JP2017041352A - 電極の製造方法及び電極の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ加工による活物質層への熱影響を抑えることができ、かつロータリーダイカッタの刃先に付着物が付着することを抑制することができる電極の製造方法、及び電極の製造装置を提供すること。【解決手段】電極中間体５０から正極電極を切り出す工程は、切断予定線のうち、第２の前駆体５４ｂに位置する部位に脆弱部５９を形成する脆弱部形成工程と、脆弱部形成工程で形成された脆弱部５９を切断する切断工程と、を備える。脆弱部形成工程における脆弱部５９の形成をロータリーダイカッタ７１で行い、切断工程における脆弱部５９の切断、及び露出部の切断をレーザ照射装置８１で行う。【選択図】図３

Description

本発明は、電極の製造方法及び電極の製造装置に関する。

従来から、ＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＶ（Plug in Hybrid Vehicle）などの車両には、電装品で使用される電力を蓄えるための蓄電装置が搭載されている。このような蓄電装置としては、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池といった二次電池が知られている。二次電池は、正極及び負極の電極を備えているとともに、電極は、金属箔と、活物質を含有している活物質層と、活物質層が存在せず、露出した金属箔だけの未塗工部と、を備えている。

このような電極の製造は、一例として、活物質、導電剤、溶媒及びバインダを混合した活物質ペーストを帯状金属箔の表面に塗布する。次に、活物質ペーストを乾燥させて活物質層の前駆体を形成し、帯状金属箔と活物質層の前駆体とを有する長尺状の電極中間体を形成する。次に、電極中間体における帯状金属箔及び活物質層の前駆体を電極の形状に切断して、電極中間体から電極を切り出す。

電極中間体から電極を切り出す方法として、レーザ照射装置から照射されたレーザで電極中間体を電極の形状に切断する方法がある。しかし、電極は、活物質層と金属箔との積層構造の部分と、金属箔だけの未塗工部の部分とが共存しており、積層構造の部分をレーザで切断するために、積層構造の部分に合わせたレーザ出力とすると、活物質層の端面が熱影響を受けて垂れ下がった形状になってしまい、電池容量が低下してしまう。

そこで、レーザによる熱影響が活物質層に及ぶのを抑制するために、電極中間体をロータリーダイカッタで切断する方法が考えられる。ロータリーダイカッタとしては、例えば、特許文献１に開示のロータリーダイカッタが挙げられる。特許文献１のロータリーダイカッタは、外周面から径方向外側に向けて突出した刃型を有するダイカットロールと、外周面が平滑に形成されたアンビルロールとを備える。そして、特許文献１に開示のロータリーダイカッタを用いて電極中間体から電極を切り出す場合は、ダイカットロールとアンビルロールとの間に電極中間体を挿通する。すると、刃型によって電極中間体が電極の形状に切り抜かれ、電極中間体から電極が切り出される。刃型によって活物質層の前駆体が切り抜かれるため、活物質層の端面が熱影響によって垂れ下がることがない。

特開２００９−６６６７６号公報

ところで、ロータリーダイカッタの刃型によって電極中間体を切り抜いて電極を製造する場合には、非常に薄い金属箔を刃型によって切り抜く。この際、切り抜き部分での金属箔の物理・化学的変化により、金属箔の一部が刃先に付着してしまう。この付着物は硬く、付着物によって刃型の切断性能が低下してしまうため、付着物が付着しないようにするために刃型の刃先の観察を定期的に実施するなど管理が必要となる。また、付着が確認された刃先には研磨が必要となり、刃型の刃先の全てに上記管理を実施することは非常に困難である。

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、レーザ加工による活物質層への熱影響を抑えることができ、かつロータリーダイカッタの刃先に付着物が付着することを抑制することができる電極の製造方法、及び電極の製造装置を提供することにある。

上記問題点を解決するための電極の製造方法は、電極の製造方法であって、金属箔と、前記金属箔の少なくとも片面を覆っている活物質層の前駆体と、前記金属箔のうち前記前駆体と重なっていない領域に存在する前記金属箔の露出部と、を備えた電極中間体を切断することにより、予め定めた形状の前記電極を前記電極中間体から切り出す工程を備えており、前記電極を切り出す工程は、前記予め定めた形状に沿って切断が予定されている切断予定部位のうち、前記前駆体に位置する部位に脆弱部を形成する脆弱部形成工程と、前記脆弱部形成工程で形成された前記脆弱部を切断する切断工程と、を備え、前記脆弱部形成工程における前記脆弱部の形成をダイカッタで行い、前記切断工程における前記脆弱部の切断、及び前記切断予定部位のうち前記露出部に位置する部位の切断をレーザ照射装置で行う、又は前記脆弱部形成工程における前記脆弱部の形成、及び前記切断予定部位のうち前記露出部に位置する部位の切断をレーザ照射装置で行い、前記切断工程における前記脆弱部の切断をダイカッタで行うことを要旨とする。

これによれば、電極を電極中間体から切り出す工程を行うにあたり、ダイカッタによって脆弱部の形成、又は脆弱部の切断が行われる。このため、ダイカッタ単独で薄い金属箔のみを切断することはなく、ダイカッタの刃先に金属箔の一部が付着してしまうことが抑制される。

また、脆弱部形成工程及び切断工程のいずれでも露出部の切断はレーザ照射装置から照射されたレーザで行う。そして、脆弱部形成工程でレーザを照射する場合は脆弱部を形成する場合であり、切断工程でレーザを照射する場合は脆弱部を切断する場合である。このため、レーザ出力は、金属箔のみを切断でき、かつ脆弱部の形成や脆弱部の切断が可能であればよく、金属箔と活物質層の前駆体との積層構造の部分を切断するのに必要なレーザ出力より低出力とすることができる。このため、レーザ照射装置を使用しても、レーザ加工による活物質層への熱影響を抑えることができる。

