JP2019079670A

JP2019079670A - 電極製造装置

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Publication number: JP2019079670A
Application number: JP2017205066A
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Inventors: 丈典池田; Takenori Ikeda
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Filing date: 2017-10-24
Publication date: 2019-05-23
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Abstract

【課題】電極製造装置を小型化する。【解決手段】表裏反転装置１６００は、凸湾曲面状の外表面１６１１，１６２１，１６３１を各々有する第１反転部１６１０、第２反転部１６２０および第３反転部１６３０を備えている。電極箔が第１反転部１６１０、第２反転部１６２０、第３反転部１６３０の順に各々の外表面１６１１，１６２１，１６３１に沿って搬送されることにより、電極箔が反転する。第１反転部１６１０、第２反転部１６２０および第３反転部１６３０は一体に固定されている。第１反転部１６１０、第２反転部１６２０および第３反転部１６３０の各々の外表面１６１１，１６２１，１６３１が、仮想三角形の各辺の一部をなしている。【選択図】図４

Description

本開示は、電極製造装置に関する。

リチウムイオン二次電池の製造工程には、電極の芯材をなす電極箔の両面に電極合材層を形成して電極を作成する電極作成工程が含まれる。従来、搬送される電極箔の第１面と第２面とを反転させる表裏反転装置を有する電極製造装置が、たとえば特開２０１２−８４３１０号公報（特許文献１）に開示されている。

特開２０１２−８４３１０号公報

電池の製造に係る効率をさらに向上するために、電極製造装置のさらなる小型化が望まれている。

本開示では、小型化を実現できる電極製造装置が提供される。

本開示に従うと、電極合材層形成部と、表裏反転装置とを備える電極製造装置が提供される。電極合材層形成部は、第１面と、第１面の反対側の第２面とを有する電極箔の、第１面と第２面とに電極合材層を形成する。表裏反転装置は、電極箔の第１面と第２面とを反転させる。表裏反転装置は、凸湾曲面状の外表面を各々有する第１反転部、第２反転部および第３反転部を備えている。電極箔が第１反転部、第２反転部、第３反転部の順に各々の外表面に沿って搬送されることにより、第１面と第２面とが反転する。第１反転部、第２反転部および第３反転部は、一体に固定されている。第１反転部、第２反転部および第３反転部の各々の外表面が、仮想三角形の各辺の少なくとも一部をなしている。

係る構成によれば、第１反転部、第２反転部および第３反転部が一体化されていることにより、表裏反転装置の配置に必要とするスペースが低減される。第１反転部、第２反転部および第３反転部の相対位置の位置決め精度が向上し、電極箔が表裏反転装置を通過する間の電極箔の位置ずれが抑制されるので、表裏反転装置の入口に電極箔の位置合わせを行なうための装置を設ける必要がない。したがって、電極製造装置を小型化することができる。

上記の電極製造装置において、表裏反転装置はさらに、第１反転部が固定された第１辺と、第２反転部が固定された第２辺と、第３反転部が固定された第３辺とを有するベース部を備えている。係る構成によれば、第１反転部、第２反転部および第３反転部を、ベース部を介して一体の構造物とすることができる。

上記の電極製造装置において、第１反転部、第２反転部および第３反転部の各々の外表面に、気体が噴出して電極箔を外表面から離隔させる複数の噴出孔が形成されている。外表面は、外表面の曲率中心軸を含み外表面と交差する平面が曲率中心軸を含み仮想三角形と平行な平面に対してなす角度が６０°以上の第１領域と、当該角度が６０°未満の第２領域とを含んでいる。第１領域から噴出する気体の単位面積当たりの流量は、第２領域から噴出する気体の単位面積当たりの流量よりも大きい。係る構成によれば、電極箔が外表面から離隔しやすくなり、電極箔を容易に反転させることができる。

上記の電極製造装置において、第１領域では、第２領域よりも、隣り合う噴出孔同士の間隔が小さい。係る構成によれば、第１領域から噴出する気体の単位面積当たりの流量を、第２領域から噴出する気体の単位面積当たりの流量よりも大きくできる。

上記の電極製造装置において、複数の噴出孔が同一形状に形成されている。係る構成によれば、噴出孔の加工が容易になる。

上記の電極製造装置は、電極箔の搬送方向に直交する直交方向における電極箔の位置を計測するセンサと、表裏反転装置を直交方向に移動可能とする駆動部とを備えている。係る構成によれば、表裏反転装置で反転された後の電極箔の位置合わせが可能であり、表裏反転装置の出口に電極箔の位置合わせを行なうための装置を設ける必要がない。したがって、電極製造装置を小型化することができる。

上記の電極製造装置において、センサは、搬送方向における、表裏反転装置の下流に配置されており、表裏反転装置を通過した後の電極箔の直交方向の位置を計測する。係る構成によれば、電極箔の位置を高精度に調整することができる。

上記の電極製造装置において、第２反転部は、電極箔の搬送方向に延在し、仮想三角形は、第２反転部の外表面が底辺の少なくとも一部をなす二等辺三角形である。係る構成によれば、表裏反転装置を直交方向に移動させる簡単な操作によって、電極箔の位置調整を容易に行なうことができる。

上記の電極製造装置において、仮想三角形は正三角形である。係る構成によれば、第１反転部、第２反転部および第３反転部を同一形状にすることができる。

本開示に従えば、電極製造装置を小型化することができる。

実施形態に係る電極製造装置により製造される電極の幅方向の断面を示す断面図である。実施形態に係る電極製造装置の概略構成を示す正面図である。実施形態に係る電極製造装置の概略構成を示す平面図である。実施形態に係る電極製造装置の表裏反転装置を説明するための平面図である。第１反転部の外表面を拡大して示す斜視図である。第１領域の拡大図である。第２領域の拡大図である。第１領域と第２領域との境界について説明する模式図である。表裏反転装置による電極箔の表裏の反転を示す斜視図である。表裏反転装置に対する電極箔の配置を示す側面図である。表裏反転装置による電極箔の直交方向の位置調整について説明する第１の模式図である。表裏反転装置による電極箔の直交方向の位置調整について説明する第２の模式図である。変形例の表裏反転装置の概略構成を示す斜視図である。

