JP2016219343A

JP2016219343A - 電極の製造方法

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Publication number: JP2016219343A
Application number: JP2015105437A
Authority: JP
Inventors: 勝志榎原; Katsushi Enohara; 宗高井; So Takai; 丈典池田; Takenori Ikeda
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-05-25
Filing date: 2015-05-25
Publication date: 2016-12-22
Anticipated expiration: 2035-05-25
Also published as: JP6478110B2

Abstract

【課題】電極集電体上に転写される電極材料から成る塗膜の目付け量のバラつきを大きく低減可能な電極の製造方法を提供する。【解決手段】ここに開示される電極の製造方法は、回転する第１のロール１１および回転する第２のロール１２の間のギャップに電極材料２２を通して該電極材料２２から成る塗膜を形成する工程、該塗膜を第２のロール１２に付着させて搬送する工程、および搬送された塗膜を、搬送装置により搬送される電極集電体２１上に転写して、電極材料２２の塗膜から成る電極合材層２３を形成する工程を包含する。ここで、第１のロール１１と第２のロール１２との間のギャップの幅に基づいて、第２のロール１２の回転速度と電極集電体２１の搬送速度との速度比を変化させることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、回転する一対のロールの間のギャップに電極材料を通して該電極材料から成る塗膜を形成し、該塗膜を一方のロールに付着させ、該塗膜を搬送装置により搬送される電極集電体上に転写して、塗膜から成る電極合材層を形成する電極の製造方法に関する。

リチウムイオン二次電池（リチウム二次電池）等の非水電解液二次電池は、既存の電池に比べて軽量且つエネルギー密度が高いことから、近年、パソコンや携帯端末等のいわゆるポータブル電源や車両駆動用電源として用いられている。特に軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン二次電池は、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）等の車両の駆動用高出力電源として今後ますます普及していくことが期待されている。

非水電解液二次電池は、発電要素として、正極および負極を有する電極体を備える。当該正極は、一典型例として、シート状の正極集電体上に正極活物質を含む正極合材層を有する。当該負極も同様に、一典型例として、シート状の負極集電体上に負極活物質を含む負極合材層を有する。このような電極の製造方法の一例として、正負極いずれかの電極の活物質を含む電極材料を回転する一対のロール間のギャップに通して塗膜を形成し、該塗膜を該一対のロールのうちの一方のロール（以下「転写ロール」ともいう。）に付着させ、当該付着した塗膜を、搬送装置により搬送される電極集電体上に転写して該塗膜から成る電極合材層を形成する方法が挙げられる。

電極の性能および品質を高いレベルで安定させるためには、電極集電体上に転写される電極材料から成る塗膜の目付け量（単位面積あたりの重量）のバラつきを低減することが重要である。そこで特許文献１には、転写される材料の塗膜の目付け量を安定させるために、ホッパー内の材料の上面の高さをセンサで測定した結果に応じて、二つのロールの周速度の比を変化させることが提案されている。また、特許文献１には、塗膜厚を均一にするために、二つのロールが離れる方向に予圧を加える予圧部を塗工装置に設けて、二つのロール間のギャップを一定に保つことが提案されている。

特開２０１２−２５４４２２号公報

しかしながら、二つのロールの周速度の比を変化させても、塗膜の目付け量がそれに応じて線形に変化しないという問題がある。また、機械的な方法により二つのロール間のギャップを一定に保つことにも限界があるという問題がある。そのため、特許文献１に記載の技術においては、電極集電体上に転写される塗膜の目付け量のバラつきが十分に抑制されていないという問題がある。

本発明の目的は、電極集電体上に転写される電極材料から成る塗膜の目付け量のバラつきを精度よく低減することが可能な電極の製造方法を提供することである。

二つのロール間のギャップの幅には変動があるが、このギャップの幅の変動を機械的に抑制することには限界がある。そこで本発明者らが鋭意検討を行ったところ、ギャップの幅の変動を許容し、ギャップの幅に基づいて、転写ロールの回転速度と電極集電体の搬送速度との速度比を変化させることに想到した。そして、このようにすれば、ギャップの幅の変動による、電極集電体上に転写される電極材料から成る塗膜の目付け量のバラつきを、転写ロールの回転速度と電極集電体の搬送速度との速度比を変化させることにより、キャンセルすることが可能であることを見出した。

