JP2020194634A - 電極材料のプレス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】活物質合層前駆体のスプリングバックを抑制できる電極材料のプレス装置を提供する。【解決手段】電極材料のプレス装置２０の下流側プレス部２２は、第１及び第２プレスロール５１，５２と、各プレスロール５１，５２を誘導加熱する誘導加熱装置６０とを有する。誘導加熱装置６０は、コイル６１と、コイル６１に高周波電流を供給する高周波電源６２と、高周波電源６２を制御する制御部６３と、プレスロール５１，５２のプレス部位５５ａの温度を測定して制御部６３に出力する測定部６４とを有する。室温におけるバインダ前駆体の弾性率を基準弾性率Ｑｘとし、バインダ前駆体の弾性率が基準弾性率Ｑｘの１％未満となるようなバインダ前駆体の温度範囲をプレス温度範囲Ｔｐとする。制御部６３は、プレス部位５５ａの温度の測定結果に基づいて、プレス部位５５ａの温度がプレス温度範囲Ｔｐに含まれるように高周波電源６２を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、電極材料のプレス装置に関する。

特許文献１には、長尺帯状の集電体の少なくとも片面に活物質層が存在する電極シートが開示されている。電極シートは、リチウムイオン二次電池等の蓄電装置に用いられる。二次電池は、例えば、電極シートから製造された複数の電極が積層された電極組立体と、電極組立体を収容するケースとを備える。

このような電極シートの製造方法は、集電体の少なくとも片面に、活物質、バインダの前駆体であるバインダ前駆体、及び溶媒を含む活物質合剤を塗工する塗工工程と、集電体に塗工された活物質合剤から溶媒を除去する乾燥工程とを有する。これにより、集電体の少なくとも片面に活物質及びバインダ前駆体を含む活物質層前駆体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、電極材料をプレスすることにより活物質密度を上げるプレス工程を有する。

特開２０１８−１１６７７８号公報

ところで、プレス工程後の活物質層前駆体にはプレスによる内部応力が残留するため、プレス工程後の活物質層前駆体は時間経過に伴って徐々に膨張することがある。つまり、活物質層前駆体はスプリングバックすることがある。すると、活物質層前駆体の厚みは所望の厚みよりも厚くなり、電極シートの厚みも所望の厚みよりも厚くなる。この場合、例えば、ケースに収容可能な電極の枚数が減ることにより、二次電池の容量が低下するといった問題が生じる。

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、活物質合層前駆体のスプリングバックを抑制できる電極材料のプレス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材料のプレス装置は、長尺帯状の集電体の少なくとも片面に活物質及びバインダ前駆体を含む活物質層前駆体を有し、かつ前記集電体の長手方向に搬送される電極材料をプレスする電極材料のプレス装置であって、上流側プレス部と、前記電極材料の搬送方向において前記上流側プレス部よりも下流側に配置される下流側プレス部とを備え、前記上流側プレス部は、前記電極材料を挟んだ両側に配置され、前記電極材料を室温でプレスする一対の上流側プレスロールを有し、前記下流側プレス部は、前記電極材料を挟んだ両側に配置され、前記電極材料をプレスする一対の下流側プレスロールと、前記下流側プレスロールを誘導加熱する誘導加熱装置とを有し、前記下流側プレスロールは、前記集電体の厚さ方向から見たときに前記活物質層前駆体と重なるプレス部位を有し、前記誘導加熱装置は、コイルと、前記コイルに高周波電流を供給する高周波電源と、前記高周波電源を制御する制御部と、前記プレス部位の温度を測定して前記制御部に出力する測定部とを有し、室温における前記バインダ前駆体の弾性率を基準弾性率とし、前記バインダ前駆体の弾性率が前記基準弾性率の１％未満となるような前記バインダ前駆体の温度範囲をプレス温度範囲としたとき、前記制御部は、前記測定部が測定した前記プレス部位の温度に基づいて、前記プレス部位の温度が前記プレス温度範囲に含まれるように前記高周波電源を制御することを要旨とする。

これによれば、高周波電源がコイルに高周波電流を供給することにより、下流側プレスロールは誘導加熱される。誘導加熱による加熱は、例えば、ロール内部を熱媒体が循環する加熱プレスロールを用いた加熱や、赤外線や温風による加熱と比較して、加熱温度の調整が容易である。また、制御部は、測定部が測定したプレス部位の温度に基づいて高周波電源の高周波出力を制御する。このため、プレス部位の温度を精度良く調整できる。よって、プレス部位の温度がプレス温度範囲内に含まれるように下流側プレスロールを加熱することができる。

