JP2022044190A - 電極製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電極を製造する際のプレス工程において、異物が活物質層に混入することによるプレス品質の低下を抑制可能な、電極製造装置の提供。【解決手段】金属箔の少なくとも一方の面に活物質層が形成された電極を製造する電極製造装置であって、基材３００と、基材の外周面上に形成され、撥液性を与える微細構造Ｆが形成された機能表面３１０と、を有するプレスロール３１を有し、活物質層が形成された金属箔をプレスロールの機能表面によりプレスするプレス部を備える、電極製造装置。【選択図】図４
Description
本開示は、電極製造装置に関する。
例えば、リチウムイオン二次電池などの蓄電デバイスの製造において、電極として活物質層が形成された金属箔が用いられる。従来、金属箔に活物質層を形成する方法として、活物質などを溶媒に分散させたスラリーを金属箔に塗布し、乾燥工程により溶媒を蒸発させた後、プレスロールにてプレスする方法がある（例えば、特許文献１）。
従来の技術において、プレスロールにてプレスする工程では、プレスロールに活物質などが付着する場合があった。この場合、プレスロールに付着した活物質などが異物となり堆積することで、種々の不具合が生じ得る。例えば、プレスする際に、プレスロールに付着した異物が活物質層に混入することによりプレス品質の低下が生じ得る。
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
（１）本開示の一形態によれば、電極製造装置が提供される。この電極製造装置は、金属箔の少なくとも一方の面に活物質層が形成された電極を製造する電極製造装置であって、基材と、前記基材の外周面上に形成され、撥液性を与える微細構造が形成された機能表面と、を有するプレスロールを有し、活物質層が形成された金属箔を前記プレスロールの前記機能表面によりプレスするプレス部を備える。この形態によれば、プレスロールは微細構造が形成されることにより、撥液性を有するため、プレスロールへの活物質などの付着を抑制することができ、プレス品質の低下を抑制することができる。
（２）上記形態において、前記プレスロールは、前記基材よりも硬度の高い硬化層を有し、前記機能表面は、前記硬化層の表面によって形成されていてもよい。この形態によれば、微細構造は基材よりも硬度の高い硬化層に形成されることにより、基材に微細構造が形成される場合よりも微細構造の耐傷性および耐摩耗性を向上することができるため、微細構造の劣化を抑制することができる。よって、プレスロールの劣化による撥液性低下を抑制することができ、プレス品質の低下を抑制することができる。
（３）上記形態において、前記硬化層は、超硬合金で形成されていてもよい。この形態によれば、硬化層を硬度の高い超硬合金で形成することにより、微細構造の劣化を抑制することができる。
（４）上記形態において、前記プレスロールは、前記基材よりも表面自由エネルギーの小さいコーティング層を有し、前記機能表面は、前記コーティング層で被覆されていてもよい。この形態によれば、表面自由エネルギーの小さいコーティング層で被覆されていることにより、溶媒と接する表面が基材である場合よりも撥液性が向上するため、活物質などの付着をより抑制することができる。よって、プレス品質の低下を抑制することができる。
なお、本開示は、種々の形態で実現することが可能であり、上記形態の他に、電極製造方法等の形態で実現することができる。
（２）上記形態において、前記プレスロールは、前記基材よりも硬度の高い硬化層を有し、前記機能表面は、前記硬化層の表面によって形成されていてもよい。この形態によれば、微細構造は基材よりも硬度の高い硬化層に形成されることにより、基材に微細構造が形成される場合よりも微細構造の耐傷性および耐摩耗性を向上することができるため、微細構造の劣化を抑制することができる。よって、プレスロールの劣化による撥液性低下を抑制することができ、プレス品質の低下を抑制することができる。
（３）上記形態において、前記硬化層は、超硬合金で形成されていてもよい。この形態によれば、硬化層を硬度の高い超硬合金で形成することにより、微細構造の劣化を抑制することができる。
