个直流电源61、62、64；鼓风机63；传感器65；以及电源控制单元66。电解液槽205、7、207对应于掺杂槽。传送辊组对应于传送单元。
如图1以及图2所示，电解液槽205是上方开口的方形的槽。电解液槽205的底面具有大致呈U字形的截面形状。在电解液槽205内存在有隔板69、四个对电极单元51、四个多孔质绝缘部件53、传送辊27。如图2所示，四个多孔质绝缘部件53包括多孔质绝缘部件53a、53b、53c、53d。
由贯穿隔板69上端的支承棒67支承着隔板69。支承棒67固定于未图示出的壁等处。隔板69中的除上端以外的部分位于电解液槽205内。隔板69在上下方向上延伸，并将电解液槽205的内部划分成两个空间。在隔板69的下端安装着传送辊27。由贯穿隔板69和传送辊27的支承棒68固定隔板69和传送辊27。此外，隔板69的下端的附近处被切除，从而形成为不与传送辊27接触。传送辊27与电解液槽205的底面之间存在空间。
由分别贯穿四个对电极单元51上端的支承棒70支承四个对电极单元51，并且四个对电极单元51均在上下方向上延伸。支承棒70固定于未图示出的壁等处。对电极单元51中的除上端以外的部分处于电解液槽205内。四个对电极单元51中的两个配置成从两侧夹着隔板69。剩余两个对电极单元51沿着电解液槽205的内侧面而配置。
如1所示，在配置于隔板69侧的对电极单元51和沿着电解液槽205的内侧面配置的对电极单元51之间存在有空间71。对电极单元51与直流电源61的正极连接。对电极单元51的详细结构如后文所述。
每个对电极单元51的位于空间71侧的表面上安装有多孔质绝缘部件53。多孔质绝缘部件53的详细结构如后文所述。
电解液槽203具有基本上与电解液槽205相同的结构。不过，电解液槽203不具备对电极单元51以及多孔质绝缘部件53。此外，电解液槽203不具备传送辊27，而具备传送辊17。传送辊17与传送辊27相同。
电解液槽7具有基本上与电解液槽205相同的结构。不过，电解液槽7不具备四个对电极单元51以及传送辊27，而具备四个对电极单元54以及传送辊109。四个对电极单元54与四个对电极单元51相同。传送辊109与传送辊27相同。对电极单元54与直流电源62的正极连接。
电解液槽207具有与电解液槽205相同的结构。不过，电解液槽207不具备四个对电极单元51以及传送辊27，而具备四个对电极单元52以及传送辊119。四个对电极单元52与四个对电极单元51相同。传送辊119与传送辊27相同。对电极单元52与直流电源64的正极连接。
清洗槽103具有基本上与电解液槽205相同的结构。不过，清洗槽103不具备对电极单元51以及多孔质绝缘部件53。此外，清洗槽103不具备传送辊27，而具备传送辊37。传送辊37与传送辊27相同。
传送辊25、29、307、311、317、321由导电性材料形成。传送辊组中的其他传送辊除轴承部分外由高弹体形成。传送辊组沿着规定的路径传送后述电极前体73。传送辊组传送电极前体73的路径是如下路径：从供给辊47依次经过电解液槽203中、电解液槽205中、电解液槽7中、电解液槽207中、以及清洗槽103中，然后到达卷绕辊49。
该路径中的从电解液槽203中经过的部分是如下路径：首先在电解液槽203的内侧面与隔板69之间向下方移动，然后通过传送辊17将移动方向改为朝上的方向，最后在电解液槽203的内侧面与处在和电解液槽203的内侧面对置的隔板69之间向上方移动。
此外，上述路径中的从电解液槽205中经过的部分是如下路径：首先在以下空间71中朝下方移动，其中，该空间71位于沿着电解液槽205的内侧面安装的多孔质绝缘部件53与处在和该多孔质绝缘部件53对置的隔板69侧的多孔质绝缘部件53之间，然后，通过传送辊27将移动方向改为朝上的方向，最后在以下空间71中朝上方移动，其中，该空间71位于沿着电解液槽205的内侧面安装的多孔质绝缘部件53与处在和该多孔质绝缘部件53对置的隔板69侧的多孔质绝缘部件53之间。