プレス温度範囲は、バインダ前駆体の弾性率が基準弾性率の１％未満となるようなバインダ前駆体の温度範囲である。このため、プレス温度範囲内の温度に設定されたプレス部位によって活物質層前駆体が加熱されると、バインダ前駆体の弾性率が低下することによりバインダ前駆体は軟化する。つまり、一対の下流側プレスロールが電極材料を加熱しながらプレスする際、活物質及びバインダ前駆体は、活物質層前駆体の内部において、エネルギー的に安定した位置、すなわち残留応力が発生し難い位置に移動可能である。よって、プレス後の活物質層前駆体における残留応力の発生が抑制され、活物質層前駆体のスプリングバックを抑制できる。

また、上記電極材料のプレス装置について、前記集電体の厚さ方向から見たとき、前記コイルの内側には、前記プレス部位の少なくとも一部が位置するのが好ましい。
これによれば、プレス部位の少なくとも一部が誘導加熱される。よって、下流側プレスロールにおけるプレス部位とは異なる部分が誘導加熱され、その熱によりプレス部位が加熱される場合と比較して、プレス部位の温度の調整が容易になる。

また、上記電極材料のプレス装置について、前記集電体の厚さ方向から見たとき、前記コイルの内側には、前記下流側プレスロールの軸方向における前記プレス部位全体が位置するのが好ましい。

これによれば、下流側プレスロールの軸方向におけるプレス部位全体が誘導加熱される。このため、下流側プレスロールの軸方向におけるプレス部位の温度のむらが低減される。よって、一対の下流側プレスロールが電極材料をプレスした際に、集電体の短手方向において活物質層前駆体の加熱にむらが生じることを抑制できる。その結果、集電体の短手方向における活物質層前駆体全体について、スプリングバックを抑制できる。

また、上記電極材料のプレス装置について、前記測定部は、前記プレス部位において前記集電体の厚さ方向から見たときに前記コイルの内側に位置する部分の温度を測定するのが好ましい。

これによれば、測定部は、プレス部位における誘導加熱される部分の温度を測定する。よって、測定部がプレス部位におけるコイルの外側に位置する部分の温度を測定する場合と比較して、プレス部位の温度をより正確に測定できる。

また、上記電極材料のプレス装置について、前記コイルは、第１コイル部と第２コイル部とを有し、前記集電体の厚さ方向から見たとき、前記第１コイル部の内側には、前記下流側プレスロールが位置し、前記第２コイル部の内側には、前記第１コイル部の内側に位置する前記下流側プレスロールとは別の前記下流側プレスロールが位置するのが好ましい。

これによれば、１つのコイルによって２つの下流側プレスロールを誘導加熱できる。よって、下流側プレス部全体でのコイルの数を減らすことができるとともに高周波電源の数を減らすことができる。

本発明によれば、活物質層のスプリングバックを抑制できる。

電極シートの製造方法を示す断面図。 第２プレス部の斜視図。 バインダ前駆体の温度と貯蔵弾性率との関係を示すグラフ。 第２プレス部の別例を示す斜視図。

以下、電極材料のプレス装置を具体化した一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。
先に、電極シートについて説明する。以下では、負極の電極シートについて説明する。正極の電極シートについては、負極の電極シートと材料は異なるものの、構成は同じであるため説明を省略する。

図１に示すように、電極シート１０は、長尺帯状の集電体としての金属箔１１と、金属箔１１の両面に存在する活物質層１２を備える。本実施形態の金属箔１１は、銅箔である。活物質層１２は、活物質とバインダとを含む。本実施形態のバインダは、ポリアクリル酸と３，５−ジアミノ安息香酸とが縮合してなる化合物である。バインダは、活物質同士を結着するとともに活物質と金属箔１１とを結着する。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。図示しないが、電極シート１０は、金属箔１１の短手方向の両端部に活物質層１２が存在せず、金属箔１１が露出した未塗工部を有する。未塗工部は、金属箔１１の長手方向全体に亘って存在する。

このような電極シート１０は、蓄電装置としての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、正極の電極と、負極の電極と、セパレータとを備える。電極組立体は、正極の電極と負極の電極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。正極の電極は、正極の電極シートを所望の形状に切断することにより製造され、負極の電極は、負極の電極シート１０を所望の形状に切断することにより製造される。

次に、電極シートの製造方法について説明する。
電極シート１０は、図示しない搬送装置によって搬送される長尺帯状の金属箔１１の両面に活物質層１２を形成することで製造される。金属箔１１は、長手方向に搬送される。また、本実施形態では、図１に示すように、金属箔１１は、第１面１１ａが重力方向の上側、第２面１１ｂが重力方向の下側に位置するように搬送される。金属箔１１が搬送される方向を搬送方向とする。