（４）上記形態において、前記プレスロールは、前記基材よりも表面自由エネルギーの小さいコーティング層を有し、前記機能表面は、前記コーティング層で被覆されていてもよい。この形態によれば、表面自由エネルギーの小さいコーティング層で被覆されていることにより、溶媒と接する表面が基材である場合よりも撥液性が向上するため、活物質などの付着をより抑制することができる。よって、プレス品質の低下を抑制することができる。
なお、本開示は、種々の形態で実現することが可能であり、上記形態の他に、電極製造方法等の形態で実現することができる。
Ａ．実施形態：
図１は、電極製造装置１００の概略構成を示す図である。電極製造装置１００は、例えば、リチウムイオン二次電池の電極として用いられる活物質層Ｌ（図２）が形成された金属箔Ｗ（図２）を製造する装置である。電極製造装置１００は、混錬部１０と、塗工乾燥部２０と、プレス部３０とを有する。混錬部１０は、容器１１およびスクリュー１２を備える。混錬部１０では、容器１１に活物質、導電助剤、バインダ、および溶媒などが入れられ、スクリュー１２により混錬され、スラリー状の塗工材Ｓが作製される。具体的には、正電極の場合、活物質としてリチウムニッケル酸化物などが用いられ、導電助剤としてアセチレンブラックなどが用いられ、バインダとしてポリフッ化ビニリデンなどが用いられ、溶媒としてＮ－メチルピロリドンなどが用いられる。負電極の場合、活物質としてグラファイトなどが用いられ、バインダとしてＳＢＲゴムまたはポリアクリル酸などが用いられ、溶媒として水などが用いられる。
図１は、電極製造装置１００の概略構成を示す図である。電極製造装置１００は、例えば、リチウムイオン二次電池の電極として用いられる活物質層Ｌ（図２）が形成された金属箔Ｗ（図２）を製造する装置である。電極製造装置１００は、混錬部１０と、塗工乾燥部２０と、プレス部３０とを有する。混錬部１０は、容器１１およびスクリュー１２を備える。混錬部１０では、容器１１に活物質、導電助剤、バインダ、および溶媒などが入れられ、スクリュー１２により混錬され、スラリー状の塗工材Ｓが作製される。具体的には、正電極の場合、活物質としてリチウムニッケル酸化物などが用いられ、導電助剤としてアセチレンブラックなどが用いられ、バインダとしてポリフッ化ビニリデンなどが用いられ、溶媒としてＮ－メチルピロリドンなどが用いられる。負電極の場合、活物質としてグラファイトなどが用いられ、バインダとしてＳＢＲゴムまたはポリアクリル酸などが用いられ、溶媒として水などが用いられる。
塗工乾燥部２０では、金属箔Ｗに塗工材Ｓが塗工され、乾燥される。図２は、塗工乾燥部２０の概略構成を説明する図である。塗工乾燥部２０は、巻出し部５０と、塗工部６０と、乾燥部７０と、巻取り部８０とを備えている。巻出し部５０は、巻出しロール５１および第１搬送ロール５２を有する。巻取り部８０は、巻取りロール８１および第２搬送ロール８２を有する。巻出しロール５１には、金属箔Ｗが巻回されている。正電極の場合、金属箔Ｗは例えばアルミ箔であり、負電極の場合、金属箔Ｗは例えば銅箔である。巻出しロール５１から送出される金属箔Ｗは、第１搬送ロール５２と第２搬送ロール８２とに架け渡されている。巻出し部５０および巻取り部８０の各ロールが回転することにより、金属箔Ｗは、巻出し部５０から巻取り部８０へ向かって搬送され、巻取りロール８１に巻き取られる。第１搬送ロール５２と第２搬送ロール８２との間に、塗工部６０および乾燥部７０が配置されている。
塗工部６０は、塗工ヘッド６１と、バックアップロール６２とを有する。塗工ヘッド６１は吐出口６１ａを有する。塗工ヘッド６１は、図示しないポンプにより供給される塗工材Ｓを吐出口６１ａから吐出する。塗工ヘッド６１と、バックアップロール６２とは金属箔Ｗを挟んで対向して配置されている。塗工ヘッド６１は、バックアップロール６２と接している金属箔Ｗの表面に、塗工材Ｓを吐出する。これにより、金属箔Ｗの一方の面に塗工材Ｓが塗工される。
