JP2013054932A - 電池用極板のロールプレス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電極箔にシワが発生することを抑制することが可能な電池用極板のロールプレス装置を提供する。
【解決手段】ロールプレス装置１は、ロールを複数備え、前記複数のロールを、前方側ロール１１と後方側ロール１２とで構成し、前方側ロール１１と後方側ロール１２とを、塗工部３・３・３に交互に千鳥状に配置して、前方側ロール１１のロール部１１ａと後方側ロール１２のロール部１２ａとを回転させることによって、電極箔２を搬送方向に搬送しながら各塗工部３をプレスし、後方側ロール１２による電極箔２の搬送速度に対する、前方側ロール１１による電極箔２の搬送速度から後方側ロール１１による電極箔２の搬送速度を減じた値の割合が、プレス時における電極箔２の伸び率よりも大きくなるように、前方側ロール１１による電極箔２の搬送速度と後方側ロール１２による電極箔２の搬送速度との間に速度差を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池用極板のロールプレス装置に関する。

従来、電池用極板のロールプレス装置（ロールプレス装置）の技術は公知となっている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。
特許文献１及び特許文献２に記載のロールプレス装置は、電極箔（電池用シート）に活物質が塗工された極板をロールによりプレスする。また、特許文献２に記載のロールプレス装置は、複数並列された活物質の塗工部の各列を、千鳥状に配置された複数のロールによりプレスする。
しかし、ロールが千鳥状に配置されている場合、各ロール間での微妙な速度差や、プレス時における電池用シートの伸びにより、当該シートにかかる張力を精密に制御することが困難となり、当該シートにシワが発生しやすい。また、プレス時に前記シートが伸びる場合、前記シートには上流側のロールと下流側のロールとの間で未プレス列とプレス済み列とが存在し、各列の張力が不均一になる。なお、後方側ロールにブレーキ機能を持たせて、当該ブレーキ機能により後方側ロールの搬送速度を制御することで張力制御する方法も考えられるが、当該ロールは重量が大であり、慣性力が大きく、当該ブレーキ機能によっては小さな張力制御を行うことが困難である。また、千鳥状に配置されたロール毎にその間で張力制御する方法も考えられるが、設備設置面積が増大し、かつ、装置の製造コストが増大するので現実的ではない。

特開２００１−２９７７５６号公報 特開２００８−２２６５０２号公報

本発明は、電極箔にシワが発生することを抑制することが可能な電池用極板のロールプレス装置を提供する。

請求項１に記載の電池用極板のロールプレス装置は、
電極箔に活物質が複数列塗工された極板に関し、前記電極箔を前記活物質の塗工部が延在する方向に搬送しながら前記塗工部をプレスする、
電池用極板のロールプレス装置であって、
一対のロール部を有し、前記一対のロール部の間で前記各塗工部をプレスするロールを複数備え、
前記複数のロールを、前方側ロールと、前記前方側ロールよりも前記電極箔の搬送方向における上流側に配置される後方側ロールとで構成し、
前記前方側ロールと後方側ロールとを、前記複数の塗工部に交互に千鳥状に配置して、前記前方側ロールのロール部と後方側ロールのロール部とを回転させることによって、前記電極箔を前記搬送方向に搬送しながら各塗工部をプレスし、
前記後方側ロールによる前記電極箔の搬送速度に対する、前記前方側ロールによる前記電極箔の搬送速度から前記後方側ロールによる前記電極箔の搬送速度を減じた値の割合が、プレス時における前記電極箔の伸び率よりも大きくなるように、前記前方側ロールによる前記電極箔の搬送速度と後方側ロールによる前記電極箔の搬送速度との間に速度差を設ける。

請求項２に記載の電池用極板のロールプレス装置においては、
前記前方側ロールのロール部のロール径が、前記後方側ロールのロール部のロール径よりも大きく、
前記前方側ロールのロール部及び後方側ロールのロール部は、一つの動力により同一の回転速度で回転する。