此外，上述路径中的从电解液槽7中经过的部分是如下路径：首先在以下空间71中朝下方移动，其中，该空间71位于沿着电解液槽7的内侧面安装的多孔质绝缘部件53与处在和该多孔质绝缘部件53对置的隔板69侧的多孔质绝缘部件53之间，然后，通过传送辊109将移动方向改为朝上的方向，最后在以下空间71中朝上方移动，其中，该空间71位于沿着电解液槽7的内侧面安装的多孔质绝缘部件53与处在和该多孔质绝缘部件53对置的隔板69侧的多孔质绝缘部件53之间。
此外，上述路径中的从电解液槽207中经过的部分是如下路径：首先在以下空间71中朝下方移动，其中，该空间71位于沿着电解液槽207的内侧面安装的多孔质绝缘部件53与处在和该多孔质绝缘部件53对置的隔板69侧的多孔质绝缘部件53之间，然后，通过传送辊119将移动方向改为朝上的方向，最后在以下空间71中朝上方移动，其中，该空间71位于沿着电解液槽207的内侧面安装的多孔质绝缘部件53与处在和该多孔质绝缘部件53对置的隔板69侧的多孔质绝缘部件53之间。
此外，上述路径中的从清洗槽103中经过的部分是如下路径：首先在清洗槽103的内侧面与隔板69之间朝下方移动，然后通过传送辊37将移动方向改为朝上的方向，最后在清洗槽103的内侧面与隔板69之间朝上方移动。
供给辊47的外周卷绕着电极前体73。即，供给辊47保持着处于卷绕状态的电极前体73。传送辊组拉出由供给辊47保持的电极前体73并进行传送。
卷绕辊49卷绕并保存由传送辊组传送来的电极75。此外，电极75是通过在电解液槽205、7、207中对电极前体73进行碱金属的预掺杂而制造出的电极。电极75对应于掺杂电极。
对电极单元51、52、54具有板状的形状。如图4所示，对电极单元51、52、54具有由导电性基材77和含碱金属的板79层叠而成的结构。作为导电性基材77的材质，可列举例如铜、不锈钢、镍等。含碱金属的板79的形态无特别限定，可列举例如碱金属板、碱金属的合金板等。含碱金属的板79的厚度可以为例如0.03～3mm。
多孔质绝缘部件53具有板状的形状。如图4所示，多孔质绝缘部件53层叠在含碱金属的板79之上，并安装在对电极单元51、52、54的表面。多孔质绝缘部件53所具有的板状的形状是指，当多孔质绝缘部件53安装到对电极单元51、52、54的表面时的形状。多孔质绝缘部件53可以是其本身保持规定形状的部件，也可以是诸如网状物等可容易变形的部件。
如图4所示，多孔质绝缘部件53不与由传送辊组传送的电极73接触。从多孔质绝缘部件53的表面到电极前体73的最短距离d优选处在0.5～100mm的范围内，尤其优选处在1～10mm的范围内。最短距离d是指，多孔质绝缘部件53的表面中的距电极前体73最近的点与电极前体73之间的距离。
多孔质绝缘部件53为多孔质。因此，后述的掺杂溶液能够通过多孔质绝缘部件53。由此，对电极单元51、52、54能够与掺杂溶液接触。
作为多孔质绝缘部件53，可列举例如由树脂制成的筛网等。作为树脂，可列举例如聚乙烯、聚丙烯、尼龙、聚醚醚酮、聚四氟乙烯等。筛网的筛孔尺寸可适当加以设定，例如可以设定为0.1μm～10mm，优选处在0.1～5mm的范围内。筛网的厚度可适当加以设定，例如可以设定为1μm～10mm，优选处在30μm～1mm的范围内。筛网的开孔率可适当加以设定，例如可以设定为5～98％，优选设定为5～95％，更优选处在50～95％以下的范围内。
多孔质绝缘部件53既可以整体由绝缘性材料形成，也可以在其局部具备呈绝缘性的层。
支承台55从下方支承电解液槽203、205、7、207以及清洗槽103。支承台55的高度可以改变。如果在保持着隔板69、对电极单元51、以及多孔质绝缘部件53的于上下方向上的位置的状态下降低支承电解液槽205的支承台55，则如图2所示，能够使电解液槽205相对于隔板69、对电极单元51、以及多孔质绝缘部件53相对地朝下方移动。此外，如果升高支承台55，则能够使电解液槽205相对于隔板69、对电极单元51、以及多孔质绝缘部件53相对地朝上方移动。支承电解液槽203、7、207以及清洗槽103的支承台55也具有同样的功能。
循环过滤单元57分别设置在电解液槽203、205、7、207上。循环过滤单元57包括过滤器81、泵83、以及管路85。
