JP2014182999A - 電極製造方法および電極製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】両面塗工の際に、集電体を屈折または屈曲させることなく絶縁体スラリーを塗布することができる電極製造方法を提供する。
【解決手段】電極製造方法は、絶縁体塗布工程および電極塗布工程を有する。絶縁体塗布工程は、集電体１０１の一面１０１ａの端部に塗布された絶縁体スラリー１０２と、一面の絶縁体スラリーが塗布されていない部分に塗布された電極スラリー１０３とが乾燥している状態で、弾性体２５ｂによって一面の側から集電体を押圧しつつ、集電体の一面に対向した他面１０１ｂの端部に絶縁体スラリーを塗布する。電極塗布工程は、他面の絶縁体スラリーが塗布されていない部分に電極スラリーを塗布する。
【選択図】図７

Description

本発明は、電極製造方法および電極製造装置に関する。

従来から、発電要素を外装材によって収納して電気デバイスを構成したものがある。発電要素は、正極と負極とをセパレータを介して複数積層して形成している。正極および負極は、それぞれ集電体に電極スラリーを塗布して乾燥させることによって形成している。

発電要素は、外部応力や振動等に起因して、内部の構成部材の位置が相対的にずれることがある。たとえば、発電要素において、セパレータを介して絶縁している正極および負極の位置がずれた場合、正極の端部と負極の端部とが互いに接触して短絡する可能性がある。

そこで、発電要素において、セパレータを介して絶縁している正極および負極の位置が位置ずれして互いに接触しても、短絡しないようにする構成がある。たとえば、正極の端部に絶縁性を備えた絶縁テープを貼り付けておくと、その正極の端部と負極の端部とが互いに接触しても、短絡することを防止できる。

しかしながら、絶縁テープを正極または負極の端部に貼り付ける構成では、絶縁テープに加えて、その絶縁テープを貼り付けるための特別な装置が必要となり、電極の製造コストおよびタクトがそれぞれ増大してしまう。

このため、電極に絶縁体を形成する構成がある。具体的には、電極に絶縁体スラリーと電極スラリーをそれぞれ塗布して乾燥させる構成がある。絶縁体スラリーを塗布する装置は、電極スラリーを塗布する装置と基本的な仕様が同様であり、特別な装置は不要である（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００７−２５８０５０号公報

しかしながら、上記特許文献１の構成では、集電体の両面に電極スラリーを塗布して乾燥させるような両面塗工の場合に問題が生じる。すなわち、片面塗工の場合には、集電体の裏面の側からバックアップロールを密着させた状態で、集電体の表面に絶縁体スラリーおよび電極スラリーを適正に塗布することができることから、特段問題は発生しない。

一方、両面塗工の場合には、集電体の表面の側からバックアップロールを密着させた状態で、集電体の裏面に絶縁体スラリーおよび電極スラリーを塗布させる。ここで、両面塗工において、バックアップロールを密着させる集電体の表面には、スラリーの状態から乾燥した絶縁体層および電極層が形成されているが、その厚みが異なることがある。

たとえば、電極層と絶縁体層の厚みが異なると、バックアップロールに付勢された集電体は、電極層が形成された部分と絶縁体層が形成された部分の境界において、屈折または屈曲してしまう。集電体が屈折または屈曲すると、寸法に誤差が生じたり、屈折部分に生じた隙間に空気が巻き込まれてピンホールが発生したりする。

したがって、両面塗工の際に、集電体に対する絶縁体スラリーや電極スラリーの塗工条件の調整に時間を要し、かつ、塗工の状態を一定に保つことが困難になる虞がある。このように、上記特許文献１の構成では、両面塗工の際に、集電体を屈折または屈曲させることなく、絶縁体スラリーや電極スラリーを塗布できない虞がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、両面塗工の際に、集電体を屈折または屈曲させることなく絶縁体スラリーを塗布することができる電極製造方法およびその製造方法を具現化した電極製造装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するための本発明の電極製造方法は、絶縁体塗布工程および電極塗布工程を有する。絶縁体塗布工程は、集電体の一面の端部に塗布された絶縁体スラリーと、一面の絶縁体スラリーが塗布されていない部分に塗布された電極スラリーとが乾燥している状態で、弾性体によって一面の側から集電体を押圧しつつ、集電体の一面に対向した他面の端部に絶縁体スラリーを塗布する。電極塗布工程は、他面の絶縁体スラリーが塗布されていない部分に電極スラリーを塗布する。

また、上記目的を達成するための本発明の電極製造装置は、絶縁体塗布部および電極塗布部を有する。絶縁体塗布部は、集電体の一面の端部に塗布された絶縁体スラリーと、一面の絶縁体スラリーが塗布されていない部分に塗布された電極スラリーとが乾燥している状態で、弾性体によって一面の側から集電体を押圧しつつ、集電体の一面に対向した他面の端部に絶縁体スラリーを塗布する。電極塗布部は、他面の絶縁体スラリーが塗布されていない部分に電極スラリーを塗布する。

本発明に係る電極製造方法およびその製造方法を具現化した電極製造装置によれば、集電体の一面に塗布された絶縁体スラリーおよび電極スラリーが乾燥している状態で、弾性体によって一面の側から集電体を押圧しつつ、その集電体の一面に対向した他面の端部に絶縁体スラリーを塗布する。したがって、両面塗工の際に、集電体を屈折または屈曲させることなく絶縁体スラリーを塗布することができる。