また、電極の製造方法について、前記金属箔は長尺な帯状金属箔であり、前記ダイカッタはロータリーダイカッタであって、前記電極を切り出す工程を前記帯状金属箔の長手方向に沿って連続的に行ってもよい。

これによれば、ロータリーダイカッタの回転によって、帯状金属箔に対して、連続的に脆弱部の形成、又は脆弱部の切断を行うことができ、電極を切り出す工程を連続的に行うことが可能になり、電極の生産性が向上する。

また、電極の製造方法について、前記レーザ照射装置は、レーザを発生させるレーザ発振器と、前記レーザを走査させる光学制御機器を有するスキャニング装置とを備えていてもよい。

これによれば、スキャニング装置により、レーザ発振器で発生させたレーザを切断予定部位に沿って走査させることができる。
また、電極の製造方法について、前記脆弱部形成工程を前記電極中間体の一方の面から行い、前記切断工程を前記電極中間体の他方の面から行う。

これによれば、電極中間体は両面から切り込まれることになる。各切れ込みは、例えば、Ｖ字のように電極組立体の厚み方向に進むほど狭くなる。よって、電極中間体から切り出された電極において、活物質層の端縁を面取りされた状態とすることができる。

また、電極の製造方法について、前記脆弱部においては、前記金属箔が切断されており、かつ前記電極中間体から前記電極として切り出される部分と、前記電極として切り出される部分とは異なる部分とが、前記片面を覆っている前記前駆体のみで繋がっている。

これによれば、切断予定部位のうち、脆弱部においては、電極中間体が完全には切断されていない。このため、電極として切り出される部分の電極中間体での変位が抑制され、電極中間体の中に、電極として切り出される部位の位置決めが簡単にできる。

また、電極の製造方法について、前記脆弱部形成工程を前記ダイカッタで行った後、前記切断工程を前記レーザ照射装置で行うのが好ましい。
これによれば、ダイカッタで脆弱部を形成した後、レーザ照射装置によって脆弱部及び露出部を切断して電極を電極中間体から切り出す。レーザ照射装置は、位置制御可能であるため、レーザの照射位置を切断予定部位に併せやすく、電極を所定の形状に切り出しやすい。

上記問題点を解決するための電極の製造装置は、金属箔と、前記金属箔の少なくとも片面を覆っている活物質層の前駆体と、前記金属箔のうち前記前駆体と重なっていない領域に存在する前記金属箔の露出部と、を備えた電極中間体を切断することにより、予め定めた形状の電極を前記電極中間体から切り出す電極の製造装置であって、予め定めた形状に沿って切断が予定されている切断予定部位のうち、前記前駆体に位置する部位への脆弱部の形成、該脆弱部の切断、及び前記露出部に位置する部位の切断を行うために、ダイカッタとレーザ照射装置とを備えることを要旨とする。

これによれば、電極を電極中間体から切り出して製造するにあたり、ダイカッタ又はレーザ照射装置によって、前駆体に脆弱部の形成を行うことにより、ダイカッタ単独で薄い金属箔のみを切断することはなく、ダイカッタの刃先に金属箔の一部が付着してしまうことが抑制される。

また、ダイカッタで脆弱部を形成した場合は、レーザ照射装置で脆弱部の切断を行い、レーザ照射装置で脆弱部を形成した場合は、ダイカッタで脆弱部の切断を行う。さらに、露出部の切断はレーザ照射装置から照射されたレーザで行う。レーザ出力は、金属箔のみを切断でき、かつ脆弱部の切断が可能であればよく、金属箔と活物質層の前駆体との積層構造の部分を切断するのに必要なレーザ出力より低出力とすることができる。このため、レーザ照射装置を使用しても、レーザ加工による活物質層への熱影響を抑えることができる。

また、電極の製造装置について、前記金属箔は長尺な帯状金属箔であり、前記ダイカッタはロータリーダイカッタであってもよい。
これによれば、ロータリーダイカッタの回転によって、帯状金属箔を用いた電極中間体に対して、連続的に脆弱部の形成、又は脆弱部の切断を行うことができ、電極を切り出す工程を連続的に行うことが可能になり、電極の生産性が向上する。

また、電極の製造装置について、前記レーザ照射装置は、レーザを発生させるレーザ発振器と、前記レーザを走査させる光学制御機器を有するスキャニング装置とを備えていてもよい。

これによれば、スキャニング装置により、レーザ発振器で発生させたレーザを切断予定部位に沿って走査させることができる。
また、電極の製造装置について、前記ダイカッタは前記電極中間体の一方の面側に配置され、前記レーザ照射装置は前記電極中間体の他方の面側に配置されているのが好ましい。

これによれば、電極中間体は、ダイカッタとレーザ照射装置によって、両面から切り込まれることになる。各切れ込みは、例えば、Ｖ字のように電極組立体の厚み方向に進むほど狭くなる。よって、電極中間体から切り出された電極において、活物質層の端縁を面取りされた状態とすることができる。

また、電極の製造装置について、前記レーザ照射装置を覆う被覆部を備えていてもよい。
これによれば、レーザ照射に伴い電極中間体から生じた切り粉やスパッタが、レーザ照射装置の周囲に飛散することを被覆部によって抑制することができる。

