JP2020087733A - 電極シートの製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電極シートの皺を抑制できる電極シートの製造装置を提供する。【解決手段】電極シートの製造装置２０は、長尺帯状の金属箔１１の両面に金属箔１１の長手方向に沿って活物質合剤１２ａが塗工された塗工部と、金属箔１１が露出した未塗工部とを有するとともに、金属箔１１の長手方向に搬送される電極材料１０ａに対し、塗工部を挟んで配置された一対のプレスロール３１，３２を備える。電極シートの製造装置２０は、搬送される金属箔１１の両面に活物質、導電材、及び溶媒を含む活物質合剤１２ａを塗工する塗工装置２２と、金属箔１１の搬送方向において塗工装置２２よりも下流側に配置され、活物質合剤１２ａに含まれる溶媒の一部を除去する第１予備乾燥装置２６と、搬送方向において第１予備乾燥装置２６よりも下流側、かつ一対のプレスロール３１，３２よりも上流側に配置され、活物質合剤１２ａの表面を乾燥させる第２予備乾燥装置２７とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、長尺帯状の金属箔と、金属箔の両面に存在する活物質層とを有する電極シートを製造する電極シートの製造装置に関する。

従来から、リチウムイオン二次電池等の蓄電装置に用いられる電極シートが知られている。電極シートは、長尺帯状の金属箔と、金属箔の両面に金属箔の長手方向に沿って存在する活物質層とを有する。

特許文献１には、電極シートの製造方法が開示されている。電極シートの製造方法は、帯状の金属箔の少なくとも片面に活物質合剤を塗工する塗工工程を備える。塗工工程により、金属箔の両面に活物質合剤が塗工された塗工部と、活物質合剤が塗工されず、金属箔が露出した未塗工部とを有する電極材料が形成される。また、電極シートの製造方法は、一対のプレスロール間を電極材料を通過させて塗工部をプレスするプレス工程を備える。プレス工程では、活物質合剤における活物質の密度を所望の密度まで上げる。これにより、活物質合剤は活物質層となり、電極材料は電極シートとなる。

特開２０１８−０１４２２０号公報

ところで、プレス工程において、塗工部にはプレスロールにより大きな加圧力が作用するが、塗工部との厚みの差を原因として、未塗工部には力がほとんど作用しない。このため、電極材料における塗工部と未塗工部との境界周辺に皺が生じることがある。そして、電極材料に発生する皺の度合いが著しい場合、金属箔の長手方向に沿う端が蛇行してしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電極シートの皺を抑制できる電極シート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シートの製造装置は、長尺帯状の金属箔の両面に前記金属箔の長手方向に沿って活物質合剤が塗工された塗工部と、前記活物質合剤が塗工されず、前記金属箔が露出した未塗工部とを有するとともに、前記金属箔の長手方向に搬送される電極材料に対し、前記塗工部を挟んで配置された一対のプレスロールを備え、前記一対のプレスロールによって前記塗工部をプレスすることで、前記金属箔と、前記金属箔の両面に存在する活物質層とを有する電極シートを製造する電極シートの製造装置であって、搬送される前記金属箔の両面に活物質、導電材、及び溶媒を含む活物質合剤を塗工する塗工装置と、前記金属箔の搬送方向において前記塗工装置よりも下流側に配置され、前記活物質合剤に含まれる溶媒の一部を除去する第１予備乾燥装置と、前記搬送方向において前記第１予備乾燥装置よりも下流側、かつ前記一対のプレスロールよりも上流側に配置され、前記活物質合剤の表面を乾燥させる第２予備乾燥装置と、を備えることを要旨とする。

これによれば、第１予備乾燥装置は、活物質合剤に含まれる溶媒の一部を除去する。このため、活物質合剤は、流動性が残った状態で硬化する。また、第２予備乾燥装置は、第１予備乾燥装置が溶媒の一部を除去した後で、活物質合剤の表面を乾燥させる。よって、一対のプレスロールが塗工部をプレスする際に、プレスロールの外周面に活物質合剤が付着することを回避できる。活物質合剤は、第２予備乾燥装置により表面が乾燥されるが、内部での流動性は維持される。一対のプレスロールが塗工部をプレスしたとき、活物質合剤は流動し、活物質合剤を介して金属箔に作用する加圧力が小さくなる。つまり、塗工部における金属箔の圧縮量が小さくなる。よって、塗工部における金属箔の厚みと、未塗工部における金属箔の厚みの差が小さくなる。その結果、電極材料における塗工部と未塗工部との境界周辺に皺が発生することを抑制できる。