第１実施形態に係る電極製造装置を示す斜視図である。 第１実施形態に係る電極製造装置の要部を示す斜視図である。 第１実施形態に係る電極製造装置を示す側面図である。 第１実施形態に係る電極製造装置の要部を示す側面図である。 第１実施形態に係る電極製造装置を用いて製造した電極をセパレータを介して積層する状態を示す斜視図である。 第１実施形態に係る電極製造装置を用い、集電体の一面に絶縁体スラリーおよび電極スラリーを塗布して乾燥させる片面塗工の状態を示す模式図である。 第１実施形態に係る電極製造装置を用い、一面に絶縁体スラリーおよび電極スラリーを塗布して乾燥させた後の集電体に対して、その集電体の他面に絶縁体スラリーおよび電極スラリーを塗布して乾燥させる両面塗工の状態を示す模式図である。 第２実施形態に係る電極製造装置の絶縁体塗布部を示す斜視図である。 第２実施形態に係る電極製造装置を用いた集電体に対する絶縁体スラリーの片面塗工の要部を示す図である。 第２実施形態に係る電極製造装置を用いた集電体に対する絶縁体スラリーの両面塗工の要部を示す図である。 対比例に係る電極製造装置を用いて、一面に絶縁体スラリーおよび電極スラリーを塗布して乾燥させた後の集電体に対して、その集電体の他面に絶縁体スラリーを塗布する両面塗工の途中までの状態を示す模式図である。

以下、添付した図面を参照しながら、第１および第２実施形態について説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面における各部材の大きさや比率は、説明の都合上誇張され実際の大きさや比率とは異なる場合がある。

（第１実施形態）
第１実施形態に係る電極製造方法および電極製造方法を具現化した電極製造装置１について、図１〜図７に加えて対比例に係る図１１を参照しながら説明する。

電極製造方法における搬送工程、絶縁体塗布工程、電極塗布工程、および乾燥工程は、電極製造装置１における搬送部１０、絶縁体塗布部２０、電極塗布部３０、および乾燥部４０に対応している。そこで、第１実施形態は、電極製造方法を具現化した電極製造装置１に基づいて説明する。

まず、電極製造装置１の構成について、図１〜図５を参照しながら説明する。

図１は、電極製造装置１を示す斜視図である。図２は、電極製造装置１の要部を示す斜視図である。図２（ａ）は電極製造装置１の要部を上方から示し、図２（ｂ）は電極製造装置１の要部を下方から示している。図３は、電極製造装置１を示す側面図である。図４は、電極製造装置１の要部を示す側面図である。図５は、電極製造装置１を用いて製造した電極をセパレータ２００を介して積層する状態を示す斜視図である。図５（ａ）は積層前の状態を示し、図５（ｂ）は積層後の状態を示している。

搬送部１０は、絶縁体スラリー１０２および電極スラリー１０３がそれぞれ塗布および乾燥される集電体１０１を搬送する。

搬送部１０は、集電体１０１の搬送経路に沿って、たとえば、集電体供給ロール１１、駆動ロール１２、従動ロール１３、搬入ロール１４、搬出ロール１５、および電極巻取ロール１６を含んでいる。

集電体供給ロール１１は、回転可能に保持された円柱形状から成り、絶縁体スラリー１０２および電極スラリー１０３が塗布される前の集電体１０１をロール状に積層して保持している。集電体１０１には、たとえば、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、ステンレス鋼からなる金属箔を用いる。具体的には、正極用の集電体１０１には、たとえば、アルミニウムからなり厚みが２０μｍの金属箔を用いる。一方、負極用の集電体１０１には、たとえば、銅からなり厚みが１０μｍの金属箔を用いる。

集電体供給ロール１１は、後述する駆動ロール１２に連動して回転しながら集電体１０１を供給する。駆動ロール１２および従動ロール１３は、それぞれ回転可能に保持された円柱形状から成り、集電体供給ロール１１から供給された集電体１０１を絶縁体塗布部２０に向けてガイドする。駆動ロール１２の外周は金属からなり、従動ロール１３の外周はゴムからなる。駆動ロール１２および従動ロール１３は、集電体１０１を挟持しつつ、その集電体１０１を搬送する。駆動ロール１２が回転すると、その回転に従動して従動ロール１３が回転する。

搬入ロール１４は、回転可能に保持された円柱形状から成り、絶縁体スラリー１０２および電極スラリー１０３が塗布された集電体１０１を乾燥部４０に向けてガイドする。搬入ロール１４は、絶縁体スラリー１０２および電極スラリー１０３が塗布されていない集電体１０１の裏面側に当接している。搬出ロール１５は、回転可能に保持された円柱形状から成り、乾燥部４０から搬出された乾燥後の電極１００を電極巻取ロール１６に向けてガイドする。電極巻取ロール１６は、回転可能に保持された円柱形状から成り、搬出ロール１５によってガイドされた電極１００を巻き取り保管する。電極巻取ロール１６は、図示せぬモータにより一定の速度で回転駆動する。

絶縁体塗布部２０は、集電体１０１の端部に絶縁体スラリー１０２を塗布する。

絶縁体塗布部２０は、集電体１０１の一面１０１ａの端部に塗布された絶縁体スラリー１０２と、一面１０１ａの絶縁体スラリー１０２が塗布されていない部分に塗布された電極スラリー１０３とが乾燥している状態で、弾性体２５ｂによって一面１０１ａの側から集電体１０１を押圧しつつ、集電体１０１の一面１０１ａに対向した他面１０１ｂの端部に絶縁体スラリー１０２を塗布する。

絶縁体塗布部２０は、たとえば、絶縁体塗布用塗工ダイ２１、貯液タンク２２、送液ポンプ２３、送液管２４、および絶縁体塗布用バックアップロール２５を含んでいる。

絶縁体塗布用塗工ダイ２１は、集電体１０１に対して絶縁体スラリー１０２を所定の厚みで塗布する。絶縁体塗布用塗工ダイ２１は、一対からなり、集電体１０１の搬送方向に沿って、その集電体１０１の両端にそれぞれ配設している。具体的には、一対の絶縁体塗布用塗工ダイ２１は、搬送部１０の駆動ロール１２と、後述する電極塗布部３０の電極塗布用塗工ダイ３１との間に、それぞれ位置している。絶縁体塗布用塗工ダイ２１は、後述する絶縁体塗布用バックアップロール２５によって付勢された集電体１０１に対して、その集電体１０１の反対側の面の側から当接している。

