JP2021064486A - 電極の製造方法および塗工装置および検査装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 第1ロールと第2ロールとの間で材料を押圧することにより塗工層の膜厚を調整する塗工装置において目付量のばらつきを抑制することのできる電極の製造方法および塗工装置および検査装置を提供することである。【解決手段】 第1ロール1100と第2ロール1200とは、第1ロール1100の第1外周部1110と第2ロール1200の第2外周部1210との間で材料を押圧して塗工層C1とする。第2ロール1200の第2外周部1210は、塗工層C1を担持しつつ搬送する。第3ロール1300は、金属箔110を支持しつつ搬送する。光照射部1500は、第2ロール1200の第2外周部1210に担持されつつ搬送されている塗工層C1に向かって光を照射する。受光部1600は、塗工層C1により散乱された光を受光する。目付量算出部1930は、受光部1600が受光した光から塗工層C1の目付量を算出する。【選択図】図4
Description
本明細書の技術分野は、電極の製造方法および塗工装置および検査装置に関する。
リチウムイオン二次電池の電極の製造工程においては、集電体である金属箔に正極活物質または負極活物質を塗工して塗工層とし、その塗工層を乾燥する。また、必要に応じて、乾燥済みの塗工層をプレスする。塗工層の目付量は、リチウムイオン二次電池の容量や反応速度などの種々の性能に影響を与える。ここで塗工層の目付量とは、単位面積当たりの塗工層の重量である。
塗工装置には、回転するバックアップロールに支持されて搬送される金属箔に塗工液を塗工する塗工部を有するものがある。その場合には、バックアップロールと塗工部との間の間隔から金属箔等の膜厚を引いた値が、およその塗工層の膜厚になる。つまり、固定されている塗工部と、回転するバックアップロールと、の間の間隔が、塗工層の膜厚を決定する。塗工液の密度はおおむね一様と考えられるため、塗工層の目付量は膜厚により決定される。そのため、塗工層の目付量を問題にする場合には、バックアップロールのみを考慮すればよいことが多い。
一方、特許文献1には、第1ロールと第2ロールとの間に材料を入れることにより材料を押圧し、塗工層を形成する塗工装置が開示されている(特許文献1の図3等参照)。そして、この第1ロールと第2ロールとの間で、塗工層の目付量が規定されることとなる。
この塗工装置を用いる場合、塗工層の目付量が周囲と異なる目付量異常箇所が発生することがある。目付量異常箇所を含むリチウムイオン二次電池のロットは、その他のロットと異なる電池性能を備えることがある。そのため、目付量異常箇所のない電極を製造することが好ましい。目付量異常箇所の原因として例えば、ある箇所で第1ロールと第2ロールとの間に入る材料の量が偶然少なかった場合が挙げられる。その材料の量が少なかった場所が目付量異常箇所となる。また、第1ロールと第2ロールとの少なくとも一方が変形することにより、目付量異常箇所が発生することも考えられる。目付量のばらつきは、電池性能のばらつきを招く。
本明細書の技術が解決しようとする課題は、第1ロールと第2ロールとの間で材料を押圧することにより塗工層とする塗工装置において目付量のばらつきを抑制することのできる電極の製造方法および塗工装置および検査装置を提供することである。
第1の態様における電極の製造方法においては、第1ロールと第2ロールとは、第1ロールの第1外周部と第2ロールの第2外周部との間で材料を押圧して塗工層とする。第2ロールの第2外周部は、塗工層を担持しつつ搬送する。第3ロールは、金属箔を支持しつつ搬送する。第2ロールおよび第3ロールは、第2ロールと第3ロールとの間で塗工層を金属箔に転写する。光照射部は、第2ロールの第2外周部に担持されつつ搬送されている塗工層に向かって光を照射する。受光部は、塗工層により散乱された光を受光する。目付量算出部は、受光部が受光した光から塗工層の目付量を算出する。
この電極の製造方法においては、第1ロールと第2ロールとの間で材料を押圧して塗工層を形成する塗工装置の目付量を算出することができる。そして、そのタイミングは、第2ロールの上に塗工層が形成された段階であり、第3ロールに転写される前の段階である。このように非常に早い段階で目付量を算出できるため、この電極の製造方法は、目付量異常箇所を同定することが容易である。
本明細書では、第1ロールと第2ロールとの間で材料を押圧することにより塗工層とする塗工装置において目付量のばらつきを抑制することのできる電極の製造方法および塗工装置および検査装置が提供されている。
以下、具体的な実施形態について、電極の製造方法および塗工装置および検査装置を例に挙げて説明する。しかし、本明細書の技術はこれらの実施形態に限定されるものではない。
(第1の実施形態)
1.電極
1−1.電極の構造
図1は、第1の実施形態の電極100の積層構造を示す図である。電極100は、後述する塗工装置により製造される。電極100は、リチウムイオン二次電池の電極体を構成する。リチウムイオン二次電池は、電極100と、電解質と、を有する。リチウムイオン二次電池は、その他にセパレーターを有するとよい。電極100は、捲回された電極体として用いられることもある。
1.電極
1−1.電極の構造
