JP2023051223A - 電池用電極製造装置及び電池用電極製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電極組成物の厚さ調整の精度を向上させること。【解決手段】電池用電極製造装置は、帯状の基材フィルムに対し、活物質及び電解液を含んだ湿潤粉体である電極組成物を供給する供給部と、前記基材フィルムと共に搬送方向に搬送される前記電極組成物のうち、前記基材フィルムから所定の高さ以上の部分を切り取るブレードと、前記ブレードにより切り取られた前記電極組成物を当該ブレードから除去する除去部とを備える。【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、電池用電極製造装置及び電池用電極製造方法に関する。

リチウムイオン電池は高容量の二次電池であり、近年様々な用途で使用されている。リチウムイオン電池の電極は、例えば、集電体やセパレータと共に、所定の厚さに調整された電極組成物をロールプレス等によって圧縮することで、作製される。

電極組成物の厚さを調整する技術として、特許文献１には、回転するベルトによって電極組成物の過剰分をすくい上げて分離することが記載されている。また、特許文献２には、スキージによって、活物質とバインダとを含む複合粒子の過剰分を除去することが記載されている。

特開２０１９－４６７６５号公報 特許第６０６７６３６号公報

電極組成物は、活物質及び電解液を含んだ湿潤粉体の場合がある。このような電極組成物について特許文献１や特許文献２の手法で厚さの調整を行なう場合、厚さ調整の精度を担保できない場合がある。具体的には、特許文献１の手法で厚さの調整を行なう場合、ベルトに電極組成物が巻き込まれるようにして、電極組成物を過度に除去してしまう場合がある。また、特許文献２の手法で厚さの調整を行なう場合、スキージの前面に複合粒子が滞留し、表面の荒れや被覆層の剥離が生じる場合がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、電極組成物の厚さ調整の精度を向上させることができる電池用電極製造装置及び電池用電極製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る電池用電極製造装置は、帯状の基材フィルムに対し、活物質及び電解液を含んだ湿潤粉体である電極組成物を供給する供給部と、前記基材フィルムと共に搬送方向に搬送される前記電極組成物のうち、前記基材フィルムから所定の高さ以上の部分を切り取るブレードと、前記ブレードにより切り取られた前記電極組成物を当該ブレードから除去する除去部とを備える。

本発明の電池用電極製造装置及び電池用電極製造方法によれば、電極組成物の厚さ調整の精度を向上させることができる。

図１は、実施形態の電池用電極製造装置を用いて製造される電池の単セルの断面模式図である。 図２は、実施形態の電池用電極製造装置の概略図である。 図３Ａは、実施形態の厚さ調整装置の一例を示す図である。 図３Ｂは、実施形態の厚さ調整装置の一例を示す図である。 図４は、実施形態の除去装置のベルトにおける接合部を示す図である。 図５Ａは、実施形態の除去装置のベルトが接合部を有する場合における、厚さ調整装置の一例を示す図である。 図５Ｂは、実施形態の除去装置のベルトが接合部を有する場合における、厚さ調整装置の一例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明を適用した実施形態について説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴部分を強調する目的で、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、同様の目的で、一部を省略して図示している場合がある。

＜組電池（二次電池）＞
実施形態の電池用電極製造装置及び電池用電極製造方法は、例えば、リチウムイオン電池の製造に適用される。リチウムイオン電池は、複数のリチウムイオン単電池（単セル又は電池セルとも記載する）を組み合わせてモジュール化した組電池、或いは、このような組電池を複数組み合わせて電圧及び容量を調整した電池パックの形態で使用される。

＜単セル（電池セル）＞
図１は、単セル１０の断面模式図である。単セル１０を複数組み合わせることで上記の組電池を作製することが可能である。例えば、単セル１０は、２つの電極（電池用電極）としての正極２０ａ及び負極２０ｂと、セパレータ３０とを有する。

セパレータ３０は、正極２０ａと負極２０ｂとの間に配置される。組電池において、複数の単セル１０は、正極２０ａと負極２０ｂとを同方向に向けて積層される。

セパレータ３０には、電解質が保持される。これにより、セパレータ３０は、電解質層として機能する。セパレータ３０は、正極２０ａ及び負極２０ｂの電極活物質層２２の間に配置され、これらが互いに接触することを抑制する。これにより、セパレータ３０は、正極２０ａと負極２０ｂとの間の隔壁として機能する。

セパレータ３０に保持される電解質としては、例えば、電解液またはゲルポリマー電解質等が挙げられる。これらの電解質を用いることで、高いリチウムイオン伝導性が確保される。セパレータの形態としては、例えば、上記電解質を吸収保持するポリマーや繊維からなる多孔性シートのセパレータや不織布セパレータなどを挙げることができる。