絶縁体塗布用塗工ダイ２１によって集電体１０１に塗布する絶縁体スラリー１０２は、たとえば、絶縁性を有する樹脂およびそのコンパウンドからなり、たとえば、集電体１０１の厚みを含めて乾燥後に４５μｍになるように設定する。絶縁体スラリー１０２に用いる樹脂には、たとえば、ポリフッ化ビニリデンやその誘導体、ウレタン樹脂やエポキシ樹脂およびアルキッド樹脂などの２液硬化型樹脂、または電子線硬化型樹脂を用いる。絶縁体スラリー１０２は、絶縁性を向上させるために、アルミナ、酸化チタン、またはタルク等からなるセラミクスを含有させている。セラミクスの粒径は、乾燥後の絶縁体スラリー１０２の厚みを考慮して、０．１μｍ〜１５μｍとする。

絶縁体スラリー１０２に用いるコンパウンドは、その分散性が重要である。アルミナ等のセラミクスは化学的な性質として親水生を帯びているため、そのままでは樹脂に分散しにくい。一般的に、コンパウンドに界面活性剤を用いることがあるが、電池の特性に悪影響を与える懸念があるため、電池用途には適さない。そこで、樹脂に分散機能を持たせたカルボキシル基変性のポリフッ化ビニリデン樹脂やウレタン樹脂を用いる。このような樹脂を用いると、分散性に優れた絶縁体スラリー１０２を得ることができる。コンパウンドとして、分散性に優れるビーズミルを用いることができる。ビーズミルは、たとえば、アルミナやジルコニアからなり、粒径が３０μｍ〜２ｍｍのものが好適である。上記のような手法を用いることによって、アルミナを容易に分散させることができ、均一な絶縁体スラリー１０２を得ることが可能である。

貯液タンク２２は、下部を閉塞させた円筒形状の金属容器からなり、所定の量の絶縁体スラリー１０２を貯蔵している。送液ポンプ２３は、貯液タンク２２に接続し、貯液タンク２２に貯蔵された絶縁体スラリー１０２を、送液管２４を介して絶縁体塗布用塗工ダイ２１に送液する。送液管２４は、配管からなり、一端を送液ポンプ２３に接続し、２つに分岐された他端を一対の絶縁体塗布用塗工ダイ２１にそれぞれ接続している。

絶縁体塗布用バックアップロール２５は、絶縁体塗布用塗工ダイ２１が当接した集電体１０１に対して、反対側から付勢している。絶縁体塗布用バックアップロール２５は、軸芯２５ａおよび弾性体２５ｂから構成している。

軸芯２５ａは、たとえば、金属からなり、円柱形状に形成している。軸芯２５ａの外周面は、サンドブラスト処理している。弾性体２５ｂは、軸芯２５ａを被覆している。具体的には、弾性体２５ｂは、接着剤を塗布した軸芯２５ａに対して、たとえば所定の強度を備えたゴムを被覆した後、その外側を均一に研磨することによって円筒形状に形成している。

絶縁体塗布用バックアップロール２５の弾性体２５ｂの材質には、ジエン系ゴム、天然ゴム（ＮＲ）、アクリルニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、シリコン系ゴム、またはウレタン系ゴムを用いることができる。また、弾性体２５ｂの材質には、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂等の熱可塑性樹脂、これらから作られる軟質プラスチック材を用いることもできる。

弾性体２５ｂに好適な材質は、たとえば、ジエン系ゴムである。ジエン系ゴムは、硬度を調整するための可塑剤に、流動パラフィンを用いている。流動パラフィンは、塗工中に電極材料に転写して裏移りした場合でも、電池の特性に影響しない。さらに、流動パラフィンは、摩擦係数が低いことから、電極材料を潤滑に移動させることができる。すなわち、流動パラフィンは、電極材料にシワ等を発生させることなく、安定して搬送させることができる。

弾性体２５ｂは、上記のように、汎用品であり、加工性に優れ、コストも廉価な材質を用いて形成することができる。可塑剤として用いる流動パラフィンも、汎用されており、廉価で入手することができる。

弾性体２５ｂの層厚は、乾燥した電極スラリー１０３の厚みに律速する。たとえば乾燥した電極スラリー１０３の厚みが集電体１０１の厚みを含めて１２０μｍである場合、弾性体２５ｂの層厚は、その１２０μｍの厚みを全て吸収することを考慮して、たとえば、２００μｍとする。弾性体２５ｂは、表面が摩耗しても、その表面を再研磨すれば再利用することが可能であり、長寿命化を図ることができる。弾性体２５ｂの層厚は、再研磨を考慮すると、１０ｍｍ以上あれば好適である。

ここで、弾性体２５ｂに係る好適な仕様の検証結果について、表１を参照しながら説明する。

弾性体２５ｂに係る検証は、塗工の寸法精度および表面状態について行った。塗工の寸法精度は、電極を複数積層する際の各電極の位置ずれに起因して発生する電極同士の短絡防止を考慮して、基準値に対して±１ｍｍ以内が要求される。表面状態は、ピンホール状の穴に異物が入り込んで発生する電極同士の短絡防止を考慮して、そのピンホール状の穴が生じていないことが要求される。