図1は、第1の実施形態の電極100の積層構造を示す図である。電極100は、後述する塗工装置により製造される。電極100は、リチウムイオン二次電池の電極体を構成する。リチウムイオン二次電池は、電極100と、電解質と、を有する。リチウムイオン二次電池は、その他にセパレーターを有するとよい。電極100は、捲回された電極体として用いられることもある。
図1に示すように、電極100は、金属箔110と、活物質層120と、を有する。電極100が正極の場合には、金属箔110の材質は、例えばアルミニウムである。活物質層120は、正極活物質を含有する。正極活物質として、例えば、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、コバルト酸リチウムが挙げられる。もちろん、上記以外の材料であってもよい。電極100が負極の場合には、金属箔110の材質は、例えば銅である。活物質層120は、負極活物質を含有する。負極活物質として、例えば、カーボンが挙げられる。活物質層120は、上記の他に、結着剤や増粘剤を含有してもよい。
活物質層120の膜厚H1は、例えば、30μm以上80μm以下である。もちろん、上記以外の数値範囲であってもよい。
1−2.目付量
正極集電体P1または負極集電体N1の上に形成する活物質層120を規定する量として目付量がある。目付量とは、単位面積当たりの活物質層120の重量である。目付量の単位は、例えば、g/cm2 である。目付量は活物質層120の膜厚および密度とも関係し、電池性能を安定させるには、目付量のばらつきを抑制することが好ましい。
正極集電体P1または負極集電体N1の上に形成する活物質層120を規定する量として目付量がある。目付量とは、単位面積当たりの活物質層120の重量である。目付量の単位は、例えば、g/cm2 である。目付量は活物質層120の膜厚および密度とも関係し、電池性能を安定させるには、目付量のばらつきを抑制することが好ましい。
1−3.目付量異常箇所
図2は、第1の実施形態の電極100の目付量異常箇所TA0、TA1を示す図である。目付量異常箇所TA0は、活物質層120の膜厚が周囲よりも薄いために目付量が周囲よりも少ない箇所である。目付量異常箇所TA1は、活物質層120の密度が周囲と異なるために目付量が周囲と異なる箇所である。目付量異常箇所TA1における膜厚は周囲と同程度であるため、目付量異常箇所TA1を判別することは必ずしも容易ではない。目付量異常箇所TA0、TA1は、後述するように、ロール対で材料を挟むことにより塗工層を成形するために発生し得る。
図2は、第1の実施形態の電極100の目付量異常箇所TA0、TA1を示す図である。目付量異常箇所TA0は、活物質層120の膜厚が周囲よりも薄いために目付量が周囲よりも少ない箇所である。目付量異常箇所TA1は、活物質層120の密度が周囲と異なるために目付量が周囲と異なる箇所である。目付量異常箇所TA1における膜厚は周囲と同程度であるため、目付量異常箇所TA1を判別することは必ずしも容易ではない。目付量異常箇所TA0、TA1は、後述するように、ロール対で材料を挟むことにより塗工層を成形するために発生し得る。
2.塗工装置
2−1.塗工装置の構成
図3は、第1の実施形態の塗工装置1000の概略構成図である。図3に示すように、塗工装置1000は、第1ロール1100と、第2ロール1200と、第3ロール1300と、湿潤造粒体供給部1400と、光照射部1500と、受光部1600と、制御部1900と、を有する。
2−1.塗工装置の構成
図3は、第1の実施形態の塗工装置1000の概略構成図である。図3に示すように、塗工装置1000は、第1ロール1100と、第2ロール1200と、第3ロール1300と、湿潤造粒体供給部1400と、光照射部1500と、受光部1600と、制御部1900と、を有する。
第1ロール1100は、第2ロール1200とともに正極活物質または負極活物質を含む湿潤造粒体を圧縮して第2ロール1200上に塗工層C1を形成するためのものである。第1ロール1100は、第1外周部1110を有する。第1外周部1110は、第1ロール1100の外周面であり、円筒外面である。第1ロール1100は、矢印J1の向きに回転する。
第2ロール1200は、第1ロール1100とともに正極活物質または負極活物質を含む湿潤造粒体を圧縮して第2ロール1200上に塗工層C1を形成するためのものである。第2ロール1200は、第2外周部1210を有する。第2外周部1210は、第2ロール1200の外周面であり、円筒外面である。第2ロール1200は、矢印J2の向きに回転する。
第3ロール1300は、金属箔110を搬送するとともに第2ロール1200の上の塗工層C1を金属箔110に転写するためのロールである。第3ロール1300は、第3外周部1310を有する。第3外周部1310は、第3ロール1300の外周面であり、円筒外面である。第3ロール1300は、矢印J3の向きに回転する。そして、第3ロール1300は、金属箔110を矢印K1の向きに第2ロール1200と第3ロール1300との間の対面箇所に送出し、金属箔110を矢印K2の向きに第2ロール1200と第3ロール1300との間の対面箇所から送出する。