また、電極の製造装置について、前記被覆部の内側に気流を発生させる気流発生装置を備えていてもよい。
これによれば、気流発生装置は、送風装置と吸引装置を備える。そして、送風装置から空気を送り、かつ吸引装置によって被覆部内を吸引することで、被覆部内には、送風装置から吸引装置に向かう気流が発生する。レーザ照射位置から生じた切り粉やスパッタは、発生した気流に乗って吸引装置に吸引される。このため、レーザ照射によって生じた異物が、被覆部内で浮遊し続けることを抑制することができる。

本発明によれば、レーザ加工による活物質層への熱影響を抑えることができ、かつロータリーダイカッタの刃先に付着物が付着することを抑制することができる。

実施形態の二次電池の外観を示す斜視図。 電極組立体の構成要素を示す分解斜視図。 （ａ）は電極の製造装置を模式的に示す側面図、（ｂ）は刃型付近を拡大して示す側面図。 電極の製造装置を模式的に示す平面図。 （ａ）はロータリーダイカッタで脆弱部を形成した状態を示す断面図、（ｂ）は脆弱部を形成した電極中間体を示す部分平面図。 レーザ照射装置による切断工程を模式的に示す斜視図。 （ａ）は電極中間体から正極電極を切り出した状態を示す断面図、（ｂ）は正極電極を切り出した状態を示す部分平面図。

以下、電極の製造方法及び製造装置を具体化した一実施形態を図１〜図７にしたがって説明する。
最初に、蓄電装置としての二次電池について説明する。

図１に示すように、二次電池１０は、例えばリチウムイオン二次電池である。二次電池１０は、電極組立体２０と、図示しない電解液と、電極組立体２０及び電解液を収容しているケース３０と、電極組立体２０と電気を授受するための２つの端子４０と、を備えている。

図２に示すように、電極組立体２０は、電極としての複数の正極電極２１と、電極としての複数の負極電極２２と、複数のセパレータ２６と、を備えている。電極組立体２０は、正極電極２１と負極電極２２がセパレータ２６によって相互に絶縁された状態で層状に重なった構造を備えている。

正極電極２１及び負極電極２２は、シート状の金属箔２３を備えている。金属箔２３は、第１の面２３ａと、第１の面２３ａと平行な第２の面２３ｂと、を備えている。正極電極２１の金属箔２３は、例えばアルミニウム箔である。負極電極２２の金属箔２３は、例えば銅箔である。

金属箔２３は、四角形の本体部２３ｃと、本体部２３ｃの縁部２３ｄから突出した形状のタブ部２５と、を備えている。正極電極２１及び負極電極２２は、金属箔２３の縁部２３ｄに沿う部分を除いて第１の面２３ａ及び第２の面２３ｂを覆う活物質層２４を備えている。また、正極電極２１及び負極電極２２は、縁部２３ｄに沿って金属箔２３の露出した未塗工部２３ｅを備え、未塗工部２３ｅは、金属箔２３において活物質層２４によって覆われていない部位であり、タブ部２５も含む。

正極電極２１における縁部２３ｄに沿う長さＬ１は、負極電極２２における縁部２３ｄに沿う長さＬ２より短い。また、正極電極２１において、縁部２３ｄに直交する短辺に沿う長さＭ１は、負極電極２２において、縁部２３ｄに直交する短辺に沿う長さＭ２より短い。

活物質層２４は、それぞれの極性用の活物質、バインダ、及び導電助剤などを含有している。活物質層２４は、二次電池１０としての出力密度を向上させることを目的として、活物質の密度が高められている。セパレータ２６は、多孔質な絶縁体である。

次に、電極の製造装置６０について説明する。
図３（ａ）又は図４に示すように、製造装置６０は、帯状の電極中間体５０を切断し、予め定めた形状の正極電極２１又は負極電極２２を切り出す工程を行うための装置である。以下、正極電極２１の製造について説明する。製造装置６０には、電極中間体５０が供給される。

搬送方向Ｄ１は、製造装置６０において、電極中間体５０が搬送される方向を示している。搬送方向Ｄ１は、電極中間体５０の長手方向と一致する。また、幅方向Ｄ２は、電極中間体５０の面に沿う方向のうち、搬送方向Ｄ１と直交する方向を示している。

ここで、電極中間体５０について説明する。
図３（ｂ）又は図４に示すように、帯状の電極中間体５０は、シート状の金属箔２３を形成し得る、金属箔としての帯状金属箔５３を備えている。帯状金属箔５３は、第１の面５３ａと、第１の面５３ａと平行な面である第２の面５３ｂと、を備えている。なお、帯状金属箔５３の第１の面５３ａは、正極電極２１となったときに金属箔２３の第１の面２３ａを構成し、帯状金属箔５３の第２の面５３ｂは、正極電極２１となったときに金属箔２３の第２の面２３ｂを構成する。帯状金属箔５３は、搬送方向Ｄ１に延びる第１の長縁部Ｅ１と、第１の長縁部Ｅ１の対辺に沿う第２の長縁部Ｅ２と、を備えている。

電極中間体５０は、帯状金属箔５３の第１の面５３ａを覆う第１の前駆体５４ａ及び第２の面５３ｂを覆う第２の前駆体５４ｂを備えている。第１の前駆体５４ａ及び第２の前駆体５４ｂは、それぞれ正極電極２１が電極中間体５０から切り出された際に、活物質層２４となる部位である。第１及び第２の前駆体５４ａ，５４ｂは、電極中間体５０の長手方向に沿って、帯状に一定の幅で延びている。

また、帯状金属箔５３は、両方の長縁部Ｅ１，Ｅ２に沿って露出部５６を備える。各露出部５６は、帯状金属箔５３の長手方向に沿って一定幅で露出している。露出部５６は、帯状金属箔５３と各前駆体５４ａ，５４ｂとが重なっていない部位であり、帯状金属箔５３が露出した部分である。そして、各露出部５６は、正極電極２１が電極中間体５０から切り出された際に、未塗工部２３ｅとなる部位である。