本発明によれば、電極箔にシワが発生することを抑制することが可能である。

（ａ）ロールプレス装置の上面図、（ｂ）ロールプレス装置の側面図。 （ａ）電極箔に発生したシワを示す図、（ｂ）電極箔に発生したシワを示す図。

以下に、電池用極板のロールプレス装置（ロールプレス装置）１０について、図面を参照して説明する。

ロールプレス装置１０は、極板１をプレスして、極板１を所望の厚さにするための装置である。
図１（ａ）に示すように、極板１は、電極箔（電池用シート）２に活物質が塗工された構成を有する。電極箔２は、シート状の部材であり、長手形状を有している。電極箔２には、電極箔２の長手方向に沿って活物質が塗工されている。前記活物質は、電極箔２の表面及び裏面に塗工されている。電極箔２の表面及び裏面において、前記活物質が塗工されている領域を塗工部３と称し、前記活物質が塗工されていない領域を未塗工部４と称する。電極箔２の表面において、複数の塗工部３・３・３が、前記長手方向に延在しており、長手方向に直交する方向に並列されている。なお、本実施形態では、塗工部３・３・３が、三列設けられていることとする。塗工部３・３・３は、互いに離間して配置されており、隣り合う塗工部３・３の間には、未塗工部４が存在している。極板１を未塗工部４・４で切断することにより、各塗工部３・３・３が分離され、複数の塗工部３・３・３に分離された極板１が電極として用いられる。
電極箔２の裏面において、表面における各塗工部３が存在する箇所の真裏に該当する箇所には、各塗工部３が存在しており、表面における各未塗工部４が存在する箇所の真裏に該当する箇所には、各未塗工部４が存在している。すなわち、電極箔２の表面の各塗工部３と、電極箔２の裏面の各塗工部３とが、一対で存在しており、電極箔２の表面の各未塗工部４と、電極箔２の裏面の各未塗工部４とが、一対で存在している。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、ロールプレス装置１０は、複数のロールを備えている。前記複数のロールは、前方側ロール１１と後方側ロール１２とで構成されている。前方側ロール１１は、一対のロール部１１ａを有している。後方側ロール１２は、一対のロール部１２ａを有している。
前方側ロール１１のロール部１１ａのロール径φａは、後方側ロール１２のロール部１２ａのロール径φｂよりも大きい（φａ＞φｂ）。また、前方側ロール１１のロール部１１ａ及び後方側ロール１２のロール部１２ａは、一つの動力（モータ）に接続されており、前記一つの動力の駆動力により、同一の回転速度で回転する。
前方側ロール１１の一対のロール部１１ａは、極板１の表面側と裏面側とに配置されており、電極箔２の表面及び裏面に塗工された一対の塗工部３を、電極箔２の表面側と裏面側から挟むように構成されている。後方側ロール１２の一対のロール部１２ａは、極板１の表面側と裏面側とに配置されており、電極箔２の表面及び裏面に塗工された一対の塗工部３を、電極箔２の表面側と裏面側から挟むように構成されている。
後方側ロール１２は、前方側ロール１１よりも電極箔２の搬送方向における上流側に配置されている。前記搬送方向は、図１（ａ）及び図１（ｂ）の矢印Ａ方向であり、塗工部３・３・３の長手方向における一側（巻出し側）から他側（巻取り側）へ向かう方向である。前方側ロール１１と後方側ロール１２とは、塗工部３・３・３の並列方向に沿って交互に配置されている。すなわち、前方側ロール１１と後方側ロール１２とは、塗工部３・３・３に、交互に千鳥状に配置されている。また、中央列の塗工部３には後方側ロール１２が配置されており、左右外側列の塗工部３・３には前方側ロール１１が配置されている。
ロールプレス装置１０においては、電極箔２の張力制御は、装置入口側と出口側とで、電極箔２の幅全体に対してのみ行われ、塗工部３の列毎には行われない。