第2ロール1200は、第1ロール1100と第3ロール1300との間に配置されている。第1ロール1100と第2ロール1200と第3ロール1300との中心軸は、互いに平行であるとよい。第1ロール1100と第2ロール1200と第3ロール1300との中心軸は、設計上、同一平面にあるとよい。これらのロールの中心軸は同一平面上になくともよい。また、第1ロール1100と第2ロール1200と第3ロール1300との外径は、同程度である。これらのロールの外形は、互いに異なっていてもよい。
湿潤造粒体供給部1400は、第1ロール1100と第2ロール1200との間に湿潤造粒体を供給するための材料供給部である。湿潤造粒体は、塗工層の原材料に相当する塗工材料である。つまり、湿潤造粒体は、正極活物質または負極活物質を含む。また、湿潤造粒体は、正極活物質または負極活物質以外の結着剤等を含んでいてもよい。
光照射部1500は、第2ロール1200に担持されている塗工層C1の表面に向かって光を照射する。光は単色光であってもよいし、白色光であってもよい。また、光は可視光であってもよいし、赤外線であってもよい。
受光部1600は、第2ロール1200に担持されている塗工層C1からの散乱光を受光する。受光部1600は、例えば、カメラである。
制御部1900は、塗工装置1000の各部を制御する。制御部1900は、後述するように、受光部1600が受光した光から、第3ロール1300により搬送される金属箔110上の塗工層C1の目付量を演算する。詳細については、後述する。
2−2.塗工装置の動作
図3に示すように、第2ロール1200が回転する向きJ2は、第1ロール1100が回転する向きJ1の逆向きである。第2ロール1200が回転する向きJ2は、第3ロール1300が回転する向きJ3の逆向きである。
図3に示すように、第2ロール1200が回転する向きJ2は、第1ロール1100が回転する向きJ1の逆向きである。第2ロール1200が回転する向きJ2は、第3ロール1300が回転する向きJ3の逆向きである。
第2ロール1200の周速は、第1ロール1100の周速よりも速い。ここでロールの周速vは一般に、ロールの外周部の移動速度であり、ロールの半径rと角速度ωとの積r・ωで与えられる。このため、第1ロール1100と第2ロール1200との間で成形された塗工層C1は、第2ロール1200につれまわって第2ロール1200に付着した状態で搬送される。
第3ロール1300の周速は、第2ロール1200の周速よりも速い。このため、第2ロール1200の上の塗工層C1が第3ロール1300により搬送される金属箔110に好適に転写される。
各ロールが上記のように回転するため、第1ロール1100と第2ロール1200との間のギャップ(隙間)で押圧された湿潤造粒体の層は、第2ロール1200に担持された状態で搬送された後に、第3ロール1300により搬送される金属箔110に転写される。
2−3.モニタリング
上記で説明したように、光照射部1500および受光部1600が塗工層C1をインラインで観測する。そのため、塗工装置1000は、第2ロール1200の外周部の上に担持されている塗工層C1をモニタリングすることができる。
上記で説明したように、光照射部1500および受光部1600が塗工層C1をインラインで観測する。そのため、塗工装置1000は、第2ロール1200の外周部の上に担持されている塗工層C1をモニタリングすることができる。
3.光照射部および受光部
図4は、第1の実施形態の塗工装置1000を各ロールの回転軸方向から視た図である。図5は、第1の実施形態の塗工装置1000から第2ロール1200および光照射部1500および受光部1600を抜き出して描いた斜視図である。
図4は、第1の実施形態の塗工装置1000を各ロールの回転軸方向から視た図である。図5は、第1の実施形態の塗工装置1000から第2ロール1200および光照射部1500および受光部1600を抜き出して描いた斜視図である。
図4に示すように、光照射部1500は、第2ロール1200に担持されている塗工層C1に向けて光を照射する。受光部1600は、第2ロール1200上の塗工層C1で散乱された散乱光を受光する。光照射部1500から塗工層C1に向かう向きと受光部1600から塗工層C1に向かう向きとの間の角度は、例えば、60°以上90°以下である。
図5に示すように、光照射部1500は、線状(ライン状)に広がる光を第2ロール1200に向けて照射する。光照射部1500が照射する光は、第2ロール1200の中心軸に平行な方向、すなわち、金属箔110の幅方向に広がる。このように光照射部1500は、金属箔110上の塗工層C1の複数個所に同時に光を照射することができる。
4.測定原理
4−1.目付量異常箇所
図6は、第1の実施形態における第2ロール1200上の塗工層C1および膜厚異常箇所TA10、TA11を示す図である。図6に示すように、第2ロール1200上の塗工層C1に膜厚異常箇所TA10、TA11が発生している。
4−1.目付量異常箇所
図6は、第1の実施形態における第2ロール1200上の塗工層C1および膜厚異常箇所TA10、TA11を示す図である。図6に示すように、第2ロール1200上の塗工層C1に膜厚異常箇所TA10、TA11が発生している。