乾燥部７０は、乾燥室７１と、複数の熱風発生装置７２とを有する。乾燥室７１は、搬送される金属箔Ｗを囲むように配置されている。乾燥室７１内には、複数の熱風発生装置７２が、金属箔Ｗの搬送方向に沿って配列されている。熱風発生装置７２は、図示しないファンを用いて、図示しないヒータにより温められた空気を塗工材Ｓが塗工された金属箔Ｗへ向かって吹き付ける。これにより、塗工材Ｓに含まれる溶媒が蒸発し、バインダにより活物質などが金属箔Ｗに結着され、金属箔Ｗに活物質層Ｌが形成される。一方の面に活物質層Ｌが形成された金属箔Ｗは、巻取りロール８１に巻き取られる。
次に、一方の面に活物質層Ｌが形成された金属箔Ｗが巻き取られた巻取りロール８１が、巻出しロール５１として用いられて、上記と同様の方法によって他方の面に、活物質層Ｌが形成される。これにより、金属箔Ｗの両面に活物質層Ｌが形成される。なお、塗工乾燥部２０の構成は、上記に限られず、例えば、搬送される金属箔Ｗの両面の各々に塗工ヘッド６１が配置され、一回の搬送にて、金属箔Ｗの両面に塗工材Ｓが塗工される構成でもよい。
図１に戻り、プレス部３０では、塗工乾燥部２０にて形成された活物質層Ｌが薄膜化される。図３は、プレス部３０の概略構成を説明する図である。図３の左図は、プレス部３０の概略構成図であり、図３の右図は、左図の破線で示す部分の拡大図である。
プレス部３０は、プレスロールとしての第１プレスロール３１と第２プレスロール３２とを有する。第１プレスロール３１と第２プレスロール３２とはそれぞれ円筒形状である。第１プレスロール３１と第２プレスロール３２とは、各々の回転軸が互いに平行となるように配置されている。両面に活物質層Ｌが形成された金属箔Ｗは、第１プレスロール３１と第２プレスロール３２との間を通過する。第１プレスロール３１と第２プレスロール３２とが互いに逆方向に回転することにより、両面に活物質層Ｌが形成された金属箔Ｗは、搬送されつつ両面から加圧され、活物質層Ｌは薄膜化される。ここで、本開示に係る工夫が施されていない第１プレスロール３１および第２プレスロール３２では、図３の右図の破線にて例示するように、第１プレスロール３１および第２プレスロール３２に活物質層Ｌの構成物質Ｍ（以下、単に構成物質Ｍという。）が異物として付着する場合がある。また、例えば、一度、第１プレスロール３１に構成物質Ｍが付着してしまうと、先に付着した構成物質Ｍが核となり、構成物質Ｍがさらに付着し、付着する構成物質Ｍが堆積してしまう場合がある。構成物質Ｍが付着した第１プレスロール３１や第２プレスロール３２にてプレスが行われると、活物質層Ｌに構成物質Ｍが異物として混入し、プレス品質が低下するおそれがある。また、第１プレスロール３１や第２プレスロール３２の表面に構成物質Ｍが入り込み、第１プレスロール３１や第２プレスロール３２の寿命が低下するおそれがある。そこで、発明者らは、第１プレスロール３１および第２プレスロール３２に、次に説明する工夫を施した。これにより、第１プレスロール３１および第２プレスロール３２への構成物質Ｍの付着を抑制することができ、プレス品質の低下を抑制することができる。また、第１プレスロール３１および第２プレスロール３２の寿命低下を抑制することができる。
図４は、本実施形態に係る第１プレスロール３１の表面構造を模式的に示す断面図である。なお、第２プレスロール３２は、第１プレスロール３１と同様の構成を有するため、第２プレスロール３２の表面構造の説明については省略する。
第１プレスロール３１は、基材３００と、表面構造体３１３とを備える。基材３００は、円柱形状の鋼材であり、例えば、ＳＵＪ２、またはＳ４５Ｃによって形成される。表面構造体３１３は、基材３００の外周面上に形成されており、撥液性を与える微細構造Ｆが形成された機能表面３１０を有する。第１プレスロール３１は、活物質層Ｌが形成された金属箔Ｗを機能表面３１０によりプレスする。第１プレスロール３１に機能表面３１０が形成されていることより、第１プレスロール３１への構成物質Ｍの付着を抑制することができる。表面構造体３１３は、硬化層３１１と、コーティング層３１２とがこの順番で積層されることで形成されている。硬化層３１１は、基材３００よりも硬度が高い層であり、超硬合金を用いて形成されている。機能表面３１０は、硬化層３１１の表面によって形成されている。これにより、使用による微細構造Ｆの劣化を抑制することができる。なお、硬化層３１１は、超硬合金に限られず、例えば、焼入れ層の上に硬質クロムめっき層が形成された層でもよい。硬化層３１１の厚さは、例えば０．１ｍｍ以上、数ｍｍ以下程度である。
