JP2000012004A - 電極活物質の塗工方法および電極活物質の塗工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 活物質系塗工膜の乾燥・固化が効率よく行わ
れ、歩留まりよく信頼性の高い機能を呈する電池用電極
を得ることができる塗工方法、および塗工装置の提供。 【解決手段】 テープ状集電体２を搬送・供給する走行
機構１と、前記走行機構１で走行するテープ状集電体２
に電極活物質を含むペーストを塗工するペースト塗工ユ
ニット３と、前記ペーストを塗工したテープ状集電体
２′の走行領域に配置された温風発生器４と、前記温風
発生器４で発生した温風をテープ状集電体２′の走行方
向に沿って排気する排気装置と、前記温風の排気方向に
配置され、走行する塗工膜付きテープ状集電体２′を誘
導電流により誘導発熱させて塗工膜を乾燥させる誘導電
流加熱ユニット６とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電極活物質の塗工
方法、およびこの塗工方法の実施に適する塗工装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】たとえばNi−Zn電池やNi−水素電池など
は、携帯型の電源として、各種の電気機器類もしくは電
子機器類などに多用されている。ところで、携帯型の電
源として使用されている電池類は、いわゆる化学反応の
エネルギーを利用しており、負極活物質を含む負極系、
正極活物質を含む正極系および電解液（電解質）系を電
池の発電要素として構成されている。そして、前記発電
エネルギー源となる負極活物質や正極活物質は、一般的
に、活物質ペースト保持体としても機能する集電体（た
とえば炭素繊維状シート、導電性金属箔多孔質体、金属
メッシュ類など）に塗工・担持された形態を採ってい
る。

【０００３】また、上記ペースト保持集電体に所要の活
物質を担持（もしくは塗着，被着）させた構成の負極や
正極は、一般的に、次のような工程を採って製造されて
いる。すなわち、所要の活物質および添加成分を予めペ
ースト状に調製し、このペーストを集電体に塗工（塗布
被着，塗布含浸など）した後、温風（熱風）を吹付ける
か、もしくは遠赤外線(IR)を照射するなどして溶媒成分
を揮散（蒸発）させ、活物質が集電体に固着・担持され
た状態の電池用電極を製造している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記製
造方法の場合は、次のような不都合の問題があり、有効
な解決策の開発・提案が待たれている。先ず、温風（熱
風）を吹付けて塗工した活物質膜の乾燥を行う場合は、
空気の比熱が小さいため、集電体を所要の温度に上昇さ
せ、溶媒成分を十分に揮散させるのに膨大な温風（膨大
な空気量）、もしくは長い乾燥時間が必要となる。つま
り、乾燥の処理の効率が低く、生産性などが大幅に劣る
という問題がある。しかも、これらの場合は、温度上昇
を緩やかに設定する必要があり、温風の温度制御や吹付
け量の制御が煩雑化するだけでなく、乾燥処理炉も長尺
化（大形化）するので、設備などのコストアップを招来
するという不都合がある。

【０００５】一方、遠赤外線を熱源として塗工した活物
質膜の乾燥を行う場合は、部分的もしくは局部的な温度
上昇が認められる。すなわち、活物質系の塗工膜を設け
た集電体に遠赤外線を照射し、全体的にほぼ一様な温度
上昇を行うとしても、部分的に、温度上昇のバラツキが
起こり易く、結果的に活物質の変質を招来するので、所
要の性能・機能を保持しない電極が製造されることが往
々経験されている。

【０００６】さらに、共通した問題点として、集電体に
担持された活物質の塗工膜に亀裂など発生する恐れが多
分にある。すなわち、前記熱風乾燥法および遠赤外線乾
燥法の場合は、塗工膜の表面から乾燥・固化が進行する
ため、塗工膜内部では溶媒などの揮発成分が閉じ込めら
れた形態を採り、最終的には、いわゆるクラック（亀
裂）を発生し、このクラックを介して揮発成分が揮散す
るからである。