また、上記電極シートの製造装置について、前記第２予備乾燥装置は、前記電極材料に向けて開口する凹部を有する反射炉と、前記反射炉の凹部の内側に配置された発熱体とを備え、前記凹部及び前記発熱体は、前記金属箔の短手方向において前記塗工部全体と対向するように存在し、前記凹部の内面は、前記発熱体から放射される赤外線を反射させる反射面であり、前記第２予備乾燥装置は、前記赤外線の焦点が前記活物質合剤の表面に位置するように配置されるのが好ましい。

これによれば、発熱体から放射される赤外線は、反射炉の反射面で反射し、活物質合剤の表面に対して集中的に照射されるため、活物質合剤の表面は急速に乾燥される。よって、活物質合剤の乾燥時に活物質合剤の内部で発生する対流により、金属箔の近傍に存在する導電材の粒子が活物質合剤の表層に浮き上がるマイグレーション現象が発生する前に、活物質合剤の表面を乾燥できる。その結果、マイグレーション現象を抑制でき、電極シートにおける抵抗の増加を低減できる。また、反射炉の凹部及び発熱体は、金属箔の短手方向において塗工部全体と対向するように存在する。よって、第２予備乾燥装置は、活物質合剤の表面を金属箔の短手方向全体で均一に乾燥できる。

また、上記電極シートの製造装置について、前記搬送方向において前記一対のプレスロールよりも下流側に配置され、前記活物質合剤に含まれる溶媒を除去する本乾燥装置を備え、前記本乾燥装置は、前記活物質合剤の表面に接触して前記溶媒を除去するのが好ましい。

これによれば、本乾燥装置は接触式の乾燥装置であるため、非接触式の乾燥装置と比較して、溶媒を効率良く除去できる。よって、電極シートの製造時間を短縮できる。

本発明によれば、電極シートの皺を抑制できる。

電極の斜視図。 電極シートの平面図。 電極材料の製造装置の側面図。 第２予備乾燥装置の斜視図。 乾燥ロールの断面図。 誘導加熱装置の構成図。 プレス工程前の電極材料の断面図。 比較例におけるプレス工程後の電極材料の断面図。 本実施形態におけるプレス工程後の電極材料の断面図。

以下、電極シートの製造装置を具体化した一実施形態を説明する。
先に、本実施形態の電極シートの製造装置によって製造される電極シート１０について説明する。本実施形態の電極シート１０は、蓄電装置としての二次電池（例えば、リチウムイオン二次電池）に用いられる。図示しないが、二次電池は、電極組立体と、電極組立体を収容するケースとを備える。例えば、電極組立体は、複数の正極の電極１００と、複数の負極の電極１００と、複数のセパレータとを備える。電極組立体は、正極の電極１００と負極の電極１００との間にセパレータを介在させ、かつ相互に絶縁させた状態で積層した層状構造を有する。

図１に示すように、各極の電極１００は、矩形シート状の金属箔１１と、金属箔１１の両面に存在する活物質層１２とを有する。正極の電極１００の金属箔１１は、例えばアルミニウム箔であり、負極の電極１００の金属箔１１は、例えば銅箔である。各極の電極１００は、金属箔１１の一辺の一部から突出した形状のタブ１１ａを有する。タブ１１ａは、活物質層１２が存在せず、金属箔１１そのもので構成されている。正極の電極１００は、長尺帯状の正極の電極シート１０から製造され、負極の電極１００は、長尺帯状の負極の電極シート１０から製造される。電極シート１０は、正極と負極で材料が異なるものの、構造及び製造方法はほぼ同じである。

図２に示すように、電極シート１０は、長尺帯状の金属箔１１と、金属箔１１の両面に存在する活物質層１２とを備える。本実施形態の活物質層１２は、金属箔１１の長手方向全体に亘って存在するとともに、金属箔１１の短手方向の中央に一定幅で存在する。電極シート１０は、活物質層１２が存在せず、金属箔１１が露出した未塗工部１３を備える。本実施形態の未塗工部１３は、金属箔１１の長手方向全体に亘って存在するとともに、金属箔１１の短手方向の両端に存在する。このような電極シート１０を、図２に二点鎖線で示す形状に切断することによって、複数の電極１００が製造される。タブ１１ａは、未塗工部１３から形成される。短手方向の両端に未塗工部１３を有する電極シート１０の場合、電極シート１０の短手方向で２枚の電極１００が製造可能である。