以下、図面に基づいて、実施形態における電極製造装置について説明する。以下に示す実施形態において、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して、重複した説明は繰り返さない。

［電極］
図１は、実施形態に係る電極製造装置１０００により製造される電極１の幅方向（図１中の左右方向）の断面を示す断面図である。電極１は、図１に示すように、電極箔２と、電極合材層３Ａ，３Ｂとを有している。電極箔２は、帯状の形状を有し、第１面２Ａと、第１面２Ａの反対側の第２面２Ｂとを有している。電極箔２の第１面２Ａの一部に、電極合材層３Ａが形成されている。電極箔２の第２面２Ｂの一部に、電極合材層３Ｂが形成されている。

電極合材層３Ａ，３Ｂは、接着剤（バインダ）および塗工材を電極箔２に塗工した後に乾燥させることにより、電極箔２に結着されてできた活物質の層である。電極合材層３Ａ，３Ｂは、電極箔２の幅方向の中心付近に形成されている。電極箔２の幅方向の両端は、電極合材層が形成されない非塗工部である。電極合材層３Ａの形成幅は電極合材層３Ｂの形成幅と同じであり、電極合材層３Ａの幅方向の位置は電極合材層３Ｂの幅方向の位置と同じである。電極合材層３Ｂは、電極合材層３Ａの真裏の位置にある。本実施形態において、電極箔２の厚さは１０μｍ程度である。電極合材層３Ａ，３Ｂの厚さは、乾燥前で４０μｍ程度、乾燥後で３０μｍ程度である。

電極１には、正極および負極の２種類がある。リチウムイオン二次電池の正極には、電極箔２としてアルミ箔などが用いられる。正極の電極合材層３Ａ，３Ｂに用いられる塗工材は、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な正極活物質を含んでいる。正極活物質として、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ_２）、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）などの、リチウム複合酸化物が用いられる。

リチウムイオン二次電池の負極には、電極箔２として銅箔などが用いられる。負極の電極合材層３Ａ，３Ｂに用いられる塗工材は、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な負極活物質を含んでいる。負極活物質として、非晶質炭素、難黒鉛化炭素、易黒鉛科炭素、黒鉛などの、炭素系物質が用いられる。接着剤として、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）を主成分とするバインダが用いられる。

正極と負極とでは、材料は異なるが、電極箔２および電極合材層３Ａ，３Ｂの幅および厚みなどに大差はない。正極および負極の両方とも、図１に示すように、電極箔２の第１面２Ａと第２面２Ｂとに電極合材層３Ａ，３Ｂを形成したものである。そのため、実施形態の二次電池用の電極製造装置１０００は、リチウムイオン二次電池の正極および負極の両方を製造することが可能である。以下、正極と負極とを特に区別することなく、電極１と称して説明する。

［電極製造装置］
図２は、実施形態に係る電極製造装置１０００の概略構成を示す正面図である。図３は、実施形態に係る電極製造装置１０００の概略構成を示す平面図である。図２，３に示すように、実施形態の電極製造装置１０００は、巻き出し部１１００と、塗工部１２００と、乾燥炉１３００と、折り返し部１４００と、巻き取り部１５００とを備えている。

巻き出し部１１００は、未塗工の電極箔２をロール状に巻き取った巻き出しリール１１０１を有している。電極箔２に対し、長手方向に引っ張る力が作用することにより、未塗工の電極箔２が巻き出しリール１１０１から巻き出される。

塗工部１２００は、図３に示すように、２箇所で電極箔２に塗工できるように構成されている。塗工部１２００は、第１面塗工用ダイ１２１１と、第２面塗工用ダイ１２２１と、バックアップローラ１２１２，１２２２とを有している。第１面塗工用ダイ１２１１は、電極箔２の第１面２Ａに塗工材を塗工するための第１面用塗工装置である。バックアップローラ１２１２は、電極箔２を搬送するとともに、第１面塗工用ダイ１２１１が電極箔２の第１面２Ａを塗工する際に電極箔２を支持する。第２面塗工用ダイ１２２１は、電極箔２の第２面２Ｂに塗工材を塗工するための第２面用塗工装置である。バックアップローラ１２２２は、電極箔２を搬送するとともに、第２面塗工用ダイ１２２１が電極箔２の第２面２Ｂを塗工する際に電極箔２を支持する。塗工部１２００は、電極箔２の第１面２Ａと第２面２Ｂとに電極合材層を形成する電極合材層形成部の一例である。

乾燥炉１３００は、塗工材を塗工された電極箔２をその内部に搬送するとともに、塗工材を乾燥させるための構成である。図２，３に示す乾燥炉１３００は、第１乾燥炉１３１０、第２乾燥炉１３２０、および第３乾燥炉１３３０を有し、電極箔２の搬送方向に３個の炉が直列に接続された三段乾燥炉であるが、乾燥炉１３００は三段乾燥炉に限定されるものではない。乾燥炉１３００の内部には、第１面乾燥経路１７００と、第２面乾燥経路１８００と、第２面塗工前搬送経路１９００，１９０１とが設けられている。

第１面乾燥経路１７００は、電極箔２の第１面２Ａに塗工された塗工材を乾燥させるための経路である。第１面乾燥経路１７００は、第１乾燥炉１３１０から第３乾燥炉１３３０までに亘って設けられている。第１面乾燥経路１７００の始端１７０１は、電極箔２を塗工部１２００から乾燥炉１３００に搬送する際の乾燥炉１３００の入口である。第１面乾燥経路１７００の終端１７０２は、電極箔２を乾燥炉１３００から折り返し部１４００に搬送する出口である。