在设置于电解液槽203的循环过滤单元57中，管路85是从电解液槽203出发继而依次经过泵83以及过滤器81并返回到电解液槽203的循环管路。利用泵83的驱动力使电解液槽203内的掺杂溶液在管路85以及过滤器81内循环并再次返回到电解液槽203。此时，掺杂溶液中的异物等被过滤器81过滤。作为异物，可列举由掺杂溶液析出的异物、由电极前体73产生的异物等。过滤器81的材质可以是例如聚丙烯、聚四氟乙烯等树脂。过滤器81的孔径可适当加以设定，例如可设定为30～50μm。
设置在电解液槽205、7、207的循环过滤单元57也具有相同的结构，并实现同样的作用效果。此外，为了方便起见，在图1、图2中省略对掺杂溶液的图示。
如图3所示，直流电源61中的负极端子经由线缆87分别与传送辊25、29连接。此外，直流电源61的正极端子经由线缆89分别与总共四个对电极单元51连接。电极前体73与导电性传送辊25、29接触。电极前体73和对电极单元51处在作为电解液的掺杂溶液中。因此，电极前体73和对电极单元51电连接。
线缆87、89、以及传送辊25、29对应于连接单元。直流电源61经由线缆87、89、以及传送辊25、29而使电流向对电极单元51流动。
如图3所示，直流电源62中的负极端子经由线缆91分别与传送辊307、311连接。此外，直流电源62的正极端子经由线缆93分别与总共四个对电极单元54连接。电极前体73与导电性传送辊307、311接触。电极前体73和对电极单元54处在作为电解液的掺杂溶液中。因此，电极前体73和对电极单元54电连接。
线缆91、93、以及传送辊307、311对应于连接单元。直流电源62经由线缆91、93、以及传送辊307、311而使电流向对电极单元54流动。
如图3所示，直流电源64中的负极端子经由线缆97分别与传送辊317、321连接。此外，直流电源64的正极端子经由线缆99分别与总共四个对电极单元52连接。电极前体73与导电性传送辊317、321接触。电极前体73和对电极单元52处在作为电解液的掺杂溶液中。因此，电极前体73和对电极单元52电连接。
线缆97、99、以及传送辊317、321对应于连接单元。直流电源64经由线缆97、99、以及传送辊317、321而使电流向对电极单元52流动。
鼓风机63向从清洗槽103出来的电极75吹送气体，以使清洗液汽化，从而使电极75干燥。所使用的气体优选相对于掺杂有碱金属的活性物质呈惰性的气体。作为此类气体，可列举例如氦气、氖气、氩气、以及已除去水分的除湿空气等。
传感器65固定在电极前体73的传送路径中的比电解液槽203靠上游侧的位置处。传感器65能够对电极前体73的标识进行检测。后文对标识进行说明。传感器65例如为图像传感器、红外线传感器等。
如图3所示，电源控制单元66与直流电源61、62、64电连接，并且电源控制单元66与传感器65电连接。电源控制单元66是具有CPU101、例如RAM或ROM等半导体存储器(以下称为存储器105)的微计算机。
2.电极前体73的结构
参照图5以及图6对电极前体73的结构进行说明。如图5所示，电极前体73具有呈带状的形状。如图6所示，电极前体73具备带状的负极集电体93、形成在负极集电体93两侧的负极活性物质层95。
作为集电体93，优选例如铜、镍、不锈钢等的金属箔。此外，集电体93可以是在上述金属箔上形成有以碳材料为主要成分的导电层的集电体。集电体93的厚度可以为例如5～50μm。
可通过以下方法制作活性物质层95，即，制备例如含有掺杂碱金属之前的活性物质以及粘合剂等的浆料，将该浆料涂布到集电体93上，并加以干燥。
作为上述粘合剂，可列举例如苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、NBR等橡胶系粘合剂；聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯等氟系树脂；聚丙烯；聚乙烯；如日本特开2009-246137号公报中公开的氟改性的(甲基)丙烯酸系粘合剂等。