次に、電極シート１０の製造方法について説明する。
電極シート１０の製造方法は、長尺帯状の金属箔１１の両面に活物質合剤１２ａを塗工する塗工工程Ｓ１を備える。活物質合剤１２ａには、活物質、導電材、バインダ、及び溶媒が混練されたものが用いられる。電極シート１０の製造方法は、金属箔１１の両面に塗工された活物質合剤１２ａに含まれる溶媒の一部を乾燥させる第１予備乾燥工程Ｓ２と、第１予備乾燥工程Ｓ２の直後に、活物質合剤１２ａの表面を乾燥させる第２予備乾燥工程Ｓ３とを備える。また、電極シート１０の製造方法は、第２予備乾燥工程Ｓ３後に、活物質合剤１２ａをプレスして、活物質合剤１２ａにおける活物質の密度を所定の密度まで上げるプレス工程Ｓ４と、プレス工程Ｓ４後に、活物質合剤１２ａに含まれる溶媒を除去する本乾燥工程Ｓ５とを備える。これにより、金属箔１１の両面に活物質層１２が形成された電極シート１０が製造される。一連の電極シート１０の製造工程は、金属箔１１を長手方向に搬送しながら行われる。また、製造された電極シート１０は、所望の長さや形状に切断されて使用される。

次に、電極シートの製造装置２０について説明する。
図３に示すように、電極シートの製造装置２０は、長尺帯状の金属箔１１を長手方向に搬送する搬送装置２１を備える。搬送装置２１は、長尺帯状の金属箔１１を供給する供給ロール２１ａと、製造された電極シート１０を巻き取る巻取ロール２１ｂとを備える。金属箔１１は、巻取ロール２１ｂが回転することにより、供給ロール２１ａから繰り出され、供給ロール２１ａと巻取ロール２１ｂとの間で搬送されながら、両面に活物質層１２が形成される。金属箔１１の長手方向に沿うとともに金属箔１１が搬送される方向を搬送方向とする。また、金属箔１１の短手方向に沿い、かつ搬送方向と直交する方向を幅方向とし、搬送方向及び幅方向の両方と直交する方向を上下方向とする。

電極シートの製造装置２０は、搬送方向において供給ロール２１ａよりも下流側に配置され、塗工工程Ｓ１を行う塗工装置２２を備える。塗工装置２２は、金属箔１１の一方の面に活物質合剤１２ａを塗工する第１塗工部２２ａと、金属箔１１の他方の面に活物質合剤１２ａを塗工する第２塗工部２２ｂとを有する。搬送方向において、第２塗工部２２ｂは、第１塗工部２２ａよりも下流側に配置される。

第１塗工部２２ａ及び第２塗工部２２ｂはそれぞれ、活物質合剤１２ａを貯留する貯留部２３と、貯留部２３に貯留された活物質合剤１２ａを金属箔１１の片面に付着させるとともに、活物質合剤１２ａの厚み（量）を調整する略円柱状のコンマロール２４とを備える。各コンマロール２４は、金属箔１１の表面から一定の間隔を空けて離間する。金属箔１１の表面と各コンマロール２４との隙間は、所望する活物質合剤１２ａの厚み（量）に応じて設定される。金属箔１１を挟んでコンマロール２４とは反対側には、円柱状のバックアップロール２５が配置されている。バックアップロール２５は、コンマロール２４とともに金属箔１１を支持しつつ回転することで金属箔１１を搬送する。

塗工工程Ｓ１では、第１塗工部２２ａにより、金属箔１１の一方の面に活物質合剤１２ａが塗工され、その後、第２塗工部２２ｂにより、金属箔１１の他方の面に活物質合剤１２ａが塗工される。活物質合剤１２ａは、金属箔１１の両方の面に対し、金属箔１１の長手方向全体に亘って、金属箔１１の短手方向の中央に一定幅で塗工される。塗工工程Ｓ１により、金属箔１１の両面に活物質合剤１２ａが塗工された塗工部１４と、活物質合剤１２ａが塗工されず、金属箔１１が露出した未塗工部１３とを有する電極材料１０ａが形成される。塗工部１４は、金属箔１１の短手方向の中央に形成され、未塗工部１３は、金属箔１１の短手方向の両端に形成される。

電極シートの製造装置２０は、搬送方向において塗工装置２２よりも下流側に配置され、第１予備乾燥工程Ｓ２を行う第１予備乾燥装置２６を備える。第１予備乾燥装置２６は、熱源からの熱により空気を加熱し、第１予備乾燥装置２６内に熱風を供給する。

