JP2023148517A - 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】基材フィルム上から余分な電極組成物を除去すること。【解決手段】電池用電極製造装置は、帯状の基材フィルムを搬送する搬送部と、搬送される前記基材フィルムにおける規定位置に対して、活物質を含む電極組成物を供給する供給部と、前記基材フィルムにおける、前記規定位置と異なる位置に供給された前記電極組成物を検出する検出部と、前記異なる位置に供給された前記電極組成物を除去する除去部とを備える。【選択図】図２

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、活物質層、集電体層、セパレータ、及び、活物質層を封入する枠体等によって構成される（例えば、特許文献１参照）。リチウムイオン電池における活物質層は、例えば、帯状の基材フィルムに対して電極組成物を供給し、ロールプレス等によって圧縮することで形成することができる。

基材フィルムに対する電極組成物の供給時においては、基材フィルム上の規定位置に対して正確に電極組成物を供給することが好ましいが、規定位置から電極組成物がこぼれてしまうケースも想定される。このような余分な電極組成物は、リチウムイオン電池の不具合の原因となるおそれがある。

特許第６６３３８６６号公報 特開２００１－７０８９１号公報

余分な物質を製造ライン上から除去する技術として、特許文献２には、不良物体を検出して吸引することにより、当該不良物体を除去することについて記載されている。しかしなら、リチウムイオン電池の製造に用いられる電極組成物は挙動の制御が難しく、単に吸引しようとしても基材フィルム上から除去しきれない場合がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、基材フィルム上から余分な電極組成物を除去す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を搬送する搬送部と、搬送される前記基材フィルムにおける規定位置に対して、活物質を含む電極組成物を供給する供給部と、前記基材フィルムにおける、前記規定位置と異なる位置に供給された前記電極組成物を検出する検出部と、前記異なる位置に供給された前記電極組成物を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、基材フィルム上から余分な電極組成物を除去することができる。

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３は、実施形態の検出装置の一例を示す図である。 図４Ａは、実施形態の除去装置の一例を示す図である。 図４Ｂは、実施形態の除去装置の一例を示す図である。 図５は、実施形態の除去装置の一例を示す図である。 図６は、実施形態の除去装置の一例を示す図である。 図７Ａは、実施形態の除去装置の一例を示す図である。 図７Ｂは、実施形態の除去装置の一例を示す図である。 図８は、実施形態の除去装置の一例を示す図である。 図９は、実施形態の除去装置の一例を示す図である。 図１０は、実施形態の除去装置の一例を示す図である。

（実施形態）
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。

本明細書におけるリチウムイオン電池は、電荷担体としてリチウムイオンを利用し、正負極間のリチウムイオンの移動により充放電が行われる二次電池をいう。当該リチウムイオン電池（二次電池）は、電解質に液体材料を使用した電池を含み、電解質に固体材料を使用した電池（いわゆる全固体電池）を含む。また本実施形態におけるリチウムイオン電池は、集電体として金属箔（金属集電箔）を有する電池を含み、金属箔に代わって導電性材料が添加された樹脂から構成される、いわゆる樹脂集電体を有する電池を含む。当該樹脂集電体を、後述するバイポーラ電極用樹脂集電体として用いる場合には、当該樹脂集電体の一方の面に正極を形成し、もう一方の面に負極を形成して双極型電極を構成したものであってもよい。なお、本実施形態におけるリチウムイオン電池は、バインダを用いて正極または負極活物質等を正極用または負極用集電体にそれぞれ塗布して電極を構成したものを含み、双極型の電池の場合には、集電体の一方の面にバインダを用いて正極活物質等を塗布して正極層を、反対側の面にバインダを用いて負極活物質等を塗布して負極層を有する双極型電極を構成したものを含む。

組電池の積層方法は、任意である。積層方法の一例として、第１面に正極樹脂集電体を有し、第２面に負極樹脂集電体を有する単セルを、隣り合う一対の単セルの第１面（正極側）と第２面（負極側）とが隣接するように直列に複数積層した積層電池としても良い。別の一例として、一枚の樹脂集電体の片面に正極層を設け、樹脂集電体の他方の面に負極層を設けた単セルを、電解質層を介して複数積層した積層電池としても良い。