図示しないが、電極シートの製造方法は、塗工装置により、金属箔１１の厚さ方向の第１面１１ａに活物質合剤を塗工する第１塗工工程と、金属箔１１の厚さ方向の第２面１１ｂに活物質合剤を塗工する第２塗工工程とを有する。第２塗工工程は、金属箔１１の搬送方向において第１塗工工程よりも下流側で行われる。活物質合剤は、活物質、バインダ前駆体、及び溶媒を混合したペーストである。本実施形態では、バインダ前駆体はポリアクリル酸及び３，５−ジアミノ安息香酸であり、溶媒は水である。また、本実施形態の第１塗工工程及び第２塗工工程では、活物質合剤は、金属箔１１の短手方向の中央に塗工されるとともに、金属箔１１の長手方向全体に亘って塗工される。

電極シートの製造方法は、金属箔１１の両面に塗工された活物質合剤を乾燥させる乾燥工程を有する。乾燥工程では、図示しない乾燥炉内を電極材料１０ａを通過させることにより、活物質合剤から水を除去する。これにより、金属箔１１の両面に活物質及びバインダ前駆体を含む活物質層前駆体１２ａを有する電極材料１０ａが形成される。

図１に示すように、電極シートの製造方法は、電極材料１０ａをプレスして、活物質層前駆体１２ａにおける活物質の密度を所望の密度まで上げるプレス工程Ｓ１０を有する。プレス工程Ｓ１０は、搬送方向において乾燥工程よりも下流側で行われる上流側プレス工程Ｓ１１と、搬送方向において上流側プレス工程Ｓ１１よりも下流側で行われる下流側プレス工程Ｓ１２とを有する。上流側プレス工程Ｓ１１は、プレス装置２０の上流側プレス部２１によって行われ、下流側プレス工程Ｓ１２は、プレス装置２０の下流側プレス部２２によって行われる。

電極シートの製造方法は、電極材料１０ａの活物質層前駆体１２ａを加熱して活物質層前駆体１２ａの内部でバインダ前駆体の脱水縮合反応を進行させる架橋工程Ｓ１３を有する。架橋工程Ｓ１３は、搬送方向において下流側プレス工程Ｓ１２よりも下流側で行われる。

本実施形態の架橋工程Ｓ１３では、搬送方向に配置された複数の加熱ロール３０によって活物質層前駆体１２ａを加熱する。各加熱ロール３０の軸方向は、金属箔１１の短手方向と一致する。各加熱ロール３０の軸方向の寸法は、金属箔１１の短手方向における活物質層前駆体１２ａの幅よりも大きい。各加熱ロール３０は、１８０〜２４０℃に加熱されている。また、本実施形態の架橋工程Ｓ１３では、電極材料１０ａの酸化を抑制するため、ガス供給部３１により、電極材料１０ａに向けて不活性ガスとしての窒素を送る。

電極材料１０ａは、加熱ロール３０の外周面の約半周に沿うように撓んだ状態で搬送される。詳しくは、電極材料１０ａにおける金属箔１１の第１面１１ａ側の面は、加熱ロール３０の外周面における下側の約半周に接触し、電極材料１０ａにおける金属箔１１の第２面１１ｂ側の面は、加熱ロール３０の外周面における上側の約半周に接触する。電極材料１０ａは、加熱ロール３０の外周面の上側の約半周への接触と、加熱ロール３０の外周面の下側の約半周への接触とを繰り返しながら搬送される。

活物質層前駆体１２ａが加熱ロール３０により加熱されると、活物質層前駆体１２ａの内部でバインダ前駆体の脱水縮合反応が進行し、ポリアクリル酸の鎖が３，５−ジアミノ安息香酸で架橋された化学構造を有するバインダが合成される。これにより、金属箔１１の両面に活物質層１２が存在する電極シート１０が完成する。

ここで、図３に示すバインダ前駆体の温度と貯蔵弾性率との関係について詳述する。
バインダ前駆体の温度と貯蔵弾性率との関係は、下記の方法により取得される。まず、バインダ前駆体としてのポリアクリル酸及び３，５−ジアミノ安息香酸と、水とを混合した溶液を用意する。次に、溶液から水を除去し、バインダ前駆体からなるフィルムを形成する。フィルムのサイズは、縦：２０ｍｍ、横：１０ｍｍ、厚み：０．０２ｍｍである。次に、動的粘弾性測定装置（Dynamic Mechanical Analysis：ＤＭＡ）により、フィルムを分析する。フィルムの分析条件は、フィルムの状態：荷重を与えて張った状態で保持、昇温プログラム：０〜３００℃まで２℃／ｍｉｎの速度で昇温、分析雰囲気：窒素、振動数：１Ｈｚに設定される。

これにより、次の分析結果が得られた。なお、次の分析結果は、分析結果の一部である。２５℃におけるフィルムの貯蔵弾性率は２．５×１０^９Ｐａである。１３５℃におけるフィルムの貯蔵弾性率は５．８×１０^７Ｐａである。１５０℃におけるフィルムの貯蔵弾性率は２．２×１０^７Ｐａである。１６５℃におけるフィルムの貯蔵弾性率は９．９×１０^７Ｐａである。２０６℃におけるフィルムの貯蔵弾性率は２．０×１０^９Ｐａである。図３に示すように、フィルムの貯蔵弾性率は、１２０℃付近から急激に低下した後、１５０℃付近で極小値となり、２００℃付近では元の値に戻ることが分かる。