第１予備乾燥工程Ｓ２では、第１予備乾燥装置２６の内部に供給された熱風により、第１予備乾燥装置２６内を通過する電極材料１０ａを加熱し、活物質合剤１２ａを乾燥させる。第１予備乾燥工程Ｓ２では、活物質合剤１２ａに含まれる溶媒の一部を除去する。詳しくは、塗工工程Ｓ１において金属箔１１に塗工された活物質合剤１２ａに含まれる溶媒を１００％としたとき、第１予備乾燥工程Ｓ２では、約３０〜６５％になるまで溶媒を除去する。これにより、活物質合剤１２ａは、流動性が残った状態で硬化する。

電極シートの製造装置２０は、搬送方向において第１予備乾燥装置２６よりも下流側に配置され、第２予備乾燥工程Ｓ３を行う第２予備乾燥装置２７を備える。第２予備乾燥装置２７は、電極材料１０ａの下方に配置された下側乾燥部２７ａと、電極材料１０ａの上方に配置された上側乾燥部２７ｂとを有する。下側乾燥部２７ａは、金属箔１１の一方の面に存在する活物質合剤１２ａの表面を乾燥させ、上側乾燥部２７ｂは、金属箔１１の他方の面に存在する活物質合剤１２ａの表面を乾燥させる。

図４に示すように、下側乾燥部２７ａは、電極材料１０ａの下方に配置された反射炉２８を備える。反射炉２８は、電極材料１０ａと対向する上面に、電極材料１０ａから離れる方向に凹む凹部２８ａを有する。また、上側乾燥部２７ｂは、電極材料１０ａの上方に配置された反射炉２８を備える。反射炉２８は、電極材料１０ａと対向する下面に、電極材料１０ａから離れる方向に凹む凹部２８ａを有する。各凹部２８ａは、幅方向に沿って延び、幅方向における各凹部２８ａの寸法は、金属箔１１の短手方向における塗工部１４の寸法よりも僅かに長い。各凹部２８ａは、幅方向において塗工部１４全体と対向する。また、各凹部２８ａは、幅方向から見たとき、半楕円形状である。

下側乾燥部２７ａ及び上側乾燥部２７ｂは、反射炉２８の凹部２８ａ内に配置された発熱体としてのハロゲンヒータ２９を備える。各ハロゲンヒータ２９は、幅方向に延びる棒状であり、幅方向における各ハロゲンヒータ２９の寸法は、金属箔１１の短手方向における塗工部１４の寸法よりも僅かに長い。各ハロゲンヒータ２９は、幅方向において塗工部１４全体と対向する。

そして、ハロゲンヒータ２９から放射された赤外線２９ａは、反射炉２８の凹部２８ａの内面によって反射し、反射炉２８の外部の塗工部１４に向けて照射される。つまり、凹部２８ａの内面は、赤外線２９ａが反射する反射面Ｒである。下側乾燥部２７ａ及び上側乾燥部２７ｂは、赤外線２９ａの焦点が活物質合剤１２ａの表面と一致するように配置される。

第２予備乾燥工程Ｓ３では、赤外線２９ａが活物質合剤１２ａの表面に対し集中的に照射される。このため、後述のプレスロール３１，３２の外周面に接触する活物質合剤１２ａの最表面は急激に加熱され、活物質合剤１２ａの表面の乾燥が急速に進む。ここで、下側乾燥部２７ａの反射炉２８の凹部２８ａ及びハロゲンヒータ２９は、幅方向において塗工部１４全体と対向するように配置されているため、下側乾燥部２７ａの直上に位置する活物質合剤１２ａの表面は、幅方向全体で均一に乾燥される。同様に、上側乾燥部２７ｂの反射炉２８の凹部２８ａ及びハロゲンヒータ２９は、幅方向において塗工部１４全体と対向するように配置されているため、上側乾燥部２７ｂの直下に位置する活物質合剤１２ａの表面は、幅方向全体で均一に乾燥される。なお、第２予備乾燥工程Ｓ３では、活物質合剤１２ａの表面が乾燥されるため、活物質合剤１２ａの内部での流動性は維持される。

電極シートの製造装置２０は、搬送方向において第２予備乾燥装置２７よりも下流側に配置され、プレス工程Ｓ４を行うプレス装置３０を備える。言い換えると、第２予備乾燥装置２７は、搬送方向においてプレス装置３０よりも上流側に配置される。プレス装置３０は、電極材料１０ａを挟んで上下方向の両側に配置された一対のプレスロール３１，３２を備える。各プレスロール３１，３２は、図示しない回転軸によって回転可能に支持されている。各プレスロール３１，３２は、回転軸が幅方向に沿うように配置される。図７に示すように、幅方向における各プレスロール３１，３２の寸法は、金属箔１１の短手方向における塗工部１４の寸法とほぼ同じである。