ロールプレス装置１０により極板１をプレスするときの手順について説明する。
ロールプレス装置１０は、前方側ロール１１と後方側ロール１２とが塗工部３・３・３に千鳥状に配置された状態で、前方側ロール１１の一対のロール部１１ａと後方側ロール１２の一対のロール部１２ａとを回転させる。これにより、一対のロール部１１ａ及び一対のロール部１２ａが、各一対の塗工部３をそれぞれ所定の圧力で挟持して、前記搬送方向（矢印Ａ方向）へ送り出す。この結果、電極箔２が前記搬送方向に搬送されながら、各塗工部３が一対のロール部１１ａの間及び一対のロール部１２ａの間でそれぞれプレスされる。
このとき、前方側ロール１１のロール部１１ａの回転速度に比例して、前方側ロール１１による電極箔２の搬送速度（前方側ロール１１による単位時間当たりの塗工部３の送り量）Ｖａが変化し、ロール部１１ａの回転速度が一定の場合、ロール部１１ａのロール径φａに比例して、前方側ロール１１による電極箔２の搬送速度Ｖａが変化する。また、後方側ロール１２のロール部１２ａの回転速度に比例して、後方側ロール１２による電極箔２の搬送速度（後方側ロール１２による単位時間当たりの塗工部３の送り量）Ｖｂが変化し、ロール部１２ａの回転速度が一定の場合、ロール部１２ａのロール径φｂに比例して、後方側ロール１２による電極箔２の搬送速度Ｖｂが変化する。
ロールプレス装置１０は、前方側ロール１１及び後方側ロール１２により各塗工部３をプレスすることにより、各塗工部３と電極箔２とを合わせた厚みを、所望の厚みとなるよう変化させる。

以下では、前方側ロール１１による電極箔２の搬送速度Ｖａと後方側ロール１２による電極箔２の搬送速度Ｖｂとについて説明する。

図２（ａ）に示すように、本願発明者は、前方側ロール１１及び後方側ロール１２により各塗工部３をプレスする場合、後方側ロール１２による電極箔２（塗工部３）の送り量が前方側ロール１１による電極箔２（塗工部３）の送り量よりも大きいと、前方側ロール１１によりプレスされる外側列の塗工部３・３にたるみが生じ、後方側ロール１２によりプレスされる中央列の塗工部３近傍にシワＸが発生することを発見した。

また、図２（ｂ）に示すように、本願発明者は、（プレス時における電極箔２の伸び量）＞（前方側ロール１１による電極箔２の送り量−後方側ロール１２による電極箔２の送り量）、となるとき、電極箔２における前方側ロール１１と後方側ロール１２との間にたるみが生じ、外側列の塗工部３・３と中央列の塗工部３との間の境界部（未塗工部４）にシワＹが発生することを発見した。

そこで、ロールプレス装置１０においては、（プレス時における電極箔２の伸び量）＜（前方側ロール１１による電極箔２の送り量−後方側ロール１２による電極箔２の送り量）、となるように、前方側ロール１１による電極箔２の搬送速度Ｖａと後方側ロール１２による電極箔２の搬送速度Ｖｂとの間に速度差を設けることとした。
すなわち、ロールプレス装置１０においては、後方側ロール１２による電極箔２の搬送速度Ｖｂに対する、前方側ロール１１による電極箔２の搬送速度Ｖａから後方側ロール１２による電極箔２の搬送速度Ｖｂを減じた値の割合αが、プレス時における電極箔２の伸び率βよりも大きくなるように（［数１］参照）、前方側ロール１１による電極箔２の搬送速度Ｖａと後方側ロール１２による電極箔２の搬送速度Ｖｂとの間に速度差を設けることとした。このように下記［数１］の条件（β＜α）を満たすように、前方側ロール１１による電極箔２の搬送速度Ｖａと後方側ロール１２による電極箔２の搬送速度Ｖｂとの間に速度差が設けられることで、電極箔２がプレスされるときに、電極箔２における後方側ロール１２にプレスされた部分が伸びてたるみを発生させるが、当該たるみの発生した部分が、そのたるみを打ち消すように前方側ロール１１により引っぱられるので、シワの発生が抑制される。
［数１］
β＜α＝（Ｖａ−Ｖｂ）／Ｖｂ＝（φａ−φｂ）／φｂ

なお、上述したように、ロールプレス装置１０は、前方側ロール１１のロール部１１ａと後方側ロール１２のロール部１２ａとを、同一の動力により同一の回転速度で回転させる。この場合、前方側ロール１１のロール部１１ａのロール径φａと後方側ロール１２のロール部１２ａのロール径φｂとの差が変更されることによって、前方側ロール１１による電極箔２の搬送速度Ｖａと後方側ロール１２による電極箔２の搬送速度Ｖｂとの速度差が、上記［数１］の条件（β＜α）を満たす大きさになるように調整される。