よって、ここに開示される電極の製造方法は、回転する第１のロールおよび回転する第２のロールの間のギャップに電極材料を通して該電極材料から成る塗膜を形成する工程、前記電極材料から成る塗膜を前記第２のロール（即ち転写ロール）に付着させて搬送する工程、および、前記搬送された塗膜を、搬送装置により搬送される電極集電体上に転写して、該塗膜から成る電極合材層を形成する工程を包含する。
そして当該電極の製造方法においては、前記第１のロールと前記第２のロールとの間のギャップの幅に基づいて、前記第２のロールの回転速度と前記電極集電体の搬送速度との速度比を変化させることを特徴とする。
このような構成によれば、電極の製造の際に、電極集電体上に転写される前記電極材料から成る塗膜の目付け量のバラつきを大きく低減することが可能である。

前記電極集電体上に転写される電極材料から成る塗膜が、前記第１のロールと前記第２のロール（転写ロール）との間のギャップの幅が大きいときに塗膜化されたものである場合には、当該塗膜が前記電極集電体上に転写される際の前記第２のロールの回転速度に対する前記電極集電体の搬送速度を相対的に大きくしてもよい。一方、前記電極集電体上に転写される電極材料から成る塗膜が、前記第１のロールと前記第２のロールとの間のギャップの幅が小さいときに塗膜化されたものである場合には、当該塗膜が前記電極集電体上に転写される際の前記第２のロールの回転速度に対する前記電極集電体の搬送速度を相対的に小さくしてもよい。
このような構成によれば、電極集電体上に転写される電極材料から成る塗膜の目付け量のバラつきを効果的に低減することができる。

前記第１のロールと前記第２のロールとの間のギャップの幅を、前記第１のロールの変位および前記第２のロールの変位から算出した関数に基づいて求めてもよい。
このような構成によれば、ギャップの幅の変動を、合成関数によって精度よく表すことができるため、電極集電体上に転写される電極材料から成る塗膜の目付け量のバラつきを精度よく低減させることができる。

前記第１のロールと前記第２のロールとの間のギャップの幅を、前記第１のロールの変位および前記第２のロールの変位をそれぞれ測定することによって求めてもよい。
このような構成によれば、ギャップの幅の変動を、実測によりリアルタイムで追跡できるため、電極集電体上に転写される電極材料から成る塗膜の目付け量のバラつきを精度よく低減させることができる。

一実施形態に係る電極の製造方法の実施に使用される電極製造装置の一例を模式的に示す斜視図である。電極製造装置の供給ロールの変位の実測値を示すグラフである。電極製造装置の供給ロールの変位の実測値を関数化したグラフである。電極製造装置の転写ロールの変位の実測値を示すグラフである。電極製造装置の転写ロールの変位の実測値を関数化したグラフである。実測された供給ロールの変位曲線および実測された転写ロールの変位曲線に基づき算出された、供給ロールと転写ロールとの間のギャップの幅の変動を示すグラフである。実測された供給ロールの変位曲線および実測された転写ロールの変位曲線に基づき算出された、供給ロールと転写ロールとの間のギャップの幅の変動を、関数化したグラフである。

以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄（例えば、本発明を特徴付けない電極製造装置の一般的な構成および製造プロセス）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。また、図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。

図１は、本実施形態に係る電極の製造方法に用いられる電極製造装置１０を模式的に示す斜視図である。なお、電極製造装置１０は、本実施形態の電極の製造方法に用いられる電極製造装置の一例にしか過ぎない。本実施形態の電極の製造方法に用いられる電極製造装置は、第１のロール、第２のロールおよび電極集電体の搬送手段を備える限り、図１に示された電極製造装置１０に限られない。

電極製造装置１０は、第１のロール１１（以下、「供給ロール１１」ともいう。）と第２のロール１２（以下、「転写ロール１２」ともいう。）とを備える。供給ロール１１と転写ロール１２の間には、所定の幅のギャップがある。なお、本明細書において「ギャップの幅」とは、供給ロール１１の回転軸と転写ロール１２の回転軸とを結ぶ線上における、供給ロール１１の外周と転写ロール１２の外周との間の距離のことをいう。供給ロール１１の外周面と転写ロール１２の外周面は互いに対向している。供給ロール１１と転写ロール１２は、図１の矢印に示すように、逆方向に回転する。