上述浆料除活性物质以及粘合剂之外还可以含有其他成分。作为其他成分可列举例如：碳黑、石墨、气相生长碳纤维、金属粉末等导电剂；羧甲基纤维素、羧甲基纤维素的Na盐或铵盐、甲基纤维素、羟甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚乙烯醇、氧化淀粉、磷酸化淀粉、酪蛋白等增稠剂。
活性物质层95的厚度无特别限定，可以为例如5～500μm，优选10～200μm、尤其优选10～100μm。
活性物质层95所包含的活性物质只要是能够应用于利用碱金属离子的嵌入/脱嵌的电池或电容器的电极活性物质即可，无特别限定，既可以是负极活性物质，也可以是正极活性物质。
负极活性物质无特别限定，可列举例如石墨、易石墨化碳、难石墨化碳、用沥青或树脂的碳化物覆盖石墨颗粒而形成的复合碳材料等碳材料；包含能够与锂合金化的Si、Sn等金属或半金属、或者该金属或半金属的氧化物的材料等。作为碳材料的具体示例，可列举日本特开2013-258392号公报所记载的碳材料。作为包含能够与锂合金化的Si、Sn等金属或半金属、或者该金属或半金属的氧化物的材料的具体示例，可列举日本特开2005-123175号公报、日本特开2006-107795号公报所记载的材料。
作为正极活性物质，可列举例如钴氧化物、镍氧化物、锰氧化物、钒氧化物等过渡金属氧化物；硫单质、金属硫化物等硫系活性物质。
正极活性物质以及负极活性物质均可以由单一物质构成，也可以混合两种以上的物质而构成。本公开的电极制造装置1适合向负极活性物质预掺杂碱金属的情况，尤其优选负极活性物质为碳材料、或者为含有Si或其氧化物的材料。
作为在活性物质中预掺杂的碱金属，优选锂或钠，尤其优选锂。当电极前体73用于制造锂离子二次电池的电极时，活性物质层95的密度优选1.50～2.00g/cc，尤其优选1.60～1.90g/cc。
如图5所示，电极前体73有时带有标识107。标识107是设置在电极前体73中的瑕疵部或结合部等(以下称为标识对象部111)的附近处的记号。标识对象部111是应抑制掺杂的部分。标识107例如可以由作业人员进行标记。标识107是例如贴附在电极前体73的胶带、在电极前体73形成的孔等。
瑕疵部例如是未形成活性物质层95的基材露出部。结合部是两个集电体93在各自的端部处彼此结合而形成的部分。
标识107例如包括起始标识107A和后方标识107B。起始标识107A设置在表示标识对象部111在长度方向上的起始位置的位置处。后方标识107B设置在表示标识对象部111在长度方向上的终止位置的位置处。此外，长度方向上的起始位置是电极前体73的传送方向F上的先头侧；长度方向上的终止位置是电极前体73的传送方向F上的后方侧。
起始标识107A和后方标识107B在电极前体73的宽度方向上设置在不同的位置处。通过将起始标识107A和后方标识107B设置在电极前体73的宽度方向上的不同的位置处，能够易于判断起始标识107A以及后方标识107B分别表示起始位置和终止位置中的哪一个位置。
当着眼于电极前体73的传送路径中的一点进行观察时，最初起始标识107A通过该点，然后标识对象部111通过该点，最后后方标识107B通过该点。
3.掺杂溶液的组分
当使用电极制造装置1时，电解液槽203、205、7、207中收容有含碱金属离子的溶液(以下称为掺杂溶液)。
掺杂溶液含有碱金属离子和溶剂。作为溶剂，可列举例如有机溶剂。作为有机溶剂，优选非质子性的有机溶剂。作为非质子性的有机溶剂，可列举例如碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、1-氟代碳酸乙烯酯、γ-丁内酯、乙腈、二甲氧基乙烷、四氢呋喃、二氧戊环、二氯甲烷、环丁砜、二乙二醇二甲醚(二甘醇二甲醚)、二乙二醇甲乙醚、三乙二醇二甲醚(三甘醇二甲醚)、三乙二醇甲丁醚、四乙二醇二甲醚(四甘醇二甲醚)等。
此外，作为上述有机溶剂，还可以使用季铵化咪唑鎓盐、季铵化吡啶鎓盐、季铵化吡咯烷鎓盐、季铵化哌啶鎓盐等的离子液体。上述有机溶剂可由单一成分构成，也可以是两种以上的成分的混合溶剂。有机溶剂可由单一成分构成，也可以是两种以上的成分的混合溶剂。