【０００７】上記熱風乾燥法や遠赤外線乾燥法における
問題の解決策として、塗工膜形成後に集電体を誘導電流
で発熱させ、塗工膜を乾燥・固化させる手段も試みられ
ている。しかし、生産性ないし量産性、あるいは品質の
安定性などの点で、実用上、十分な手段とはいい難い。

【０００８】本発明は、このような事情に対処してなさ
れたもので、活物質系塗工膜の乾燥・固化が効率よく行
われ、歩留まりよく信頼性の高い機能を呈する電池用電
極を得ることができる塗工方法、および塗工装置の提供
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、走行
させたテープ状集電体に電極活物質を含むペーストを塗
工する工程と、前記塗工したテープ状集電体の走行領域
で発生させた温風を走行方向に排気する工程と、前記温
風の排気方向において誘導電流で集電体を誘導発熱させ
て塗工膜を乾燥させる工程とを有することを特徴とする
電極活物質の塗工方法である。

【００１０】請求項２の発明は、テープ状集電体を搬送
・供給する走行機構と、前記走行機構で走行するテープ
状集電体に電極活物質を含むペーストを塗工するペース
ト塗工ユニットと、前記ペーストを塗工したテープ状集
電体の走行領域に配置された温風発生器と、 前記温風
発生器で発生した温風をテープ状集電体の走行方向に沿
って排気する排気装置と、前記温風の排気方向に配置さ
れ、走行する塗工膜付きテープ状集電体を誘導電流によ
り誘導発熱させて塗工膜を乾燥させる誘導電流加熱ユニ
ットと、を具備することを特徴とする電極活物質の塗工
装置である。

【００１１】請求項３の発明は、請求項２記載の電極活
物質の塗工装置において、誘導電流加熱ユニットは、温
風発生器側のコイルピッチを走行方向に比べて小さく設
定していることを特徴とする。

【００１２】上記発明は、テープ状集電体に塗工（塗
着）した活物質系ペースト膜を乾燥・固化させるための
熱源として、温風の流れおよび誘導加熱方式を利用する
ことを骨子としたものである。さらに、詳述すると、コ
イルによって誘導電流を発生させ、この誘導電流で集電
体を誘導加熱して、誘導加熱による集電体の温度上昇
で、塗工膜中の溶媒気化を誘発させ、塗工膜の乾燥・固
化を内側から進行させる。一方、前記気化した溶媒を温
風発生器による温風の流れで、前記気化し浮遊する溶媒
を速やかに乾燥処理領域から取去り、前記誘導加熱によ
る効率のよい乾燥処理を行うことをポイントとしてい
る。なお、前記温風の流れ（排気）は、要するに圧力差
を利用するものであるらから、その実施態様は発生温風
の加圧型化、あるいは流れ方向の減圧化となる。

【００１３】上記各発明において、ペースト塗工膜の乾
燥・固化の主加熱源を成す誘導電流加熱ユニットは、い
わゆる電源およびコイルを主体とした常套的なものであ
り、被加熱体の通過速度（もしくは搬送速度）などを考
慮して、その容量，性能，規模など適宜選択・設定され
る。たとえば負極活物質系ペーストを 0.1〜 0.5 g／cm
² 程度塗工した幅 500mm，厚さ0.02〜 0.1mm程度のテー
プ状集電体を搬送速度0.5〜 2.5 m／min.で搬送し、所
要の乾燥・固化を行う場合は、約30kWの誘導電力で十分
である。

【００１４】なお、前記誘導電流で集電体を誘導加熱
し、この誘導加熱による集電体の温度上昇で、塗工膜中
の溶媒気化の誘発および内側からの乾燥を行う誘導電流
加熱ユニットは、次ぎのように構成することが好まし
い。すなわち、誘導加熱コイルは、初期段階、換言する
と温風発生器側でのコイルピッチを小さく（狭く）設定
し、磁束の増加によって50〜 200℃程度の乾燥温度を短
時間内に得られるようにする一方、上昇温度を保温する
中盤以降（走行方向）においては、誘導加熱コイルピッ
チを大きく（広く）設定する。