弾性体２５ｂに係る実験例１〜４において、その弾性体２５ｂの材質には、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）を用いた。ゴムの硬度は、可塑剤流動パラフィンの添加量を変えて調整した。ゴムの硬度の測定は、ＩＳＯ（国際標準化機構）や新ＪＩＳ規格に規定される「デュロメータＡ」に係る測定方法に基づいて行った。弾性体２５ｂに係る実験例１、２、３、および４は、ゴム硬度がＡ−１０、Ａ−３０、Ａ−５０、およびＡ−７０に相当する。

弾性体２５ｂに係る比較例１および２は、実験例１〜４と同一のニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）を用いた上で、ゴム硬度をＡ−５およびＡ−７５に相当するものとした。すなわち、比較例１は実験例１〜４よりも相対的に軟らかく、比較例２は実験例１〜４よりも相対的に硬い。実験例１、２、３、および４と比較例１および２に係るゴムを用いて、塗工の状態を比較検証した。その比較検証の結果を表１に示す。

弾性体２５ｂに係る検証の結果、弾性体２５ｂの寸法精度が±１ｍｍ以内、および表面に穴が生じていない良好なものは、ゴム硬度がＡ−１０〜Ａ−７０に相当する実験例１〜４であることが判った。特に、ゴム硬度がＡ−３０〜Ａ−５０に相当する実験例２および３は、弾性体２５ｂの寸法精度が±０．５ｍｍとさらに良好であることが判った。

一方、比較例１のようにゴム硬度がＡ−５であり軟らか過ぎるものは、ゴムの反発力が弱く、集電体１０１に向かって付勢する力が不十分であることから、端面の部分をフラットに押圧する力が不足する。同様に、比較例２のようにゴム硬度がＡ−７５であり相対的に硬過ぎるものは、ゴムの反発力が強く、端面の部分をフラットに押圧する力が過度になる。

電極塗布部３０は、集電体１０１の絶縁体スラリー１０２が塗布されていない部分に電極スラリー１０３を塗布する。

電極塗布部３０は、たとえば、電極塗布用塗工ダイ３１、貯液タンク３２、送液ポンプ３３、送液管３４、および電極塗布用バックアップロール３５を含んでいる。

電極塗布用塗工ダイ３１は、集電体１０１に対して電極スラリー１０３を所定の厚みで塗布する。電極塗布用塗工ダイ３１は、たとえば、集電体１０１の搬送方向に沿って、その集電体１０１の両端を除いた部分に当接するように配設している。具体的には、電極塗布用塗工ダイ３１は、絶縁体塗布用塗工ダイ２１と搬入ロール１４との間に、位置している。電極塗布用塗工ダイ３１は、電極塗布用バックアップロール３５によって裏面側から付勢された集電体１０１に対して、その集電体１０１の表面側から当接している。

電極塗布用塗工ダイ３１によって集電体１０１に塗布する電極スラリー１０３は、正極用と負極用がある。電極スラリー１０３が正極用の場合、その活物質には、たとえば、リチウム−遷移金属複合酸化物を用いる。一方、電極スラリー１０３が負極用の場合、その活物質には、たとえば、グラファイト、ハードカーボンや、リチウム−遷移金属複合酸化物を用いる。導電助剤には、たとえば、アセチレンブラック、カーボンブラックまたはグラファイトを用いる。バインダーには、たとえば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用いる。溶媒には、たとえば、ノルマルメチルピロリドン（ＮＭＰ）または水を用いる。溶媒は、乾燥時に蒸発して除去される。

貯液タンク３２は、下部を閉塞させた円筒形状の金属容器からなり、所定の量の電極スラリー１０３を貯蔵している。送液ポンプ３３は、貯液タンク３２に接続し、貯液タンク３２に貯蔵された電極スラリー１０３を、送液管３４を介して電極塗布用塗工ダイ３１に送液する。送液管３４は、配管からなり、一端を送液ポンプ２３に接続し、他端を電極塗布用塗工ダイ３１に接続している。

電極塗布用バックアップロール３５は、電極塗布用塗工ダイ３１が当接した集電体１０１に対して、その集電体１０１の反対側の面から付勢している。電極塗布用バックアップロール３５は、たとえば、金属またはゴムからなり、円柱形状に形成している。

乾燥部４０は、集電体１０１に塗布された絶縁体スラリー１０２および電極スラリー１０３を乾燥させる。

乾燥部４０は、たとえば、筐体４１、ヒーター４２、およびサポートロール４３を含んでいる。

乾燥部４０は、長方体形状に形成した筐体４１の内部に、ヒーター４２および複数のサポートロール４３を備えている。筐体４１は、断熱性の材質からなり、搬送中の集電体１０１を、一時的に内部に収納する。筐体４１は、搬送部１０に備えられた搬入ロール１４よりも集電体１０１の搬送方向下流側であって、搬送部１０に備えられた搬出ロール１５よりも集電体１０１の搬送方向上流側に配設している。

ヒーター４２は、筺体４１の内部において、集電体１０１に塗布された絶縁体スラリー１０２および電極スラリー１０３に対向するように備えている。ヒーター４２は、絶縁体スラリー１０２および電極スラリー１０３の内部に含有した溶媒等を蒸発させて乾燥させる。サポートロール４３は、乾燥部４０の内部に、一定の間隔で複数備えている。サポートロール４３によって集電体１０１を搬送している間に、ヒーター４２によって絶縁体スラリー１０２および電極スラリー１０３を乾燥させる。