＜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２０（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等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ってもよい。この場合、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ってもよい。この場合、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。セパレータとして、硫化物系、酸化物系の無機系固体電解質、または高分子系の有機系固体電解質などを適用することもできる。固体電解質の適用により、全固体電池を構成することができる。

＜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。

＜電池用電極製造装置及び電池用電極製造方法＞
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、搬送装置２００、電極組成物供給装置３００、枠体供給装置４００、プレス装置５００、検出装置６００及び除去装置７００を含む。なお、以下では、帯状の基材フィルムが帯状の集電体２１Ｂである場合を一例として説明する。

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１０５Ｐａ）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Ｄａに沿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Ｄａ１、その反対方向を上流側Ｄａ２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。

なお、図２に示す通り、鉛直方向Ｄｂにおける上側をＤｂ１、鉛直方向Ｄｂにおける下側をＤｂ２とする。搬送方向Ｄａ及び鉛直方向Ｄｂに対して直交する方向は、集電体２１Ｂ、及び、集電体２１Ｂに載置される電極組成物２２ｃの幅方向に対応する。

搬送装置２００は、集電体２１Ｂを、搬送方向Ｄａの下流側Ｄａ１に搬送する。例えば、チャンバ１００の外部において、搬送装置２００は、２つのローラで集電体２１Ｂを挟み込みつつ当該ローラを回転させることで、集電体２１Ｂを搬送方向Ｄａの下流側Ｄａ１に搬送する。これにより、搬送装置２００は、スリットを通して集電体２１Ｂをチャンバ１００内に搬送する。また、チャンバ１００の内部において、搬送装置２００は、集電体２１Ｂを下側から支持するベルトコンベアにより、集電体２１Ｂを搬送方向Ｄａの下流側Ｄａ１に搬送する。なお、後述の電極組成物供給装置３００による電極組成物２２ｃの供給が行なわれた後、搬送装置２００は、電極組成物２２ｃを載せた集電体２１Ｂを搬送することとなる。また、後述の枠体供給装置４００による枠体３５の供給が行なわれた後、搬送装置２００は、枠体３５及び電極組成物２２ｃを載せた集電体２１Ｂを搬送することとなる。搬送装置２００は、搬送部の一例である。

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２２ｃは、少なくとも活物質（正極活物質又は負極活物質）を含む物質である。後述するプレス装置５００によって電極組成物２２ｃを圧縮することにより、電極活物質層２２（正極活物質層２２ａ、負極活物質層２２ｂ）が形成される。

一例を挙げると、電極組成物供給装置３００は、ホッパ及びシャッタから構成される。この場合、電極組成物供給装置３００は、鉛直方向Ｄｂの下側Ｄｂ２に開口を有するホッパ１の内部に電極組成物２２ｃを保持するとともに、ホッパの開口をシャッタで開閉することにより、集電体２１Ｂ上の規定位置に対して所定量の電極組成物２２ｃを供給することができる。電極組成物供給装置３００は、供給部の一例である。

枠体供給装置４００は、搬送される集電体２１Ｂに対して枠体３５を供給する。例えば、枠体供給装置４００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。或いは、枠体供給装置４００は、集電体２１Ｂの上で枠体３５を製造してもよい。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。

プレス装置５００は、集電体２１Ｂに供給された電極組成物２２ｃを圧縮する。例えば、プレス装置５００は、図２に示す通り、上部ローラ５０１及び下部ローラ５０２を有する。プレス装置５００は、上部ローラ５０１及び下部ローラ５０２により、集電体２１Ｂに供給された電極組成物２２ｃを挟み込んで圧縮する。即ち、プレス装置５００は、電極組成物２２ｃに対するロールプレスを実行する。

プレス装置５００による圧縮工程の後、図１に示したセパレータ３０が更に供給され、単セル１０が作製される。セパレータ３０の供給は、搬送方向Ｄａに沿って搬送される集電体２１Ｂ及び電極組成物２２ｃに対して連続的に行なわれてもよいし、集電体２１Ｂや電極組成物２２ｃを所定単位に分割した後、枚葉に行なってもよい。