続けて、製造装置６０について詳しく説明する。
図３（ａ）又は図４に示すように、製造装置６０は、電極中間体５０を供給する中間体供給部６１を備えている。中間体供給部６１は、ロール状に捲回された電極中間体５０を支持するホルダ６２を備えている。ホルダ６２は、電極中間体５０の搬送速度にあわせて、電極中間体５０を送出する。製造装置６０は、電極中間体５０を搬送する円柱状の搬送ロール６３を備えている。搬送ロール６３の軸心は、幅方向Ｄ２に沿って延びている。搬送ロール６３は、軸心まわりで回転できるように支持されている。

製造装置６０は切断機構７０を備える。切断機構７０は、電極中間体５０を、正極電極２１の外形に沿って予め決められた切断予定部位としての切断予定線５０ａで切断することにより、予め定めた形状の正極電極２１を電極中間体５０から切り出す機構である。切断予定線５０ａは、電極中間体５０において、切断が予定されている部位である。この実施形態において、切断予定線５０ａは、予め定めた形状である正極電極２１の輪郭と同一の形状であり、閉環状である。

この実施形態の切断機構７０は、ダイカッタとしてのロータリーダイカッタ７１と、レーザ照射装置８１と、を備え、ロータリーダイカッタ７１は、電極中間体５０の一方の面である第１の面５３ａから脆弱部形成工程を行い、レーザ照射装置８１は、電極中間体５０の他方の面である第２の面５３ｂから切断工程を行う。

ロータリーダイカッタ７１は、ロータリーダイ７２と、アンビルロール７３とを備える。ロータリーダイカッタ７１の軸心及びロータリーダイ７２の軸心は、幅方向Ｄ２に沿って延び、かつ互いに平行である。また、本実施形態では、ロータリーダイ７２は、アンビルロール７３の下方に配置され、ロータリーダイ７２は電極中間体５０の第１の前駆体５４ａに対向配置されている。

ロータリーダイ７２及びアンビルロール７３は、軸心まわりで回転できるように支持されている。切断機構７０は、図示しないモータなどの駆動装置を備えている。この駆動装置によって、ロータリーダイ７２及びアンビルロール７３は回転する。

ロータリーダイカッタ７１は、刃型７１ａを外周面に備える。刃型７１ａは、ロータリーダイカッタ７１の軸心の中間点を通過し、かつ周方向に延びる第１刃部７１ｃと、ロータリーダイカッタ７１の軸心の延びる方向へ直線状に延びる複数の第２刃部７１ｄと、を含む。第１刃部７１ｃにおいて、ロータリーダイカッタ７１の周方向に隣り合う第２刃部７１ｄ間の長さは、正極電極２１の縁部２３ｄに沿う長さＬ１と同じである。また、ロータリーダイカッタ７１の軸心の延びる方向に沿った、各第２刃部７１ｄの長さは、電極中間体５０の幅と同じである。

そして、ロータリーダイ７２とアンビルロール７３の間に電極中間体５０を通過させるとき、幅方向Ｄ２に沿った電極中間体５０の中間位置に第１刃部７１ｃが位置するように電極中間体５０を通過させる。すると、電極中間体５０の第１の前駆体５４ａには、刃型７１ａによって切れ込み部５８が形成される。切れ込み部５８は、電極中間体５０を幅方向に二等分する位置で直線状に延びる第１直線部５８ａと、電極中間体５０の幅方向に沿って第１の前駆体５４ａの幅方向全体に亘って直線状に延びる複数の第２直線部５８ｂと、を備える。第２直線部５８ｂは、電極中間体５０の長手方向に沿って等間隔おきに形成されている。

電極中間体５０の長手方向に隣り合う第２直線部５８ｂ同士の間隔は、正極電極２１の縁部２３ｄの長さＬ１と同じである。また、電極中間体５０の幅方向に沿う第２直線部５８ｂの長さは、正極電極２１の短辺の長さＭ１の２倍の長さである。

図３（ｂ）に示すように、ロータリーダイ７２の外周面からの刃型７１ａの突出量は、刃型７１ａが電極中間体５０に押し付けられたとき、電極中間体５０の厚さ方向に貫通していない切れ込み部５８が形成されるように設定されている。

図５（ａ）に示すように、切れ込み部５８は、電極中間体５０において、第１の前駆体５４ａの表面に開口しているとともに、その第１の前駆体５４ａ及び帯状金属箔５３を貫通して、第２の前駆体５４ｂに到達したＶ字型の溝である。切れ込み部５８では、帯状金属箔５３が切断されているが、第２の前駆体５４ｂは切断されていない。よって、ロータリーダイ７２とアンビルロール７３とは、刃型７１ａが、電極中間体５０の第１の前駆体５４ａ及び帯状金属箔５３を貫通するが、第２の前駆体５４ｂを貫通しない位置に支持されている。

図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、切れ込み部５８では、切断予定線５０ａより内側の正極電極２１として切り出される部分と、切断予定線５０ａより外側の正極電極２１として切り出される部分とは異なる部分とが、第２の前駆体５４ｂのみで繋がっている。よって、電極中間体５０における第２の前駆体５４ｂは、切断予定線５０ａより内側の部分と外側の部分とを繋いでいるが、切れ込み部５８が形成された部位は、電極中間体５０のその他の部位より厚みが薄く、脆弱な部分である。よって、電極中間体５０は、第２の前駆体５４ｂのうち、切れ込み部５８の形成によって残った部位に脆弱部５９を備える。