第２面乾燥経路１８００は、電極箔２の第２面２Ｂに塗工された塗工材を乾燥させるための経路である。第２面乾燥経路１８００は、第１乾燥炉１３１０から第３乾燥炉１３３０までに亘って設けられている。第２面乾燥経路１８００の始端１８０１は、電極箔２を塗工部１２００から乾燥炉１３００に搬送する際の乾燥炉１３００の入口である。第２面乾燥経路１８００の終端１８０２は、電極箔２を乾燥炉１３００から折り返し部１４００に搬送する出口である。

第１面乾燥経路１７００と第２面乾燥経路１８００とは、並列に配置されている。第２面乾燥経路１８００における電極箔２の搬送方向および搬送速度は、第１面乾燥経路１７００と同じである。

第２面塗工前搬送経路１９００，１９０１は、第１面２Ａを乾燥済みの電極箔２を、第１面乾燥経路１７００の終端１７０２から第２面塗工用ダイ１２２１まで搬送するための経路である。第２面塗工前搬送経路１９００は、電極箔２を折り返し部１４００から塗工部１２００まで搬送するための経路である。第２面塗工前搬送経路１９００は、第１乾燥炉１３１０から第３乾燥炉１３３０までに亘って設けられている。第２面塗工前搬送経路１９０１は、折り返し部１４００で電極箔２の搬送方向を変えるための経路である。第２面塗工前搬送経路１９０１は、折り返し部１４００に設けられている。

第１乾燥炉１３１０、第２乾燥炉１３２０、第３乾燥炉１３３０はそれぞれ、図２に示すように、エアノズル１３０１と、ローラ１３０２とを有している。エアノズル１３０１は、未乾燥の塗工材に熱風を吹き付けるためのノズルである。電極箔２に塗工された塗工材は、エアノズル１３０１から吹き付けられる熱風により乾燥される。エアノズル１３０１から吹き付けられる熱風の温度、風速および風量は、第１乾燥炉１３１０、第２乾燥炉１３２０、第３乾燥炉１３３０のそれぞれの内部で共通である。ローラ１３０２は、電極箔２を搬送するためのフリーローラである。なお図３では、エアノズル１３０１およびローラ１３０２は図示を省略されている。

第１乾燥炉１３１０、第２乾燥炉１３２０、第３乾燥炉１３３０の炉内温度（雰囲気温度）は、それぞれ異なる温度であってもよい。塗工材が乾燥されるまでの塗工材の温度の時間変化を、塗工材の乾燥に適したものとするためである。塗工材を徐々に乾燥させるために、第１乾燥炉１３１０の炉内温度が最も低く、第３乾燥炉１３３０の炉内温度が最も高い。

電極箔２の第１面２Ａに塗工された塗工材は、第１面乾燥経路１７００に沿って、第１乾燥炉１３１０、第２乾燥炉１３２０、第３乾燥炉１３３０の内部を、この順に搬送される。電極箔２の第２面２Ｂに塗工された塗工材は、第２面乾燥経路１８００に沿って、第１乾燥炉１３１０、第２乾燥炉１３２０、第３乾燥炉１３３０の内部を、この順に搬送される。電極箔２の第１面２Ａおよび第２面２Ｂに塗工された塗工材は、同じ温度の時間変化を経て、乾燥される。

電極製造装置１０００は、第２乾燥炉１３２０の内部に、表裏反転装置１６００を備えている。表裏反転装置１６００は、搬送される電極箔２に接触しないでその第１面２Ａと第２面２Ｂとを反転させる装置である。表裏反転装置１６００の設けられている位置は、第２面塗工前搬送経路１９００の途中である。すなわち、表裏反転装置１６００は、電極箔２の搬送経路における第１面乾燥経路１７００より下流であって第２面塗工用ダイ１２２１より上流の位置に配置されている。表裏反転装置１６００の構成および動作の詳細は後述する。

折り返し部１４００は、第１面２Ａが塗工されて乾燥された電極箔２を、第２面塗工用ダイ１２２１に向けて搬送する。すなわち、電極箔２を、第１面乾燥経路１７００から第２面塗工前搬送経路１９００に搬送する。また折り返し部１４００は、第２面２Ｂが塗工されて乾燥された電極箔２を、巻き取り部１５００に搬送する。

折り返し部１４００は、折り返し用ローラ１４０１，１４０２を有している。折り返し用ローラ１４０１は、第１面２Ａに塗工された塗工材を乾燥された電極箔２の進行方向を、図２に示す矢印Ｉ３方向に変えるためのローラである。折り返し用ローラ１４０２は、折り返し用ローラ１４０１から搬送された電極箔２の進行方向をさらに、図２に示す矢印Ｉ４方向に変えるためのローラである。

巻き取り部１５００は、巻き取り用リール１５０１を有している。巻き取り用リール１５０１は、電極合材層３Ａ，３Ｂが形成された電極箔２を巻き取る。

［電極箔２の搬送経路］
図２，３を参照して、電極箔２の搬送経路について説明する。巻き出し部１１００の巻き出しリール１１０１から巻き出された電極箔２は、図２中の矢印Ｉ１に示すように、塗工部１２００の第１面塗工用ダイ１２１１に搬送される。第１面塗工用ダイ１２１１で、電極箔２の第１面２Ａが塗工される。電極箔２は、図２中の矢印Ｉ２に示すように、乾燥炉１３００の内部に搬送される。電極箔２は、図３中の矢印Ｊ１の向きに搬送される。

電極箔２は、乾燥炉１３００内で第１面２Ａを乾燥され、折り返し部１４００に搬送される。折り返し部１４００の折り返し用ローラ１４０１により、電極箔２は、図２中に示す矢印Ｉ３方向に向きを変えられる。続いて電極箔２は、折り返し用ローラ１４０２により向きを変えられる。そして電極箔２は、図２中に示す矢印Ｉ４方向、すなわち図３中に示す矢印Ｊ２方向に搬送される。

電極箔２は、表裏反転装置１６００により、第１面２Ａの向きと第２面２Ｂとの向きを入れ替えられる。電極箔２が表裏反転装置１６００に到達する前は、電極箔２の第２面２Ｂが上を向き、電極箔２が表裏反転装置１６００を通過した後は、電極箔２の第１面２Ａが上を向いた状態である。続いて電極箔２は、図２中に示す矢印Ｉ５方向、すなわち図３中に示す矢印Ｊ３方向に搬送される。