正極２０ａ及び負極２０ｂは、それぞれ、集電体２１と、電極活物質層２２と、枠体３５とを有する。電極活物質層２２と集電体２１とは、セパレータ３０側からこの順に並ぶ。枠体３５は、額縁状（環状）である。枠体３５は、電極活物質層２２の周囲を囲む。正極２０ａの枠体３５と負極２０ｂの枠体３５とは、互いに溶着され一体化されている。以下の説明において、正極２０ａ及び負極２０ｂの電極活物質層２２を互いに区別する場合、これらをそれぞれ正極活物質層２２ａ、負極活物質層２２ｂと呼ぶ。

＜正極集電体の具体例＞
正極集電体層２１ａを構成する正極集電体としては、公知のリチウムイオン単電池に用いられる集電体を用いることができ、例えば、公知の金属集電体及び導電材料と樹脂とから構成されてなる樹脂集電体（特開２０１２－１５０９０５号公報及び国際公開第２０１５／００５１１６号等に記載の樹脂集電体等）を用いることができる。正極集電体層２１ａを構成する正極集電体は、電池特性等の観点から、樹脂集電体であることが好ましい。

金属集電体としては、例えば、銅、アルミニウム、チタン、ニッケル、タンタル、ニオブ、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス、アンチモン及びこれらの金属を１種以上含む合金、並びに、ステンレス合金からなる群から選択される一種以上の金属材料が挙げられる。これらの金属材料は、薄板や金属箔等の形態で用いてもよい。また、上記金属材料以外で構成される基材表面にスパッタリング、電着、塗布等の方法により上記金属材料を形成したものを金属集電体として用いてもよい。

樹脂集電体としては、導電性フィラーとマトリックス樹脂とを含むことが好ましい。マトリックス樹脂としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）等が挙げられるが、特に限定されない。また、導電性フィラーは、導電性を有する材料から選択されれば特に限定されない。導電性フィラーは、その形状が繊維状である導電性繊維であってもよい。

樹脂集電体は、マトリックス樹脂及び導電性フィラーのほかに、その他の成分（分散剤、架橋促進剤、架橋剤、着色剤、紫外線吸収剤、可塑剤等）を含んでいてもよい。また、複数の樹脂集電体を積層して用いてもよく、樹脂集電体と金属箔とを積層して用いても良い。

正極集電体層２１ａの厚さは、特に限定されないが、５～１５０μｍであることが好ましい。複数の樹脂集電体を積層して正極集電体層２１ａとして用いる場合には、積層後の全体の厚さが５～１５０μｍであることが好ましい。正極集電体層２１ａは、例えば、マトリックス樹脂、導電性フィラー及び必要により用いるフィラー用分散剤を溶融混練して得られる導電性樹脂組成物を公知の方法でフィルム状に成形することにより得ることができる。

＜正極活物質の具体例＞
正極活物質層２２ａは、正極活物質を含む混合物の非結着体であることが好ましい。ここで、非結着体とは、正極活物質層中において正極活物質の位置が固定されておらず、正極活物質同士及び正極活物質と集電体とが不可逆的に固定されていないことを意味する。正極活物質層２２ａが非結着体である場合、正極活物質同士は不可逆的に固定されていないため、正極活物質同士の界面を機械的に破壊することなく分離することができ、正極活物質層２２ａに応力がかかった場合でも正極活物質が移動することで正極活物質層２２ａの破壊を防止することができ好ましい。非結着体である正極活物質層２２ａは、正極活物質層２２ａを、正極活物質と電解液とを含みかつ結着剤を含まない正極活物質層２２ａにする等の方法で得ることができる。なお、本明細書において、結着剤とは、正極活物質同士及び正極活物質と集電体とを可逆的に固定することができない薬剤を意味し、デンプン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、スチレン－ブタジエンゴム、ポリエチレン及びポリプロピレン等の公知の溶剤乾燥型のリチウムイオン電池用結着剤等が挙げられる。これらの結着剤は、溶剤に溶解又は分散して用いられ、溶剤を揮発、留去することで表面が粘着性を示すことなく固体化するので正極活物質同士及び正極活物質と集電体とを可逆的に固定することができない。

正極活物質としては、例えば、リチウムと遷移金属との複合酸化物、遷移金属元素が２種である複合酸化物、金属元素が３種類以上である複合酸化物等が挙げられるが、特に限定されない。

正極活物質は、その表面の少なくとも一部が高分子化合物を含む被覆材により被覆された被覆正極活物質であってもよい。正極活物質の周囲が被覆材で被覆されていると、正極の体積変化が緩和され、正極の膨張を抑制することができる。