転写ロール１２の隣には、電極集電体２１の搬送装置として、第３のロール１３（以下、「バックアップロール１３」ともいう。）が配置されている。転写ロール１２の外周面とバックアップロール１３の外周面は互いに対向している。転写ロール１２とバックアップロール１３は、図１の矢印に示すように、逆方向に回転する。供給ロール１１、転写ロール１２およびバックアップロール１３には、回転速度をコンピュータ制御可能な回転速度制御装置（図示せず）がそれぞれ設けられている。
図１では、供給ロール１１の回転軸と転写ロール１２の回転軸とバックアップロール１３の回転軸とが水平に並ぶように配置されているが、供給ロール１１、転写ロール１２およびバックアップロール１３の配置は図示される態様に限られない。

供給ロール１１および転写ロール１２の幅方向の両端部には、隔壁１５が設けられている。隔壁１５は、電極材料２２を供給ロール１１および転写ロール１２上に保持すると共に、２つの隔壁１５の間の距離によって、電極集電体２１上に成膜される電極合材層２３の幅を規定する役割を果たす。なお、電極製造装置１０に隔壁１５を設けずに、ロールの外周の形状に一致した形状のノズルを有するフィーダーを用い、フィーダーのノズルを、供給ロール１１および転写ロール１２の間のギャップ上に配置した態様も可能である。この態様では、フィーダーのノズルの側面が、隔壁１５の機能を果たす。

本実施形態に係る電極の製造方法では、まず、電極材料２２を、回転する供給ロール１１および回転する転写ロール１２の間のギャップに通して電極材料２２から成る塗膜を形成する工程（塗膜形成工程）が行われる。具体的にはまず、回転している供給ロール１１および回転している転写ロール１２の間に、電極材料２２を供給する。

電極材料２２は、ペースト、スラリー、および造粒体の形態をとり得るが、造粒体、特に湿潤状態の造粒体（溶媒を少量含む造粒体）が、本実施形態に係る電極の製造方法に適している。造粒体の粒径としては、供給ロール１１および転写ロール１２の間のギャップの幅よりも大きな粒径をとり得る。例えば、ギャップの幅は、通常、数十μｍ程度（例えば２０〜６０μｍ）であり、造粒体の粒径は、数百μｍ程度（例えば２００μｍ〜３００μｍ）であり得る。

電極材料２２は、非水電解質二次電池、特にリチウムイオン二次電池の電極材料として一般的に使用されているものを用いることができる。例えば、電極材料２２が正極用の材料であった場合には、電極材料（正極材料）２２は、典型的には、正極活物質、導電材、バインダ、溶媒等を含む。正極活物質としては、例えばリチウム遷移金属酸化物（例えば、ＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＦｅＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_１．５Ｏ_４等）、リチウム遷移金属リン酸化合物（ＬｉＦｅＰＯ_４等）等が挙げられる。導電材としては、例えばアセチレンブラック（ＡＢ）等のカーボンブラックやその他（グラファイト等）の炭素材料等が挙げられる。バインダとしては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等が挙げられる。溶媒としては、例えばＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）等が挙げられる。

電極材料２２が負極用の材料であった場合には、電極材料（負極材料）２２は、典型的には、負極活物質、バインダ、増粘剤、溶媒等を含む。負極活物質としては、例えば黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボン等の炭素材料が挙げられる。バインダとしては、例えばスチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）等が挙げられる。増粘剤としては、例えばカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等が挙げられる。溶媒としては、例えば水等が挙げられる。

電極材料２２を供給ロール１１および転写ロール１２の間に供給すると、電極材料２２が、供給ロール１１および転写ロール１２の回転により供給ロール１１および転写ロール１２の間のギャップに運ばれる。そして電極材料２２は、供給ロール１１および転写ロール１２の間のギャップを通って塗膜化される。すなわち、電極材料２２の造粒体が、供給ロール１１および転写ロール１２によって押し潰されながら造粒体同士が一体化していき、引き延ばされて塗膜を形成する。

続いて、本実施形態に係る電極の製造方法では、上記の電極材料２２から成る塗膜を転写ロール１２に付着させて搬送する工程（搬送工程）が行われる。当該工程では、塗膜を転写ロール１２に選択的に付着させる必要があるが、塗膜化された電極材料２２を転写ロール１２に選択的に付着させる方法は公知である。転写ロール１２に付着した塗膜は、転写ロール１２の回転によって搬送される。