そして、電極箔２は、図２中の矢印Ｉ６方向に、塗工部１２００の第２面塗工用ダイ１２２１に搬送される。第２面塗工用ダイ１２２１で、電極箔２の第２面２Ｂが塗工される。電極箔２は、図２中の矢印Ｉ２方向、すなわち図３中に示す矢印Ｊ４方向に搬送される。図３中の矢印Ｊ４の向きは、矢印Ｊ１の向きと同じである。すなわち、第１面２Ａに塗工された塗工材を乾燥する際に乾燥炉１３００に電極箔２を搬送する方向と、第２面２Ｂに塗工された塗工材を乾燥する際に乾燥炉１３００に電極箔２を搬送する方向とは同じである。電極箔２は、乾燥炉１３００内で第２面を乾燥される。そして、電極箔２は、図３中に示す矢印Ｉ７方向に搬送されて、巻き取り部１５００の巻き取り用リール１５０１に巻き取られる。

［表裏反転装置１６００の構成］
次に、実施形態に係る表裏反転装置１６００の詳細について説明する。図４は、実施形態に係る電極製造装置１０００の表裏反転装置１６００を説明するための平面図である。図４に示すように、表裏反転装置１６００は、第１反転部１６１０と、第２反転部１６２０と、第３反転部１６３０と、ベース部１６４０とを備えている。

第１反転部１６１０は、外表面１６１１を有している。第２反転部１６２０は、外表面１６２１を有している。第３反転部１６３０は、外表面１６３１を有している。第１反転部１６１０、第２反転部１６２０および第３反転部１６３０の各々の外表面１６１１，１６２１，１６３１は、凸湾曲面状の形状を有している。外表面１６１１，１６２１，１６３１は、円筒面の一部からなる円弧面に形成されてもよい。外表面１６１１，１６２１，１６３１は、楕円弧面に形成されてもよい。外表面１６１１，１６２１，１６３１は、放物面の一部形状を有してもよい。外表面１６１１，１６２１，１６３１は、複数の凸湾曲面形状を組み合わせた形状に形成されてもよい。

外表面１６１１は、第１領域１６１２Ａと、第２領域１６１２Ｂとを有している。外表面１６２１は、第１領域１６２２Ａと、第２領域１６２２Ｂとを有している。外表面１６３１は、第１領域１６３２Ａと、第２領域１６３２Ｂとを有している。

ベース部１６４０は、第１辺１６４１と、第２辺１６４２と、第３辺１６４３とを有している。第１反転部１６１０は、第１辺１６４１に固定されている。第２反転部１６２０は、第２辺１６４２に固定されている。第３反転部１６３０は、第３辺１６４３に固定されている。第１反転部１６１０、第２反転部１６２０および第３反転部１６３０は、ベース部１６４０を介して、一体の構造物として形成されている。第１反転部１６１０、第２反転部１６２０および第３反転部１６３０は、互いに相対移動不能に構成されている。第１反転部１６１０、第２反転部１６２０および第３反転部１６３０は、各々がベース部１６４０に固定されていることにより、互いに位置決めされている。

ベース部１６４０を平面視したとき、ベース部１６４０の第１辺１６４１、第２辺１６４２および第３辺１６４３は、凸多角形の三辺を構成している。第１辺１６４１、第２辺１６４２および第３辺１６４３は、三角形の三辺を構成している。第１辺１６４１、第２辺１６４２および第３辺１６４３の構成する三角形は、第２辺１６４２を底辺とする二等辺三角形である。第１辺１６４１、第２辺１６４２および第３辺１６４３の構成する三角形は、正三角形である。

第１辺１６４１、第２辺１６４２および第３辺１６４３が三角形を構成しているため、第１辺１６４１、第２辺１６４２および第３辺１６４３の各々に固定されている第１反転部１６１０、第２反転部１６２０および第３反転部１６３０は、三角形状に配置されている。典型的には、第１反転部１６１０、第２反転部１６２０および第３反転部１６３０は、正三角形状に配置されている。

第１反転部１６１０、第２反転部１６２０および第３反転部１６３０の各々の外表面１６１１，１６２１，１６３１と交差する仮想平面を考える。第１反転部１６１０、第２反転部１６２０および第３反転部１６３０は、各々、当該仮想平面を跨いで配置されていることになる。仮想平面と第１反転部１６１０の外表面１６１１との交線と、仮想平面と第２反転部１６２０の外表面１６２１との交線と、仮想平面と第３反転部１６３０の外表面１６３１との交線とは、各々、仮想三角形の辺の一部を構成している。

外表面１６１１，１６２１，１６３１を仮想的に延長した場合の、外表面１６１１，１６２１の仮想交点、外表面１６２１，１６３１の仮想交点、および外表面１６３１，１６１１の仮想交点が、上記仮想三角形の三つの頂点をなす。図４に示す外表面１６１１は、仮想三角形の辺の一部をなしている。外表面１６２１は、仮想三角形の辺の一部をなしている。外表面１６３１は、仮想三角形の辺の一部をなしている。

仮想三角形は、第２反転部１６２０の外表面１６２１を底辺とする二等辺三角形である。仮想三角形は、正三角形である。

図５は、第１反転部１６１０の外表面１６１１を拡大して示す斜視図である。図６は、第１領域１６１２Ａの拡大図である。図７は、第２領域１６１２Ｂの拡大図である。図５〜７に示すように、外表面１６１１の第１領域１６１２Ａおよび第２領域１６１２Ｂには、噴出孔１６１３が複数形成されている。第１反転部１６１０の内部には、気体（典型的には空気）が通過する通気路が形成されており、当該気体は噴出孔１６１３を経由して第１反転部１６１０の外部へ噴出する。