被覆材を構成する高分子化合物としては、特開２０１７－０５４７０３号公報及び国際公開第２０１５／００５１１７号等に活物質被覆用樹脂として記載されたものを好適に用いることができる。

被覆材には、導電剤が含まれていてもよい。導電剤としては、正極集電体層２１ａに含まれる導電性フィラーと同様のものを好適に用いることができる。

正極活物質層２２ａには、粘着性樹脂が含まれていてもよい。粘着性樹脂としては、例えば、特開２０１７－０５４７０３号公報に記載された非水系二次電池活物質被覆用樹脂に少量の有機溶剤を混合してそのガラス転移温度を室温以下に調節したもの、及び、特開平１０－２５５８０５号公報に粘着剤として記載されたもの等を好適に用いることができる。なお、粘着性樹脂は、溶媒成分を揮発させて乾燥させても固体化せずに粘着性（水、溶剤、熱等を使用せずに僅かな圧力を加えることで接着する性質）を有する樹脂を意味する。一方、結着剤として用いられる溶液乾燥型の電極用バインダーは、溶媒成分を揮発させることで乾燥、固体化して活物質同士を強固に接着固定するものを意味する。したがって、上述した結着剤（溶液乾燥型の電極バインダー）と粘着性樹脂とは、異なる材料である。

正極活物質層２２ａには、電解質と非水溶媒を含む電解液が含まれていてもよい。電解質としては、公知の電解液に用いられているもの等が使用できる。非水溶媒としては、公知の電解液に用いられているもの（例えば、リン酸エステル、ニトリル化合物等及びこれらの混合物等）等が使用できる。例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）の混合液、又は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とプロピレンカーボネート（ＰＣ）の混合液を用いることができる。

正極活物質層２２ａには、導電助剤が含まれていてもよい。導電助剤としては、正極集電体層２１ａに含まれる導電性フィラーと同様の導電性材料を好適に用いることができる。

正極活物質層２２ａの厚さは、特に限定されるものではないが、電池性能の観点から、１５０～６００μｍであることが好ましく、２００～４５０μｍであることがより好ましい。

実施形態において、正極活物質層２２ａを形成するために供給される正極組成物は、正極活物質と非水電解液を含んでなる湿潤粉体である。また、湿潤粉体はペンデュラー状態又はファニキュラー状態であることがより好ましい。

湿潤粉体における非水電解液の割合は、特に限定されないが、ペンデュラー状態又はファニキュラー状態とするためには、正極の場合には非水電解液の割合を湿潤粉体全体の０．５～１５重量％とすることが望ましい。

＜負極集電体の具体例＞
負極集電体層２１ｂを構成する負極集電体としては、正極集電体で記載した構成と同様のものを適宜選択して用いることができ、同様の方法により得ることができる。負極集電体層２１ｂは、電池特性等の観点から、樹脂集電体であることが好ましい。負極集電体層２１ｂの厚さは、特に限定されないが、５～１５０μｍであることが好ましい。

＜負極活物質の具体例＞
負極活物質層２２ｂは、負極活物質を含む混合物の非結着体であることが好ましい。負極活物質層が非結着体であることが好ましい理由、及び非結着体である負極活物質層２２ｂを得る方法等は、正極活物質層２２ａが非結着体であることが好ましい理由、及び非結着体である正極活物質層２２ａを得る方法と同様である。

負極活物質としては、例えば、炭素系材料、珪素系材料及びこれらの混合物等を用いることができるが、特に限定されない。

負極活物質は、その表面の少なくとも一部が高分子化合物を含む被覆材により被覆された被覆負極活物質であってもよい。負極活物質の周囲が被覆材で被覆されていると、負極の体積変化が緩和され、負極の膨張を抑制することができる。

被覆材としては、被覆正極活物質を構成する被覆材と同様のものを好適に用いることができる。

負極活物質層２２ｂは、電解質と非水溶媒を含む電解液を含有する。電解液の組成は、正極活物質層２２ａに含まれる電解液と同様の電解液を好適に用いることができる。

負極活物質層２２ｂには、導電助剤が含まれていてもよい。導電助剤としては、正極活物質層２２ａに含まれる導電性フィラーと同様の導電性材料を好適に用いることができる。

負極活物質層２２ｂには、粘着性樹脂が含まれていてもよい。粘着性樹脂としては、正極活物質層２２ａの任意成分である粘着性樹脂と同様のものを好適に用いることができる。

負極活物質層２２ｂの厚さは、特に限定されるものではないが、電池性能の観点から、１５０～６００μｍであることが好ましく、２００～４５０μｍであることがより好ましい。

実施形態において、負極活物質層２２ｂを形成するために供給される負極組成物は、負極活物質と非水電解液を含んでなる湿潤粉体である。また、湿潤粉体はペンデュラー状態又はファニキュラー状態であることがより好ましい。