図３（ａ）又は図６に示すように、切断機構７０のレーザ照射装置８１は、搬送方向Ｄ１において、ロータリーダイ７２の下流にある。レーザ照射装置８１は、切断予定線５０ａの全体にレーザ８１ａを照射する。また、レーザ照射装置８１は、電極中間体５０に対し、第２の前駆体５４ｂ側からレーザ８１ａを照射する。そして、レーザ照射装置８１は、切断予定線５０ａのうち、第２の前駆体５４ｂに形成された脆弱部５９となる部分、及び露出部５６における未塗工部２３ｅの外形に沿う部分にレーザ８１ａを照射し、第２の前駆体５４ｂにある脆弱部５９、及び露出部５６を切断する。

なお、レーザ照射装置８１は、第１の長縁部Ｅ１寄りの露出部５６と、第２の長縁部Ｅ２寄りの露出部５６との両方にレーザ８１ａを照射し、両方の露出部５６に未塗工部２３ｅを形成する。このとき、第１の長縁部Ｅ１側の露出部５６において、その第１の長縁部Ｅ１にタブ部２５の先端縁が位置するようにレーザ８１ａが走査され、第２の長縁部Ｅ２側の露出部５６において、その第２の長縁部Ｅ２にタブ部２５の先端縁が位置するようのレーザ８１ａが走査される。

なお、レーザ８１ａはパルスレーザであり、レーザ８１ａの出力は、脆弱部５９を厚み方向に切断できる値に設定されている。また、レーザ８１ａの出力は、露出部５６に照射された場合、帯状金属箔５３を厚さ方向に切断できる値に設定されている。よって、レーザ８１ａの出力は、帯状金属箔５３と、第１の前駆体５４ａと、第２の前駆体５４ｂの３層構造の部分を切断できる値が必要なく、脆弱部５９として残った第２の前駆体５４ｂの一部だけ、及び帯状金属箔５３を切断できる値で足り、比較的低出力である。また、レーザ照射装置８１は、レーザ８１ａを発生させるレーザ発振器８１ｂ、及びレーザ８１ａを走査させる光学制御機器を有するスキャニング装置８１ｃを備える。

図３（ａ）に示すように、製造装置６０は、レーザ照射装置８１、及び分離用吸着ロール８２を覆う被覆部７７を備える。被覆部７７は、有蓋筒状であり、蓋部７７ａと、蓋部７７ａの周縁に一体の筒状の壁部７７ｂとを有する。被覆部７７の壁部７７ｂには、電極中間体５０を通過させる入口７７ｃ及び出口７７ｄが存在する。入口７７ｃ及び入口７７ｃは、電極中間体５０の厚みに、電極中間体５０搬送時の振幅を加味した開口幅（上下幅及び左右幅）を有する。

製造装置６０は、被覆部７７内に気流発生装置７８を備える。気流発生装置７８は、蓋部７７ａの内面に一体化された送風装置７８ａと、壁部７７ｂの下部のうち、分離用吸着ロール８２より下方となる位置に一体化された吸引装置７８ｂとを備える。そして、送風装置７８ａによって、被覆部７７内に空気を送るとともに、吸引装置７８ｂによって被覆部７７内を吸引することにより、被覆部７７内に、送風装置７８ａから吸引装置７８ｂに向かう気流を発生させることができる。

図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、レーザ照射装置８１によって脆弱部５９が第２の前駆体５４ｂ側から切断される。レーザ８１ａによる切断端面は、電極中間体５０において、第２の前駆体５４ｂの表面に開口しているとともに、その第２の前駆体５４ｂを貫通して、切れ込み部５８に到達したＶ字型の溝である。このため、電極中間体５０から切り出された正極電極２１において、活物質層２４の端縁は、第１の前駆体５４ａの表面及び第２の前駆体５４ｂの表面から金属箔２３に向かうに従い、正極電極２１の厚みを薄くするテーパ状であり、面取りが施された形状である。

図３（ａ）に示すように、製造装置６０は、切れ込み部５８の位置を撮像するカメラ７９を備え、カメラ７９はレーザ照射装置８１に信号接続されている。そして、レーザ照射装置８１は、カメラ７９の撮像したデータに基づき、スキャニング装置８１ｃによって切れ込み部５８に合わせてレーザ８１ａを走査させる。

製造装置６０は、円柱状の分離用吸着ロール８２を備えている。分離用吸着ロール８２の軸心は、幅方向Ｄ２に沿って延びている。分離用吸着ロール８２は、軸心まわりで回転できるように支持されている。分離用吸着ロール８２は、正極電極２１が分離された電極中間体５０の残部である廃棄中間体５２を吸着して、搬送方向Ｄ１とは異なる搬送方向Ｄ３へ案内する。この実施形態において、廃棄中間体５２は、切断予定線５０ａより外側の部分にあたる。製造装置６０は、電極中間体５０から分離された正極電極２１を搬送方向Ｄ１へ搬送する搬送装置６５を備える。

本実施形態の製造装置６０は、電極中間体５０を切断することにより、予め定めた形状の正極電極２１を電極中間体５０から切り出す装置である。そして、本実施形態の製造装置６０は、電極の中間体供給部６１と、搬送ロール６３と、切断機構７０（ロータリーダイカッタ７１及びレーザ照射装置８１）と、被覆部７７と、気流発生装置７８と、カメラ７９と、分離用吸着ロール８２と、搬送装置６５とを含む。