複数の噴出孔１６１３の各々は、同一形状に形成されている。たとえば複数の噴出孔１６１３は、同じ径を有する円形状に形成されている。図６と図７とを比較して、第１領域１６１２Ａでは、第２領域１６１２Ｂよりも、隣り合う噴出孔１６１３同士の間隔が小さい。第１領域１６１２Ａでは、第２領域１６１２Ｂよりも、隣り合う噴出孔１６１３の中心間の距離が小さい。第１領域１６１２Ａでは、第２領域１６１２Ｂよりも、噴出孔１６１３が密に形成されている。第１領域１６１２Ａと第２領域１６１２Ｂとでは噴出孔１６１３の形成される密度が異なっており、噴出孔１６１３は第１領域１６１２Ａにおいてより高密度に形成されている。

典型的には、第１領域１６１２Ａに形成される噴出孔１６１３の密度は、第２領域１６１２Ｂに形成される噴出孔１６１３の密度の２倍以上、たとえば２倍以上３倍以下である。第２領域１６１２Ｂにおける隣り合う噴出孔１６１３の間隔は、第１領域１６１２Ａにおける間隔の２倍以上、たとえば２倍以上３倍以下である。

外表面１６１１の単位面積当たりの噴出孔１６１３の個数は、第２領域１６１２Ｂよりも第１領域１６１２Ａにおいて、より多くなっている。外表面１６１１に噴出孔１６１３が形成されることによる単位面積当たりの総開口面積は、第２領域１６１２Ｂよりも第１領域１６１２Ａにおいて、より大きくなっている。そのため、第１領域１６１２Ａから噴出する気体の単位面積当たりの流量は、第２領域１６１２Ｂから噴出する気体の単位面積当たりの流量よりも、大きくなっている。

図８は、第１領域１６１２Ａと第２領域１６１２Ｂとの境界について説明する模式図である。図８には、側方（図４中に示す矢印ＶＩＩＩ方向）から第１反転部１６１０を見た場合の、第１反転部１６１０の外表面１６１１が模式的に図示されている。

図８中に示す中心Ｃは、凸湾曲面形状の外表面１６１１の曲率の中心を示す。外表面１６１１が円弧面状の場合、中心Ｃは当該円弧面の曲率円の曲率中心軸を示す。図８に示す中心Ｃを通り図８の紙面に垂直な直線が、円筒状の外表面１６１１の曲率中心軸である。

図８中に一点鎖線で示す直線１６００Ｐは、ベース部１６４０の第１辺１６４１、第２辺１６４２および第３辺１６４３により形成される仮想三角形と平行であり、上記中心Ｃを含む平面を表す。当該平面は、図４の紙面と平行な平面である。図８に示す直線１６００Ｐは、外表面１６１１，１６２１，１６３１の各々が円弧面状である場合に、各々の曲率円の曲率中心軸となる三つの直線を含む平面を示している。

図８中に二点鎖線で示す直線１６００Ｑは、上記中心Ｃを含み外表面１６１１と交差する平面の一例を示す。当該平面は、図８中に直線１６００Ｐで表される平面を、中心Ｃを含み図８の紙面に垂直な直線（すなわち、円筒状の外表面１６１１の曲率中心軸）を中心として回転移動した平面である。

図８中に示す角度θは、図８中に示す直線１６００Ｐと直線１６００Ｑとのなす角度である。すなわち角度θは、外表面１６１１の曲率中心軸（中心Ｃ）を含み外表面１６１１と交差する平面（直線１６００Ｑで表される）が、外表面１６１１の曲率中心軸（中心Ｃ）を含み外表面１６１１，１６２１，１６３１が辺の一部をなす仮想三角形と平行な平面（直線１６００Ｐで表される）に対して、なす角度である。

第１領域１６１２Ａは、角度θが６０°以上の領域として規定される。第２領域１６１２Ｂは、角度θが６０°未満の領域として規定される。すなわち、角度θ＝６０°が、第１領域１６１２Ａと第２領域１６１２Ｂとの境界をなすことになる。

図５〜８を参照して、第１反転部１６１０を例として説明したが、第２反転部１６２０および第３反転部１６３０もまた、第１反転部１６１０と同様の第１領域１６２２Ａ，１６３２Ａ、第２領域１６２２Ｂ，１６３２Ｂを有している。

［電極箔２の反転動作］
図９は、表裏反転装置１６００による電極箔２の表裏の反転を示す斜視図である。図９中に示す矢印ＡＲ１〜ＡＲ３は、電極箔２の搬送方向を示す。矢印ＡＲ１は、表裏反転装置１６００に到達する前の電極箔２の搬送方向を示している。矢印ＡＲ１方向は、図３中に示す矢印Ｊ２方向に相当する。矢印ＡＲ３は、表裏反転装置１６００を通過した後の電極箔２の搬送方向を示している。矢印ＡＲ３方向は、図３中に示す矢印Ｊ３方向に相当する。表裏反転装置１６００を平面視して、矢印ＡＲ３方向は、矢印ＡＲ１方向と同じである。すなわち、表裏反転装置１６００の入口と出口とにおける電極箔２の搬送方向は、平面視において同一である。

表裏反転装置１６００に到達した電極箔２は、順に、第１反転部１６１０の外表面１６１１に沿って搬送され、第２反転部１６２０の外表面１６２１に沿って搬送され、第３反転部１６３０の外表面１６３１に沿って搬送される。電極箔２は、表裏反転装置１６００の第１反転部１６１０、第２反転部１６２０および第３反転部１６３０に順に沿って移動する。電極箔２が、第１反転部１６１０、第２反転部１６２０、第３反転部１６３０の順に各々の外表面１６１１，１６２１，１６３１に沿って搬送され、三度反転することにより、図９に示すように、第１面２Ａと第２面２Ｂとが反転する。

上述した通り、かつ図９に示す通り、電極箔２が表裏反転装置１６００に到達する前は、電極箔２の第２面２Ｂが上を向き、電極箔２が表裏反転装置１６００を通過した後は、電極箔２の第１面２Ａが上を向いた状態である。図９では、電極箔２の第２面２Ｂをドットでハッチングして示し、第１面２Ａを斜線によるハッチングで示している。