上述掺杂溶液中含有的碱金属离子是构成碱金属盐的离子。碱金属盐优选锂盐或钠盐。作为构成碱金属盐的阴离子部，可列举例如诸如PF6 -、PF3(C2F5)3 -、PF3(CF3)3 -等具有氟基的磷阴离子；诸如BF4 -、BF2(CF)2 -、BF3(CF3)-、B(CN)4 -等具有氟基或氰基的硼阴离子；诸如N(FSO2)2 -、N(CF3SO2)2 -、N(C2F5SO2)2 -等具有氟基的磺酰基酰亚胺阴离子；诸如CF3SO3 -等具有氟基的有机磺酸阴离子。
上述掺杂溶液中的碱金属盐的浓度优选0.1摩尔/L以上，更优选处在0.5～1.5摩尔/L的范围内。当处在该范围内时，可高效地进行碱金属的预掺杂。
上述掺杂溶液还可以含有碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1-氟代碳酸乙烯酯、1-(三氟甲基)碳酸乙烯酯、无水丁二酸、无水顺丁烯二酸、丙磺酸内酯、二乙基砜等添加剂。
上述掺杂溶液还可以含有磷腈化合物等阻燃剂。从有效地控制掺杂碱金属时的热失控反应的观点出发，阻燃剂的添加量的下限优选相对于100质量份的掺杂溶液为1质量份以上，进一步优选为3质量份以上，更优选为5质量份以上。此外，从获得高品质的掺杂电极的观点出发，阻燃剂的添加量的上限优选相对于100质量份的掺杂溶液为20质量份以下，进一步优选为15质量份以下，更优选为10质量份以下。
4.使用电极制造装置1制造电极75的方法
首先，作为用于制造电极75的准备，进行以下操作。将电极前体73卷绕在供给辊47上。然后，利用传送辊组从供给辊47拉出电极前体73，并沿着上述路径输送到卷绕辊49。并且，使电解液槽203、205、7、207、以及清洗槽103上升，并设置在图1示出的固定位置。在电解液槽203、205、7、207收容掺杂溶液。掺杂溶液是上述“3.掺杂溶液的组分”中所述的掺杂溶液。在清洗槽103中收容清洗液。清洗液是有机溶剂。其结果为，电解液槽203、205、7、207的空间71充满电解液。清洗槽103的空间71充满清洗液。
接下来，利用传送辊组从供给辊47朝卷绕辊49拉出自供给辊47输送到卷绕辊49的电极前体73，并沿上述路径进行传送。当电极前体73从电解液槽205、7、207内经过时，向活性物质层95所含的活性物质中预掺杂碱金属。不过，如后文所述，当直流电源61、62、64中的任意一个断开时，电极制造装置1在与断开的直流电源相对应的电解液槽中不实施预掺杂。
通过将碱金属预掺杂到负极活性物质中，而使电极前体73成为电极75。通过传送辊组传送电极75，并同时在清洗槽103清洗电极75。最后，电极75被卷绕在卷绕辊49上。
使用电极制造装置制造的电极75既可以是正极，也可以是负极。在制造正极时，电极制造装置1向正极活性物质掺杂碱金属，在制造负极时，电极制造装置1向负极活性物质掺杂碱金属。
在使锂吸留在锂离子电容器的负极活性物质中的情况下，碱金属的掺杂量优选相对于负极活性物质的理论容量为70～95％，在使锂吸留在锂离子二次电池的负极活性物质中的情况下，碱金属的掺杂量优选相对于负极活性物质的理论容量为10～30％。
5.电极制造装置66所执行的处理
参照图7对使用电极制造装置1制造电极75时电源控制单元66在每预定时间反复执行的处理进行说明。
在步骤1中电源控制单元66使用传感器65来判断是否检测到起始标识107A、以及后方标识107B。在判断为检测到起始标识107A、以及后方标识107B的情况下，本处理进入步骤2。在判断为未检测到起始标识107A、以及后方标识107B的情况下，本处理进入步骤10。
在步骤2中，电源控制单元66计算以下定时T1～T6。
T1：起始标识107A进入电解液槽205的定时。
T2：后方标识107B从电解液槽205出来的定时。
T3：起始标识107A进入电解液槽7的定时。
T4：后方标识107B从电解液槽7出来的定时。
T5：起始标识107A进入电解液槽207的定时。
T6：后方标识107B从电解液槽207出来的定时。