また機能表面３１０は、コーティング層３１２で被覆されている。コーティング層３１２は、基材３００よりも表面自由エネルギーが小さい材料、具体的には、例えば、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）、またはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などにより形成されている。コーティング層３１２は、第１プレスロール３１の外周面の最外層である。コーティング層３１２によって、第１プレスロール３１への構成物質Ｍの付着をより抑制することができる。コーティング層３１２の厚さは、例えば、０．１μｍ以上、数μｍ以下程度である。
微細構造Ｆは、周期が互いに異なる第１周期構造Ｆａと、第２周期構造Ｆｂとを有する。具体的には、第１周期構造Ｆａを形成するコーティング層３１２の表面には、第２周期構造Ｆｂを形成する微小な凹部Ｄｂが形成されている。微細構造Ｆは、例えばレーザ加工、またはエッチング加工などにより形成される。第１周期構造Ｆａは、溝Ｄａが、例えば、数μｍ以上、数十μｍ以下程度の周期で繰り返される構造である。溝Ｄａの深さは、例えば、０．１μｍ以上、数百μｍ以下程度である。第２周期構造Ｆｂは、第１周期構造Ｆａよりも微小な構造であり、凹部Ｄｂが、例えば、サブミクロンの周期で繰り返される構造である。凹部Ｄｂの深さは、塗工材Ｓに含まれる物質の粒子径の最小値である１μｍ程度よりも小さい。ここで、塗工材Ｓに含まれる物質とは、具体的には、活物質、または、塗工材Ｓに導電助剤が含まれる場合には、活物質および導電助剤である。
コーティング層３１２の材料は、Youngの式に基づいて決定される。Youngの式は、平滑な固体表面上の液滴の接触角θと、固体の表面自由エネルギーγＳと、液体の表面自由エネルギーγＬと、固体と液体との界面張力γＳＬとの関係を示す式である。Youngの式を次の式（１）に示す。
γＳ＝γＬ・ｃｏｓθ＋γＳＬ・・・式（１）
一般に、液体の表面自由エネルギーγＬよりも、固体の表面自由エネルギーγＳが小さいと、接触角θが大きくなり、撥液性は向上する。固体の表面自由エネルギーγＳ、液体の表面自由エネルギーγＬ、および固体と液体との界面張力γＳＬは、固体の材料および液体の材料に依存する。本実施形態において、液体の材料は、塗工材Ｓに含まれる溶媒であり、溶媒は、作製する電池の種類により定められる。なお、乾燥部７０にて、溶媒の大部分は蒸発するが、活物質層Ｌには溶媒が僅かに残存すると考えられる。また、第１プレスロール３１および第２プレスロール３２による加圧の際の加圧力により、バインダから滲み出した溶媒が第１プレスロール３１および第２プレスロール３２に付着すると考えられる。本実施形態では、表面自由エネルギーγＳが小さい材料がコーティング層３１２の形成に用いられる。具体的には、上記のように、基材３００の表面自由エネルギーγＳよりも表面自由エネルギーγＬが小さい、ＤＬＣ、またはＰＴＦＥなどが用いられる。これにより、機能表面３１０の撥液性を向上させることができ、第１プレスロール３１および第２プレスロール３２への構成物質Ｍの付着を抑制することができる。
γＳ＝γＬ・ｃｏｓθ＋γＳＬ・・・式（１）
一般に、液体の表面自由エネルギーγＬよりも、固体の表面自由エネルギーγＳが小さいと、接触角θが大きくなり、撥液性は向上する。固体の表面自由エネルギーγＳ、液体の表面自由エネルギーγＬ、および固体と液体との界面張力γＳＬは、固体の材料および液体の材料に依存する。本実施形態において、液体の材料は、塗工材Ｓに含まれる溶媒であり、溶媒は、作製する電池の種類により定められる。なお、乾燥部７０にて、溶媒の大部分は蒸発するが、活物質層Ｌには溶媒が僅かに残存すると考えられる。また、第１プレスロール３１および第２プレスロール３２による加圧の際の加圧力により、バインダから滲み出した溶媒が第１プレスロール３１および第２プレスロール３２に付着すると考えられる。本実施形態では、表面自由エネルギーγＳが小さい材料がコーティング層３１２の形成に用いられる。具体的には、上記のように、基材３００の表面自由エネルギーγＳよりも表面自由エネルギーγＬが小さい、ＤＬＣ、またはＰＴＦＥなどが用いられる。これにより、機能表面３１０の撥液性を向上させることができ、第１プレスロール３１および第２プレスロール３２への構成物質Ｍの付着を抑制することができる。