各プレスロール３１，３２は、回転軸に接続された図示しない駆動装置によって回転軸とともに一体回転する。一対のプレスロール３１，３２のうち、塗工部１４の上方に位置する一方のプレスロール３１は、上下方向の下側部分が搬送方向の上流側から下流側に向かう方向に回転する。一方、塗工部１４の下側に位置する他方のプレスロール３２は、上下方向の上側部分が搬送方向の上流側から下流側に向かう方向に回転する。

また、図示しないが、本実施形態の各プレスロール３１，３１は、内部に熱媒体が流通可能な構造である。このため、プレスロール３１，３２の周面は、熱媒体によって加熱される。そして、回転する一対のプレスロール３１，３２間を電極材料１０ａの塗工部１４が通過することによって、塗工部１４はプレスされる。本実施形態のプレスは、周面の加熱されたプレスロール３１，３２によってプレスするヒートプレスである。

電極シートの製造装置２０は、搬送方向においてプレス装置３０よりも下流側に配置され、本乾燥工程Ｓ５を行う本乾燥装置３３を備える。本乾燥装置３３は、金属箔１１の一方の面に存在する活物質合剤１２ａを乾燥させる第１乾燥部３３ａと、金属箔１１の他方の面に存在する活物質合剤１２ａを乾燥させる第２乾燥部３３ｂとを有する。搬送方向において、第２乾燥部３３ｂは、第１乾燥部３３ａの下流側に配置される。

第１乾燥部３３ａ及び第２乾燥部３３ｂはそれぞれ、乾燥用ロール３４と誘導加熱装置３６とを有する。乾燥用ロール３４は、円筒状であり、非磁性材料製、具体的には非磁性の金属材料製である。本実施形態の乾燥用ロール３４は、非磁性材料としてのオーステナイト鋳鉄によって形成される。オーステナイト鋳鉄は、ニッケル、クロム、銅、シリコン等の元素を含み、耐食性、耐熱性に優れる材質を有する。

図５に示すように、乾燥用ロール３４は、中央に円筒状の支持部３４ａを備え、支持部３４ａに挿通された回転軸３５によって回転可能に支持されている。乾燥用ロール３４は、外周壁と支持部３４ａとの間に収容空間３４ｓを有する。収容空間３４ｓは、乾燥用ロール３４の軸方向の一端側で閉塞されるとともに、軸方向の他端で開口している。

図６に示すように、誘導加熱装置３６は、電力を供給する電源３７と、電源３７からの直流電流を交流電流に変換して誘導電流とする共振周波数自動調整器３８と、誘導電流の調整を行うトランス３９と、誘導加熱を行う誘導コイル４０とを有する。共振周波数自動調整器３８は、電源３７から供給された電力を交流電流に変換する。トランス３９は、誘導電流の電圧の低下や電圧の増加を行うことで、誘導電流を所定の範囲内とする。電源３７、共振周波数自動調整器３８、及びトランス３９は、乾燥用ロール３４の外部に配置されている。

図５に示すように、誘導コイル４０は、乾燥用ロール３４の軸方向他端の開口から収容空間３４ｓに収容されるとともに、乾燥用ロール３４の内周面に沿って複数配置されている。また、誘導コイル４０は、軸方向が乾燥用ロール３４の軸方向に延びる状態で乾燥用ロール３４に内蔵されている。なお、誘導コイル４０は、円柱状の鉄心４０ａと、この鉄心４０ａに巻装されたコイル４０ｂとを有する。

図３に示すように、電極シートの製造装置２０は、第１テンションロール４１及び第２テンションロール４２を備える。第１テンションロール４１は、搬送方向において、プレス装置３０よりも下流側、かつ本乾燥装置３３の第１乾燥部３３ａよりも上流側に配置される。第２テンションロール４２は、搬送方向において、本乾燥装置３３の第２乾燥部３３ｂよりも下流側、かつ巻取ロール２１ｂよりも上流側に配置される。

本乾燥工程Ｓ５では、各誘導加熱装置３６において、電源３７がオンされ、共振周波数自動調整器３８によって電源３７からの直流電流が交流電流に変換されて誘導電流とされるとともに、トランス３９によって誘導電流の調整が行われる。そして、誘導コイル４０に交流電流が流れると、誘導コイル４０の周りに磁力線が発生し、磁力線の影響を受けて乾燥用ロール３４の中に渦電流が流れ、乾燥用ロール３４にジュール熱が発生して、乾燥用ロール３４が自己発熱する。その結果、乾燥用ロール３４が加熱された状態になる。