続いて、本実施形態に係る電極の製造方法では、上記で搬送された電極材料２２から成る塗膜を、バックアップロール１３（搬送装置）により搬送される電極集電体２１上に転写して該塗膜２２Ａから成る電極合材層２３を形成する工程（転写工程）が行われる。電極集電体２１が正極集電体である場合には、電極集電体２１は、典型的にはアルミ箔である。電極集電体２１が負極集電体である場合には、電極集電体２１は、典型的には銅箔である。転写ロール１２の表面に付着した電極材料２２から成る塗膜が、バックアップロール１３により搬送された電極集電体２１にある程度の圧力で接触することにより、電極材料２２から成る塗膜２２Ａが、電極集電体２１に転写される。これにより、電極集電体２１上に電極合材層２３が形成される。

本実施形態に係る電極の製造方法では、必要に応じ、形成した電極合材層２３を乾燥する工程（乾燥工程）が行われる。具体的には、電極合材層２３が成膜された電極集電体２１は、乾燥炉（図示せず）に搬送され、乾燥炉において加熱されて、電極合材層２３に含まれる溶媒が除去される。電極材料２２が溶媒を含まない場合には、当該乾燥工程は不要である。

本実施形態に係る電極の製造方法では、必要に応じ、電極合材層２３の高密度化等を目的として、形成した電極合材層２３をプレスする工程（プレス工程）をさらに行ってもよい。

以上が本実施形態に係る電極の製造方法の各工程の内容である。ここで、本実施形態に係る電極の製造方法においては、供給ロール１１と転写ロール１２との間のギャップの幅に基づいて、転写ロール１２の回転速度と電極集電体２１の搬送速度との速度比を変化させる。これにより、電極集電体２１に転写される電極材料２２から成る塗膜の目付け量のバラつきを大きく低減させることができる。

本発明者らの検討により、ロールの真円度、円筒度、軸組付などによって、ロールには数μｍ程度、典型的には±２〜３μｍ程度の振れが生じ得ることが判明した。すなわち、ロールが回転する際に、ロール表面が数μｍ程度、典型的には±２〜３μｍ変位することが判明した。このロールの変位により、供給ロール１１と転写ロール１２との間のギャップの幅に変動が起こる。具体的に説明すれば、供給ロール１１と転写ロール１２との間のギャップの幅が３０μｍである場合、供給ロール１１と転写ロール１２とがそれぞれ±２μｍずつ振れると、ギャップの幅は、最大で４μｍ変動するために、およそ±１３％変動することになる。

ギャップの幅の変動は、塗膜形成工程で塗膜化されて、転写ロール１２に付着する電極材料２２から成る塗膜２２Ａの厚さに影響を及ぼす。すなわち、ギャップの幅が変動した分だけ、塗膜の厚さが変動する。ギャップの幅が変動によって、転写ロール１２に付着する塗膜の厚さが変動する結果、転写工程で、電極集電体２１に転写される電極材料２２から成る塗膜２２Ａの目付け量にバラつきが生じることになる。したがって、ギャップの幅の変動は、電極集電体２１に転写される電極材料２２から成る塗膜２２Ａの目付け量と対応関係にある。例えば、供給ロール１１と転写ロール１２との間のギャップの幅が３０μｍの場合、ギャップの幅がおよそ±１３％変動すると、上述の目付け量も、およそ±１３％変動することになる。

そこで、電極集電体２１に転写される電極材料２２から成る塗膜２２Ａの目付け量のバラつきを低減させるためには、ギャップの幅の変動を抑制すればよいが、ギャップの幅の変動を機械的な方法により効果的に精度よく低減させることは、現状では困難である。
そこで本実施形態に係る電極の製造方法では、供給ロール１１と転写ロール１２との間のギャップの幅に基づいて、転写ロール１２の回転速度と電極集電体２１の搬送速度との速度比を変化させる。
転写ロール１２の回転速度と電極集電体２１の搬送速度との速度比が一定であった場合、電極集電体２１に転写される電極材料２２から成る塗膜２２Ａの厚さが大きいときには、電極集電体２１に転写される電極材料２２から成る塗膜２２Ａの目付け量が大きく、電極集電体２１に転写される電極材料２２から成る塗膜２２Ａの厚さが小さいときには、電極集電体２１に転写される電極材料２２から成る塗膜２２Ａの目付け量が小さい。
また、電極集電体２１に転写される電極材料２２から成る塗膜２２Ａの厚さが一定であった場合、転写ロール１２の回転速度に対する電極集電体２１の搬送速度の比が大きいときには、電極集電体２１に転写される電極材料２２から成る塗膜２２Ａの目付け量が小さく、転写ロール１２の回転速度に対する電極集電体２１の搬送速度の比が小さいときには、電極集電体２１に転写される電極材料２２から成る塗膜２２Ａの目付け量が大きい。したがって、このことを考慮して、電極集電体２１に転写される電極材料２２から成る塗膜２２Ａの厚さ、すなわち電極集電体２１に転写される電極材料２２から成る塗膜２２Ａが、塗膜化されたときのギャップの幅に応じて転写ロール１２の回転速度と電極集電体２１の搬送速度との速度比を変化させれば、ギャップの幅の変動を抑制しなくても、電極集電体２１に転写される電極材料２２から成る塗膜２２Ａの目付け量のバラつきを低減させることができる。