ところで、微細な凹凸構造が形成された物質の粗面は、平滑面よりも撥液性が向上することが知られている。表面の粗さと撥液性の程度との関係を表すモデルとして、WenzelモデルおよびCassie-Baxterモデルがある。Wenzelモデルは、凹部に液体が入り混んでいる状態を前提としたモデルであり、Cassie-Baxterの式は、凹部に液体が入り混んでいない状態を前提としたモデルである。
Wenzelモデルでの粗面における見かけの接触角θａは、次の式（２）で示される。
ｃｏｓθａ＝ｒ・ｃｏｓθ・・・式（２）
接触角θは、上記式（１）にて示される平滑な固体表面上の液滴の接触角である。ｒはラフネスファクターであり、粗面の見かけの表面積に対する実際の表面積の割合であり１より大きい値をとる。ラフネスファクターｒは以下の式（３）によって算出される。
ｒ＝ｒｂ／ｒａ・・・式（３）
ｒｂは粗面の実際の表面積であり、ｒａは粗面の見かけの表面積である。
Cassie-Baxterモデルでの粗面における見かけの接触角θｂは、次の式（４）で示される。
ｃｏｓθｂ＝ｆ１・ｃｏｓθ－ｆ２・・・式（４）
接触角θは、上記式（１）にて示される平滑な固体表面上の液滴の接触角である。ｆ１およびｆ２は、液体と接触する固体の面積分率であり、ｆ１は液体と接触する粗面の凸部上面の面積分率であり、ｆ２は液体と接触する凹部内の空気表面の面積分率である。ｆ１とｆ２とは以下の式（５）が成立する。
ｆ１＋ｆ２＝１・・・式（５）
ｃｏｓθａ＝ｒ・ｃｏｓθ・・・式（２）
接触角θは、上記式（１）にて示される平滑な固体表面上の液滴の接触角である。ｒはラフネスファクターであり、粗面の見かけの表面積に対する実際の表面積の割合であり１より大きい値をとる。ラフネスファクターｒは以下の式（３）によって算出される。
ｒ＝ｒｂ／ｒａ・・・式（３）
ｒｂは粗面の実際の表面積であり、ｒａは粗面の見かけの表面積である。
Cassie-Baxterモデルでの粗面における見かけの接触角θｂは、次の式（４）で示される。
ｃｏｓθｂ＝ｆ１・ｃｏｓθ－ｆ２・・・式（４）
接触角θは、上記式（１）にて示される平滑な固体表面上の液滴の接触角である。ｆ１およびｆ２は、液体と接触する固体の面積分率であり、ｆ１は液体と接触する粗面の凸部上面の面積分率であり、ｆ２は液体と接触する凹部内の空気表面の面積分率である。ｆ１とｆ２とは以下の式（５）が成立する。
ｆ１＋ｆ２＝１・・・式（５）
凹凸構造における凹部が浸漬するか否か、すなわち、Wenzelモデルに従うかCassie-Baxterモデルに従うかは、例えば粗面の形状など、種々の因子に影響されると考えられる。本実施形態では、見かけの接触角θａまたは見かけの接触角θｂが大きくなるように、実験的に第１周期構造Ｆａの具体的な構造、例えば溝Ｄａの深さ、溝Ｄａの幅、および溝Ｄａのピッチなどが決定されている。第１プレスロール３１および第２プレスロール３２に第１周期構造Ｆａが形成され、粗面とされていることにより、平滑面とされている場合よりも、第１プレスロール３１および第２プレスロール３２の撥液性を向上することができる。よって、第１プレスロール３１および第２プレスロール３２への構成物質Ｍの付着を抑制することができる。
また、自然界には理論的には表面積が無限大となるフラクタル表面が存在し、フラクタル表面は超撥水性を示すことが知られている。フラクタル図形とは、自己相似性を有する図形であり、フラクタル図形を表す指標にフラクタル次元Ｄがある。フラクタル次元Ｄは、自分自身をａ分の１に縮小した図形ｂ個から構成されているとき、式（６）で示される。
Ｄ＝ｌｏｇｂ／ｌｏｇａ・・・式（６）