ここで、膜厚異常箇所TA10、TA11は、その他の箇所よりも膜厚の薄い箇所である。第1ロール1100と第2ロール1200との間で湿潤造粒体を圧縮するため、湿潤造粒体の量が比較的少なかった領域に膜厚異常箇所TA10、TA11が発生し得る。この膜厚異常箇所TA10、TA11は、リチウムイオン二次電池となった後に、電池性能に悪影響を及ぼすおそれがある。また、第1ロール1100と第2ロール1200との少なくとも一方が恒常的に変形することにより、膜厚異常箇所が発生することもある。
図7は、第1の実施形態における金属箔110への転写後の塗工層C1および目付量異常箇所TB10、TB11を示す図である。図7に示すように、第3ロール1300上の塗工層C1に目付量異常箇所TB10、TB11が発生している。
図7の目付量異常箇所TB10は図6の膜厚異常箇所TA10に相当し、図7の目付量異常箇所TB11は図6の膜厚異常箇所TA11に相当する。図7の目付量異常箇所TB10、TB11は図6の膜厚異常箇所TA10、TA11より金属箔110の進行方向に引き伸ばされるとともに左右が反転している。第3ロール1300の周速が第2ロール1200の周速よりも速いため、転写によりこのような目付量異常箇所の引き伸ばしと左右反転とが発生する。
目付量は、このように引き伸ばされて乾燥した後の値を指している。一方、光照射部1500および受光部1600が計測する計測値は、第2ロール1200上の塗工層C1の膜厚である。すなわち、計測値は、引き伸ばされる前であり乾燥される前の値である。
4−2.光切断法
第1の実施形態では、光切断法により第2ロール1200上の塗工層C1の膜厚を測定する。そのため、光切断法について説明する。
第1の実施形態では、光切断法により第2ロール1200上の塗工層C1の膜厚を測定する。そのため、光切断法について説明する。
図8は、第1の実施形態で用いる光切断法を説明するための斜視図である。被計測物M1は、矢印M2の向きに移動すると仮定する。図8に示すように、光照射部1500が、被計測物M1に対して線状の光を照射する。このとき、線状の光は、光切断線を描く。障害物である被計測物M1については被計測物M1の形状に応じた光切断線が被計測物M1の上に投影される。被計測物M1がないところでは、基準面の上に光切断線が投影される。被計測物M1の表面により散乱された光は受光部1600に入射する。
図9は、第1の実施形態で用いる光切断法における光切断線の画像を例示する図である。図9の横軸は、進行方向に対して垂直な方向を示している。図9の縦軸は、基準面からの高さを示している。図9に示すように、縦軸方向の高さは、基準面からの高さを示す。なお、塗工層C1の膜厚のように非常に小さい厚みであっても、この光切断法を用いることにより、測定可能である。このようにして、塗工装置1000は、活物質層120の膜厚を測定する。
図10は、光照射部1500からの光の入射角と受光部1600への光の出射角とを説明するための図である。図10に示すように、光照射部1500から発せられた光が塗工層C1に入射する向きと、塗工層C1から受光部1600に入射する光の向きと、がなす角の角度が、60°以上90°以下である。好ましくは、70°以上90°以下である。この場合に、薄い膜厚を好適に測定することができる。
図10では、第2ロール1200のある箇所における塗工層C1の表面に垂直な垂直面S1に対して、光照射部1500は角度β(0°<β<90°)の位置にあり、受光部1600は角度α(0°<α<90°)の位置にある。つまり、光照射部1500および受光部1600は、塗工層C1の表面に垂直な垂直面S1を挟む位置に配置されている。
4−3.換算式
図11は、第1の実施形態の塗工装置1000における第2ロール1200上の塗工層C1の膜厚と目付量との間の関係を例示するグラフである。図11の横軸は、第2ロール1200上の塗工層C1の膜厚である。図11の縦軸は、リチウムイオン二次電池の電極における活物質層の目付量である。ただし、図11のグラフは、1に規格化されている。
図11は、第1の実施形態の塗工装置1000における第2ロール1200上の塗工層C1の膜厚と目付量との間の関係を例示するグラフである。図11の横軸は、第2ロール1200上の塗工層C1の膜厚である。図11の縦軸は、リチウムイオン二次電池の電極における活物質層の目付量である。ただし、図11のグラフは、1に規格化されている。
図11は、実際の実験結果から測定したグラフである。つまり、図11は、受光部1600が受光した光から光切断法により測定した塗工層C1の膜厚と、その塗工層C1を乾燥した後の目付量と、をプロットしたグラフである。図11に示すように、塗工層C1の膜厚と目付量とを組み合わせた点は、ほぼ同一の直線上にある。塗工層C1の膜厚と目付量とは、一次関数に近い関係を有する。
したがって、図11のグラフを用いることによって、光照射部1500および受光部1600による塗工層C1の膜厚の測定値から目付量を算出することができる。ここでは、転写前の第2ロール1200の上の塗工層C1の膜厚と、転写後かつ乾燥後の塗工層の目付量と、を一対一で対応させる。そのため、第2ロール1200に担持されている塗工層C1の膜厚を測定することにより、転写後かつ乾燥後の塗工層C1の目付量を測定することができる。
5.制御系
5−1.制御系の構成
図12は、第1の実施形態の塗工装置1000の制御系を示すブロック図である。図12に示すように、制御部1900は、膜厚入力部1910と、換算式記憶部1920と、目付量算出部1930と、異常箇所検出部1940と、を有する。