本実施形態の電極の製造方法においては、電極集電体２１に転写される電極材料２２から成る塗膜２２Ａの目付け量のバラつきを精度よく効果的に低減させるために、電極集電体２１上に転写される電極材料２２から成る塗膜２２Ａが、供給ロール１１と転写ロール１２との間のギャップの幅が（平均よりも）大きいときに塗膜化されたものである場合には、当該塗膜が電極集電体２１上に転写される際の転写ロール１２の回転速度に対する電極集電体２１の搬送速度を相対的に大きくすることが好ましく、電極集電体２１上に転写される電極材料２２から成る塗膜２２Ａが、供給ロール１１と転写ロール１２との間のギャップの幅が（平均よりも）小さいときに塗膜化されたものである場合には、当該塗膜が電極集電体２１上に転写される際の転写ロール１２の回転速度に対する電極集電体２１の搬送速度を相対的に小さくすることが好ましい。

以下、本実施形態に係る電極の製造方法の実施に好適な２つの態様について詳細に説明する。
まず、第１の態様について説明する。第１の態様においては、供給ロール１１と転写ロール１２との間のギャップの幅を、供給ロール１１の変位および転写ロール１２の変位から算出した関数に基づいて求める。

本発明者らは、ギャップの幅の変動に関し、ロールの（表面の）変位の測定をまず行った。この測定には、高精度な光学式寸法測定器としてのレーザ変位センサ３１，３２を使用した。供給ロール１１の（表面の）変位の測定結果を図２に示す。図２に示された変位曲線において、周期的な変位と、当該周期的な変位の中に細かい変位とが見られる。この周期的な変位は、供給ロール１１のベアリング組付時の偏心によるものと考えられる。一方、細かい変位は、供給ロール１１の真円度によるもの、すなわちロール表面の粗面度によるものと考えられる。この細かい変位は、極めて短周期で小さなものであり、電極集電体２１に転写される電極材料２２から成る塗膜２２Ａの目付け量への影響は無視できるものと判断できる。
そこで図２の供給ロール１１の変位曲線について、関数フィッティングを試みたところ、下記式（１）に示すサイン関数によって、供給ロール１１の変位曲線を表せることがわかった。この式（１）で表されるサイン関数を図３に示す。
図２と図３の比較より、実測した供給ロール１１の変位は、式（１）で表されるサイン関数により、よく表現されていることがわかる。
Ｆ_Ａ＝Ａｓｉｎ（ω_Ａｔ＋θ_Ａ）＋α・・・（１）
（式中、Ｆ_Ａは供給ロール１１の外周の表面の位置（変位：μｍ）を表し、ｔは時間（ｓ）を表し、Ａは振幅（片側：μｍ）、ω_Ａは角速度（ｒａｄ／ｓ）、θ_Ａは位相差（ｒａｄ）、およびαは定数（μｍ）である。）

また、転写ロール１２の（表面の）変位の測定結果を図４に示す。図４に示された変位曲線において、周期的な変位と、当該周期的な変位の中に細かい変位が見られる。供給ロール１１と同様に、この周期的な変位は、転写ロール１２のベアリング組付時の偏心によるものと考えられる。また、細かい変位は、転写ロール１２の真円度によるもの、すなわちロール表面の粗面度によるものと考えられる。この細かい変位は、極めて短周期で小さなものであり、電極集電体２１に転写される電極材料２２から成る塗膜２２Ａの目付け量への影響は無視できるものと判断できる。ここで図４の転写ロール１２の変位曲線について、関数フィッティングを試みたところ、下記式（２）に示すサイン関数によって、転写ロール１２の変位曲線を表せることがわかった。この式（２）で表されるサイン関数を図４に示す。図４と図５の比較より、実測した転写ロール１２の変位は、式（２）で表されるサイン関数により、よく表現されていることがわかる。
Ｆ_Ｂ＝Ｂｓｉｎ（ω_Ｂｔ＋θ_Ｂ）＋β・・・（２）
（式中、Ｆ_Ｂは転写ロール１２の外周の表面の位置（変位：μｍ）を表し、ｔは時間（ｓ）を表し、Ｂは振幅（片側：μｍ）、ω_Ｂは角速度（ｒａｄ／ｓ）、θ_Ｂは位相差（ｒａｄ）、およびβは定数（μｍ）である。）