上述した電極製造装置１を用いて製造した電極１００は、図５に示すようにセパレータ２００を介して積層する。

電極製造装置１を用いて製造する電極１００は、正極１００ａまたは負極１００ｂのどちらでもよいが、ここでは正極１００ａとする。図５（ａ）に示すように、正極１００ａは、その両端の部分に、絶縁体スラリー１０２を塗布して乾燥させて形成した絶縁体層１０２’を備えている。また、正極１００ａは、両端以外の部分に、電極スラリー１０３を塗布して乾燥させて形成した電極層１０３’を備えている。一方、負極１００ｂは、両端の部分を含めて電極スラリー１０３を塗布して乾燥させて形成した電極層１０３’を備えている。図５（ｂ）に示すように、正極１００ａと負極１００ｂを、セパレータ２００を介して積層する。したがって、正極１００ａと負極１００ｂが位置ずれして互いの端部が接触しても、正極１００ａの端部には絶縁体層１０２’が形成されていることから、短絡を防止することができる。

つぎに、電極製造装置１を用いた電極１００の製造方法について、図６および図７に加えて、対比例に係る図１１を参照しながら説明する。

図６は、電極製造装置１を用い、集電体１０１の一面１０１ａに絶縁体スラリー１０２および電極スラリー１０３を塗布して乾燥させる片面塗工の状態を示す模式図である。図７は、電極製造装置１を用い、一面１０１ａに絶縁体スラリー１０２および電極スラリー１０３を塗布して乾燥させた後の集電体１０１に対して、その集電体１０１の他面１０１ｂに絶縁体スラリー１０２および電極スラリー１０３を塗布して乾燥させる両面塗工の状態を示す模式図である。図１１は、対比例に係る電極製造装置を用いて、一面１０１ａに絶縁体スラリー１０２および電極スラリー１０３を塗布して乾燥させた後の集電体１０１に対して、その集電体１０１の他面１０１ｂに絶縁体スラリー１０２を塗布する両面塗工の途中までの状態を示す模式図である。

電極製造装置１を用い、集電体１０１に各スラリーを片面塗工する方法について、図６を参照しながら説明する。

図６に示すように、電極製造装置１を用いて、集電体１０１の一面１０１ａに絶縁体スラリー１０２および電極スラリー１０３を塗布して乾燥させる。

具体的には、最初に、図６（ａ）に示すように、搬送部１０において、集電体１０１を駆動ロール１２および従動ロール１３によって挟持しつつ、その集電体１０１を搬送する。つぎに、図６（ｂ）に示すように、絶縁体塗布部２０において、集電体１０１を絶縁体塗布用バックアップロール２５によって他面１０１ｂの側から付勢しつつ、その集電体１０１の一面１０１ａの両端に対して絶縁体塗布用塗工ダイ２１を用いて絶縁体スラリー１０２を塗布する。

つぎに、図６（ｃ）に示すように、電極塗布部３０において、集電体１０１を電極塗布用バックアップロール３５によって他面１０１ｂの側から付勢しつつ、その集電体１０１の一面１０１ａに対して電極塗布用塗工ダイ３１を用いて電極スラリー１０３を塗布する。最後に、図６（ｄ）に示すように、乾燥部４０において、集電体１０１の一面１０１ａに塗布されている絶縁体スラリー１０２および電極スラリー１０３をヒーター４２によって乾燥させ、絶縁体層１０２’および電極層１０３’を形成する。

電極製造装置１を用い、集電体１０１に各スラリーを両面塗工する方法について、図７を参照しながら説明する。

図７に示すように、一面１０１ａに絶縁体層１０２’および電極層１０３’を形成した後の集電体１０１において、電極製造装置１を用いて、集電体１０１の他面１０１ｂに絶縁体スラリー１０２および電極スラリー１０３を塗布して乾燥させる。

具体的には、最初に、図７（ａ）に示すように、搬送部１０において、集電体１０１を駆動ロール１２および従動ロール１３によって挟持しつつ、その集電体１０１を搬送する。つぎに、図７（ｂ）に示すように、絶縁体塗布部２０において、集電体１０１を絶縁体塗布用バックアップロール２５によって一面１０１ａの側から付勢しつつ、その集電体１０１の他面１０１ｂの両端に対して絶縁体塗布用塗工ダイ２１を用いて絶縁体スラリー１０２を塗布する。

ところで、絶縁体塗布用バックアップロール２５を密着させる集電体１０１の一面１０１ａには、既に乾燥した絶縁体層１０２’および電極層１０３’が形成されているが、その層厚が異なる。絶縁体層１０２’の層厚は電極層１０３’の層厚よりも薄いが、絶縁体塗布用バックアップロール２５に付勢された集電体１０１は、電極層１０３’が形成された部分と絶縁体層１０２’が形成された部分の境界において、屈折または屈曲することはない。絶縁体塗布用バックアップロール２５の外周に、弾性変形可能な弾性体２５ｂを被覆していることから、集電体１０１が屈折または屈曲しない。

すなわち、弾性体２５ｂが伸縮することによって、電極層１０３’が形成された部分と絶縁体層１０２’が形成された部分の境界に段差が生じていても、その段差を弾性体２５ｂによって吸収することができる。集電体１０１が屈折または屈曲していないので、その集電体１０１の寸法精度は維持される。さらに、屈折または屈曲部分の隙間に空気が巻き込まれて生じるピンホールの発生を防止することができる。

つぎに、図７（ｃ）に示すように、電極塗布部３０において、集電体１０１を電極塗布用バックアップロール３５によって一面１０１ａの側から付勢しつつ、その集電体１０１の他面１０１ｂに対して電極塗布用塗工ダイ３１を用いて電極スラリー１０３を塗布する。最後に、図７（ｄ）に示すように、乾燥部４０において、集電体１０１の他面１０１ｂに塗布されている絶縁体スラリー１０２および電極スラリー１０３をヒーター４２によって乾燥させ、絶縁体層１０２’および電極層１０３’を形成する。