電極箔２は、第１反転部１６１０、第２反転部１６２０、第３反転部１６３０の各々の外表面１６１１，１６２１，１６３１の第１領域１６１２Ａ，１６２２Ａ，１６３２Ａおよび第２領域１６１２Ｂ，１６２２Ｂ，１６３２Ｂに沿って、搬送される。第１反転部１６１０の外表面１６１１の第１領域１６１２Ａおよび第２領域１６１２Ｂには、多数の噴出孔１６１３が形成されており、噴出孔１６１３から気体が噴出するように構成されている。搬送される電極箔２が気体の圧力で支持されるため、搬送される電極箔２は外表面１６１１から離隔され、電極箔２は第１反転部１６１０に接触しない。

第２反転部１６２０の外表面１６２１の第１領域１６２２Ａおよび第２領域１６２２Ｂにも、同様の噴出孔が複数形成されており、噴出孔から気体が噴出するように構成されている。搬送される電極箔２が気体の圧力で支持されるため、搬送される電極箔２は外表面１６２１から離隔され、電極箔２は第２反転部１６２０に接触しない。第３反転部１６３０の外表面１６３１の第１領域１６３２Ａおよび第２領域１６３２Ｂにも、同様の噴出孔が複数形成されており、噴出孔から気体が噴出するように構成されている。搬送される電極箔２が気体の圧力で支持されるため、搬送される電極箔２は外表面１６３１から離隔され、電極箔２は第３反転部１６３０に接触しない。

図１０は、表裏反転装置１６００に対する電極箔２の配置を示す側面図である。図１０には、図９中に示す矢印Ｘ方向から見た表裏反転装置１６００および電極箔２が図示されている。

第１反転部１６１０に到達する前に、電極箔２はベース部１６４０の上方を通過する。電極箔２は、ベース部１６４０の上面に平行ではなく、斜め下方に搬送されて第１反転部１６１０に到達する。第３反転部１６３０を通過した後、電極箔２はベース部１６４０の下方を通過する。電極箔２は、第３反転部１６３０を通過した後、ベース部１６４０の下面に平行ではなく、斜め下方に搬送される。そのため、ベース部１６４０が電極箔２に干渉することはない。

このように、電極箔２が表裏反転装置１６００を通過して電極箔２の第１面２Ａと第２面２Ｂとが反転される過程において、電極箔２は表裏反転装置１６００に対して非接触に保たれるように、構成されている。

［表裏反転装置１６００を通過する際の電極箔２の位置調整］
図９に戻って、電極製造装置１０００は、駆動部１６５０と、センサ１６６０とをさらに備えている。図９中に示す白抜き両矢印は、電極箔２の搬送方向（図９中に示す矢印ＡＲ１方向および矢印ＡＲ３方向、または図３中に示す矢印Ｊ２方向および矢印Ｊ３方向）に直交する方向を示し、この方向を直交方向と称する。第２反転部１６２０は、電極箔２の搬送方向である矢印ＡＲ１方向、矢印ＡＲ３方向に延在している。駆動部１６５０は、表裏反転装置１６００を、直交方向に往復移動可能とする。センサ１６６０は、電極箔２の搬送方向における、表裏反転装置１６００の下流に配置されている。センサ１６６０は、表裏反転装置１６００を通過した後の、電極箔２の直交方向における位置を計測する。

図１１は、表裏反転装置１６００による電極箔２の直交方向の位置調整について説明する第１の模式図である。図１１および後述する図１２には、表裏反転装置１６００のベース部１６４０およびベース部１６４０に固定されている第１反転部１６１０、第２反転部１６２０および第３反転部１６３０を、模式的に正三角形で示し、表裏反転装置１６００を通過して搬送される電極箔２を、模式的に矢印で示している。図１１，１２中の左右方向が電極箔２の搬送方向であり、図１１，１２中の上下方向が直交方向である。

表裏反転装置１６００に到達した電極箔２は、三角形状に配置された第１反転部１６１０、第２反転部１６２０、第３反転部１６３０で順に反転される。第１反転部１６１０、第２反転部１６２０および第３反転部１６３０が一体に固定されており精度よく位置決めされているため、表裏反転装置１６００を通過する際の直交方向における電極箔２の位置ずれの増大が抑制されている。

表裏反転装置１６００に到達した電極箔２に直交方向における位置ずれがない場合には、図１１に示すように、表裏反転装置１６００を通過した後の電極箔２の直交方向の位置を、表裏反転装置１６００に到達した電極箔２と同じにする。これにより、表裏反転装置１６００を通過した後にも、電極箔２は直交方向における位置ずれを有しない。

図１２は、表裏反転装置１６００による電極箔２の直交方向の位置調整について説明する第２の模式図である。駆動部１６５０が表裏反転装置１６００を直交方向に移動させることにより、図１２に示す表裏反転装置１６００は、図１１と比較して直交方向に異なる位置に配置されている。図１１と比較して直交方向に移動している表裏反転装置１６００を通過した後の電極箔２は、図１２に示すように、表裏反転装置１６００に到達した電極箔２から、直交方向の位置が変化している。

表裏反転装置１６００に到達した電極箔２に直交方向の位置ずれが生じている場合には、図１２に示すように、表裏反転装置１６００を直交方向に移動させることで、電極箔２の直交方向の位置を変化させることができる。これにより、表裏反転装置１６００を通過した後の電極箔２が、直交方向における位置ずれを有しないように、電極箔２の位置が調整される。表裏反転装置１６００を通過した後の電極箔２が位置ずれを有しないことは、センサ１６６０の計測結果に基づいて、判別される。

［作用および効果］
上述した説明と一部重複する部分もあるが、実施形態の電極製造装置１０００の特徴的な構成、ならびにその作用および効果を列挙すると、以下のようになる。