なお、ロール表面の周期的な変位に関し、ロールが一回転すると、ロールの一周期の変位が起こる。したがって、ロールの変位に関し、変位の周期が転写ロール１２の方が供給ロール１１よりも短いのは、転写ロール１２の回転速度が、供給ロール１１の回転速度よりも大きいことによる。

引き続いて、実測された図２の供給ロール１１の変位曲線、および実測された図４の転写ロール１２の変位曲線に基づいて、ギャップの幅の変動曲線を作成した。作成したギャップの幅の変動曲線を図６に示す。図６では、小さい波に、大きな波が重なっているのが見られる。この小さい波の周期は、転写ロール１２の変位の周期に一致しており、大きな波の周期は、供給ロール１１の変位の周期に一致している。ここで、図６に示した実測に基づく変位曲線について関数フィッティングを試みたところ、下記式（３）に示す合成関数によって、供給ロール１１と転写ロール１２との間のギャップの幅の変動を表せることがわかった。この合成関数を図７に示す。図６と図７の比較より、供給ロール１１と転写ロール１２との間のギャップの幅の変動は、式（３）に示す合成関数によって高い精度で表現できていることがわかる。
Ｇ_ｔ＝Ｇ_ＡＶＥ−（Ａｓｉｎ（ω_Ａｔ＋θ_Ａ）＋Ｂｓｉｎ（ω_Ｂｔ＋θ_Ｂ））・・・（３）
（式中、Ｇ_ｔは、供給ロール１１と転写ロール１２との間のギャップの幅を表し、Ｇ_ＡＶＥは実測に基づくギャップの幅の平均値を示し、ｔ、Ａ、ω_Ａ、θ_Ａ、Ｂ、ω_Ｂおよびθ_Ｂはそれぞれ前記と同義である。）

このように、供給ロール１１と転写ロール１２との間のギャップの幅を、供給ロール１１の変位および転写ロール１２の変位から算出した関数として表すことが可能である。

そこで第１の態様では、電極材料２２を供給ロール１１および転写ロール１２の間に供給する前に、供給ロール１１の変位および転写ロール１２の変位をそれぞれ実際に測定する。そして供給ロール１１と転写ロール１２との間のギャップの幅を、実測した供給ロール１１の変位および転写ロール１２の変位から、計算によって関数化する。当該関数は、例えば上記の式（３）で表される合成関数である。この合成関数に基づいて、転写ロール１２の回転速度と電極集電体２１の搬送速度との速度比を、電極集電体２１に転写される電極材料２２から成る塗膜２２Ａの目付け量のバラつきが低減されるように変化させる。

転写ロール１２の回転速度と電極集電体２１の搬送速度との速度比を変化させる一つの方法では、供給ロール１１および転写ロール１２の回転速度を一定にしておいて、電極集電体２１を搬送するバックアップロール１３の速度を変化させる。

また、転写ロール１２の回転速度と電極集電体２１の搬送速度との速度比を変化させる別の方法では、バックアップロール１３の回転速度を一定にしておいて、転写ロール１２の回転速度を変化させる。このとき供給ロール１１と転写ロール１２の回転速度比を一定にするために、供給ロール１１の回転速度も変化させる。

また、転写ロール１２の回転速度と電極集電体２１の搬送速度との速度比を変化させるさらに別の方法では、転写ロール１２およびバックアップロール１３の回転速度を変化させる。このとき供給ロール１１と転写ロール１２の回転速度比を一定にするために、供給ロール１１の回転速度も変化させる。