２＜Ｄ＜３である凸凹表面は、フラクタル表面と呼ばれる。フラクタル表面では、凹部に液体が入り込まず、撥液性がさらに向上することが知られている。本実施形態では、コーティング層３１２の表面には、サブミクロンの周期で繰り返される第２周期構造Ｆｂが形成されている。これにより、コーティング層３１２の表面積が増大し、さらに撥液性を向上させることができる。よって、第１プレスロール３１および第２プレスロール３２への構成物質Ｍの付着を抑制することができる。
Ｄ＝ｌｏｇｂ／ｌｏｇａ・・・式（６）
２＜Ｄ＜３である凸凹表面は、フラクタル表面と呼ばれる。フラクタル表面では、凹部に液体が入り込まず、撥液性がさらに向上することが知られている。本実施形態では、コーティング層３１２の表面には、サブミクロンの周期で繰り返される第２周期構造Ｆｂが形成されている。これにより、コーティング層３１２の表面積が増大し、さらに撥液性を向上させることができる。よって、第１プレスロール３１および第２プレスロール３２への構成物質Ｍの付着を抑制することができる。
以上、説明した実施形態によれば、第１プレスロール３１および第２プレスロール３２は、撥液性を与える微細構造Ｆが形成された機能表面３１０を有するため、第１プレスロール３１および第２プレスロール３２への構成物質Ｍの付着を抑制することができ、プレス品質の低下を抑制することができる。また、第１プレスロール３１および第２プレスロール３２は、基材３００よりも硬度の高い硬化層３１１を有し、機能表面３１０は、硬化層３１１の表面によって形成されている。これにより、基材３００に微細構造Ｆが形成される場合よりも、微細構造Ｆの耐傷性および耐摩耗性を向上することができるため、微細構造Ｆの劣化を抑制することができる。また、硬化層３１１は、超硬合金で形成されているため、微細構造Ｆの耐傷性および耐摩耗性を向上することができる。また、第１プレスロール３１および第２プレスロール３２は、基材３００よりも表面自由エネルギーの小さいコーティング層３１２を有し、機能表面３１０は、コーティング層３１２で被覆されている。これにより、溶媒と接する表面が基材３００である場合よりも撥液性が向上するため、構成物質Ｍなどの付着をより抑制することができる。よって、プレス品質の低下を抑制することができる。
Ｂ．他の実施形態：
（Ｂ１）上記実施形態では、基材３００の外周面上に、機能表面３１０が形成されている。また、機能表面３１０は、硬化層３１１の表面によって形成されており、機能表面３１０はコーティング層３１２により被覆されている。この構成に限られず、機能表面３１０はコーティング層３１２により被覆されていなくてもよい。少なくとも撥液性を与える微細構造Ｆが形成されていることにより、第１プレスロール３１および第２プレスロール３２への構成物質Ｍの付着を抑制することができる。負極電極を作製する場合には、溶媒として水が使用される。水は有機溶媒よりも表面自由エネルギーが大きいため、機能表面３１０がコーティング層３１２により被覆されていなくても微細構造Ｆにより十分な撥液性が与えられるため、コーティング層３１２を備えていなくてもよい場合が多い。機能表面３１０がコーティング層３１２を備えない構成によれば、コーティング層３１２を形成する製造コストを削減することができる。
（Ｂ１）上記実施形態では、基材３００の外周面上に、機能表面３１０が形成されている。また、機能表面３１０は、硬化層３１１の表面によって形成されており、機能表面３１０はコーティング層３１２により被覆されている。この構成に限られず、機能表面３１０はコーティング層３１２により被覆されていなくてもよい。少なくとも撥液性を与える微細構造Ｆが形成されていることにより、第１プレスロール３１および第２プレスロール３２への構成物質Ｍの付着を抑制することができる。負極電極を作製する場合には、溶媒として水が使用される。水は有機溶媒よりも表面自由エネルギーが大きいため、機能表面３１０がコーティング層３１２により被覆されていなくても微細構造Ｆにより十分な撥液性が与えられるため、コーティング層３１２を備えていなくてもよい場合が多い。機能表面３１０がコーティング層３１２を備えない構成によれば、コーティング層３１２を形成する製造コストを削減することができる。