電極材料１０ａの金属箔１１の一方の面に存在する活物質合剤１２ａは、第１乾燥部３３ａの乾燥用ロール３４の外周面に面接触し、その後、金属箔１１の他方の面に存在する活物質合剤１２ａの表面は、第２乾燥部３３ｂの乾燥用ロール３４の外周面に面接触する。このとき、第１及び第２テンションロール４１，４２により、電極材料１０ａは、テンションが付与された状態で乾燥用ロール３４に接触する。すると、乾燥用ロール３４の熱が電極材料１０ａの塗工部１４に伝わり、活物質合剤１２ａが加熱される。

また、電極材料１０ａが乾燥用ロール３４の外周面に接触している間、誘導コイル４０より発生し、かつ非磁性体である乾燥用ロール３４を通過した磁力線の影響を受けて金属箔１１の中にも渦電流が流れ、金属箔１１にジュール熱が発生して金属箔１１も自己発熱する。すると、金属箔１１の熱が塗工部１４に伝わり、活物質合剤１２ａが加熱される。その結果、活物質合剤１２ａは、乾燥用ロール３４及び金属箔１１から熱を受けて加熱され、活物質合剤１２ａに含まれる溶媒が完全に除去される。これにより、金属箔１１の両面に活物質層１２が形成された電極シート１０が製造される。製造された電極シート１０は、巻取ロール２１ｂによって巻き取られる。

本実施形態の作用について、比較例とともに説明する。
図７に示すように、プレス工程Ｓ４が行われる前の電極材料１０ａでは、塗工部１４における金属箔１１の厚みＨ１と、未塗工部１３における金属箔１１の厚みＨ２は、ほぼ同じである。

一対のプレスロール３１，３２は、電極材料１０ａの塗工部１４を挟む位置に配置されるため、プレス工程Ｓ４において、電極材料１０ａの未塗工部１３はプレスされず、電極材料１０ａの塗工部１４のみがプレスされる。つまり、電極材料１０ａには、プレスされる部分（塗工部１４）とプレスされない部分（未塗工部１３）とが混在する。

比較例として、プレス工程Ｓ４が行われる前の乾燥工程において、活物質合剤１２ａに含まれる溶媒が完全に除去される場合について説明する。この場合、乾燥工程後の活物質合剤１２ａは、ペースト状から硬化した状態となる。プレス工程Ｓ４において、一対のプレスロール３１，３２によって塗工部１４をプレスすると、活物質合剤１２ａに加圧力が作用し、活物質合剤１２ａの厚みＨ３が薄くなるとともに、活物質合剤１２ａにおける活物質の密度が上がる。また、プレス工程Ｓ４では、活物質合剤１２ａを介して金属箔１１にも加圧力が作用する。

このため、図８に示すように、塗工部１４における金属箔１１の厚みＨ１は、未塗工部１３における金属箔１１の厚みＨ２よりも薄くなる。つまり、塗工部１４における金属箔１１の厚みＨ１と、未塗工部１３における金属箔１１の厚みＨ２の差が大きくなる。これにより、電極材料１０ａにおける塗工部１４と未塗工部１３との境界周辺に皺が発生する。

本実施形態では、第１予備乾燥工程Ｓ２において、第１予備乾燥装置２６は、活物質合剤１２ａに含まれる溶媒の一部を除去する。このため、活物質合剤１２ａは、完全には硬化せず、流動性が残った状態で硬化する。また、第２予備乾燥工程Ｓ３において、第２予備乾燥装置２７は、活物質合剤１２ａの表面を乾燥させる。よって、プレス工程Ｓ４において、一対のプレスロール３１，３２が塗工部１４をプレスした際に、各プレスロール３１，３２の外周面に活物質合剤１２ａが付着することが回避される。活物質合剤１２ａは、第２予備乾燥装置２７により表面が乾燥されるが、内部での流動性は維持される。

プレス工程Ｓ４において、一対のプレスロール３１，３２によって塗工部１４をプレスすると、比較例と同様、活物質合剤１２ａに加圧力が作用し、活物質合剤１２ａの厚みＨ３が薄くなるとともに、活物質合剤１２ａにおける活物質の密度が上がる。また、プレス工程Ｓ４では、活物質合剤１２ａを介して金属箔１１にも加圧力が作用するものの、活物質合剤１２ａが流動することにより、活物質合剤１２ａを介して金属箔１１に作用する加圧力は、比較例よりも小さくなる。つまり、塗工部１４における金属箔１１の圧縮量は小さくなる。