电源控制单元66基于传感器65检测到起始标识107A以及后方标识107B的定时和电极前体73的传送速度来计算定时T1～T6。电极前体73的传送速度例如可由作业人员输入到电源控制单元66中。此外，电源控制单元66可以使用速度传感器等来获取传送速度。另外，在传送路径上从传感器65到电解液槽205、7、207的入口为止的距离、以及从传感器65到电解液槽205、7、207的出口为止的距离是已知的数值，并被预先储存在存储器105中。
电源控制单元66将计算出的定时T1～T6储存在存储器105中。此外，电源控制单元66在经过了定时T6时从存储器105删除定时T1～T6。
在步骤3中，电源控制单元66判断当前时刻是否处在定时T1与定时T2之间。在判断为当前时刻处在定时T1与定时T2之间的情况下，本处理进入步骤4。在判断为当前时刻不处在定时T1与定时T2之间的情况下，本处理进入步骤5。
在步骤4中，电源控制单元66断开直流电源61。此外，电源控制单元66接通直流电源62、64。
在步骤5中，电源控制单元66判断当前时刻是否处在定时T3与定时T4之间。在判断为当前时刻处在定时T3与定时T4之间的情况下，本处理进入步骤6。在判断为当前时刻不处在定时T3与定时T4之间的情况下，本处理进入步骤7。
在步骤6中，电源控制单元66断开直流电源62。此外，电源控制单元66接通直流电源61、64。
在步骤7中，电源控制单元66判断当前时刻是否处在定时T5与定时T6之间。在判断为当前时刻处在定时T5与定时T6之间的情况下，本处理进入步骤8。在判断为当前时刻不处在定时T5与定时T6之间的情况下，本处理进入步骤9。
在步骤8中，电源控制单元66断开直流电源64。此外，电源控制单元66接通直流电源61、62。
在步骤9中，电源控制单元66接通所有直流电源61、62、64。
在步骤10中，电源控制单元66判断存储器105中是否储存有过去的步骤1中计算出的定时T1～T6。在存储器105中储存有定时T1～T6的情况下，进入步骤3。在存储器105中未储存有定时T1～T6的情况下，进入步骤9。
6.电极制造装置1实现的效果
(1A)电极制造装置1基于由传感器65对起始标识107A以及后方标识107B进行检测的结果来控制直流电源61、62、64。具体而言，当标识对象部111处在电解液槽205中时，电极制造装置1断开直流电源61，当标识对象部111处在电解液槽7中时，电极制造装置1断开直流电源62，当标识对象部111处在电解液槽207中时，电极制造装置1断开直流电源64。由此，电极制造装置1能够抑制针对标识对象部111实施的掺杂。
(1B)下文将包括掺杂槽、对电极单元、连接单元、以及电源的结构称为单位。电极制造装置1具有以下三个单位。
第1单位：包括电解液槽205、对电极单元51、线缆87、89、传送辊25、29、以及直流电源61的单位。
第2单位：包括电解液槽7、对电极单元54、线缆91、93、传送辊307、311、以及直流电源62的单位。
第3单位：包括电解液槽207、对电极单元52、线缆97、99、传送辊317、321、以及直流电源64的单位。
电极制造装置1能够控制多个单位中的每个单位的直流电源。例如，电极制造装置1能够使直流电源61、62、64中的一个断开且使其他两个接通。由此，与同时接通或断开直流电源61、62、64的情况相比，能够抑制产生如下部分的情况，该部分是电极前体73中的除标识对象部111以外的部分并且是未能掺杂碱金属的部分。
(1C)电极制造装置1基于传感器65的检测结果和电极前体73的传送速度来控制直流电源61、62、64中的电流值。由此，能够更切实地抑制标识对象部111中析出锂的情况。
(1D)电极制造装置1基于传感器65的检测结果和电极前体73的传送速度来控制切换直流电源61、62、64的接通/断开的定时。由此，能够更切实地抑制标识对象部111中析出锂的情况。
<其他实施方式>
以上对本公开的实施方式进行了说明，不过，本公开不限于上述实施方式，能够进行各种变形而加以实施。
(1)标识107可以是单一标识。该情况下，可以按如下方式设定定时T1～T6。
T1：单一标识107到达比电解液槽205靠上游侧且距电解液槽205有预定距离的位置的定时。
T2：单一标识107到达比电解液槽205靠下游侧且距电解液槽205有预定距离的位置的定时。
T3：单一标识107到达比电解液槽7靠上游侧且距电解液槽7有预定距离的位置的定时。