実施形態の電極製造装置１０００において、表裏反転装置１６００は、図４に示すように、第１反転部１６１０と、第２反転部１６２０と、第３反転部１６３０とを備えている。第１反転部１６１０、第２反転部１６２０および第３反転部１６３０は一体に固定されている。第１反転部１６１０、第２反転部１６２０および第３反転部１６３０の各々の外表面１６１１，１６２１，１６３１が、仮想三角形の各辺の一部をなしている。

第１〜３の反転部材が１個毎に配置された従来の構成と異なり、第１反転部１６１０、第２反転部１６２０および第３反転部１６３０が一体化され、一体の構造物を形成している。表裏反転装置１６００が一ユニット化され小型化されていることにより、表裏反転装置１６００の配置に必要とするスペースが低減される。したがって、電極製造装置１０００を小型化することができる。

ベース部１６４０の加工精度、ならびに第１反転部１６１０、第２反転部１６２０および第３反転部１６３０のベース部１６４０への取り付け精度を向上させることにより、第１反転部１６１０、第２反転部１６２０および第３反転部１６３０の相対位置の位置決め精度が向上する。電極箔２は、第１反転部１６１０、第２反転部１６２０、第３反転部１６３０の順に、各々の外表面１６１１，１６２１，１６３１に沿って、搬送される。第１反転部１６１０、第２反転部１６２０および第３反転部１６３０の位置決め精度の向上によって、電極箔２が表裏反転装置１６００を通過する間の、搬送方向に直交する直交方向への電極箔２の位置ずれが抑制される。

これにより、表裏反転装置１６００の出口において電極箔２の直交方向への位置ずれが許容値を外れる事態を回避できる。従来の構成と異なり、表裏反転装置１６００の入口に、電極箔２の直交方向の位置合わせを行なうための端位置制御装置を設ける必要がない。したがって、電極製造装置１０００を小型化することができる。

端位置制御装置では、電極箔２をロール状部材の外周面に沿って搬送し、当該ロール状部材をひねることによって、電極箔２の位置が調整される。電極箔２がロール状部材の外周面に接触した状態でロール状部材がひねられることで、電極箔２またはロール状部材を構成する材料の局部摩耗が発生して異物が発生することがある。そのため、端位置制御装置の下流側に、エアブローなどの異物除去装置が必要になる。これに対し、端位置制御装置が不要である実施形態の構成であれば、異物除去装置も不要であるため、電極製造装置１０００のさらなる構成の簡素化および小型化が可能になる。

また図４に示すように、表裏反転装置１６００は、ベース部１６４０を備えている。第１反転部１６１０はベース部１６４０の第１辺１６４１に固定され、第２反転部１６２０はベース部１６４０の第２辺１６４２に固定され、第３反転部１６３０はベース部１６４０の第３辺１６４３に固定されている。このようにすれば、第１反転部１６１０、第２反転部１６２０および第３反転部１６３０を、ベース部１６４０を介して一体の構造物とすることができる。

また図４に示すように、第１反転部１６１０、第２反転部１６２０および第３反転部１６３０の外表面１６１１，１６２１，１６３１には、複数の噴出孔１６１３が形成されている。外表面１６１１は、第１領域１６１２Ａと第２領域１６１２Ｂとを含んでいる。図５〜８に示すように、第１領域１６１２Ａでは、第２領域１６１２Ｂよりも、隣り合う噴出孔１６１３同士の間隔が小さい。そのため、第１領域１６１２Ａから噴出する気体の単位面積当たりの流量は、第２領域１６１２Ｂから噴出する気体の単位面積当たりの流量よりも、大きくなっている。

噴出孔１６１３から噴出される気体の圧力によって、電極箔２は外表面１６１１，１６２１，１６３１から離隔する。ベース部１６４０の上面または下面と電極箔２のなす角度が小さいことで外表面１６１１から電極箔２が離隔しにくい第１領域１６１２Ａに、より多くの気体を噴出させることで、電極箔２が外表面１６１１から離隔しやすくなる。これにより、電極箔２を容易に反転させることができる。

また図６，７に示すように、複数の噴出孔１６１３が同一形状に形成されている。第２領域１６１２Ｂよりも第１領域１６１２Ａにおいて気体の流量を増大させるためには、噴出孔１６１３の径を大きくするなど、噴出孔１６１３の形状を変化させてもよい。しかしながら、同じ形状の噴出孔１６１３を密に配置する構成とすれば、噴出孔１６１３の加工が容易になる。たとえば噴出孔１６１３をレーザ加工で形成する場合、噴出孔１６１３の形状を変更するためにはレーザの出力調整が必要となるが、噴出孔１６１３を同じ形状とすれば同じ出力で穴あけ加工すればよいので、噴出孔１６１３を効率的に加工することができる。

また図９に示すように、電極製造装置１０００は、表裏反転装置１６００を電極箔２の搬送方向に直交する直交方向に移動可能とする駆動部１６５０を備えている。表裏反転装置１６００の全体を直交方向に移動させることで、図１１，１２に示すように、表裏反転装置１６００で反転された後の電極箔２の直交方向における位置合わせが可能である。表裏反転装置１６００自身で電極箔２の反転中に直交方向への電極箔２の位置ずれを修正でき、理想的には表裏反転装置１６００の出口で位置ずれをなくすことができる。そのため、表裏反転装置１６００の出口に、電極箔２の直交方向の位置合わせを行なうための端位置制御装置を設ける必要がない。したがって、電極製造装置１０００を小型化することができる。

反転後の電極箔２の直交方向における位置をセンサ１６６０で計測することで、反転による直交方向の位置ずれを測定でき、電極箔２の位置を高精度に調整することができる。

図９には、表裏反転装置１６００を通過した後の電極箔２の直交方向の位置を計測するセンサ１６６０が示されているが、センサ１６６０の配置はこれに限られるものではない。図１３は、変形例の表裏反転装置１６００の概略構成を示す斜視図である。図１３に示すように、センサ１６６０を搬送方向における表裏反転装置１６００の上流に配置し、表裏反転装置１６００に到達する前の電極箔２の位置を計測するように構成してもよい。