湿潤粉体における非水電解液の割合は、特に限定されないが、ペンデュラー状態又はファニキュラー状態とするためには、負極の場合には非水電解液の割合を湿潤粉体全体の０．５～２５重量％とすることが望ましい。

＜セパレータの具体例＞
セパレータ３０に保持される電解質としては、例えば、電解液又はゲルポリマー電解質等が挙げられる。セパレータ３０は、これらの電解質を用いることで、高いリチウムイオン伝導性が確保される。セパレータ３０の形態としては、例えば、ポリエチレン又はポリプロピレン製の多孔性フィルム等が挙げられるが、特に限定されない。

＜枠体の具体例＞
枠体３５としては、電解液に対して耐久性のある材料であれば特に限定されないが、例えば、高分子材料が好ましく、熱硬化性高分子材料がより好ましい。枠体３５を構成する材料としては、絶縁性、シール性（液密性）、電池動作温度下での耐熱性等を有するものであればよく、樹脂材料が好適に採用される。より具体的には、枠体３５としては、例えば、エポキシ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂及びポリフッ化ビニリデン樹脂等が挙げられ、耐久性が高く取り扱いが容易であることからエポキシ系樹脂が好ましい。

＜製造装置及び電池用電極の製造方法＞
次に、本実施形態の電池用電極製造装置及び電池用電極製造方法（以下、製造方法と略して呼ぶ）について説明する。例えば、電池用電極製造装置及び電池用電極製造方法では、まず正極２０ａ及び負極２０ｂが製造される。正極２０ａの製造方法と負極２０ｂの製造方法とは、主に電極活物質層２２に含まれる電極活物質が異なる。ここでは、電極２０の製造方法として、正極２０ａ及び負極２０ｂの製造方法をまとめて説明する。

図２は、電池用電極製造装置１０００の概略図である。例えば、電池用電極製造装置１０００は、チャンバ１００、枠体供給装置２００、電極組成物供給装置３００、厚さ調整装置４００、圧縮装置５００及び搬送装置６００を含む。以下では一例として、帯状の基材フィルムが帯状の集電体２１Ｂである場合について説明する。

チャンバ１００は、内部を大気圧よりも減圧された状態に保持できる部屋である。チャンバ１００の内部は、図示しない減圧ポンプにより大気圧よりも減圧される。なお、標準大気圧は、約１０１３ｈＰａ（約１０^５Ｐａ）である。

例えば、チャンバ１００の外部に集電体ロール２１Ｒが配置され、集電体ロール２１Ｒから引き出された帯状の集電体２１Ｂが、スリットを通してチャンバ１００の内部に搬送される。以下、帯状の集電体２１Ｂを集電体２１Ｂと記載する場合がある。なお、集電体２１Ｂは、上述した集電体２１が所定の形状に切り出される前のものである。集電体２１Ｂは、搬送方向Ｄに沿って搬送される。例えば、集電体２１Ｂは、搬送装置６００によって所定の速度で搬送される。以下では、集電体２１Ｂが搬送される方向を下流側Ｄ１、その反対方向を上流側Ｄ２として説明する。なお、集電体ロール２１Ｒが配置されるチャンバ１００の外部空間は、常圧であってもよいし、チャンバ１００と異なるチャンバによって減圧されていてもよい。

枠体供給装置２００は、搬送される集電体２１Ｂに対して枠体３５を供給する。なお、図２では枠体供給装置２００がチャンバ１００の内部に配置される場合を示すが、枠体供給装置２００はチャンバ１００の外部に配置されてもよい。例えば、枠体供給装置２００は、ロボットアームを有し、事前に製造された枠体３５を、搬送される集電体２１Ｂ上の所定の位置に配置する。なお、枠体３５を集電体２１Ｂに配置した後、集電体２１Ｂ及び枠体３５を挟み込むように、ロールプレスで圧縮することとしてもよい。

また、図２においては予め製造された枠体３５を集電体２１Ｂ上に置くものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、枠体３５は、集電体２１Ｂの上で製造されてもよい。一例を挙げると、集電体２１Ｂを基材とし、ディスペンサーやコーター等によって集電体２１Ｂ上に所定の材料を所定の形状に吐出又は塗布することで、集電体２１Ｂ上に枠体３５を形成することができる。