ここで、常温（約２５℃）におけるフィルムの貯蔵弾性率を基準弾性率Ｑｘとし、フィルムの貯蔵弾性率Ｑが基準弾性率Ｑｘの１％未満になる温度範囲をプレス温度範囲Ｔｐとする。図３では、基準弾性率Ｑｘは２．５×１０^９Ｐａであり、プレス温度範囲Ｔｐは１４０〜１６０℃である。

次に、プレス装置２０について説明する。
図１に示すように、プレス装置２０は、上流側プレス部２１と、搬送方向において上流側プレス部２１よりも下流側に配置された下流側プレス部２２とを有する。

上流側プレス部２１は、電極材料１０ａを電極材料１０ａの厚さ方向に挟んだ両側に配置された一対の上流側プレスロール４１を有する。各上流側プレスロール４１は、ロール本体４２と、ロール本体４２を回転可能に支持する回転軸４３とを有する。各ロール本体４２は、図示しないモータによって回転軸４３を回転させることにより、回転軸４３と一体回転する。各上流側プレスロール４１は、上流側プレスロール４１の軸方向が金属箔１１の短手方向と一致するように配置される。各上流側プレスロール４１の軸方向における各ロール本体４２の寸法は、金属箔１１の短手方向における活物質層前駆体１２ａの幅よりも大きい。

下流側プレス部２２は、下流側プレスロールとしての第１〜第４プレスロール５１〜５４を有する。第１プレスロール５１は、金属箔１１の第１面１１ａ側に配置され、第２プレスロール５２は、金属箔１１の第２面１１ｂ側に配置される。第１プレスロール５１及び第２プレスロール５２は、電極材料１０ａを挟んだ両側に配置された一対の下流側プレスロールを構成している。第３プレスロール５３は、金属箔１１の第１面１１ａ側に配置されるとともに、搬送方向において第１プレスロール５１よりも下流側に配置される。第４プレスロール５４は、金属箔１１の第２面１１ｂ側に配置されるとともに、搬送方向において第２プレスロール５２よりも下流側に配置される。第３プレスロール５３及び第４プレスロール５４は、電極材料１０ａを挟んだ両側に配置された一対の下流側プレスロールを構成している。よって、本実施形態の下流側プレス部２２は、一対の下流側プレスロールを２セット有する。

第１〜第４プレスロール５１〜５４はそれぞれ、導電性材料によって形成されたロール本体５５と、ロール本体５５を回転可能に支持する回転軸５６とを有する。ロール本体５５は鋼製であり、ロール本体５５の表面はニッケルめっき加工されている。ロール本体５５は、図示しないモータによって回転軸５６を回転させることにより、回転軸５６と一体回転する。第１〜第４プレスロール５１〜５４はそれぞれ、プレスロール５１〜５４の軸方向が金属箔１１の短手方向と一致するように配置される。

図２に示すように、各プレスロール５１〜５４の軸方向における各ロール本体５５の寸法は、金属箔１１の短手方向における活物質層前駆体１２ａの幅よりも大きい。ロール本体５５において、金属箔１１を厚さ方向から見たときに活物質層前駆体１２ａと重なる部分をプレス部位５５ａとする。各ロール本体５５の外周面におけるプレス部位５５ａを構成する部分は、各プレスロール５１〜５４の回転に伴って活物質層前駆体１２ａと接触する部分である。

図１に示すように、下流側プレス部２２は、第１〜第４プレスロール５１〜５４を誘導加熱する４つの誘導加熱装置６０を備える。各プレスロール５１〜５４と各誘導加熱装置６０は１対１の関係で設けられている。なお、以下では、第１プレスロール５１を誘導加熱する誘導加熱装置６０について詳述するが、第２〜第４プレスロール５２〜５４を誘導加熱する誘導加熱装置６０についても同じ構成である。

図２に示すように、誘導加熱装置６０は、コイル６１と、コイル６１に高周波電流を供給する高周波電源６２とを有する。コイル６１は、所定の方向を中心軸方向として、コイル６１を構成する導電部材が巻回されることにより形成される。本実施形態では、コイル６１を構成する導電部材は、金属箔１１の厚さ方向から見たとき、四角環状となるように巻回されている。本実施形態のコイル６１の中心軸方向は、金属箔１１の厚さ方向と一致している。金属箔１１の厚さ方向から見たとき、第１プレスロール５１は、コイル６１の内側に位置する。本実施形態では、金属箔１１の厚さ方向から見たとき、第１プレスロール５１の軸方向におけるプレス部位５５ａ全体がコイル６１の内側に位置する。