よって、第１の態様により本実施形態の電極の製造方法を実施するには、例えば、電極材料２２を供給ロール１１および転写ロール１２の間に供給する前に、供給ロール１１の変位および転写ロール１２の変位をそれぞれ、レーザ変位センサ等の変位センサ（光学式の寸法測定器）３１，３２を用いて測定する。そして、供給ロール１１と転写ロール１２との間のギャップの幅を、計算によって関数化する。これにより、電極集電体２１に転写される電極材料２２から成る塗膜２２Ａの目付け量のバラつきが低減される転写ロール１２の回転速度と電極集電体２１の搬送速度との速度比を求める。求めた速度比に基づいて、供給ロール１１、転写ロール１２およびバックアップロール１３の回転速度を決定し、決定した回転速度を、各ロールの回転速度制御装置に入力する。入力が終了すれば、供給ロール１１、転写ロール１２およびバックアップロール１３を回転させて、供給ロール１１および転写ロール１２の間に電極材料２２を供給し、上述の塗膜形成工程、搬送工程および転写工程を実施する。電極材料２２は、供給ロール１１および転写ロール１２の間のギャップ間を通過することによって塗膜化され、転写ロール１２に付着して、バックアップロール１３の方に搬送される。電極材料２２から成る塗膜２２Ａは、バックアップロール１３により搬送される電極集電体２１に接触して、電極集電体２１上に転写される。ここで、ギャップの幅の変動により、転写ロール１２により搬送される電極材料２２から成る塗膜２２Ａの厚さにはバラつきがある。この厚さのバラつきは、電極集電体２１に転写される電極材料２２から成る塗膜２２Ａの目付け量のバラつきを生じさせるものである。しかしながら電極材料２２が塗膜化された際の供給ロール１１と転写ロール１２との間のギャップの幅に応じて、転写ロール１２の回転速度と電極集電体２１の搬送速度との速度比が制御されているので、電極集電体２１に転写される電極材料２２から成る塗膜２２Ａの目付け量のバラつきが大きく低減される。

第１の態様によれば、供給ロール１１および転写ロール１２の間のギャップの幅の変動を、合成関数によって精度よく表すことができるため、電極集電体２１上に転写される電極材料２２から成る塗膜２２Ａの目付け量のバラつきを精度よく低減させることができる。

続いて、第２の態様について説明する。第２の態様においては、供給ロール１１と転写ロール１２との間のギャップの幅を、供給ロール１１の変位および転写ロール１２の変位をそれぞれ測定することによって求める。測定したギャップの幅に基づいて、電極集電体２１に転写される電極材料２２から成る塗膜２２Ａの目付け量のバラつきが低減されるように転写ロール１２の回転速度と電極集電体２１の搬送速度との速度比を変化させる。転写ロール１２の回転速度と電極集電体２１の搬送速度との速度比を変化させる方法としては、第１の態様で説明した３つの方法と同様である。

よって、第２の態様により本実施形態の電極の製造方法を実施するには、例えば、上述の塗膜形成工程において、供給ロール１１の変位および転写ロール１２の変位をそれぞれ、レーザ変位センサ３１，３２等の変位センサを用いて測定する。そして測定値を用いてギャップの幅を求める。このギャップの幅に応じて、転写ロール１２の回転速度と電極集電体２１の搬送速度との速度比を制御する。電極材料２２は、供給ロール１１および転写ロール１２の間のギャップ間を通過することによって塗膜化され、転写ロール１２に付着して、バックアップロール１３の方に搬送される。
ここで、転写ロール１２により搬送される電極材料２２から成る塗膜２２Ａの厚さにはバラつきがある。この厚さのバラつきは、電極集電体２１に転写される電極材料２２から成る塗膜２２Ａの目付け量のバラつきを生じさせるものである。電極材料２２から成る塗膜２２Ａは、バックアップロール１３により搬送される電極集電体２１に接触して、電極集電体２１上に転写される。ここで、転写ロール１２の回転速度と電極集電体２１の搬送速度との速度比が制御されているため、電極集電体２１に転写される電極材料２２から成る塗膜２２Ａの目付け量のバラつきが大きく低減される。供給ロール１１の変位および転写ロール１２の変位の測定は、電極材料２２が供給されている間、連続的若しくは所定の間隔で断続的にずっと行われ、転写ロール１２の回転速度と電極集電体２１の搬送速度との速度比の制御は、電極材料２２から成る塗膜２２Ａが電極集電体２１上に転写さている間、連続的若しくは所定の間隔で断続的にずっと行われる。