電極組成物供給装置３００は、図２に示す通り、チャンバ１００内で搬送される集電体２１Ｂ上に電極組成物２２ｃを供給する。電極組成物供給装置３００は、供給部の一例である。上述したように、実施形態において、電極活物質層２２（正極活物質層２２ａ、負極活物質層２２ｂ）を形成するために、電極組成物供給装置３００から供給される電極組成物２２ｃ（正極組成物、負極組成物）は、電極活物質（正極活物質、負極活物質）と電解液（非水電解液）を含んでなる湿潤粉体である。また、実施形態において、電極組成物２２ｃとしての湿潤粉体は、ペンデュラー状態又はファニキュラー状態であることがより好ましい。また、電極活物質は、高分子化合物を含む被覆材により被覆された被覆電極活物質である。

例えば、電極組成物供給装置３００は、内部に電極組成物を保持するホッパと、当該ホッパの開口を開閉するシャッタとを備える。この場合、電極組成物供給装置３００は、シャッタを開閉することにより、搬送される集電体２１Ｂ上の搬送方向Ｄにおける所望の位置に電極組成物２２ｃを供給することができる。電極組成物２２ｃに含まれる電極活物質は、被覆電極活物質であるため、集電体２１Ｂ上に供給する工程では、電極組成物２２ｃを柔らかい状態にしておくことが必要となる。

厚さ調整装置４００は、集電体２１Ｂに対して供給された電極組成物２２ｃの厚さを調整する。即ち、集電体２１Ｂへの電極組成物２２ｃの供給は電極組成物供給装置３００によって制御されるが、供給される電極組成物２２ｃの量には誤差が生じる場合がある。特に、電極組成物２２ｃが湿潤粉体である場合には、ホッパ内で湿潤粉体の一部が固着してしまう等、電極組成物２２ｃの挙動を制御することが難しい。また、電極組成物２２ｃの量を制御できるとしても、集電体２１Ｂ上における位置ごとに、電極組成物２２ｃの厚さにばらつきが生じる場合がある。

そこで、電極組成物供給装置３００は、所定の厚さを超えるように電極組成物２２ｃの供給を行ない、厚さ調整装置４００は、電極組成物２２ｃの厚さを所定の厚さに調整する。これにより、圧縮装置５００による圧縮工程の前に、電極組成物２２ｃの厚さをより精度良く調整することができる。

圧縮装置５００は、集電体２１Ｂ上に供給され、厚さ調整装置４００によって厚さが調整された電極組成物２２ｃを圧縮することで、図１に示した電極活物質層２２を形成する。例えば、圧縮装置５００は、図２に示すような一対のローラである。この場合、圧縮装置５００は、集電体２１Ｂ、枠体３５及び電極組成物２２ｃを挟み込んで圧縮することにより、正極２０ａ又は負極２０ｂを製造することができる。

なお、図１では、圧縮装置５００として一対のローラのみを示すが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、電池用電極製造装置１０００は、圧縮装置５００として一対のローラを複数備え、集電体２１Ｂ、枠体３５及び電極組成物２２ｃを段階的に圧縮する構成としても構わない。また、ローラと電極組成物２２ｃとの間に離型フィルムを挟んだ状態で、電極組成物２２ｃの圧縮を行なうこととしてもよい。これにより、電極組成物２２ｃの一部がローラに付着することを回避し、電極組成物２２ｃの表面をより平滑にすることができる。或いは、ローラと電極組成物２２ｃとの間にセパレータ３０を挟んだ状態で、電極組成物２２ｃの圧縮を行なうこととしてもよい。これにより、電極組成物２２ｃの表面をより平滑にすることができるとともに、正極２０ａ又は負極２０ｂに対してセパレータ３０を供給する工程を省略することができる。

搬送装置６００は、集電体２１Ｂを、搬送方向Ｄに沿って搬送する。勿論、集電体２１Ｂ上に供給された電極組成物２２ｃ及び枠体３５も、集電体２１Ｂと共に、搬送装置６００によって搬送される。例えば、搬送装置６００は、ベルトと当該ベルトを駆動させる駆動機構を含んだベルトコンベアである。この場合、集電体２１Ｂは、搬送装置６００におけるベルトに載置された状態で搬送される。

例えば、搬送装置６００は、集電体２１Ｂを、一定の速度で搬送する。或いは、搬送装置６００は、集電体２１Ｂを、適宜速度を変化させながら搬送する。例えば、搬送装置６００は、電極組成物供給装置３００から集電体２１Ｂへの活物質の供給が行なわれる際に集電体２１Ｂ及び枠体３５が停止するように、搬送と停止とを制御する。

次に、厚さ調整装置４００について、図３Ａ及び図３Ｂを用いてより詳細に説明する。図３Ａ及び図３Ｂは、厚さ調整装置４００の一例を示す図である。なお、図３Ａは、搬送方向Ｄ及び鉛直方向に対して垂直な方向から厚さ調整装置４００を示した図であり、図３Ｂは、厚さ調整装置４００の斜視図である。