ここで、対比例に係る電極製造装置を用い、集電体１０１に各スラリーを両面塗工する方法の一部について、図１１を参照しながら説明する。

図１１（ａ）に示すように、対比例の電極製造装置の搬送部１０１０において、一面１０１ａに絶縁体スラリー１０２および電極スラリー１０３を塗布して乾燥させた後の集電体１０１を、駆動ロール１０１２および従動ロール１０１３によって挟持しつつ搬送する。つぎに、図１１（ｂ）に示すように、絶縁体塗布部１０２０において、集電体１０１を絶縁体塗布用バックアップロール１０２５によって一面１０１ａの側から付勢しつつ、その集電体１０１の他面１０１ｂに対して絶縁体塗布用塗工ダイ１０２１を用いて絶縁体スラリー１０２を塗布する。

ここで、絶縁体塗布用バックアップロール１０２５を密着させる集電体１０１の他面１０１ｂに形成済みの絶縁体層１０２’および電極層１０３’の層厚が異なる。したがって、絶縁体塗布用バックアップロール１０２５に付勢された集電体１０１は、電極層１０３’が形成された部分と絶縁体層１０２’が形成された部分の境界において、たとえば屈折してしまう。この結果、集電体１０１の寸法精度が低下し、電極を複数積層すると、電極同士の短絡する可能性がある。さらに、集電体１０１が屈折すると、その屈折部分に生じた隙間に空気が巻き込まれてピンホールが発生する。ピンホール状の穴に異物が入り込むと、電極が短絡する可能性がある。

上述した第１実施形態に係る電極製造方法およびその電極製造方法を具現化した電極製造装置１によれば、以下の作用効果を奏する。

電極製造方法は、絶縁体塗布工程および電極塗布工程を有する。絶縁体塗布工程は、集電体１０１の一面１０１ａの端部に塗布された絶縁体スラリー１０２と、一面１０１ａの絶縁体スラリー１０２が塗布されていない部分に塗布された電極スラリー１０３とが乾燥している状態で、弾性体２５ｂによって一面１０１ａの側から集電体１０１を押圧しつつ、集電体１０１の一面１０１ａに対向した他面１０１ｂの端部に絶縁体スラリー１０２を塗布する。電極塗布工程は、他面１０１ｂの絶縁体スラリー１０２が塗布されていない部分に電極スラリー１０３を塗布する。

電極製造装置１は、絶縁体塗布部２０および電極塗布部３０を有する。絶縁体塗布部２０は、集電体１０１の一面１０１ａの端部に塗布された絶縁体スラリー１０２と、一面１０１ａの絶縁体スラリー１０２が塗布されていない部分に塗布された電極スラリー１０３とが乾燥している状態で、弾性体２５ｂによって一面１０１ａの側から集電体１０１を押圧しつつ、集電体１０１の一面１０１ａに対向した他面１０１ｂの端部に絶縁体スラリー１０２を塗布する。電極塗布部３０は、他面１０１ｂの絶縁体スラリー１０２が塗布されていない部分に電極スラリー１０３を塗布する。

このような電極製造方法および電極製造方法を具現化した電極製造装置１によれば、集電体１０１の一面１０１ａに塗布された絶縁体スラリー１０２および電極スラリー１０３が乾燥している状態で、弾性体２５ｂによって一面１０１ａの側から集電体１０１を押圧しつつ、集電体１０１の一面１０１ａに対向した他面１０１ｂの端部に絶縁体スラリー１０２を塗布する。したがって、両面塗工の際に、集電体１０１を屈折または屈曲させることなく絶縁体スラリー１０２を塗布することができる。集電体１０１が屈折または屈曲しないことから、集電体１０１の寸法精度は維持され、電極１００を複数積層させても電極１００同士の短絡を防止することができる。さらに、屈折または屈曲部分の隙間に空気が巻き込まれて生じるピンホールの発生を防止することができる。

電極製造方法は、絶縁体塗布工程によって集電体１０１に絶縁体スラリー１０２を塗布した後、電極塗布工程によって集電体１０１に電極スラリー１０３を塗布する構成としてもよい。

このような構成によれば、集電体１０１の絶縁体スラリー１０２の部分を盛り上がらせることなく、集電体１０１を連続的に巻き取ることができる。

電極製造方法は、乾燥工程をさらに有する構成としてもよい。乾燥工程は、集電体１０１に塗布された絶縁体スラリー１０２および電極スラリー１０３を乾燥させる。

このような構成によれば、集電体１０１に塗布された絶縁体スラリー１０２および電極スラリー１０３の形状を保ったまま、各塗布工程の後に連続して乾燥工程で乾燥させることができる。さらに、絶縁体スラリー１０２および電極スラリー１０３を塗布した集電体１０１を、別の装置に搬送する必要が無く、生産性を向上させることができる。

電極製造方法は、絶縁体塗布工程において、集電体１０１において対向する両方の端部に対して、絶縁体スラリー１０２をそれぞれ塗布する構成としてもよい。

このような構成によれば、集電体１０１において対向する両方の端部の一方および他方のいずれかの方向に位置ずれしても、電極間における短絡を防ぐことができる。

電極製造方法は、搬送工程をさらに有する構成としてもよい。搬送工程は、集電体１０１を搬送する。ここで、絶縁体塗布工程は、集電体１０１の搬送方向に沿って対向する両方または一方の端部に対して絶縁体スラリー１０２を塗布する。

このような構成によれば、集電体１０１に対して絶縁体スラリー１０２を塗布しつつ、電極スラリー１０３も塗布するので、作業を連続して行うことができ、生産性を向上させることができる。さらに、絶縁体塗布用塗工ダイ２１と電極塗布用塗工ダイ３１との相対位置を確定すれば、集電体１０１に対して、絶縁体スラリー１０２および電極スラリー１０３をそれぞれ精度良く塗布することが可能である。すなわち、絶縁体スラリー１０２と電極スラリー１０３の相対位置を一定に維持することができ、絶縁体スラリー１０２と電極スラリー１０３が重なって塗布されたり、絶縁体スラリー１０２と電極スラリー１０３の間に隙間が生じたりすることを防止できる。