コイル６１は、中心軸方向における両端面のうち、回転軸５６に近い方の一端面６１ａから反対側の他端面６１ｂに向けて凹む凹部６１ｃを有する。凹部６１ｃの内面は、ロール本体５５の外周面に沿う湾曲面となっている。図１に示すように、プレス部位５５ａのうち、活物質層前駆体１２ａとは反対側に位置する上側部分は、コイル６１の内側に位置する。一方、プレス部位５５ａのうち、活物質層前駆体１２ａ側に位置する下側部分は、コイル６１の一端面６１ａよりも突出している。

誘導加熱装置６０は、高周波電源６２の出力を制御する制御部６３と、第１プレスロール５１のプレス部位５５ａの温度を測定する測定部６４を有する。制御部６３は、高周波電源６２及び測定部６４に信号接続されている。本実施形態の測定部６４は、放射温度計である。放射温度計は、ロール本体５５の外周面のうちプレス部位５５ａの上側部分を構成する部分の温度を測定する。測定部６４は、測定した第１プレスロール５１の温度を制御部６３に出力する。制御部６３は、測定部６４から入力されたプレス部位５５ａの温度に基づいて高周波電源６２の高周波出力を制御する。

高周波電源６２は、コイル６１に高周波電流を供給する。本実施形態では、高周波電源６２がコイル６１に供給する高周波電流の周波数は約５ｋＨｚに設定されている。コイル６１に高周波電流が供給されると、コイル６１の周りに磁力線が発生し、磁力線の影響を受けて第１プレスロール５１の中に渦電流が流れる。渦電流の表皮効果によって、ロール本体５５の外周面のうち、プレス部位５５ａを構成する部分は、ジュール熱によって加熱される。測定部６４は、プレス部位５５ａの温度を常時測定し、測定結果を制御部６３に出力する。制御部６３は、測定されたプレス部位５５ａの温度に基づいて高周波電源６２の出力を常時制御する。つまり、誘導加熱装置６０は、プレス部位５５ａの温度をフィードバックしながら第１プレスロール５１を誘導加熱する。

誘導加熱装置６０は、ロール本体５５の外周面におけるプレス部位５５ａを構成する部分の温度がプレス温度範囲Ｔｐ：１４０〜１６０℃内に含まれるように、第１プレスロール５１を加熱する。本実施形態では、誘導加熱装置６０は、ロール本体５５の外周面におけるプレス部位５５ａを構成する部分の温度が約１５０℃になるように第１プレスロール５１を加熱する。

各プレスロール５１〜５４が回転することにより、誘導加熱されたロール本体５５の外周面のうちプレス部位５５ａを構成する部分は、活物質層前駆体１２ａに接触する。これにより、活物質層前駆体１２ａは、プレス部位５５ａによって加熱される。このように第１プレスロール５１及び第２プレスロール５２は、電極材料１０ａを加熱しながらプレスする。また、第３プレスロール５３及び第４プレスロール５４は、電極材料１０ａを加熱しながらプレスする。

次に、プレス工程Ｓ１０について、本実施形態の作用とともに説明する。
上流側プレス工程Ｓ１１では、一対の上流側プレスロール４１の間を電極材料１０ａを通過させることにより、活物質層前駆体１２ａを室温でプレスする。上流側プレス工程Ｓ１１では、一対の上流側プレスロール４１から電極材料１０ａに付与されるプレス圧は、１．５〜２．０ｔ／ｃｍに設定されている。

下流側プレス工程Ｓ１２では、第１プレスロール５１と第２プレスロール５２との間、及び第３プレスロール５３と第４プレスロール５４との間を電極材料１０ａを通過させることにより、活物質層前駆体１２ａをプレスする。下流側プレス工程Ｓ１２では、第１プレスロール５１及び第２プレスロール５２から電極材料１０ａに付与されるプレス圧、及び第３プレスロール５３及び第４プレスロール５４から電極材料１０ａに付与されるプレス圧はそれぞれ、１ｔ／ｃｍに設定されている。

また、下流側プレス工程Ｓ１２では、高周波電源６２がコイル６１に高周波電流を供給することにより、各プレスロール５１〜５４のプレス部位５５ａは誘導加熱される。また、制御部６３は、測定部６４が測定した各プレスロール５１〜５４のプレス部位５５ａの温度に基づいて高周波電源６２の高周波出力を制御する。このため、各プレス部位５５ａの温度を精度良く調整できる。よって、プレス部位５５ａの温度がプレス温度範囲Ｔｐ内に含まれるように各プレスロール５１〜５４を加熱できる。