図３Ａにおいては、搬送装置６００として、ベルト６０１、及び、ローラ６０２ａ～６０２ｄを示す。ベルト６０１は、集電体２１Ｂを載置する。ローラ６０２ａ～６０２ｄは、駆動機構の一例であり、ベルト６０１を搬送方向Ｄの下流側Ｄ１に搬送する。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、厚さ調整装置４００は、ブレード４０１と、除去装置４０２とを含む。ブレード４０１は、ブレードの一例である。除去装置４０２は、除去部の一例である。

ブレード４０１は、集電体２１Ｂと共に搬送方向Ｄに搬送される電極組成物２２ｃのうち、集電体２１Ｂから所定の高さ以上の部分を切り取る。即ち、ブレード４０１は、電極組成物２２ｃの余剰分を切り取る。以下、ブレード４０１により切り取られた余剰分の電極組成物２２ｃを、余剰電極組成物とも記載する。例えば、ブレード４０１は、図３Ａに示すように、搬送方向Ｄに対し略平行に配置される。ブレード４０１の素材については限定されるものではなく、任意の金属や樹脂材料等を用いて作製することができる。

除去装置４０２は、余剰電極組成物をブレード４０１から除去する。即ち、ブレード４０１により切り取られた余剰電極組成物は、ブレード４０１の上面に蓄積される。除去装置４０２は、余剰電極組成物を除去することでブレード４０１の上面に余剰電極組成物が滞留しないようにし、ひいては、厚さが調整された後の電極組成物２２ｃに余剰電極組成物がこぼれるといった事態を予防することができる。

例えば、除去装置４０２は、輪状のベルト４０２ａ、ローラ４０２ｂ及びローラ４０２ｃを含んだベルトコンベアである。ローラ４０２ｂ及びローラ４０２ｃは、ベルト４０２ａを回転させる駆動機構である。図３Ａに矢印で示す通り、ベルト４０２ａは、搬送方向Ｄ及び鉛直方向に対して垂直な方向を回転軸として、ベルト４０２ａ上面の移動方向が搬送方向Ｄの下流側Ｄ１に一致する方向に回転する。即ち、図３Ａにおいて、ベルト４０２ａは時計回り（右回り）に回転する。ベルト４０２ａの作製方法については特に限定されるものではないが、例えば、帯状のシートの両端を接合して輪状にすることで、輪状のベルト４０２ａを作成することができる。

更に、ベルト４０２ａは、搬送方向Ｄの上流側Ｄ２の一端がブレード４０１の上面に近接するように配置される。図３Ａ及び図３Ｂにおいては、ベルト４０２ａにおいてローラ４０２ｂにより支持される側の一端がブレード４０１の上面に近接する場合を図示する。ベルト４０２ａとブレード４０１とは接触していてもよいし、ブレード４０１の上面に乗った余剰電極組成物が通らない程度の隙間をあけて配置されてもよい。

ベルト４０２ａの回転速度について特に限定されるものではないが、ベルト４０２ａの上面の移動速度が、集電体２１Ｂ及び電極組成物２２ｃの搬送方向Ｄへの搬送速度と比較して、同じ又は速い速度であることが好ましい。これにより、余剰電極組成物がブレード４０１の上面に蓄積するよりも速いペースで、ブレード４０１の上面から余剰電極組成物を除去することができる。

厚さ調整装置４００は、図３Ａ及び図３Ｂに示す通り、除去装置４０２によってブレード４０１から除去された余剰電極組成物を搬送する搬送ベルト４０３を更に備えてもよい。即ち、ブレード４０１の上面から除去された余剰電極組成物は、ベルト４０２ａの上面のうち搬送方向Ｄの下流側Ｄ１の一端から落下する。搬送ベルト４０３は、ベルト４０２ａから落下した余剰電極組成物を受けて、搬送方向Ｄ及び鉛直方向に対して略直交する方向に搬送する。例えば、搬送ベルト４０３は、余剰電極組成物を、チャンバ１００の外部まで搬送することができる。

ここで、上述した通り、ベルト４０２ａは、帯状のシートの両端を接合して輪状にしたものである場合がある。この場合、ベルト４０２ａには、図４に示すような接合部が生じる。当該接合部により、ブレード４０１の上面からの余剰電極組成物の除去に不具合を生じるおそれがある。

そこで、ベルト４０２ａの接合部がブレード４０１に近接する際、ブレード４０１が、第１の枠体３５の内部に供給され電極組成物２２ｃと、隣接する第２の枠体３５の内部に供給された電極組成物２２ｃとの間の隙間に位置するように制御してもよい。即ち、電極組成物２２ｃの間の隙間に位置する間、ブレード４０１の上面に電極組成物２２ｃは蓄積されないため、ベルト４０２ａに接合部が含まれる場合であっても、余剰電極組成物の除去に不具合を生じることはなくなる。