ここで、上述した電極組成物供給装置３００による電極組成物２２ｃの供給時においては、集電体２１Ｂ上の規定位置に対して正確に電極組成物２２ｃを供給することが好ましいが、規定位置から電極組成物２２ｃがこぼれてしまうケースも想定される。このような余分な電極組成物２２ｃは、リチウムイオン電池の不具合の原因となるおそれがあるため、除去することが好ましい。

しかしながら、電極組成物２２ｃは挙動の制御が難しく、単に吸引しようとしても集電体２１Ｂ上から除去しきれない場合がある。特に、電極組成物２２ｃ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場合がある。湿潤粉体は集電体２１Ｂに対して付着してしまうため、除去することが特に難しい。

そこで、実施形態の電池用電極製造装置１０００においては、以下で説明する検出装置６００及び除去装置７００によって、集電体２１Ｂ上から余分な電極組成物２２ｃを除去することを可能とする。

図３においては、検出装置６００の一例として、カメラ６１０を図示する。カメラ６１０は、電極組成物２２ｃが載置された集電体２１Ｂを撮影し、撮影画像について画像認識を行なうことにより、規定位置と異なる位置に供給された電極組成物２２ｃを検出する。以下では、規定位置と異なる位置に供給された電極組成物２２ｃを、電極組成物２２ｃ’とも記載する。即ち、電極組成物２２ｃ’は、余分な電極組成物２２ｃであり、除去装置７００による除去処理の対象である。

検出装置６００はカメラ６１０に限定されるものではなく、電極組成物２２ｃ’を検出することが可能であれば任意の変形が可能である。例えば、検出装置６００は深度センサであってもよい。この場合、検出装置６００は、集電体２１Ｂの表面形状を解析して電極組成物２２ｃ’を検出する。また、例えば、検出装置６００は光源を含み、集電体２１Ｂを透過した光の強度から電極組成物２２ｃ’を検出してもよい。即ち、電極組成物２２ｃ’の存在によって光が減衰することから、集電体２１Ｂを透過した光の強度分布を取得することにより、電極組成物２２ｃ’の存在及びその位置を検出することができる。

図４Ａ及び図４Ｂにおいては、除去装置７００の一例として、レール７１１、アーム７１２、吸引具７１３及びホース７１４を備えた除去装置７１０を示す。除去装置７１０は、検出装置６００による検出結果に従い、規定位置と異なる位置に供給された電極組成物２２ｃ’を除去する。

アーム７１２は、吸引具７１３及びホース７１４を保持するとともに、レール７１１に沿って搬送方向Ｄａに移動可能に構成される。例えば、アーム７１２は、検出装置６００より下流側Ｄａ１であって、レール７１１に沿った可動域のうち搬送方向Ｄａの上流側Ｄａ２の端部にて待機する。検出装置６００により電極組成物２２ｃ’が検出された場合、検出された電極組成物２２ｃ’は、一定時間後、待機するアーム７１２の位置まで下流側Ｄａ１に搬送される。ここで、アーム７１２は、レール７１１に沿った下流側Ｄａ１への移動を開始する。具体的には、アーム７１２は、搬送方向Ｄａの位置が電極組成物２２ｃ’と一致するように、電極組成物２２ｃ’と同じ速度で下流側Ｄａ１に移動する。

電極組成物２２ｃ’は、吸引具７１３の先端から吸引され、ホース７１４を通って排出される。ここで、吸引具７１３の先端は、図４Ｂに示す通り絞られた形状を有している。即ち、吸引具７１３は、吸引の対象範囲を狭める代わりに強い吸引力を発揮し、電極組成物２２ｃ’を除去することができる。電極組成物２２ｃ’の位置については検出装置６００により把握できるため、吸引の対象範囲が狭くなっても電極組成物２２ｃ’を狙って吸引することが可能である。