プレス温度範囲Ｔｐは、バインダ前駆体の弾性率が基準弾性率Ｑｘの１％未満となるようなバインダ前駆体の温度範囲である。このため、プレス温度範囲Ｔｐ内に設定された各プレスロール５１〜５４によって活物質層前駆体１２ａが加熱されると、バインダ前駆体の弾性率が低下することによりバインダ前駆体は軟化する。つまり、第１プレスロール５１及び第２プレスロール５２が電極材料１０ａを加熱しながらプレスする際、活物質及びバインダ前駆体は、活物質層前駆体の内部において、エネルギー的に安定した位置、すなわち残留応力が発生し難い位置に移動可能である。よって、プレス後の活物質層前駆体１２ａにおけるバインダの残留応力の発生が抑制される。

本実施形態の効果について説明する。
（１）高周波電源６２がコイル６１に高周波電流を供給することにより、各プレスロール５１〜５４のプレス部位５５ａは誘導加熱される。誘導加熱による加熱は、例えば、ロール内部を熱媒体が循環する加熱プレスロールを用いた加熱や、赤外線や温風による加熱と比較して、加熱温度の調整が容易である。また、制御部６３は、測定部６４が測定したプレス部位５５ａの温度に基づいて高周波電源６２の高周波出力を制御する。このため、プレス部位５５ａの温度を精度良く調整できる。よって、プレス部位５５ａの温度がプレス温度範囲Ｔｐ内に含まれるように各プレスロール５１〜５４を加熱できる。

プレス温度範囲Ｔｐは、バインダ前駆体の弾性率が基準弾性率Ｑｘの１％未満となるようなバインダ前駆体の温度範囲である。このため、プレス温度範囲Ｔｐ内の温度に設定された各プレスロール５１〜５４によって活物質層前駆体１２ａが加熱されると、バインダ前駆体の弾性率が低下することによりバインダ前駆体は軟化する。つまり、各プレスロール５１〜５４が電極材料１０ａを加熱しながらプレスする際、活物質及びバインダ前駆体は、活物質層前駆体１２ａの内部においてエネルギー的に安定した位置、すなわち残留応力が発生し難い位置に移動可能である。よって、プレス後の活物質層前駆体１２ａにおける残留応力の発生が抑制され、活物質層前駆体１２ａのスプリングバックを抑制できる。

（２）金属箔１１の厚さ方向から見たとき、プレス部位５５ａは、コイル６１の内側に位置する。このため、プレス部位５５ａは誘導加熱される。よって、各プレスロール５１〜５４におけるプレス部位５５ａとは異なる部分を誘導加熱し、その熱によりプレス部位５５ａを加熱する場合と比較して、プレス部位５５ａの温度の調整が容易になる。

（３）金属箔１１の厚さ方向から見たとき、各プレスロール５１〜５４の軸方向におけるプレス部位５５ａ全体がコイル６１の内側に位置する。このため、プレスロール５１〜５４の軸方向におけるプレス部位５５ａ全体が誘導加熱され、プレスロール５１〜５４の軸方向におけるプレス部位５５ａの温度のむらが低減される。よって、各プレスロール５１〜５４が電極材料１０ａをプレスした際に、金属箔１１の短手方向において活物質層前駆体１２ａの加熱にむらが生じることを抑制できる。その結果、金属箔１１の短手方向における活物質層前駆体１２ａ全体についてスプリングバックを抑制できる。

（４）測定部６４は、プレス部位５５ａの温度を測定する。プレス部位５５ａは、金属箔１１の厚さ方向から見てコイル６１の内側に位置する部分である。つまり、測定部６４は、プレス部位５５ａにおける誘導加熱される部分の温度を測定する。よって、測定部６４がプレス部位５５ａにおけるコイル６１の外側に位置する部分の温度を測定する場合と比較して、プレス部位５５ａの温度をより正確に測定できる。

（５）活物質層前駆体１２ａのスプリングバックを抑制するための電極シートの製造方法として、例えば、活物質層前駆体１２ａの表面にバインダ及び溶媒を混合したバインダ溶液を塗工する工程を有する製造方法が知られている。この場合、バインダ溶液により、活物質層前駆体１２ａの表面が固められることで、活物質層前駆体１２ａのスプリングバックが抑制される。しかしながら、この方法では、電極シート１０におけるバインダの量が増大することにより電気抵抗が増大したり、バインダを乾燥させるための乾燥工程が必要になることで電極シート１０の製造に要する時間が長くなったりするなどの問題がある。

これに対し、本実施形態では、各誘導加熱装置６０により、プレス部位５５ａの温度がプレス温度範囲Ｔｐ内に含まれるように各プレスロール５１〜５４を加熱するだけで、活物質層前駆体１２ａのスプリングバックを抑制できる。よって、電極シート１０の電気抵抗が増大したり、電極シート１０の製造に要する時間が長くなったりすることを回避できる。