図３に示すように、表裏反転装置１６００を通過した後に電極箔２は第２面塗工用ダイ１２２１に搬送されて第２面２Ｂに塗工材が塗工されることを考慮すれば、表裏反転装置１６００で反転された後の電極箔２の位置を計測する図９に示す構成が、より好ましい。一方、他の装置との干渉を考慮して表裏反転装置１６００の下流にセンサ１６６０を配置することが困難な場合には、図１３に示すように表裏反転装置１６００の上流にセンサ１６６０を配置することも可能であるので、設計の自由度が向上されている。表裏反転装置１６００に到達する前の直交方向の位置を計測して、反転する前の電極箔２の位置ずれをなくすように調整することで、表裏反転装置１６００を通過した後の電極箔２の位置ずれを低減することができる。

また図４，９−１１に示すように、上記仮想三角形は、二等辺三角形である。第２反転部１６２０は電極箔２の搬送方向に延在しており、第２反転部１６２０の外表面１６２１が二等辺三角形の底辺の一部をなしている。このように構成することで、表裏反転装置１６００を直交方向に移動させる簡単な操作によって、電極箔２の直交方向の位置調整を容易に行なうことができる。

また図４，９−１１に示すように、上記仮想三角形は、正三角形である。このように構成することで、第１反転部１６１０、第２反転部１６２０および第３反転部１６３０の外形を同一にできるので、部品点数を削減でき、電極製造装置１０００のコスト削減が可能である。

なお、これまでの説明では、表裏反転装置１６００の第１反転部１６１０、第２反転部１６２０および第３反転部１６３０が、ベース部１６４０を介して一体化されているが、この構成に限られるものではない。第１反転部１６１０、第２反転部１６２０および第３反転部１６３０は、ベース部１６４０を介さずに直接に互いに固定されることによって、一体の構造物として形成されていてもよい。

第１反転部１６１０、第２反転部１６２０および第３反転部１６３０は、外表面１６１１，１６２１，１６３１のいずれもと交差する一つの平面が存在し、当該平面状に上述した仮想三角形が形成されるのであれば、上下方向（図４においては紙面垂直方向）において必ずしも同じ位置に配置されなくてもよい。たとえば、第１反転部１６１０を第２反転部１６２０よりも上方にずらして配置し、第３反転部１６３０を第２反転部１６２０よりも下方にずらして配置してもよい。

実施形態に係る電極製造装置１００は、電極箔２の第１面２Ａと第２面２Ｂとに電極合材層３Ａ，３Ｂを形成する電極合材層形成部として、第１面２Ａと第２面２Ｂとに塗工材を塗工する塗工部１２００を備えているが、この例に限られるものではない。電極合材層３Ａ，３Ｂは、たとえば電極箔２の第１面２Ａと第２面２Ｂとに電極層を転写する方法によって形成されてもよく、またはその他の任意の方法によって形成されてもよい。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１電極、２電極箔、２Ａ第１面、２Ｂ第２面、３Ａ，３Ｂ電極合材層、１０００電極製造装置、１２００塗工部、１３００乾燥炉、１６００表裏反転装置、１６１０第１反転部、１６１１，１６２１，１６３１外表面、１６１２Ａ，１６２２Ａ，１６３２Ａ第１領域、１６１２Ｂ，１６２２Ｂ，１６３２Ｂ第２領域、１６１３噴出孔、１６２０第２反転部、１６３０第３反転部、１６４０ベース部、１６４１第１辺、１６４２第２辺、１６４３第３辺、１６５０駆動部、１６６０センサ。

Claims

第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有する電極箔の、前記第１面と前記第２面とに電極合材層を形成する電極合材層形成部と、
前記電極箔の前記第１面と前記第２面とを反転させる表裏反転装置とを備え、
前記表裏反転装置は、凸湾曲面状の外表面を各々有する第１反転部、第２反転部および第３反転部を備え、前記電極箔が前記第１反転部、前記第２反転部、前記第３反転部の順に各々の前記外表面に沿って搬送されることにより前記第１面と前記第２面とが反転し、
前記第１反転部、前記第２反転部および前記第３反転部は一体に固定されており、
前記第１反転部、前記第２反転部および前記第３反転部の各々の前記外表面が、仮想三角形の各辺の少なくとも一部をなす、電極製造装置。
前記表裏反転装置はさらに、前記第１反転部が固定された第１辺と、前記第２反転部が固定された第２辺と、前記第３反転部が固定された第３辺とを有するベース部を備える、請求項１に記載の電極製造装置。
前記第１反転部、前記第２反転部および前記第３反転部の各々の前記外表面に、気体が噴出して前記電極箔を前記外表面から離隔させる複数の噴出孔が形成され、
前記外表面は、前記外表面の曲率中心軸を含み前記外表面と交差する平面が前記曲率中心軸を含み前記仮想三角形と平行な平面に対してなす角度が６０°以上の第１領域と、前記角度が６０°未満の第２領域とを含み、
前記第１領域から噴出する前記気体の単位面積当たりの流量は、前記第２領域から噴出する前記気体の単位面積当たりの流量よりも大きい、請求項１または２に記載の電極製造装置。
前記第１領域では、前記第２領域よりも、隣り合う前記噴出孔同士の間隔が小さい、請求項３に記載の電極製造装置。
複数の前記噴出孔が同一形状に形成されている、請求項４に記載の電極製造装置。
前記電極箔の搬送方向に直交する直交方向における前記電極箔の位置を計測するセンサと、
前記表裏反転装置を前記直交方向に移動可能とする駆動部とを備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電極製造装置。
前記センサは、前記搬送方向における、前記表裏反転装置の下流に配置されており、前記表裏反転装置を通過した後の前記電極箔の前記直交方向の位置を計測する、請求項６に記載の電極製造装置。
前記第２反転部は、前記電極箔の搬送方向に延在し、
前記仮想三角形は、前記第２反転部の前記外表面が底辺の少なくとも一部をなす二等辺三角形である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電極製造装置。
前記仮想三角形は正三角形である、請求項８に記載の電極製造装置。