このため、図９に示すように、塗工部１４における金属箔１１の厚みＨ１は、未塗工部１３における金属箔１１の厚みＨ２よりも薄くなるが、塗工部１４における金属箔１１の厚みＨ１と、未塗工部１３における金属箔１１の厚みＨ２の差は、比較例よりも小さくなる。その結果、電極材料１０ａにおける塗工部１４と未塗工部１３との境界周辺に皺が発生することが抑制される。

本実施形態の効果について説明する。
（１）第１予備乾燥工程Ｓ２を行う第１予備乾燥装置２６は、活物質合剤１２ａに含まれる溶媒の一部を除去する。このため、活物質合剤１２ａは、流動性が残った状態で硬化する。また、第２予備乾燥工程Ｓ３を行う第２予備乾燥装置２７は、第１予備乾燥工程Ｓ２後に、活物質合剤１２ａの表面を乾燥させる。よって、プレス工程Ｓ４を行う一対のプレスロール３１，３２が塗工部１４をプレスした際に、プレスロール３１，３２の外周面に活物質合剤１２ａが付着することを回避できる。活物質合剤１２ａは、第２予備乾燥装置２７により表面が乾燥されるが、内部での流動性は維持される。

一対のプレスロール３１，３２が塗工部１４をプレスしたとき、活物質合剤１２ａが流動するため、活物質合剤１２ａを介して金属箔１１に作用する加圧力は小さくなる。つまり、塗工部１４における金属箔１１の圧縮量が小さくなる。よって、塗工部１４における金属箔１１の厚みＨ１と、未塗工部１３における金属箔１１の厚みＨ２の差が小さくなる。その結果、電極材料１０ａにおける塗工部１４と未塗工部１３との境界周辺に皺が発生することを抑制できる。

（２）第２予備乾燥装置２７は、電極材料１０ａに向けて開口する凹部２８ａを有する反射炉２８と、反射炉２８の凹部２８ａの内側に配置されたハロゲンヒータ２９とを備える。ハロゲンヒータ２９からの赤外線２９ａは、反射炉２８の凹部２８ａの内面である反射面Ｒで反射し、活物質合剤１２ａの表面に対して集中的に照射されるため、活物質合剤１２ａの表面を急速に乾燥できる。よって、活物質合剤１２ａの乾燥時に活物質合剤１２ａの内部で発生する対流により、金属箔１１の近傍に存在する導電材の粒子が活物質合剤１２ａの表層に浮き上がるマイグレーション現象が発生する前に、活物質合剤１２ａの表面を乾燥できる。その結果、マイグレーション現象を抑制でき、電極シート１０における抵抗の増加を低減できる。

また、凹部２８ａ及びハロゲンヒータ２９は、幅方向において塗工部１４全体と対向するように存在する。このため、第２予備乾燥装置２７は、活物質合剤１２ａの表面を幅方向全体で均一に乾燥できる。

（３）本乾燥装置３３は、活物質合剤１２ａの表面に接触して溶媒を除去する接触式の乾燥装置である。よって、非接触式の乾燥装置と比較して、溶媒を効率良く除去できる。よって、電極シート１０の製造時間を短縮できる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○ 二次電池が備える電極組立体は、上記実施形態に記載した、いわゆる積層型の電極組立体に限定されず、帯状の正極の電極、帯状のセパレータ、及び帯状の負極の電極を積層して巻回した巻回型の電極組立体であってもよい。この場合、正極の電極１００は、正極の電極シート１０を長手方向において所望の長さに切断することで製造され、負極の電極１００は、負極の電極シート１０を長手方向において所望の長さに切断することで製造される。

○ 電極シート１０において、活物質層１２は金属箔１１の片面に存在してもよい。
○ 電極シート１０において、未塗工部１３は、金属箔１１の短手方向の一端側のみに存在してもよい。

○ 塗工工程Ｓ１を行う塗工装置２２は、コンマロール２４に限定されない。塗工装置２２の種類は、金属箔１１に活物質合剤１２ａを塗工できるのであれば適宜変更してよい。

○ 第１予備乾燥工程Ｓ２を行う第１予備乾燥装置２６が除去する溶媒の量は、変更されてもよい。ただし、塗工工程Ｓ１において金属箔１１に塗工された活物質合剤１２ａに含まれる溶媒を１００％としたとき、第１予備乾燥工程Ｓ２後の溶媒の割合が３０〜６５％となる範囲で溶媒を除去する。なお、３０％を下回るまで溶媒を除去した場合、活物質合剤１２ａが硬化して流動性が損なわれ、電極材料１０ａにおける塗工部１４と未塗工部１３との境界周辺に発生する皺を十分に抑制できない虞がある。よって、第１予備乾燥工程Ｓ２後の溶媒の割合が３０％を下回るのは好ましくない。一方、第１予備乾燥工程Ｓ２後の溶媒の割合が６５％を上回る場合、活物質合剤１２ａの流動性が高いため、プレス工程Ｓ４において塗工部１４をプレスした際に、活物質合剤１２ａが一対のプレスロール３１，３２の軸方向の端部よりも外側にはみ出してしまう。よって、第１予備乾燥工程Ｓ２後の溶媒の割合が６５％を上回るのは好ましくない。