【００１５】上記各発明において、負極系のテープ状集
電体としては、たとえば金属箔テープなどが挙げられ、
また、正極系のテープ状集電体としては、たとえば金属
製多孔性テープ、繊維状テープなどが挙げられる。そし
て、テープ状集電体の形状、寸法、厚さなどは、通常の
場合と同様に、使用する電池の種類、容量などによって
選択・設定される。また、塗工する電極ペーストに含ま
れる電極活物質としては、たとえば水酸化ニッケルなど
の正極活物質や、たとえば水素吸蔵合金などの負極活物
質が挙げられる。そして、これら電極活物質は、一般的
に、たとえば導電材、バインダーなどの添加成分、およ
びイオン交換水などの溶媒を加えて混練してペースト化
される。

【００１６】本発明において、活物質塗工膜の厚さを検
出する塗工膜検出ユニットを温風発生器の上流側に配置
することができる。すなわち、走行するテープ状集電体
面に、活物質系ペーストが塗工され、所定のスリット通
過により塗工膜厚（塗工量）が制御された時点におい
て、たとえばγ線の透過率による測定方式、レーザ光変
位計による測定方式などで測定する構成を採ってもよ
い。そして、この塗工量検出ユニットによる検出結果
は、ペースト塗着ユニット、誘導電流加熱ユニット、走
行系などに適宜フィードバックする。つまり、検出結果
に基づいて、ペースト塗着ユニットでの塗着調整、誘導
電流加熱ユニットでの発生誘導電流の調整、走行系での
走行速度の調整などを行える。

【００１７】請求項１の発明では、誘導加熱方式の採用
によって、集電体自体が直接発熱するため、全体的にほ
ぼ一様な温度上昇が可能となる。しかも、塗工膜の乾燥
・固化が内部側から進行するため、亀裂などの発生も全
面的に回避されるとともに、温風の強制的な流れの併用
によって、揮発溶媒なども速やかに除去されるので、前
記塗工膜の乾燥・固化が、より効率よく、かつ短時間内
に行われるため、活物質の部分的な変質などの発生が回
避され、歩留まりよく一定品質の電池用電極を提供する
ことが可能となる。

【００１８】請求項２および請求項３の発明では、連続
的、かつ塗工膜の乾燥・固化が内部側から進行するた
め、亀裂などの発生も全面的に回避される。また、温風
の強制的な流れの併用によって、揮発溶媒なども速やか
に除去されるので、前記塗工膜の乾燥・固化が、より効
率よく、かつ短時間内に行われる。したがって、活物質
の部分的な変質などの発生が回避され、生産性の向上を
図りながら、歩留まりよく一定品質の電池用電極を提供
することが可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図１，図２，図３および図
４を参照して実施例を説明する。

【００２０】図１〜図３は、実施例に係る電池用電極の
製造装置の概略構成を示したもので、図１は側面図、図
２は一部切り欠いた拡大斜視図、図３は図１ A-A線に沿
った拡大横断面図である。

【００２１】図１〜図３において、１はテープ状集電体
２を搬送・供給する走行機構、３は前記走行機構１で走
行するテープ状集電体２に電極活物質を含むペーストを
塗工するペースト塗工ユニットである。ここで、走行機
構１は、巻き出しロール1aからターンロール1bを介して
巻き取りロール1cにテープ状集電体２，２′を搬送・供
給するため複数個のガイドロール1dを有する構成と成っ
ている。一方、ペースト塗工ユニット３は、電極活物質
系ペーストを収容する槽、この槽の底壁に設けられたテ
ープ状集電体２の挿通口、電極活物質系ペースト塗工膜
厚を規制・制御する膜厚制御部を備えている。