以上のように、ロールプレス装置１０は、後方側ロール１２による電極箔２の搬送速度Ｖｂに対する、前方側ロール１１による電極箔２の搬送速度Ｖａから後方側ロール１２による電極箔２の搬送速度Ｖｂを減じた値の割合αが、プレス前における電極箔２の寸法を１としたときの、プレス時における電極箔２の伸び率βよりも大きくなるように、前方側ロール１１による電極箔２の搬送速度Ｖａと後方側ロール１２による電極箔２の搬送速度Ｖｂとの間に速度差が設けられている。
これにより、電極箔２にシワが発生することを抑制することが可能となる。

また、前方側ロール１１のロール部１１ａのロール径φａは、後方側ロール１２のロール部１２ａのロール径φｂよりも大きく、前記前方側ロール１１のロール部１１ａ及び後方側ロール１２のロール部１２ａは、一つの動力により同一の回転速度で回転する。
これにより、装置構成を簡素化することが可能となり、かつ、装置の製造コストを低減することが可能となる。
なお、前方側ロール１１のロール部１１ａと後方側ロール１２のロール部１２ａとには、それぞれ別個の動力が接続され、各動力によりロール部１１ａの回転速度とロール部１２ａの回転速度とが個別に制御されるように構成してもよい。この場合、ロール部１１ａの回転速度とロール部１２ａの回転速度とが前記各動力により個別に変更されることによって、前方側ロール１１による電極箔２の搬送速度Ｖａと後方側ロール１２による電極箔２の搬送速度Ｖｂとの速度差が、上記［数１］の条件（β＜α）を満たす大きさになるように調整される。

また、（前方側ロール１１による電極箔２の送り量−後方側ロール１２による電極箔２の送り量−プレス時における電極箔２の伸び量）＝γ、が大きくなると、電極箔２への負荷が大きくなり、電極箔２が破断するおそれがある。そこで、前記γの限界値γｍａｘを設定して、前記γの値が前記限界値γｍａｘを超えないように、前方側ロール１１による電極箔２の搬送速度Ｖａと後方側ロール１２による電極箔２の搬送速度Ｖｂとの間に速度差を設けてもよい。前記限界値γｍａｘは、電極箔２の寸法や、前方側ロール１１と後方側ロール１２との間の距離等によって異なり、実験等により、適宜求められる。

１ 極板
２ 電極箔
３ 塗工部
４ 未塗工部
１０ ロールプレス装置
１１ 前方側ロール
１２ 後方側ロール

Claims (2)

1. 電極箔に活物質が複数列塗工された極板に関し、前記電極箔を前記活物質の塗工部が延在する方向に搬送しながら前記塗工部をプレスする、
   電池用極板のロールプレス装置であって、
   一対のロール部を有し、前記一対のロール部の間で前記各塗工部をプレスするロールを複数備え、
   前記複数のロールを、前方側ロールと、前記前方側ロールよりも前記電極箔の搬送方向における上流側に配置される後方側ロールとで構成し、
   前記前方側ロールと後方側ロールとを、前記複数の塗工部に交互に千鳥状に配置して、前記前方側ロールのロール部と後方側ロールのロール部とを回転させることによって、前記電極箔を前記搬送方向に搬送しながら各塗工部をプレスし、
   前記後方側ロールによる前記電極箔の搬送速度に対する、前記前方側ロールによる前記電極箔の搬送速度から前記後方側ロールによる前記電極箔の搬送速度を減じた値の割合が、プレス時における前記電極箔の伸び率よりも大きくなるように、前記前方側ロールによる前記電極箔の搬送速度と後方側ロールによる前記電極箔の搬送速度との間に速度差を設ける、
   電池用極板のロールプレス装置。
2. 前記前方側ロールのロール部のロール径が、前記後方側ロールのロール部のロール径よりも大きく、
   前記前方側ロールのロール部及び後方側ロールのロール部は、一つの動力により同一の回転速度で回転する、
   請求項１に記載の電池用極板のロールプレス装置。

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