具体的には、まず、輪状のベルト４０２ａにおける１週分の長さが、集電体２１Ｂ上に枠体３５を配置する間隔の整数倍の長さとなるように調整される。また、ベルト４０２ａの回転速度は、ベルト４０２ａの上面の移動速度が、集電体２１Ｂ及び電極組成物２２ｃの搬送方向Ｄへの搬送速度と同じになるように調整される。これにより、ベルト４０２ａの接合部がブレード４０１に近接するタイミングと、ブレード４０１が電極組成物２２ｃの間の隙間に位置するタイミングとを同期させることができる。

例えば、図５Ａに示すように、ブレード４０１が電極組成物２２ｃにおける所定の高さ以上の部分を切り取っている間、ベルト４０２ａにおける接合部以外の部分が、ブレード４０１に近接する。図５Ａに示す場合、ブレード４０１により切り取られた余剰電極組成物はブレード４０１の上面に蓄積されるが、ベルト４０２ａにおける接合部以外の部分によって除去され、余剰電極組成物の滞留は生じない。

また、図５Ｂに示すように、ブレード４０１が電極組成物２２ｃの間の隙間に位置する間、ベルト４０２ａにおける接合部が、ブレード４０１に近接する。図５Ｂに示す場合、ブレード４０１は電極組成物２２ｃに接しておらず、余剰電極組成物が新たに蓄積されることはないため、余剰電極組成物の滞留は生じない。

上述したように、厚さ調整装置４００は、電極組成物２２ｃの余剰分をブレード４０１で切り取った上で、除去装置４０２により除去する。ここで、電極組成物２２ｃは湿潤粉体であり、圧力が加わると固着してしまう。従って、例えば特許文献１に記載のように、電極組成物２２ｃの余剰分をベルトによって直接除去しようとすると、固着した電極組成物２２ｃが根こそぎベルトに巻き込まれ、電極組成物２２ｃを過度に除去してしまう場合がある。また、例えば特許文献２に記載のように、スキージで厚さを調整しようとすると、スキージの前面に電極組成物２２ｃが固着し、厚さ調整後の電極組成物２２ｃの表面が荒れてしまったり、被覆層が剥離してしまったりする場合がある。これに対し、上述の厚さ調整装置４００によれば、ブレード４０１によって電極組成物２２ｃの固着を回避しつつ余剰分を分離させ、更に、除去装置４０２によって電極組成物２２ｃの余剰分が滞留しないようにすることができる。即ち、電極組成物２２ｃの厚さ調整の精度を向上させることができる

また、実施形態では、電極組成物供給装置３００による電極組成物２２ｃの供給や、厚さ調整装置４００による電極組成物２２ｃの厚さ調整、圧縮装置５００による電極組成物２２ｃの圧縮といった各工程を、内部が大気圧よりも減圧されたチャンバ１００内で実行する。これにより、電極組成物２２ｃの内部に空気が残留することが防止でき、電極活物質層２２の均一性を向上することができる。

なお、上述した実施形態では、電極組成物２２ｃが集電体２１Ｂ上かつ枠体３５の内部に供給され、枠体３５の内部における電極組成物２２ｃの厚さを調整する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、帯状の集電体２１Ｂの上に連続的に電極組成物２２ｃを載置して、厚さ調整装置４００により厚さを調整し、その後、枠体３５が配置可能なように電極組成物２２ｃをトリミングしても良い。或いは、帯状の集電体２１Ｂ上にマスク等内部に電極活物質層２２を形成できる空間のあるものが載置され、その内部に電極組成物２２ｃが供給された状態において、厚さ調整装置４００により厚さを調整してもよい。かかる場合、マスクが除去された後に、枠体３５が載置される。

また、上述した実施形態では、電極組成物２２ｃが載置される帯状の基材フィルムが帯状の集電体２１Ｂであるものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図２に示した帯状の集電体２１Ｂに代えて、帯状のセパレータシートや、帯状の離形フィルムを基材フィルムとしてもよい。なお、帯状のセパレータシートは、後にトリミングすることで、図１に示したセパレータ３０を形成することができる。

例えば、セパレータシートを基材フィルムとする場合、セパレータシート上に電極組成物２２ｃ及び枠体３５を供給し、電極組成物２２ｃにおけるセパレータシートと反対側の面に集電体２１Ｂを供給し、更に、セパレータシート及び集電体２１Ｂを所定の形状にトリミングすることで、正極２０ａ又は負極２０ｂを作製することができる。