【００２２】また、４は前記ペーストを塗工したテープ
状集電体２′の走行領域に配置された温風発生器、５は
前記温風発生器４で発生した温風をテープ状集電体２′
の走行方向に沿って排気する排気装置、６は前記温風の
排気方向に配置され、走行する塗工膜付きテープ状集電
体２′を誘導電流により誘導発熱させて塗工膜を乾燥さ
せる誘導電流加熱ユニットである。

【００２３】ここで、温風発生器４は、空気流入口およ
び吐出口を備えた機構と、前記流入口−吐出口間に配置
され、空気流を所定の温度（たとえば50〜 150℃）に加
熱する熱源を備えており、走行する塗工膜付きテープ状
集電体２′の両面側を温風が流れるようにしてある。ま
た、排気装置５は、塗工膜付きテープ状集電体２′の乾
燥に関与し、かつ走行方向に加圧温風を強制的に流すも
ので、一般的に、後述する筐体外で、かつ走行機構１の
ターンロール1b側に隣接する開口部近傍に設置するが、
塗工膜付きテープ状集電体２′走行路の煙突作用および
温風発生器４の温風吐出を利用した形態を採って、実質
的に排気装置５の作用を持たせてもよい。 一方、誘導
電流加熱ユニット６は、たとえば銅線もしくは銅パイプ
のような導電材を矩形状の螺旋型に捲回したコイルであ
り、塗工膜付きテープ状集電体２′を50〜 200℃程度に
昇温・加熱できるように設定されている。すなわち、10
〜50kW程度の誘導電流を発生するコイル構成とし、この
実施例の場合は、図４に要部構成を拡大して斜視的に示
すように、温風発生器４側（乾燥初期領域）6aのコイル
ピッチを、塗工膜付きテープ状集電体２′の走行方向
（乾燥中盤以降の領域）6bのコイルピッチに比べて狭く
設定してある。この構成に伴って乾燥初期領域6aにおけ
る磁束密度を大きくし、短時間に所要の乾燥温度に到達
できる。

【００２４】さらに、７は前記ペースト塗工ユニット
３、温風発生器４、誘導電流加熱ユニット６などを内装
する筐体であり、所要の塗工操作が外界の埃塵などの悪
影響を避けるようになっている。

【００２５】次に、上記電極活物質の塗工装置の使用例
を説明する。

【００２６】先ず、搬送機構１には、幅 450mm程度，厚
さ0.05〜0.07mm程度のパンチドメタルをテープ状集電体
２としてを装着し、ペースト塗工ユニット３には、たと
えば水素吸蔵合金を電極活物質系ペーストを供給する。
一方、温風発生器４から、90〜 120℃程度の加圧温風を
流量 2〜 5ｍ³ ／min.程度で温風を吐出させ、これを排
気装置５により強制的に誘導電流加熱ユニット６側に流
すとともに、誘導電流加熱ユニット６を動作させて、走
行する集電体２に対して誘導電流を発生させる。 その
後、テープ状集電体２を走行機構１によって、走行（搬
送）速度 1〜 5m ／min.でペースト塗工ユニット３およ
び誘導電流加熱ユニット６を順次、連続的に走行・通過
させて、前記電極活物質系の塗工膜が乾燥・固化した状
態で担持されたテープ状電池用電極を作成した。

【００２７】なお、この塗工膜の乾燥・固化は、次のよ
うな手順で行われる。すなわち、誘導電流加熱ユニット
６のコイルによって誘導電流を発生させ、この誘導電流
で集電体を誘導加熱して、誘導加熱による集電体の温度
上昇で、塗工膜中の溶媒気化を誘発させ、塗工膜の乾燥
・固化を内側から進行させる。一方、前記気化した溶媒
を温風発生器による温風の流れで、前記気化し浮遊する
溶媒を速やかに乾燥処理領域から取去り、前記誘導加熱
による効率のよい乾燥処理が行われる。