次に、電極の製造方法における正極電極２１を切り出す工程について、その作用とともに説明する。正極電極２１を切り出す工程は、電極中間体５０から予め定めた形状の正極電極２１を電極中間体５０から切り出す工程である。この正極電極２１を切り出す工程は、切断予定線５０ａのうち、第２の前駆体５４ｂに脆弱部５９を形成する脆弱部形成工程と、脆弱部形成工程で形成された脆弱部５９を切断する切断工程とを含む。

さて、中間体供給部６１から切断機構７０のロータリーダイカッタ７１に電極中間体５０が送られると、まず、脆弱部形成工程が行われる。脆弱部形成工程では、ロータリーダイ７２の刃型７１ａによって、電極中間体５０の第１の前駆体５４ａ側から切れ込み部５８が形成されると同時に、第２の前駆体５４ｂで形成された脆弱部５９が形成される。切れ込み部５８は、電極中間体５０における第１及び第２の前駆体５４ａ，５４ｂのある部分だけに形成される。

脆弱部形成工程の後、脆弱部５９を切断する切断工程が被覆部７７内で行われる。切断工程では、脆弱部形成工程後の電極中間体５０が、入口７７ｃから被覆部７７内に入り込むと、電極中間体５０において、ロータリーダイカッタ７１を通過した部分に対し、レーザ照射装置８１からレーザ８１ａが切断予定線５０ａに沿って走査される。レーザ８１ａにより、脆弱部５９が切断されるとともに、露出部５６が未塗工部２３ｅの外形に沿って切断される。その結果、電極中間体５０の幅方向の両側に正極電極２１が製造される。

被覆部７７内では、気流発生装置７８によって気流が生じており、電極中間体５０へのレーザ８１ａ照射に伴って生じた異物は、気流に乗って吸引装置７８ｂに吸引されている。

その後、出口７７ｄから被覆部７７外へ電極中間体５０が出ると、廃棄中間体５２は分離用吸着ロール８２に吸着され、搬送方向Ｄ３へ案内される。これにより、正極電極２１と廃棄中間体５２とが分離され、正極電極２１は搬送装置６５によって搬送方向Ｄ１へ搬送される。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）脆弱部形成工程では、ロータリーダイカッタ７１によって電極中間体５０に第２の前駆体５４ｂの一部だけの脆弱部５９が形成され、切断工程では、レーザ照射装置８１によって脆弱部５９の切断及び露出部５６の切断が行われる。このため、帯状金属箔５３のみをロータリーダイカッタ７１単独で切断することはなく、刃型７１ａの刃先に帯状金属箔５３の一部（付着物）が付着してしまうことが抑制される。その結果として、付着物によって刃型７１ａの切断性能が低下することが抑制されるとともに、付着物が刃型７１ａ付着しないようにするための管理や、刃型７１ａの研磨も必要ない。

また、レーザ照射装置８１は、正極電極２１の未塗工部２３ｅを製造するために露出部５６の切断を行うとともに、脆弱部５９の切断を行う。このため、レーザ照射装置８１のレーザ出力は、露出部５６と脆弱部５９を切断できるような低出力でよく、得られた正極電極２１における活物質層２４の端面がレーザ照射の際に熱影響を受けることを抑制できる。

（２）ロータリーダイカッタ７１とレーザ照射装置８１とを併用することで、レーザ照射装置８１のレーザ出力を低出力とすることができる。よって、レーザ照射装置８１のレーザ出力を、帯状金属箔５３と両前駆体５４ａ，５４ｂとの３層構造部分を切断するためのレーザ出力とする場合と比べて、レーザ照射装置８１による切断作業に要する時間を短縮でき、正極電極２１の生産性を高めることができる。

（３）脆弱部形成工程が完了した状態では、正極電極２１となる部分と、廃棄中間体５２となる部分とが、脆弱部５９及び露出部５６で繋がっている。そして、切断工程で脆弱部５９及び露出部５６をレーザ８１ａで切断したとき、正極電極２１と廃棄中間体５２が分離される。このため、切断工程が終了する前まで正極電極２１が電極中間体５０に位置決めされており、レーザ照射装置８１によって切断予定線５０ａが切断しやすい。

（４）製造装置６０は、切断機構７０より下流に分離用吸着ロール８２を備える。そして、切断機構７０によって、電極中間体５０から正極電極２１が切り出されると、分離用吸着ロール８２によって廃棄中間体５２を吸着することができる。その結果、正極電極２１の搬送方向Ｄ１へ廃棄中間体５２が送られることを抑制することができる。

（５）ロータリーダイカッタ７１により、電極中間体５０の第１の前駆体５４ａ側に切れ込み部５８が形成され、切れ込み部５８はＶ字型である。また、レーザ照射装置８１から電極中間体５０にレーザ８１ａが照射されると、脆弱部５９は、第２の前駆体５４ｂ側からＶ字型に切断される。このため、製造された正極電極２１において、活物質層２４の端面は、面取りされた形状になる。よって、製造された正極電極２１の端面に突起等が形成されず、その突起がセパレータ２６を突き破ってしまうことが起こりにくく、突起を介して正極電極２１と負極電極２２が短絡することを抑制できる。

（６）ロータリーダイカッタ７１で第１の前駆体５４ａ及び帯状金属箔５３をカットして脆弱部５９を作った後、レーザ照射装置８１によって脆弱部５９及び露出部５６を切断して正極電極２１を製造する。レーザ照射装置８１は、スキャニング装置８１ｃによってレーザ８１ａの走査位置の制御が可能であるため、レーザ８１ａの照射位置を切断予定線５０ａに併せやすく、正極電極２１を所定の形状に切り出しやすい。