吸引具７１３の先端を電極組成物２２ｃ’の位置に合わせる方法について説明する。まず、搬送方向Ｄａの位置については、レール７１１に沿ってアーム７１２が移動することにより調整することができる。即ち、除去装置７１０は、搬送される集電体２１Ｂに同期して移動しつつ、規定位置と異なる位置に供給された電極組成物２２ｃ’を除去する。なお、図４Ａに示す通りアーム７１２がロボットアームである場合、ロボットアームの関節部を駆動させて、搬送方向Ｄａの位置を微調整してもよい。また、吸引具７１３における先端角度を変更可能に構成して、搬送方向Ｄａの位置を微調整してもよい。

また、図４Ａに示す通りアーム７１２がロボットアームである場合、ロボットアームの関節部を駆動させて、吸引具７１３の先端と電極組成物２２ｃ’との鉛直方向Ｄｂの位置や、幅方向の位置を合わせることができる。また、吸引具７１３における先端角度を変更可能に構成して、幅方向の位置を微調整することとしてもよい。

除去装置７００の他の例を図５に示す。図５においては、除去装置７００の一例として、回転ブラシ７２１、カップ７２２及び吸引具７２３を備えた除去装置７２０を示す。なお、図５においては、集電体２１Ｂ上の広い範囲に電極組成物２２ｃ’がこぼれたケースについて説明する。

回転ブラシ７２１は、集電体２１Ｂ上にこぼれた電極組成物２２ｃ’を拭き取って除去する。回転ブラシ７２１により拭き取られた電極組成物２２ｃ’は、回転ブラシ７２１に付着したままになるか、或いはカップ７２２内に巻き上げられる。吸引具７２３は、回転ブラシ７２１により巻き上げられた電極組成物２２ｃ’を、カップ７２２内の気体とともに吸引する。集電体２１Ｂに付着した電極組成物２２ｃ’については単に吸引しようとしても除去できないケースがあるところ、回転ブラシ７２１によって直接的に電極組成物２２ｃ’を拭き取ることによって、集電体２１Ｂ上から除去することができる。なお、図５に示す回転ブラシ７２１、カップ７２２及び吸引具７２３を、図４Ａに示したレール７１１及びアーム７１２により保持して、電極組成物２２ｃ’に対する位置を制御してもよい。

除去装置７００の他の例を図６に示す。図６においては、除去装置７００の一例として、ムービングベルト７３１、ブラシ７３２、吸引具７３３及びカップ７３４を備えた除去装置７３０を示す。なお、図６においては、集電体２１Ｂ上の広い範囲に電極組成物２２ｃ’がこぼれたケースについて説明する。

ムービングベルト７３１は、図６の矢印に示す方向に回転しつつ、集電体２１Ｂ上にこぼれた電極組成物２２ｃ’を吸着して、集電体２１Ｂ上から除去する。即ち、ムービングベルト７３１は、規定位置と異なる位置に供給された電極組成物２２ｃ’を拭き取って除去する。ブラシ７３２は、ムービングベルト７３１に付着した電極組成物２２ｃ’をこそぎ落とす。ムービングベルト７３１からこそぎ落とされた電極組成物２２ｃ’は、カップ７３４内に巻き上げられ、カップ７３４内の気体とともに吸引具７３３により吸引される。集電体２１Ｂに付着した電極組成物２２ｃ’については単に吸引しようとしても除去できないケースがあるところ、ムービングベルト７３１によって直接的に電極組成物２２ｃ’を拭き取ることによって、集電体２１Ｂ上から除去することができる。なお、図６に示すムービングベルト７３１、ブラシ７３２、吸引具７３３及びカップ７３４を、図４Ａに示したレール７１１及びアーム７１２により保持して、電極組成物２２ｃ’に対する位置を制御してもよい。

除去装置７００の他の例を図７Ａ及び図７Ｂに示す。図７Ａ及び図７Ｂにおいては、除去装置７００の一例として、把持アーム７４１及び吸引具７４２を備えた除去装置７４０を示す。なお、図７Ａ及び図７Ｂにおいては、集電体２１Ｂ上に小塊状の電極組成物２２ｃ’がこぼれたケースについて説明する。