T4：单一标识107到达比电解液槽7靠下游侧且距电解液槽7有预定距离的位置的定时。
T5：单一标识107到达比电解液槽207靠上游侧且距电解液槽207有预定距离的位置的定时。
T6：单一标识107到达比电解液槽207靠下游侧且距电解液槽207有预定距离的位置的定时。
(2)可以分别在电极前体73的传送路径中的比电解液槽205靠上游侧的位置、电解液槽205与电解液槽7之间的位置、电解液槽7与电解液槽207之间的位置、以及比电解液槽207靠下游侧的位置设置传感器65。
该情形下,从设置在比电解液槽205靠上游侧的位置处的传感器65检测到标识107的定时起直至设置在电解液槽205与电解液槽7之间的位置处的传感器65检测到标识107的定时为止，可以断开直流电源61。
此外，从设置在电解液槽205与电解液槽7之间的位置处的传感器65检测到标识107的定时起直至设置在电解液槽7与电解液槽207之间的位置处的传感器65检测到标识107的定时为止，可以断开直流电源62。
此外，从设置在电解液槽7与电解液槽207之间的位置处的传感器65检测到标识107的定时起直至设置在比电解液槽207靠下游侧的位置处的传感器65检测到标识107的定时为止，可以断开直流电源64。
(3)当标识107从电解液槽中经过时，可以局部改变在该电解液槽中流向对电极单元的电流。例如，可以不向电解液槽205所具备的四个对电极单元51中的与标识107对置的两个对电极单元51供给电流，而向剩余的两个对电极单元51供给电流。向四个对电极单元51供给的电流总量为标识107未处在电解液槽205中时的一半。
该情况下，能够抑制产生如下部分的情况，该部分是电极前体73中的除标识对象部111以外的部分并且是未能掺杂碱金属的部分。
(4)定时T1～T6可适当加以选择。例如，T1可以设定为起始标识107A到达传送路径中的比电解液槽205靠上游侧且距电解液槽205有预定距离的位置的定时。T2～T6也可以以同样的方式进行设定。
(5)如图8所示，可以在电极前体73中的与标识对象部111相对应的位置处设置标识107(以下称为对应标识107C)。标识对象部111例如为未形成包含活性物质的层的部分。与标识对象部111相对应的位置是指，例如在电极前体73的长度方向上的与标识对象部111的至少一部分重合的位置。电极制造装置1能够抑制针对电极前体73中的以对应标识107C为中心的预定范围实施的掺杂。
可以在电极前体73设置起始标识107A、后方标识107B、以及对应标识107C，例如，起始标识107A、后方标识107B、以及对应标识107C在电极前体73的宽度方向上的位置彼此不同。由此，能够易于识别起始标识107、后方标识107B、以及对应标识107C。
(6)在上述各实施方式中，对在形成有活性物质层的部分设置标识的示例进行了说明，不过不限于此，例如也可以在电极前体的宽度方向上的至少一侧于集电体上不形成活性物质层，从而设置暴露出集电体的部分(以下称为未形成活性物质的标签部)，并在该未形成活性物质的标签部设置标识。
(7)可以由多个构成元素分担上述各实施方式中的一个构成元素所具有的功能，或可以由一个构成元素发挥多个构成元素所具有的功能。此外，可省略上述各实施方式的构成的一部分。另外，可将上述各实施方式的构成的至少一部分添加到上述其他实施方式的构成中，或可将上述各实施方式的构成的至少一部分与上述其他实施方式的构成进行置换等。此外，由权利要求所记载的语句确定的技术思想包含的所有方式均为本公开的实施方式。
(8)除上述电极制造装置外，也可以以将该电极制造装置作为构成元素的系统、用于使计算机作为电源控制单元发挥功能的程序、记录有该程序的半导体存储器等非转移实体记录介质、电极制造装置中的电流值的控制方法等各种方式实现本公开。

Claims (16)

1.一种电极制造装置，是向呈带状的电极前体中的活性物质掺杂碱金属从而制造带状的掺杂电极的电极制造装置，其中，所述电极前体具有含所述活性物质的层，所述电极制造装置的特征在于，具备：
传感器，所述传感器构成为对所述电极前体所具有的标识进行检测；
至少一个掺杂槽，所述至少一个掺杂槽构成为收容含有碱金属离子的溶液；