5−1.制御系の構成
図12は、第1の実施形態の塗工装置1000の制御系を示すブロック図である。図12に示すように、制御部1900は、膜厚入力部1910と、換算式記憶部1920と、目付量算出部1930と、異常箇所検出部1940と、を有する。
膜厚入力部1910は、受光部1600からの受光データを入力される。その画像データは、図9に例示したとおりである。換算式記憶部1920は、予め塗工層C1の膜厚と目付量との関係式(換算式)を記憶している。その換算式は、図11に例示したとおりである。
目付量算出部1930は、膜厚入力部1910に入力された受光データから塗工層C1の膜厚を算出するとともに、換算式記憶部1920の換算式から目付量を算出する。
異常箇所検出部1940は、膜厚入力部1910に入力された受光データから塗工層C1の膜厚異常箇所を検出する。または、異常箇所検出部1940は、目付量算出部1930の目付量の値から目付量異常箇所を検出する。このように異常箇所検出部1940は、膜厚異常箇所を検出する膜厚異常箇所検出部であるとともに目付量異常箇所を検出する目付量異常箇所検出部でもある。
5−2.フロー
膜厚入力部1910は、膜厚のデータを入力し続ける。目付量算出部1930は、膜厚入力部1910に入力された膜厚データと、換算式記憶部1920に記憶された換算式と、から目付量を算出し続ける。また、異常箇所検出部1940は、膜厚異常箇所および目付量異常箇所を検出し続ける。
膜厚入力部1910は、膜厚のデータを入力し続ける。目付量算出部1930は、膜厚入力部1910に入力された膜厚データと、換算式記憶部1920に記憶された換算式と、から目付量を算出し続ける。また、異常箇所検出部1940は、膜厚異常箇所および目付量異常箇所を検出し続ける。
6.電極の製造方法
第1ロール1100と第2ロール1200とは、第1ロール1100の第1外周部1110と第2ロール1200の第2外周部1210との間で材料を押圧して塗工層C1とする。第2ロール1200の第2外周部1210は、塗工層C1を担持しつつ搬送する。第3ロール1300は、金属箔110を支持しつつ搬送する。第2ロール1200および第3ロール1300は、第2ロール1200と第3ロール1300との間で塗工層C1を金属箔110に転写する。
第1ロール1100と第2ロール1200とは、第1ロール1100の第1外周部1110と第2ロール1200の第2外周部1210との間で材料を押圧して塗工層C1とする。第2ロール1200の第2外周部1210は、塗工層C1を担持しつつ搬送する。第3ロール1300は、金属箔110を支持しつつ搬送する。第2ロール1200および第3ロール1300は、第2ロール1200と第3ロール1300との間で塗工層C1を金属箔110に転写する。
一方、光照射部1500は、第2ロール1200の第2外周部1210に担持されつつ搬送されている塗工層C1に向かって光を照射する。受光部1600は、塗工層C1により散乱された光を受光する。目付量算出部1930は、受光部1600が受光した光から塗工層C1の目付量を算出する。ここで、目付量算出部1930は、第2ロール1200の第2外周部1210から第3ロール1300に支持される金属箔110に転写されて引き伸ばされた後の塗工層C1の目付量を算出する。異常箇所検出部1940は、塗工層C1のうちで目付量が予め規定した範囲外にある目付量異常箇所を検出する。異常箇所検出部1940は、塗工層C1の膜厚異常箇所も検出する。
インラインでは、塗工装置1000は、第2ロール1200の上の塗工層C1の膜厚を測定しつつ、その目付量を算出し続ける。
ここで、良品は、目付量wが第1閾値t1以上第2閾値t2以下である塗工層C1を指すものとする。不良品は、目付量wが第1閾値t1より小さい塗工層C1と、目付量wが第2閾値t2より大きい塗工層C1と、を指すものとする。ここでいう不良品とは目付量異常箇所を有する塗工層C1のことである。
そして、目付量が予め定めた範囲外の目付量異常箇所を検出する。そして、目付量異常箇所を検出したところで、目付量異常箇所の付近の金属箔110にマーキングする。このマーキングにより、作業者等は、目付量異常箇所が存在することを知ることができる。作業者等は、目付量異常箇所のない金属箔110を後工程にまわす。そして、目付量異常箇所のある金属箔110を後工程にまわさない。
7.第1の実施形態の効果
塗工装置1000は、第2ロール1200上の塗工層C1の膜厚を測定すると同時に、目付量を算出する。そのため、塗工済みの電極箔を乾燥させる前であっても、塗工装置1000は、目付量異常箇所を検出することができる。塗工装置1000は、塗工層C1を形成した直後という早い段階で目付量の異常を検出することができる。この塗工装置1000は、目付量をインラインで非破壊・非接触で測定することができる。目付量異常箇所は転写の段階で発生するのではなく、それより前の第1ロール1100および第2ロール1200における押圧の段階で発生する。この塗工装置1000は、その押圧による塗工層C1の形成の直後に目付量を算出することができる。