第２の態様によれば、供給ロール１１および転写ロール１２の間のギャップの幅の変動を、実測によりリアルタイムで追跡できるため、電極集電体２１上に転写される電極材料２２から成る塗膜２２Ａの目付け量のバラつきを精度よく低減させることができる。さらにまた、転写ロール１２に転写された塗膜厚みを別途のセンサ３３で測定し、その測定結果に応じて、転写ロール１２の回転速度と電極集電体２１の搬送速度との速度比を補正制御（フィードバック制御）することもできる。

第１の態様および第２の態様とも、フィードフォワード制御である。ただし、第１の態様においては、基本的に、電極材料２２が供給ロール１１および転写ロール１２との間に供給される前に、供給ロール１１の変位および転写ロール１２の変位が測定されるが、第２の態様では、基本的に、電極材料２２を供給ロール１１および転写ロール１２との間に供給しながら、供給ロール１１の変位および転写ロール１２の変位が測定される。

なお、第１の態様および第２の態様を組み合わせて実施することもできる。例えば、電極材料２２を供給ロール１１および転写ロール１２に供給する前に、上述のように供給ロール１１と転写ロール１２との間のギャップの幅を関数化する。それに基づいて供給ロール１１、転写ロール１２およびバックアップロール１３の回転速度を決定して、各ロールの回転速度制御装置に入力する。入力した回転速度で、電極製造装置１０の運転を始め、電極材料２２を供給ロール１１および転写ロール１２に供給する。供給ロール１１および転写ロール１２の変位を測定し、実際の供給ロール１１および転写ロール１２との間のギャップの幅を求める。電極材料２２が塗膜化された際の実際のギャップの幅に基づいて、電極材料２２から成る塗膜２２Ａが電極集電体２１上に転写される際の転写ロール１２の回転速度と電極集電体２１の搬送速度との速度比を微調整する。

本実施形態に係る製造方法により得られる電極は、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池の電極として好適に用いることができる。したがって、本実施形態に係る電極の製造方法は、好適には、非水電解質二次電池（特にリチウムイオン二次電池）用の電極の製造方法である。なお、本明細書において「二次電池」とは、繰り返し充放電可能な蓄電デバイス一般をいい、リチウムイオン二次電池等のいわゆる蓄電池ならびに電気二重層キャパシタ等の蓄電素子を包含する用語である。本実施形態に係る製造方法により得られる電極を用いて作製された非水電解質二次電池、特にリチウムイオン二次電池は、各種用途に利用可能であり、好適な用途としては、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）等の車両に搭載される駆動用電源が挙げられる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

１０電極製造装置
１１供給ロール
１２転写ロール
１３バックアップロール
１５隔壁
２１電極集電体
２２電極材料
２２Ａ塗膜
２３電極合材層
３１，３２，３３センサ

Claims

回転する第１のロールおよび回転する第２のロールの間のギャップに電極材料を通して該電極材料から成る塗膜を形成する工程、
前記電極材料から成る塗膜を前記第２のロールに付着させて搬送する工程、および
前記搬送された塗膜を、搬送装置により搬送される電極集電体上に転写して、該塗膜から成る電極合材層を形成する工程、
を包含する電極の製造方法であって、
前記第１のロールと前記第２のロールとの間のギャップの幅に基づいて、前記第２のロールの回転速度と前記電極集電体の搬送速度との速度比を変化させる、製造方法。
前記電極集電体上に転写される電極材料から成る塗膜が、前記第１のロールと前記第２のロールとの間のギャップの幅が大きいときに塗膜化されたものである場合には、当該塗膜が前記電極集電体上に転写される際の前記第２のロールの回転速度に対する前記電極集電体の搬送速度を相対的に大きくし、
前記電極集電体上に転写される電極材料から成る塗膜が、前記第１のロールと前記第２のロールとの間のギャップの幅が小さいときに塗膜化されたものである場合には、当該塗膜が前記電極集電体上に転写される際の前記第２のロールの回転速度に対する前記電極集電体の搬送速度を相対的に小さくする、請求項１に記載の製造方法。
前記第１のロールと前記第２のロールとの間のギャップの幅を、前記第１のロールの変位および前記第２のロールの変位から算出した関数に基づいて求める、請求項１または２に記載の製造方法。
前記第１のロールと前記第２のロールとの間のギャップの幅を、前記第１のロールの変位および前記第２のロールの変位をそれぞれ測定することによって求める、請求項１または２に記載の製造方法。