传送单元，所述传送单元构成为沿着经过所述掺杂槽内的路径传送所述电极前体；
对电极单元，所述对电极单元构成为收容在所述掺杂槽中；
连接单元，所述连接单元构成为使所述电极前体和所述对电极单元电连接；
电源，所述电源构成为使电流经由所述连接单元而流向所述对电极单元；以及
电源控制单元，所述电源控制单元构成为基于所述传感器的检测结果来控制所述电源。
2.根据权利要求1所述的电极制造装置，其特征在于，
所述电极制造装置具备多个单位，所述单位包括所述掺杂槽、所述对电极单元、所述连接单元、以及所述电源；
所述电源控制单元构成为对多个所述单位的每个单位的所述电源进行控制。
3.根据权利要求1或2所述的电极制造装置，其特征在于，
所述标识设置在所述电极前体中的如下位置处，即，表示未形成含所述活性物质的层的部分在长度方向上的起始位置的位置处、以及表示未形成含所述活性物质的层的部分在长度方向上的终止位置的位置处。
4.根据权利要求3所述的电极制造装置，其特征在于，
设置在表示所述起始位置的位置处的标识和设置在表示所述终止位置的位置处的标识在所述电极前体的宽度方向上设置在不同的位置。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的电极制造装置，其特征在于，
所述标识与所述电极前体中的未形成含所述活性物质的层的部分相对应而设置。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的电极制造装置，其特征在于，
所述传送单元包含导电性传送辊，
所述导电性传送辊是所述连接单元的一部分。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的电极制造装置，其特征在于，
所述电源控制单元构成为，基于所述传感器的检测结果和所述电极前体的传送速度来控制所述电源中的电流值。
8.根据权利要求7所述的电极制造装置，其特征在于，
所述电源控制单元构成为，基于所述传感器的检测结果和所述电极前体的传送速度来控制切换所述电源的接通/断开的定时。
9.一种电极制造方法，其通过向呈带状的电极前体中的活性物质掺杂碱金属而制造带状的掺杂电极，其中，所述电极前体具有含所述活性物质的层，所述电极制造方法的特征在于，包括以下步骤：
沿着经过至少一个掺杂槽内的路径传送所述电极前体，其中，所述至少一个掺杂槽中收容有含碱金属离子的溶液以及对电极单元；
使所述电极前体和所述对电极单元电连接；
使用电源使电流经由所述连接单元而流向所述对电极单元；
使用传感器对所述电极前体所具有的标识进行检测；以及
基于所述传感器的检测结果来控制所述电源。
10.根据权利要求9所述的电极制造方法，其特征在于，
沿着依次经过多个所述掺杂槽内的路径传送所述电极前体，
对多个所述掺杂槽的每个掺杂槽的所述电源进行控制。
11.根据权利要求9或10所述的电极制造方法，其特征在于，
所述标识设置在所述电极前体中的如下位置处，即，表示未形成含所述活性物质的层的部分在长度方向上的起始位置的位置处、以及表示未形成含所述活性物质的层的部分在长度方向上的终止位置的位置处。
12.根据权利要求11所述的电极制造方法，其特征在于，
设置在表示所述起始位置的位置处的标识和设置在表示所述终止位置的位置处的标识在所述电极前体的宽度方向上设置在不同的位置。
13.根据权利要求9～12中任一项所述的电极制造方法，其特征在于，
所述标识与所述电极前体中的未形成含所述活性物质的层的部分相对应而设置。
14.根据权利要求9～13中任一项所述的电极制造方法，其特征在于，
使用导电性传送辊来传送所述电极前体。
15.根据权利要求9～14中任一项所述的电极制造方法，其特征在于，
基于所述传感器的检测结果和所述电极前体的传送速度来控制所述电源中的电流值。
16.根据权利要求15所述的电极制造方法，其特征在于，
基于所述传感器的检测结果和所述电极前体的传送速度来控制切换所述电源的接通/断开的定时。
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