弾性体２５ｂの厚みは、乾燥した後の電極スラリー１０３の厚みよりも厚くする構成としてもよい。

このような構成によれば、両面塗工する際に、絶縁体層１０２’の厚みが極めて薄く、絶縁体層１０２’の厚みと電極層１０３’の厚みの差が、電極層１０３’の厚みに近似しているような場合でも、その厚みの差を、弾性体２５ｂで十分に吸収することができる。

弾性体２５ｂは、再研磨可能とする構成としてもよい。

このような構成によれば、弾性体２５ｂは、表面が摩耗しても、その表面を再研磨すれば再利用することが可能であり、長寿命化を図ることができる。したがって、弾性体２５ｂの交換に要するコストを抑制することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る電極製造方法および電極製造方法を具現化した電極製造装置について、図８〜図１０を参照しながら説明する。

図８は、電極製造装置の絶縁体塗布部５０を示す斜視図である。図９は、電極製造装置を用いた集電体１０１に対する絶縁体スラリー１０２の片面塗工の要部を示す図である。図９（ａ）は斜視図に相当し、図９（ｂ）は側面図に相当する。図１０は、電極製造装置を用いた集電体１０１に対する絶縁体スラリー１０２の両面塗工の要部を示す図である。図１０（ａ）は斜視図に相当し、図１０（ｂ）は側面図に相当する。

第２実施形態に係る電極製造装置は、絶縁体塗布部５０において、突出した弾性体５５ｂによって集電体１０１の端部のみを押圧する構成としたことが、前述した第１実施形態に係る電極製造装置１の構成と異なる。

第２実施形態においては、前述した第１実施形態と同様の構成からなるものについて、同一の符号を使用し、前述した説明を省略する。

まず、絶縁体塗布部５０の構成について、図８を参照しながら説明する。

絶縁体塗布部５０は、絶縁体塗布用バックアップロール５５の弾性体５５ｂが、集電体１０１に向かう方向に突出し、集電体１０１の端部のみを押圧する。絶縁体塗布部５０は、前述した絶縁体塗布用塗工ダイ２１、貯液タンク２２、送液ポンプ２３、および送液管２４に加えて、絶縁体塗布用バックアップロール５５を含んでいる。

絶縁体塗布用バックアップロール５５は、絶縁体塗布用塗工ダイ２１が当接した集電体１０１に対して、反対側から付勢している。絶縁体塗布用バックアップロール５５は、軸芯５５ａおよび弾性体５５ｂから構成している。軸芯５５ａは、たとえば、金属からなり、円柱形状に形成している。弾性体５５ｂは、軸芯５５ａを部分的に被覆している。具体的には、弾性体５５ｂは、部分的に接着剤を塗布した軸芯５５ａに対して、絶縁体塗布用塗工ダイ２１と対向する部分のみに所定の強度を備えたゴムを被覆した後、その外側を均一に研磨することによって円筒形状に形成している。絶縁体塗布用バックアップロール５５は、円柱形状の軸芯５５ａの両端に円筒形状の弾性体５５ｂを接合するように形成している。

弾性体５５ｂの材質には、ジエン系ゴム、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリルニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、シリコン系ゴム、またはウレタン系ゴムを用いる。弾性体５５ｂに好適な材質は、たとえば、ジエン系ゴムである。ジエン系ゴムは、硬度を調整するための可塑剤に、流動パラフィンを用いている。流動パラフィンは、塗工中に電極材料に転写して裏移りした場合でも、電池の特性に影響しない。さらに、流動パラフィンは、摩擦係数が低いことから、電極材料を潤滑に移動させることができる。すなわち、流動パラフィンは、電極材料にシワ等を発生させることなく、安定して搬送させることができる。

弾性体５５ｂを形成するゴムの硬度は、新ＪＩＳ規格に規定される「デュロメータＡ」において、Ａ−１０〜Ａ−７０の範囲から選択する。ゴムの硬度は、特に、Ａ−２０〜Ａ−６０の範囲が好ましい。ゴム硬度が低過ぎると、十分な反発力を得ることができない。一方、ゴム硬度が高過ぎると、反発力が強く絶縁層１０２’と電極層１０３’の段差を十分に吸収できない。

弾性体５５ｂの層厚の上限値は、片面塗工の場合において、弾性体５５ｂが集電体１０１の張力によって縮んだときに、その集電体１０１との当接部分において弾性体５５ｂと軸芯５５ａとが同様の高さとなる条件で規定する。さらに、弾性体５５ｂの層厚の下限値は、両面塗工の場合において、絶縁層１０２’と電極層１０３’の段差よりも厚くなる条件で規定する。具体的には、弾性体５５ｂの層厚は、たとえば１〜２ｍｍとする。

つぎに、絶縁体塗布部５０を用いた片面塗工および両面塗工の構成について、図９および図１０を参照しながら説明する。

絶縁体塗布部５０を用いた片面塗工において、図９は、前述した片面塗工における図６（ｂ）の構成に対応している。図９は、絶縁体塗布用バックアップロール５５によって集電体１０１を付勢しつつ、絶縁体塗布用塗工ダイ２１によって集電体１０１の端部に対して絶縁体スラリー１０２を塗布している状態を示している。図９に示す絶縁体塗布用バックアップロール５５の弾性体５５ｂは、集電体１０１との当接部分において自ら大きく縮むことによって、弾性体５５ｂと軸芯５５ａとが同様の高さとなるようにしている。したがって、集電体１０１をフラットな状態に維持しつつ、片面塗工することができる。