（６）プレス工程Ｓ１０は、上流側プレス工程Ｓ１１と下流側プレス工程Ｓ１２とを有する。このように、複数回に分けて電極材料１０ａをプレスすることにより、１回で電極材料１０ａをプレスする場合と比較して電極材料１０ａに対するプレス力を分散できるため、電極材料１０ａに皺やうねりが発生することを抑制できる。

（７）架橋工程Ｓ１３では、電極材料１０ａは、各加熱ロール３０の外周面の約半周に沿うように撓んだ状態で搬送される。このため、電極材料１０ａが各加熱ロール３０の外周面に接触した状態で平面状に搬送される場合と比較して、活物質層前駆体１２ａと加熱ロール３０の外周面との接触面積が増大する。よって、活物質層前駆体１２ａの加熱が促進される。

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。
○ 下流側プレス部２２は、電極材料１０ａを挟んで両側に位置する一対の下流側プレスロールを少なくとも１セット有するのであれば、下流側プレスロールの数は、適宜変更してよい。下流側プレスロールの数は、活物質層前駆体１２ａの加熱状況に応じて適宜変更してよい。

○ ロール本体５５の材料は、鋼に限定されず、導電性材料であれば適宜変更してよい。
○ 誘導加熱装置６０は、１つのコイル６１によって２つ以上の下流側プレスロールを誘導加熱する構成であってもよい。

例えば、図４に示すように、コイル６１は、第１コイル部６１１と、第２コイル部６１２とを有する。金属箔１１の厚さ方向から見たとき、第１プレスロール５１は、第１コイル部６１１の内側に位置し、第３プレスロール５３は、第２コイル部６１２の内側に位置する。つまり、１つのコイル６１によって、搬送方向に並ぶ２つのプレスロールを誘導加熱する構成であってもよい。

なお、第１プレスロール５１がコイル６１の第１コイル部６１１の内側に位置し、第２プレスロール５２がコイル６１の第２コイル部６１２の内側に位置する構成であってもよい。つまり、１つのコイル６１によって、電極材料１０ａを挟んで両側に位置するプレスロールを誘導加熱する構成であってもよい。

この場合、下流側プレス部２２全体でのコイル６１の数を減らすことができるとともに高周波電源６２の数を減らすことができる。よって、プレス装置２０のコストを低減できる。

○ 図４に示すように、金属箔１１の厚さ方向から見たとき、各プレスロール５１〜５４の軸方向におけるプレスロール５１〜５４全体がコイル６１の内側に位置していてもよい。

○ 金属箔１１の厚さ方向から見たとき、プレス部位５５ａの一部がコイル６１の内側に位置していてもよい。例えば、各プレスロール５１〜５４の軸方向におけるプレス部位５５ａの一部がコイル６１の内側に位置していてもよい。

○ 金属箔１１の厚さ方向から見たとき、各プレスロール５１〜５４におけるプレス部位５５ａとは異なる部分がコイル６１の内側に位置していてもよい。この場合、各プレスロール５１〜５４におけるプレス部位５５ａとは異なる部分が誘導加熱され、その熱によりプレス部位５５ａが加熱される。

○ コイル６１は、中心軸方向が各プレスロール５１〜５４の軸方向と一致するように配置されていてもよい。
○ 各プレスロール５１〜５４を誘導加熱できるのであれば、各プレスロール５１〜５４全体がコイル６１の外側に位置してもよい。

○ コイル６１は、導線が複数回巻回されたコイルであってもよい。
○ 測定部６４は、プレス部位５５ａにおいて金属箔１１の厚さ方向から見たときにコイル６１の外側に位置する部分の温度を測定してもよい。

○ 測定部６４は、各プレスロール５１〜５４の軸方向に揺動しながら下流側プレスロールの温度を測定してもよい。
○ 誘導加熱装置６０は、各プレスロール５１〜５４の軸方向に沿って配列された複数の測定部６４を備えていてもよい。この場合、制御部６３は、例えば、複数の測定部６４から入力されたプレス部位５５ａの各部位の温度の平均値を、プレス部位５５ａの温度とみなしてもよい。

○ 上記実施形態の基準弾性率Ｑｘ：２．５×１０^９Ｐａ、及びプレス温度範囲Ｔｐ：１４０〜１６０℃は一例である。基準弾性率Ｑｘ及びプレス温度範囲Ｔｐの具体的な値は、バインダ前駆体によって変化する。

○ 図３に示すバインダ前駆体の温度と貯蔵弾性率の関係は一例である。バインダ前駆体によっては、温度が高くなるにつれて貯蔵弾性率も低下することもある。
○ 金属箔１１は、銅箔に限定されず、他の金属材料によって形成されていてもよい。