塗工装置1000は、第2ロール1200上の塗工層C1の膜厚を測定すると同時に、目付量を算出する。そのため、塗工済みの電極箔を乾燥させる前であっても、塗工装置1000は、目付量異常箇所を検出することができる。塗工装置1000は、塗工層C1を形成した直後という早い段階で目付量の異常を検出することができる。この塗工装置1000は、目付量をインラインで非破壊・非接触で測定することができる。目付量異常箇所は転写の段階で発生するのではなく、それより前の第1ロール1100および第2ロール1200における押圧の段階で発生する。この塗工装置1000は、その押圧による塗工層C1の形成の直後に目付量を算出することができる。
なお、本実施形態の塗工装置1000は、第1ロール1100および第2ロール1200が材料を押しつぶす方式の塗工装置である。そのため、バックアップロール上の金属箔に塗工液を塗工する方式の塗工装置と異なり、膜厚が同じであるのに目付量が異なるという問題点が生じうる。つまり、第1ロール1100と第2ロール1200との間に材料が比較的多く入ってしまった箇所では、目付量の値が大きくなる。ロール対が比較的強く材料を押しつぶすためである。逆に、第1ロール1100と第2ロール1200との間に材料が比較的少なく入ってしまった箇所では、目付量の値が小さくなる。ロール対が比較的弱く材料を押しつぶすためである。
図2のように膜厚が周囲と異なる目付量異常箇所TA0を検出することは比較的容易であるが、膜厚が周囲とほぼ等しい目付量異常箇所TA1を検出することは比較的困難である。また、後工程でプレス工程がある場合には、プレスにより膜厚の差がほとんどなくなることがある。その場合にも、図2のような目付量異常箇所TA1が発生する。
第1の実施形態では、塗工層C1を形成直後の引き伸ばされる前の塗工層C1の膜厚を観測する。そのため、図2のような目付量異常箇所TA1であっても検出しやすい。このように、バックアップロール方式の塗工装置に比べて、検出しにくい目付量異常箇所が発生しやすい第1の実施形態の塗工装置1000を用いる場合であっても、この塗工装置1000は目付量異常箇所を比較的容易に検出することができる。
8.変形例
8−1.塗工装置
図13は、第1の実施形態の変形例における塗工装置2000の概略構成図である。図13に示すように、第1ロール1100の中心と第2ロール1200の中心とを含む面と、第2ロールの中心と第3ロールの中心とを含む面と、は交差している。その交差する角度は、例えば、90°である。
8−1.塗工装置
図13は、第1の実施形態の変形例における塗工装置2000の概略構成図である。図13に示すように、第1ロール1100の中心と第2ロール1200の中心とを含む面と、第2ロールの中心と第3ロールの中心とを含む面と、は交差している。その交差する角度は、例えば、90°である。
図13に示すように、塗工装置2000は、第1の実施形態の塗工装置1000の構成の他に、プリズム2700を有する。プリズム2700は、光照射部1500から発せられる光を反射させて第2ロール1200の塗工層C1に照射するためのものである。このとき光照射部1500は、プリズム2700の反射面に入射した後の反射光を塗工層C1に入射する。なお、プリズム2700の代わりに、ミラー等、その他の反射面を有する部品を用いてもよい。
8−2.検査装置
第1の実施形態の塗工装置1000のうち検査装置を別体としてもよい。検査装置は、光照射部1500と、受光部1600と、目付量算出部1930と、を有する。この場合の塗工装置は、第1ロール1100と第2ロール1200と第3ロール1300とを有する。
第1の実施形態の塗工装置1000のうち検査装置を別体としてもよい。検査装置は、光照射部1500と、受光部1600と、目付量算出部1930と、を有する。この場合の塗工装置は、第1ロール1100と第2ロール1200と第3ロール1300とを有する。
8−3.光照射部
光照射部1500は、ライン状に広がる光を第2ロール1200上の塗工層C1に向けて照射する。しかし、金属箔110上の塗工層C1の複数個所に同時に光を照射することができれば、ライン状である必要は無い。例えば、点光源を塗工層C1の搬送方向に垂直な方向に並べてもよい。ただし、塗工層C1の幅方向(搬送方向に垂直な方向)の膜厚を瞬時に測定するためには、ライン状に広がる光であることが好適である。
光照射部1500は、ライン状に広がる光を第2ロール1200上の塗工層C1に向けて照射する。しかし、金属箔110上の塗工層C1の複数個所に同時に光を照射することができれば、ライン状である必要は無い。例えば、点光源を塗工層C1の搬送方向に垂直な方向に並べてもよい。ただし、塗工層C1の幅方向(搬送方向に垂直な方向)の膜厚を瞬時に測定するためには、ライン状に広がる光であることが好適である。
8−5.数値および画像
目付量算出部1930は、膜厚入力部1910に入力される受光データから目付量を算出する。この際に、目付量算出部1930は、受光データとして数値を用いてもよいし、画像を用いてもよい。また、異常箇所検出部1940は、膜厚異常箇所または目付量異常箇所を検出する際に数値を用いてもよいし、画像を用いてもよい。
目付量算出部1930は、膜厚入力部1910に入力される受光データから目付量を算出する。この際に、目付量算出部1930は、受光データとして数値を用いてもよいし、画像を用いてもよい。また、異常箇所検出部1940は、膜厚異常箇所または目付量異常箇所を検出する際に数値を用いてもよいし、画像を用いてもよい。