絶縁体塗布部５０を用いた両面塗工において、図１０は、前述した両面塗工における図７（ｂ）の構成に対応している。図１０は、絶縁体塗布用バックアップロール５５によって片面塗工済みの側から集電体１０１を付勢しつつ、絶縁体塗布用塗工ダイ２１によって集電体１０１の端部に対して絶縁体スラリー１０２を塗布している状態を示している。図１０に示す弾性体５５ｂは、絶縁体層１０２’との当接部分において自ら若干縮むことによって、電極層１０３’が形成され相対的に層厚が厚い部分と、絶縁体層１０２’が形成され相対的に層厚が薄い部分との境界に生じている段差を、吸収している。したがって、集電体１０１は、電極層１０３’が形成された部分と、絶縁体層１０２’が形成された部分との境界において、層厚が異なっていたとしても、屈折または屈曲することを防止できる。

上述した第２実施形態に係る電極製造方法およびその電極製造方法を具現化した電極製造装置によれば、以下の作用効果を奏する。

弾性体５５ｂは、集電体１０１に向かう方向に突出し、集電体１０１の端部のみを押圧する。

このような構成によれば、実施形態１と同様に、両面塗工の際に、集電体１０１を屈折または屈曲させることなく絶縁体スラリー１０２を塗布することができる。集電体１０１が屈折または屈曲しないことから、集電体１０１の寸法精度は維持され、電極１００を複数積層させても電極１００同士の短絡を防止することができる。さらに、屈折または屈曲部分の隙間に空気が巻き込まれて生じるピンホールの発生を防止することができる。

さらに、このような構成によれば、集電体１０１を絶縁体塗布用バックアップロール５５によって付勢するときに、その集電体１０１の端部以外を、たとえば、外周面の形状精度が高く且つ十分な硬度を備えた金属製の軸芯５５ａを介して付勢することができる。

さらに、このような構成によれば、絶縁体塗布用バックアップロール５５は、軸芯５５ａに被覆する弾性体５５ｂの総量を削減することができる。

そのほか、本発明は、特許請求の範囲に記載された構成に基づき様々な改変が可能であり、それらについても本発明の範疇である。

１ 電極製造装置、
１０，１０１０ 搬送部、
１１ 集電体供給ロール、
１２，１０１２ 駆動ロール、
１３，１０１３ 従動ロール、
１４ 搬入ロール、
１５ 搬出ロール、
１６ 電極巻取ロール、
２０，５０，１０２０ 絶縁体塗布部、
２１，１０２１ 絶縁体塗布用塗工ダイ、
２２ 貯液タンク、
２３ 送液ポンプ、
２４ 送液管、
２５，５５，１０２５ 絶縁体塗布用バックアップロール、
２５ａ，５５ａ 軸芯、
２５ｂ，５５ｂ 弾性体、
３０ 電極塗布部、
３１ 電極塗布用塗工ダイ、
３２ 貯液タンク、
３３ 送液ポンプ、
３４ 送液管、
３５ 電極塗布用バックアップロール、
４０ 乾燥部、
４１ 筐体、
４２ ヒーター、
４３ サポートロール、
１００ 電極、
１００ａ 正極、
１００ｂ 負極、
１０１ 集電体、
１０１ａ 一面、
１０１ｂ 他面、
１０２ 絶縁体スラリー、
１０２’ 絶縁層、
１０３ 電極スラリー、
１０３’ 電極層、
２００ セパレータ。

Claims (9)

1. 集電体の一面の端部に塗布された絶縁体スラリーと、前記一面の前記絶縁体スラリーが塗布されていない部分に塗布された電極スラリーとが乾燥している状態で、弾性体によって前記一面の側から前記集電体を押圧しつつ、前記集電体の前記一面に対向した他面の端部に前記絶縁体スラリーを塗布する絶縁体塗布工程と、
   前記他面の絶縁体スラリーが塗布されていない部分に前記電極スラリーを塗布する電極塗布工程と、を有する電極製造方法。
2. 前記絶縁体塗布工程によって前記集電体に前記絶縁体スラリーを塗布した後、
   前記電極塗布工程によって前記集電体に前記電極スラリーを塗布する請求項１に記載の電極製造方法。
3. 前記集電体に塗布された絶縁体スラリーおよび前記電極スラリーを乾燥させる乾燥工程をさらに有する請求項１または２に記載の電極製造方法。
4. 前記絶縁体塗布工程は、前記集電体において対向する両方の前記端部に対して、前記絶縁体スラリーをそれぞれ塗布する請求項１〜３のいずれか１項に記載の電極製造方法。
5. 前記集電体を搬送する搬送工程をさらに有し、
   前記絶縁体塗布工程は、前記集電体の搬送方向に沿って対向する両方または一方の前記端部に対して前記絶縁体スラリーを塗布する請求項１〜４のいずれか１項に記載の電極製造方法。
6. 集電体の一面の端部に塗布された絶縁体スラリーと、前記一面の前記絶縁体スラリーが塗布されていない部分に塗布された電極スラリーとが乾燥している状態で、弾性体によって前記一面の側から前記集電体を押圧しつつ、前記集電体の前記一面に対向した他面の端部に前記絶縁体スラリーを塗布する絶縁体塗布部と、
   前記他面の前記絶縁体スラリーが塗布されていない部分に前記電極スラリーを塗布する電極塗布部と、を有する電極製造装置。
7. 前記弾性体の厚みは、乾燥した後の電極スラリーの厚みよりも厚い請求項６に記載の電極製造装置。
8. 前記弾性体は、前記集電体に向かう方向に突出し、前記集電体の前記端部のみを押圧する請求項６または７に記載の電極製造装置。
9. 前記弾性体は、再研磨可能である請求項６〜８のいずれか１項に記載の電極製造装置。