【００２８】上記作成したテープ状電池用電極から一定
の間隔（たとえば20 m）ごとに試料片を切り出し、電極
活物質系の塗工（担持）量を測定したところ、 0.2〜
0.3 g／cm² 程度の割合で、全体的に所要の電極活物質
系をほぼ一様に担持しており、また、亀裂などの発生も
認められなかった。さらに、塗工（担持）された電極活
物質系の性状を試験評価したところ部分的な変質も全く
認められず、所要の性状，性能を備えた電池用電極であ
ることが確認された。

【００２９】なお、上記塗工装置の構成において、ペー
スト塗工ユニット３で集電体２に塗工ペーストの塗着量
を、たとえばγ線を照射しその透過率からペーストの塗
着厚さ（量）を測定する方式（ガンマー線厚み計）など
の塗工量検出ユニットを配置し、制御系を介して走行機
構１の走行（駆動）速度を適宜制御できる構成にしてお
けば、塗工した活物質ペーストの効率的な乾燥・固化を
行える。

【００３０】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの
変形を採ることができる。

【００３１】

【発明の効果】請求項１〜３の発明によれば、温風流お
よび誘導加熱方式の採用によって、集電体の直接発熱に
よる全体的な、ほぼ一様な加熱温度の確保、温風流によ
る乾燥性の促進・助長が図られる。すなわち、電力の効
率的な熱変換、塗工膜のほぼ一様な乾燥・固化などに伴
って、塗工膜の乾燥・固化も短時間内に行われので、活
物質の部分的な変質などの発生も回避され、高品質の電
池用電極を歩留まりよく得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る電極活物質の塗工装置の概略構成
を示す側面図。

【図２】実施例に係る電極活物質の塗工装置の概略構成
を示す一部切り欠き斜視図。

【図３】図１の A-A線に沿った横断面図。

【図４】実施例に係る電極活物質の塗工装置が具備する
誘導電流加熱ユニットの誘導電流発生コイルの配置例を
模式的に示す斜視図。

【符号の説明】

１……走行機構 1a……巻き出しロール 1b……ターンロール 1c……巻き取りロール 1d……ガイドロール ２……テープ状集電体 ２′……塗工膜付きテープ状集電体 ３……ペースト塗工ユニット ４……温風発生器 ５……排気装置 ６……誘導電流加熱ユニット ７……筐体

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F042 AA22 AB00 DB02 DB21 DB25 DB36 DB37 5H014 AA04 BB01 BB08 BB17 HH06 5H016 AA05 BB02 BB03 BB09 BB19 HH13

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行させたテープ状集電体に電極活物質
   を含むペーストを塗工する工程と、 前記塗工したテープ状集電体の走行領域で発生させた温
   風を走行方向に排気する工程と、 前記温風の排気方向において誘導電流で集電体を誘導発
   熱させて塗工膜を乾燥させる工程とを有することを特徴
   とする電極活物質の塗工方法。
2. 【請求項２】 テープ状集電体を搬送・供給する走行機
   構と、 前記走行機構で走行するテープ状集電体に電極活物質を
   含むペーストを塗工するペースト塗工ユニットと、 前記ペーストを塗工したテープ状集電体の走行領域に配
   置された温風発生器と、 前記温風発生器で発生した温
   風をテープ状集電体の走行方向に沿って排気する排気装
   置と、 前記温風の排気方向に配置され、走行する塗工膜付きテ
   ープ状集電体を誘導電流により誘導発熱させて塗工膜を
   乾燥させる誘導電流加熱ユニットと、を具備することを
   特徴とする電極活物質の塗工装置。
3. 【請求項３】 誘導電流加熱ユニットは、温風発生器側
   のコイルピッチを走行方向に比べて小さく設定している
   ことを特徴とする請求項２記載の電極活物質の塗工装
   置。