8−6.ロール対における押圧
第1の実施形態では塗工装置1000のロール対が塗工材料を押圧する。しかし、第1の実施形態の技術は、ロール対の隙間で材料を押圧するものであれば、塗工装置以外の装置にも適用できる。そのような装置として例えば、圧延装置が挙げられる。もちろん、圧延装置以外の装置にも第1の実施形態の技術を応用可能である。
第1の実施形態では塗工装置1000のロール対が塗工材料を押圧する。しかし、第1の実施形態の技術は、ロール対の隙間で材料を押圧するものであれば、塗工装置以外の装置にも適用できる。そのような装置として例えば、圧延装置が挙げられる。もちろん、圧延装置以外の装置にも第1の実施形態の技術を応用可能である。
8−7.組み合わせ
上記の変形例を自由に組み合わせてもよい。
上記の変形例を自由に組み合わせてもよい。
(付記)
第1の態様における電極の製造方法においては、第1ロールと第2ロールとは、第1ロールの第1外周部と第2ロールの第2外周部との間で材料を押圧して塗工層とする。第2ロールの第2外周部は、塗工層を担持しつつ搬送する。第3ロールは、金属箔を支持しつつ搬送する。第2ロールおよび第3ロールは、第2ロールと第3ロールとの間で塗工層を金属箔に転写する。光照射部は、第2ロールの第2外周部に担持されつつ搬送されている塗工層に向かって光を照射する。受光部は、塗工層により散乱された光を受光する。目付量算出部は、受光部が受光した光から塗工層の目付量を算出する。
第1の態様における電極の製造方法においては、第1ロールと第2ロールとは、第1ロールの第1外周部と第2ロールの第2外周部との間で材料を押圧して塗工層とする。第2ロールの第2外周部は、塗工層を担持しつつ搬送する。第3ロールは、金属箔を支持しつつ搬送する。第2ロールおよび第3ロールは、第2ロールと第3ロールとの間で塗工層を金属箔に転写する。光照射部は、第2ロールの第2外周部に担持されつつ搬送されている塗工層に向かって光を照射する。受光部は、塗工層により散乱された光を受光する。目付量算出部は、受光部が受光した光から塗工層の目付量を算出する。
第2の態様における電極の製造方法においては、第2ロールの周速は第1ロールの周速よりも速い。第3ロールの周速は第2ロールの周速よりも速い。目付量算出部は、第2ロールの第2外周部から第3ロールに支持される金属箔に転写されて引き伸ばされた後の塗工層の目付量を算出する。
第3の態様における電極の製造方法においては、目付量異常箇所検出部は、塗工層のうちで目付量が予め規定した範囲外にある目付量異常箇所を検出する。
第4の態様における電極の製造方法においては、光照射部は、反射面に入射した後の反射光を塗工層に入射する。
第5の態様における塗工装置は、第1ロールと第2ロールと第3ロールと、光照射部と、受光部と、目付量算出部と、を有する。第1ロールと第2ロールとは、第1ロールの第1外周部と第2ロールの第2外周部との間で材料を押圧して塗工層とする。第2ロールの第2外周部は、塗工層を担持しつつ搬送する。第3ロールは、金属箔を支持しつつ搬送する。第2ロールおよび第3ロールは、第2ロールと第3ロールとの間で塗工層を金属箔に転写する。光照射部は、第2ロールの第2外周部に担持されつつ搬送されている塗工層に向かって光を照射する。受光部は、塗工層により散乱された光を受光する。目付量算出部は、受光部が受光した光から塗工層の目付量を算出する。
第6の態様における検査装置は、第1ロールと第2ロールと第3ロールとを有する塗工装置を検査する。検査装置は、光照射部と、受光部と、目付量算出部と、を有する。第1ロールと第2ロールとは、第1ロールの第1外周部と第2ロールの第2外周部との間で材料を押圧して塗工層とする。第2ロールの第2外周部は、塗工層を担持しつつ搬送する。第3ロールは、金属箔を支持しつつ搬送する。第2ロールおよび第3ロールは、第2ロールと第3ロールとの間で塗工層を金属箔に転写する。光照射部は、第2ロールの第2外周部に担持されつつ搬送されている塗工層に向かって光を照射する。受光部は、塗工層により散乱された光を受光する。目付量算出部は、受光部が受光した光から塗工層の目付量を算出する。
1000…塗工装置
1100…第1ロール
1110…第1外周部
1200…第2ロール
1210…第2外周部
1300…第3ロール
1310…第3外周部
1400…湿潤造粒体供給部
1500…光照射部
1600…受光部
1900…制御部
1100…第1ロール
1110…第1外周部
1200…第2ロール
1210…第2外周部
1300…第3ロール
1310…第3外周部
1400…湿潤造粒体供給部
1500…光照射部
1600…受光部
1900…制御部
Claims (6)
- 第1ロールと第2ロールとは、
前記第1ロールの第1外周部と前記第2ロールの第2外周部との間で材料を押圧して塗工層とし、
前記第2ロールの前記第2外周部は、
前記塗工層を担持しつつ搬送し、
第3ロールは、
金属箔を支持しつつ搬送し、
前記第2ロールおよび前記第3ロールは、
前記第2ロールと前記第3ロールとの間で前記塗工層を前記金属箔に転写し、
光照射部は、
前記第2ロールの前記第2外周部に担持されつつ搬送されている前記塗工層に向かって光を照射し、
受光部は、
前記塗工層により散乱された光を受光し、
目付量算出部は、
前記受光部が受光した光から前記塗工層の目付量を算出すること