（Ｂ２）上記実施形態では、第１プレスロール３１および第２プレスロール３２は、基材３００の外周面上に硬化層３１１が形成され、硬化層３１１の表面によって機能表面３１０が形成されている。この構成に限られず、硬化層３１１を備えず、基材３００の表面によって機能表面３１０が形成されている構成でもよい。基材３００の表面であっても、機能表面３１０が形成されていることにより、撥液性を有することができる。よって、構成物質Ｍなどの付着を抑制することができ、プレス品質の低下を抑制することができる。
（Ｂ３）上記実施形態では、第１周期構造Ｆａと第２周期構造Ｆｂとが形成されている。これに限られず、第１周期構造Ｆａと第２周期構造Ｆｂとのいずれか一方のみが形成されている構成としてもよい。少なくとも第１周期構造Ｆａと第２周期構造Ｆｂとのいずれか一方が形成されていることにより、第１プレスロール３１および第２プレスロール３２が平滑面とされているよりも、撥液性を向上させることができる。よって、構成物質Ｍなどの付着を抑制することができ、プレス品質の低下を抑制することができる。
（Ｂ４）上記実施形態では、第１周期構造Ｆａとして、溝Ｄａが周期的に形成されている。第１周期構造Ｆａの形状は、溝に限られない。例えば、表面が曲面である溝形状でもよく、突起が表面に形成されている形状としてもよい。突起の形状は、例えば、円柱形状、または円錐形状とするとよい。
（Ｂ５）上記実施形態では、プレス部３０は、活物質層Ｌが両面に形成された金属箔Ｗをプレスする。プレス部３０によりプレスされる金属箔Ｗは、両面に活物質層Ｌが形成されている金属箔Ｗに限られず、一方の面にのみ活物質層Ｌが形成されている金属箔Ｗであってもよい。
（Ｂ６）上記実施形態では、リチウムイオン二次電池の電極製造を例示したが、リチウムイオン二次電池に限られず、例えば、リチウムイオンキャパシタなどの他の蓄電デバイスの製造工程において使用されるロールについても適用することができる。また、例えば、小麦粉、カルシウム、印刷用塗料などの粉末を例えば平坦な形状に成形するために使用されるロールについても適用することができる。
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
１０…混錬部、１１…容器、１２…スクリュー、２０…塗工乾燥部、３０…プレス部、３１…第１プレスロール、３２…第２プレスロール、５０…巻出し部、５１…巻出しロール、５２…第１搬送ロール、６０…塗工部、６１…塗工ヘッド、６１ａ…吐出口、６２…バックアップロール、７０…乾燥部、７１…乾燥室、７２…熱風発生装置、８０…巻取り部、８１…巻取りロール、８２…第２搬送ロール、１００…電極製造装置、３００…基材、３１０…機能表面、３１１…硬化層、３１２…コーティング層、３１３…表面構造体、Ｄａ…溝、Ｄｂ…凹部、Ｆ…微細構造、Ｆａ…第１周期構造、Ｆｂ…第２周期構造、Ｌ…活物質層、Ｍ…構成物質、Ｓ…塗工材、Ｗ…金属箔
Claims (4)
- 金属箔の少なくとも一方の面に活物質層が形成された電極を製造する電極製造装置であって、
基材と、前記基材の外周面上に形成され、撥液性を与える微細構造が形成された機能表面と、を有するプレスロールを有し、活物質層が形成された金属箔を前記プレスロールの前記機能表面によりプレスするプレス部を備える、電極製造装置。 - 請求項１に記載の電極製造装置であって、
前記プレスロールは、
前記基材よりも硬度の高い硬化層を有し、
前記機能表面は、前記硬化層の表面によって形成されている、電極製造装置。 - 請求項２に記載の電極製造装置であって、
前記硬化層は、超硬合金で形成されている、電極製造装置。 - 請求項１から３のいずれか一項に記載の電極製造装置であって、
前記プレスロールは、
前記基材よりも表面自由エネルギーの小さいコーティング層を有し、
前記機能表面は、前記コーティング層で被覆されている、電極製造装置。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP2020149701A JP2022044190A (ja) | 2020-09-07 | 2020-09-07 | 電極製造装置 |
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