（７）ロータリーダイカッタ７１とレーザ照射装置８１とを併用することで、レーザ照射装置８１のレーザ８１ａをパルスレーザとすることができる。よって、レーザ８１ａで露出部５６を切断した際、スパッタが発生しにくく、また、未塗工部２３ｅの縁部に金属箔の溶融したものが固化した異物が付着することを抑制できる。

（８）製造装置６０は、レーザ照射装置８１を含めてレーザ照射位置付近を覆う被覆部７７を備える。このため、脆弱部５９の切断の際や、露出部５６の切断の際に生じた切り粉や、スパッタがレーザ加工の周辺に飛散することを被覆部７７で抑制することができる。

（９）製造装置６０は、被覆部７７内に気流発生装置７８を備える。そして、気流発生装置７８により、送風装置７８ａから吸引装置７８ｂに向かう気流を発生させることにより、脆弱部５９の切断の際や、露出部５６の切断の際に生じた切り粉や、スパッタを気流に乗せて吸引装置７８ｂに向けて流し、吸引装置７８ｂによって吸引することができる。このため、レーザ照射装置８１によって切り出された正極電極２１の下方に、切り粉やスパッタの異物が浮遊し続けたり、飛散することを抑制することができる。

（１０）正極電極２１の製造は、帯状金属箔５３に第１及び第２の前駆体５４ａ，５４ｂを設けた電極中間体５０を用いて行われる。そして、脆弱部の形成は、ロータリーダイカッタ７１によって行われる。よって、ロータリーダイカッタ７１の回転によって、長尺な電極中間体５０に対し連続的に脆弱部５９の形成を行うことができ、正極電極２１を切り出す工程を連続的に行うことが可能になり、正極電極２１の生産性が向上する。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態では、ロータリーダイカッタ７１によって脆弱部５９を形成した後（脆弱部形成工程を行った後）、レーザ照射装置８１によって切断工程を行い、脆弱部５９及び露出部５６を切断して正極電極２１を製造したが、これに限らない。

製造装置６０において、搬送方向Ｄ１における搬送ロール６３の下流側にレーザ照射装置８１が配置され、そのレーザ照射装置８１の下流側にロータリーダイカッタ７１が配置されているとする。この場合、レーザ照射装置８１から照射されたレーザ８１ａによって脆弱部形成工程を行い、脆弱部５９を形成するとともに、露出部５６を切断予定線５０ａに沿って切断し、未塗工部２３ｅを切り出す。次に、ロータリーダイカッタ７１によって切断工程を行い、脆弱部５９のみを切断して、電極中間体５０から正極電極２１を切り出すようにしてもよい。

このように構成した場合、脆弱部形成工程では、レーザ照射装置８１によって電極中間体５０に第２の前駆体５４ｂの一部だけの脆弱部５９が形成されるとともに、露出部５６の切断が行われる。切断工程では、ロータリーダイカッタ７１によって脆弱部５９の切断が行われる。このため、帯状金属箔５３のみをロータリーダイカッタ７１単独で切断することはなく、刃型７１ａの刃先に帯状金属箔５３の一部が付着してしまうことが抑制される。その結果として、付着物によって刃型７１ａの切断性能が低下することが抑制されるとともに、付着物が刃型７１ａ付着しないようにするための管理や、刃型７１ａの研磨も必要ない。

また、レーザ照射装置８１は、正極電極２１の未塗工部２３ｅを製造するために露出部５６の切断を行うとともに、脆弱部５９の形成を行う。このため、レーザ照射装置８１のレーザ出力は、露出部５６と脆弱部５９の形成を行うことができるような低出力でよく、得られた正極電極２１における活物質層２４の端面がレーザ照射の際に熱影響を受けることを抑制できる。

○ レーザ照射装置８１のレーザ８１ａの出力は、脆弱部５９を切断でき、かつ露出部５６から未塗工部２３ｅを切り出すことができれば、適宜変更してもよい。
○ 上記実施形態では、パルスレーザで加工を実施しているが、連続発振方式のレーザでもよい。

○ 脆弱部５９について、切断工程で脆弱部５９を切断することができれば、脆弱部５９は、第２の前駆体５４ｂだけでなく帯状金属箔５３が含まれた２層構造でもよいし、第１の前駆体５４ａも含まれた３層構造でもよい。

○ 電極中間体５０は、帯状金属箔５３と、帯状金属箔５３の第１の面５３ａだけに存在する第１の前駆体５４ａとで構成されていてもよい。
○ 切断予定線５０ａは、電極中間体５０の長手方向に隣り合う切断予定線５０ａ同士で離れるように構成されていてもよい。

○ 分離用吸着ロール８２を吸着機能を有しない送りロールに変更してもよい。この場合、送りロールによる廃棄中間体５２の吸着機能はないが、正極電極２１の搬送方向と、廃棄中間体５２の搬送方向が相互に異なっておればよい。

○ 脆弱部５９は、電極中間体５０を厚さ方向に貫通しており、かつミシン目のように断続的な切れ込みを有していてもよく、連続的な切れ込み部５８とミシン目のような切れ込みとが混在していてもよい。

○ 電極中間体５０において、第１の前駆体５４ａ及び第２の前駆体５４ｂの幅は、電極中間体５０の幅方向において１枚の正極電極２１（又は負極電極２２）が切り出せるように、正極電極２１（又は負極電極２２）の短辺に沿う長さと同じであってもよい。

○ ロータリーダイカッタ７１による脆弱部形成工程を、第２の前駆体５４ｂ側から行い、レーザ照射装置８１による切断工程を、第１の前駆体５４ａ側から行ってもよい。
○ 実施形態では、レーザ照射装置８１をレーザ発振器８１ｂとスキャニング装置８１ｃとで構成したが、レーザ発振器とロボットアーム等のレーザ照射位置移動機構とで構成してもよい。