を含む電極の製造方法。 - 請求項1に記載の電極の製造方法において、
前記第2ロールの周速は前記第1ロールの周速よりも速く、
前記第3ロールの周速は前記第2ロールの周速よりも速く、
前記目付量算出部は、
前記第2ロールの前記第2外周部から前記第3ロールに支持される前記金属箔に転写されて引き伸ばされた後の前記塗工層の目付量を算出すること
を含む電極の製造方法。 - 請求項1または請求項2に記載の電極の製造方法において、
目付量異常箇所検出部は、
前記塗工層のうちで目付量が予め規定した範囲外にある目付量異常箇所を検出すること
を含む電極の製造方法。 - 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の電極の製造方法において、
前記光照射部は、
反射面に入射した後の反射光を前記塗工層に入射すること
を含む電極の製造方法。 - 第1ロールと第2ロールと第3ロールと、
光照射部と、
受光部と、
目付量算出部と、
を有し、
前記第1ロールと前記第2ロールとは、
前記第1ロールの第1外周部と前記第2ロールの第2外周部との間で材料を押圧して塗工層とし、
前記第2ロールの前記第2外周部は、
前記塗工層を担持しつつ搬送し、
前記第3ロールは、
金属箔を支持しつつ搬送し、
前記第2ロールおよび前記第3ロールは、
前記第2ロールと前記第3ロールとの間で前記塗工層を前記金属箔に転写し、
前記光照射部は、
前記第2ロールの前記第2外周部に担持されつつ搬送されている前記塗工層に向かって光を照射し、
前記受光部は、
前記塗工層により散乱された光を受光し、
前記目付量算出部は、
前記受光部が受光した光から前記塗工層の目付量を算出すること
を含む塗工装置。 - 第1ロールと第2ロールと第3ロールとを有する塗工装置を検査する検査装置において、
光照射部と、
受光部と、
目付量算出部と、
を有し、
前記第1ロールと前記第2ロールとは、
前記第1ロールの第1外周部と前記第2ロールの第2外周部との間で材料を押圧して塗工層とし、
前記第2ロールの前記第2外周部は、
前記塗工層を担持しつつ搬送し、
前記第3ロールは、
金属箔を支持しつつ搬送し、
前記第2ロールおよび前記第3ロールは、
前記第2ロールと前記第3ロールとの間で前記塗工層を前記金属箔に転写し、
前記光照射部は、
前記第2ロールの前記第2外周部に担持されつつ搬送されている前記塗工層に向かって光を照射し、
前記受光部は、
前記塗工層により散乱された光を受光し、
前記目付量算出部は、
前記受光部が受光した光から前記塗工層の目付量を算出すること
を含む検査装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019187568A JP2021064486A (ja) | 2019-10-11 | 2019-10-11 | 電極の製造方法および塗工装置および検査装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2019187568A JP2021064486A (ja) | 2019-10-11 | 2019-10-11 | 電極の製造方法および塗工装置および検査装置 |
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---|---|
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ID=75488092
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2019187568A Pending JP2021064486A (ja) | 2019-10-11 | 2019-10-11 | 電極の製造方法および塗工装置および検査装置 |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JP2021064486A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023139860A1 (ja) * | 2022-01-18 | 2023-07-27 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 圧粉体の延伸搬送装置 |
WO2023145159A1 (ja) * | 2022-01-25 | 2023-08-03 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 圧粉体成形装置 |
-
2019
- 2019-10-11 JP JP2019187568A patent/JP2021064486A/ja active Pending
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WO2023139860A1 (ja) * | 2022-01-18 | 2023-07-27 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 圧粉体の延伸搬送装置 |
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