○ 第２予備乾燥工程Ｓ３を行う第２予備乾燥装置２７の発熱体は、ハロゲンヒータ２９に限定されず、例えば、カーボンヒータでもよい。
○ プレス工程Ｓ４を行う一対のプレスロール３１，３２の表面は加熱されていなくてもよい。つまり、プレス工程Ｓ４において、電極材料１０ａの塗工部１４は、ヒートプレスされなくてもよい。

○ プレス工程Ｓ４を行うプレスロール３１，３２の幅方向への寸法は、金属箔１１の短手方向における塗工部１４の寸法より長くてもよい。
○ 本乾燥工程Ｓ５を行う本乾燥装置３３は、乾燥用ロール３４及び誘導加熱装置３６を有する接触式の乾燥装置に限定されない。本乾燥装置３３の種類は、活物質合剤１２ａに含まれる溶媒を完全に除去できるのであれば適宜変更してよい。例えば、本乾燥装置３３は、第１予備乾燥装置２６と同様の非接触式の乾燥装置でもよい。

○ プレス工程Ｓ４の後に電極材料１０ａを巻き取り、その後、別の製造ラインに配置された本乾燥装置３３によって本乾燥工程Ｓ５を行ってもよい。
○ 電極シート１０を用いて製造される二次電池は、リチウムイオン二次電池に限定されず、他の二次電池であってもよい。要は、正極用の活物質と負極用の活物質との間をイオンが移動するとともに電荷の授受を行うものであればよい。

○ 電極シート１０を用いて製造される蓄電装置は、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可能である。

１０…電極シート、１０ａ…電極材料、１１…金属箔、１２…活物質層、１２ａ…活物質合剤、１３…未塗工部、１４…塗工部、２０…電極シートの製造装置、２２…塗工装置、２６…第１予備乾燥装置、２７…第２予備乾燥装置、２８…反射炉、２８ａ…凹部、２９…発熱体としてのハロゲンヒータ、２９ａ…赤外線、３１，３２…プレスロール、３３…本乾燥装置、Ｒ…反射面。

Claims (3)

1. 長尺帯状の金属箔の両面に前記金属箔の長手方向に沿って活物質合剤が塗工された塗工部と、前記活物質合剤が塗工されず、前記金属箔が露出した未塗工部とを有するとともに、前記金属箔の長手方向に搬送される電極材料に対し、前記塗工部を挟んで配置された一対のプレスロールを備え、前記一対のプレスロールによって前記塗工部をプレスすることで、前記金属箔と、前記金属箔の両面に存在する活物質層とを有する電極シートを製造する電極シートの製造装置であって、
   搬送される前記金属箔の両面に活物質、導電材、及び溶媒を含む活物質合剤を塗工する塗工装置と、
   前記金属箔の搬送方向において前記塗工装置よりも下流側に配置され、前記活物質合剤に含まれる溶媒の一部を除去する第１予備乾燥装置と、
   前記搬送方向において前記第１予備乾燥装置よりも下流側、かつ前記一対のプレスロールよりも上流側に配置され、前記活物質合剤の表面を乾燥させる第２予備乾燥装置と、
   を備えることを特徴とする電極シートの製造装置。
2. 前記第２予備乾燥装置は、前記電極材料に向けて開口する凹部を有する反射炉と、前記反射炉の凹部の内側に配置された発熱体とを備え、
   前記凹部及び前記発熱体は、前記金属箔の短手方向において前記塗工部全体と対向するように存在し、
   前記凹部の内面は、前記発熱体から放射される赤外線を反射させる反射面であり、
   前記第２予備乾燥装置は、前記赤外線の焦点が前記活物質合剤の表面に位置するように配置される請求項１に記載の電極シートの製造装置。
3. 前記搬送方向において前記一対のプレスロールよりも下流側に配置され、前記活物質合剤に含まれる溶媒を除去する本乾燥装置を備え、前記本乾燥装置は、前記活物質合剤の表面に接触して前記溶媒を除去する請求項１又は請求項２に記載の電極シートの製造装置。