○ 集電体は、金属箔１１に限定されず、例えば織物状や網状でもよい。
○ バインダは、ポリアクリル酸と３，５−ジアミノ安息香酸とが縮合してなる化合物に限定されない。つまり、活物質層前駆体１２ａに含まれるバインダ前駆体は、ポリアクリル酸及び３，５−ジアミノ安息香酸に限定されない。バインダ前駆体は、例えば、高温でイミド化し、貯蔵弾性率が２５０℃付近で極小となるポリアミドイミドでもよい。

○ 活物質合剤に含まれる溶媒は、水に限定されず、例えば、Ｎ−メチルピロリドン、エタノール、メタノール、ベンゼン、ジクロロメタンなどの有機溶媒でもよい。
○ 活物質合剤は、導電助剤などの添加剤を含んでいてもよい。

○ 電極シート１０は、負極の電極シート１０に限定されず、正極の電極シートであってもよい。
○ 電極シート１０は、金属箔１１の一方の面に活物質層１２が存在し、金属箔１１の他方の面には活物質層１２が存在しない構成であってもよい。この場合、電極シートの製造方法において、第２塗工工程は省略される。また、金属箔１１の一方の面に活物質層前駆体１２ａを有するものを電極材料１０ａとする。

○ 電極シート１０は、金属箔１１の短手方向の一端部のみに未塗工部を有していてもよい。
○ 電極シート１０は、活物質層１２が金属箔１１の長手方向において間欠的に存在する構成であってもよい。

○ 電極シート１０は、短手方向に並ぶ複数列の活物質層１２を有する構成であってもよい。
○ 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、電極は、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。

○ 加熱ロール３０は、例えば、誘導加熱装置によって誘導加熱されてもよいし、加熱ロール３０の内部に熱媒体を循環させることで加熱されてもよい。
○ 電極シート１０が用いられる蓄電装置は、リチウムイオン二次電池以外の二次電池やキャパシタでもよい。

１０ａ…電極材料、１１…集電体としての金属箔、１２ａ…活物質層前駆体、２０…電極材料のプレス装置、２１…上流側プレス部、２２…下流側プレス部、４１…上流側プレスロール、５１〜５４…下流側プレスロールとしての第１〜第４プレスロール、５５ａ…プレス部位、６０…誘導加熱装置、６１…コイル、６２…高周波電源、６３…制御部、６４…測定部、６１１…第１コイル部、６１２…第２コイル部。

Claims (5)

1. 長尺帯状の集電体の少なくとも片面に活物質及びバインダ前駆体を含む活物質層前駆体を有し、かつ前記集電体の長手方向に搬送される電極材料をプレスする電極材料のプレス装置であって、
   上流側プレス部と、前記電極材料の搬送方向において前記上流側プレス部よりも下流側に配置される下流側プレス部とを備え、
   前記上流側プレス部は、前記電極材料を挟んだ両側に配置され、前記電極材料を室温でプレスする一対の上流側プレスロールを有し、
   前記下流側プレス部は、前記電極材料を挟んだ両側に配置され、前記電極材料をプレスする一対の下流側プレスロールと、前記下流側プレスロールを誘導加熱する誘導加熱装置とを有し、
   前記下流側プレスロールは、前記集電体の厚さ方向から見たときに前記活物質層前駆体と重なるプレス部位を有し、
   前記誘導加熱装置は、コイルと、前記コイルに高周波電流を供給する高周波電源と、前記高周波電源を制御する制御部と、前記プレス部位の温度を測定して前記制御部に出力する測定部とを有し、
   室温における前記バインダ前駆体の弾性率を基準弾性率とし、前記バインダ前駆体の弾性率が前記基準弾性率の１％未満となるような前記バインダ前駆体の温度範囲をプレス温度範囲としたとき、
   前記制御部は、前記測定部が測定した前記プレス部位の温度に基づいて、前記プレス部位の温度が前記プレス温度範囲に含まれるように前記高周波電源を制御することを特徴とする電極材料のプレス装置。
2. 前記集電体の厚さ方向から見たとき、前記コイルの内側には、前記プレス部位の少なくとも一部が位置する請求項１に記載の電極材料のプレス装置。
3. 前記集電体の厚さ方向から見たとき、前記コイルの内側には、前記下流側プレスロールの軸方向における前記プレス部位全体が位置する請求項２に記載の電極材料のプレス装置。
4. 前記測定部は、前記プレス部位において前記集電体の厚さ方向から見たときに前記コイルの内側に位置する部分の温度を測定する請求項２又は請求項３に記載の電極材料のプレス装置。
5. 前記コイルは、第１コイル部と第２コイル部とを有し、
   前記集電体の厚さ方向から見たとき、前記第１コイル部の内側には、前記下流側プレスロールが位置し、前記第２コイル部の内側には、前記第１コイル部の内側に位置する前記下流側プレスロールとは別の前記下流側プレスロールが位置する請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の電極材料のプレス装置。