○ 製造装置６０において、被覆部７７内に気流発生装置７８は無くてもよい。
○ 製造装置６０の気流発生装置７８について、送風装置７８ａ及び吸引装置７８ｂの位置は適宜変更してもよい。例えば、送風装置７８ａを蓋部７７ａではなく、壁部７７ｂの上部に設置し、吸引装置７８ｂも壁部７７ｂにおける送風装置７８ａの下方であれば設置位置を適宜変更してもよい。

○ 被覆部７７は、レーザ照射装置８１、及び分離用吸着ロール８２だけでなく、ロータリーダイカッタ７１も覆ってもよいし、中間体供給部６１を覆っていてもよい。
○ 製造装置６０において、被覆部７７は無くてもよい。

○ 製造装置６０は、負極用の電極中間体５０を切断して負極電極２２を製造する装置であってもよい。
○ 例えばキャパシタなど、二次電池以外の蓄電装置にも適用できる。

○ 活物質層及び形成する電極より所定分、例えば、一回り大きな枚葉の金属箔を備えた電極中間体から電極を切り出してもよい。この場合、ダイカッタとしては、ロータリーダイカットを用いてもよいし、平板状のフラットダイカッタを用いてもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記レーザ照射装置から発生させるレーザはパルスレーザである電極の製造方法。

（ロ）前記切断工程では、前記脆弱部を含めた前記切断予定部位全体を切断する電極の製造方法。

２１…電極としての正極電極、２２…電極としての負極電極、２４…活物質層、５０…電極中間体、５０ａ…切断予定部位としての切断予定線、５３…金属箔としての帯状金属箔、５４ａ，５４ｂ…前駆体、５６…露出部、５９…脆弱部、６０…製造装置、７１…ダイカッタとしてのロータリーダイカッタ、７７…被覆部、７８…気流発生装置、８１…レーザ照射装置、８１ａ…レーザ、８１ｂ…レーザ発振器、８１ｃ…スキャニング装置。

Claims (12)

1. 電極の製造方法であって、
   金属箔と、
   前記金属箔の少なくとも片面を覆っている活物質層の前駆体と、
   前記金属箔のうち前記前駆体と重なっていない領域に存在する前記金属箔の露出部と、を備えた電極中間体を切断することにより、予め定めた形状の前記電極を前記電極中間体から切り出す工程を備えており、
   前記電極を切り出す工程は、
   前記予め定めた形状に沿って切断が予定されている切断予定部位のうち、前記前駆体に位置する部位に脆弱部を形成する脆弱部形成工程と、
   前記脆弱部形成工程で形成された前記脆弱部を切断する切断工程と、を備え、
   前記脆弱部形成工程における前記脆弱部の形成をダイカッタで行い、前記切断工程における前記脆弱部の切断、及び前記切断予定部位のうち前記露出部に位置する部位の切断をレーザ照射装置で行う、
   又は前記脆弱部形成工程における前記脆弱部の形成、及び前記切断予定部位のうち前記露出部に位置する部位の切断をレーザ照射装置で行い、前記切断工程における前記脆弱部の切断をダイカッタで行うことを特徴とする電極の製造方法。
2. 前記金属箔は長尺な帯状金属箔であり、前記ダイカッタはロータリーダイカッタであって、前記電極を切り出す工程を前記帯状金属箔の長手方向に沿って連続的に行う請求項１に記載の電極の製造方法。
3. 前記レーザ照射装置は、レーザを発生させるレーザ発振器と、前記レーザを走査させる光学制御機器を有するスキャニング装置とを備える請求項１又は請求項２に記載の電極の製造方法。
4. 前記脆弱部形成工程を前記電極中間体の一方の面から行い、前記切断工程を前記電極中間体の他方の面から行う請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の電極の製造方法。
5. 前記脆弱部においては、前記金属箔が切断されており、かつ前記電極中間体から前記電極として切り出される部分と、前記電極として切り出される部分とは異なる部分とが、前記片面を覆っている前記前駆体のみで繋がっている請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の電極の製造方法。
6. 前記脆弱部形成工程を前記ダイカッタで行った後、前記切断工程を前記レーザ照射装置で行う請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の電極の製造方法。
7. 金属箔と、
   前記金属箔の少なくとも片面を覆っている活物質層の前駆体と、
   前記金属箔のうち前記前駆体と重なっていない領域に存在する前記金属箔の露出部と、を備えた電極中間体を切断することにより、予め定めた形状の電極を前記電極中間体から切り出す電極の製造装置であって、
   予め定めた形状に沿って切断が予定されている切断予定部位のうち、前記前駆体に位置する部位への脆弱部の形成、該脆弱部の切断、及び前記露出部に位置する部位の切断を行うために、ダイカッタとレーザ照射装置とを備える電極の製造装置。
8. 前記金属箔は長尺な帯状金属箔であり、前記ダイカッタはロータリーダイカッタである請求項７に記載の電極の製造装置。
9. 前記レーザ照射装置は、レーザを発生させるレーザ発振器と、前記レーザを走査させる光学制御機器を有するスキャニング装置とを備える請求項７又は請求項８に記載の電極の製造装置。
10. 前記ダイカッタは前記電極中間体の一方の面側に配置され、前記レーザ照射装置は前記電極中間体の他方の面側に配置されている請求項７〜請求項９のうちいずれか一項に記載の電極の製造装置。
11. 前記レーザ照射装置を覆う被覆部を備える請求項７〜請求項１０のうちいずれか一項に記載の電極の製造装置。
12. 前記被覆部の内側に気流を発生させる気流発生装置を備える請求項１１に記載の電極の製造装置。