また、離形フィルムを基材フィルムとする場合、離形フィルム上に電極組成物２２ｃ及び枠体３５を供給し、電極組成物２２ｃにおける離形フィルムと反対側の面に集電体２１Ｂを供給し、離形フィルムを回収した後、集電体２１Ｂと反対側の面にセパレータシートを供給し、更に、集電体２１Ｂ及びセパレータシートを所定の形状にトリミングすることで、正極２０ａ又は負極２０ｂを作製することができる。なお、セパレータシートを供給して後にトリミングすることに代え、電極組成物２２ｃに対してセパレータ３０を供給することとしても構わない。

或いは、離形フィルム上に電極組成物２２ｃ及び枠体３５を供給し、電極組成物２２ｃにおける離形フィルムと反対側の面にセパレータシートを供給し、離形フィルムを回収した後、セパレータシートと反対側の面に集電体２１Ｂを供給し、更に、セパレータシート及び集電体２１Ｂを所定の形状にトリミングすることで、正極２０ａ又は負極２０ｂを作製することができる。なお、集電体２１Ｂを供給して後にトリミングすることに代え、所定の形状にトリミングされた集電体２１を電極組成物２２ｃに対して供給することとしても構わない。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。更に、各実施形態で示した構成のそれぞれを適宜組み合わせて利用できることは、言うまでもない。

１０：単セル
２０：電極
２０ａ：正極
２０ｂ：負極
２１：集電体
２１ａ：正極集電体層
２１ｂ：負極集電体層
２１Ｂ：帯状の集電体
２１Ｒ：集電体ロール
２２：電極活物質層
２２ａ：正極活物質層
２２ｂ：負極活物質層
２２ｃ：電極組成物
３０：セパレータ
３５：枠体
１００：チャンバ
２００：枠体供給装置
３００：電極組成物供給装置
４００：厚さ調整装置
４０１：ブレード
４０２：除去装置
４０２ａ：ベルト
４０２ｂ：ローラ
４０２ｃ：ローラ
４０３：搬送ベルト
５００：圧縮装置
６００：搬送装置
１０００：電池用電極製造装置
Ｄ：搬送方向
Ｄ１：下流側
Ｄ２：上流側

Claims (8)

1. 帯状の基材フィルムに対し、活物質及び電解液を含んだ湿潤粉体である電極組成物を供給する供給部と、
   前記基材フィルムと共に搬送方向に搬送される前記電極組成物のうち、前記基材フィルムから所定の高さ以上の部分を切り取るブレードと、
   前記ブレードにより切り取られた前記電極組成物を当該ブレードから除去する除去部と
   を備える、電池用電極製造装置。
2. 前記ブレードは、前記搬送方向に対し略平行に配置される、請求項１に記載の電池用電極製造装置。
3. 前記除去部は、輪状のベルトと当該ベルトを回転させる駆動機構を含んだベルトコンベアである、請求項１又は２に記載の電池用電極製造装置。
4. 前記ベルトは、前記搬送方向に対して上流側の一端が前記ブレードの上面に近接し、前記搬送方向及び鉛直方向対して垂直な方向を回転軸として、当該ベルトの上面の移動方向と前記搬送方向とが一致する方向に回転することで、前記ブレードにより切り取られた前記電極組成物を当該ブレードから除去する、請求項３に記載の電池用電極製造装置。
5. 前記ベルトの上面の移動速度は、前記基材フィルム及び前記電極組成物の前記搬送方向への搬送速度と比較して、同じ又は速い速度である、請求項４に記載の電池用電極製造装置。
6. 前記ベルトの上面のうち前記搬送方向に対して下流側の一端から落下する前記電極組成物を受けて、前記搬送方向及び前記鉛直方向に対して略直交する方向に搬送する搬送ベルトを更に備える、請求項５に記載の電池用電極製造装置。
7. 前記電極組成物は、前記基材フィルム上かつ枠体の内部に供給され、
   前記ベルトは、帯状のシートの両端を接合して輪状にしたものであり、
   前記ベルトの１周分の長さは、前記基材フィルム上に前記枠体を配置する間隔の整数倍の長さを有し、
   前記ベルトは、当該ベルトを輪状にする際に生じた接合部が、第１の枠体の内部に供給された前記電極組成物と、前記第１の枠体に隣接する第２の枠体の内部に供給された前記電極組成物との間の隙間に位置するように回転する、請求項５又は６に記載の電池用電極製造装置。
8. 帯状の基材フィルムに対し、活物質及び電解液を含んだ湿潤粉体である電極組成物を供給し、
   前記基材フィルムと共に搬送方向に搬送される前記電極組成物のうち、前記基材フィルムから所定の高さ以上の部分をブレードで切り取り、
   前記ブレードにより切り取られた前記電極組成物を当該ブレードから除去する
   ことを含む、電池用電極製造方法。

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