把持アーム７４１は、規定位置と異なる位置に供給された電極組成物２２ｃ’を把持して集電体２１Ｂ上から除去する。把持アーム７４１に把持された電極組成物２２ｃ’は、吸引具７４２の先端から吸引されて外部に排出される。集電体２１Ｂに付着した電極組成物２２ｃ’については単に吸引しようとしても除去できないケースがあるところ、把持アーム７４１によって直接的に電極組成物２２ｃ’を把持して持ち上げることにより、集電体２１Ｂ上から除去することができる。なお、図７Ａ及び図７Ｂに示す把持アーム７４１及び吸引具７４２を、図４Ａに示したレール７１１及びアーム７１２により保持して、電極組成物２２ｃ’に対する位置を制御してもよい。

除去装置７００の他の例を図８に示す。図８においては、除去装置７００の一例として、ブロワ７５１及び吸引具７５２を備えた除去装置７５０を示す。

ブロワ７５１は、電極組成物２２ｃ’に対して気体を吹き付けて、吸引具７５２の方向に移動させる。吸引具７５２は、電極組成物２２ｃ’を吸引して外部に排出する。即ち、図８の除去装置７５０は、規定位置と異なる位置に供給された電極組成物２２ｃに対して気体を吹き付けつつ電極組成物２２ｃ’を吸引することにより、集電体２１Ｂ上から電極組成物２２ｃ’を除去する。集電体２１Ｂに付着した電極組成物２２ｃ’については吸引具７５２のみによって除去することができないケースがあるところ、ブロワ７５１により集電体２１Ｂから引き剥がしてから電極組成物２２ｃ’を吸引することにより、電極組成物２２ｃ’を除去することが可能となる。なお、ブロワ７５１が電極組成物２２ｃ’に対して吹き付ける気体は、空気であってもよいし、窒素等の不活性ガスであってもよい。また、図８に示すブロワ７５１及び吸引具７５２を、図４Ａに示したレール７１１及びアーム７１２により保持して、電極組成物２２ｃ’に対する位置を制御してもよい。

除去装置７００の他の例を図９に示す。図９においては、除去装置７００の一例として、ブロワ７６１及びカップ７６２を備えた除去装置７６０を示す。

ブロワ７６１は、電極組成物２２ｃ’に対して気体を吹き付ける。ブロワ７６１により気体が吹き付けられた電極組成物２２ｃ’は、カップ７６２内に巻き上げられるとともに、カップ７６２内の気体とともに外部に排出される。即ち、図９の除去装置７６０は、規定位置と異なる位置に供給された電極組成物２２ｃ’をカップ７６２で覆い、カップ７６２内において、電極組成物２２ｃ’に対して気体を吹き付けつつ電極組成物２２ｃ’を吸引することにより、集電体２１Ｂ上から電極組成物２２ｃ’を除去する。集電体２１Ｂに付着した電極組成物２２ｃ’については単に吸引しただけでは除去できないケースがあるところ、ブロワ７６１により集電体２１Ｂから引き剥がしてから電極組成物２２ｃ’を吸引することにより、電極組成物２２ｃ’を除去することが可能となる。また、カップ７６２内において電極組成物２２ｃ’に気体を吹き付けつけることにより、電極組成物２２ｃ’が回収されることなく吹き飛ばされるといった事態を回避することができる。なお、ブロワ７６１が電極組成物２２ｃ’に対して吹き付ける気体は、空気であってもよいし、窒素等の不活性ガスであってもよい。また、図９に示すブロワ７６１及びカップ７６２を、図４Ａに示したレール７１１及びアーム７１２により保持して、電極組成物２２ｃ’に対する位置を制御してもよい。

除去装置７００の他の例を図１０に示す。図１０においては、除去装置７００の一例として、ブロワ７７１及びカップ７７２を備えた除去装置７７０を示す。

ブロワ７７１は、電極組成物２２ｃ’に対して気体を吹き付ける。ブロワ７７１により気体が吹き付けられた電極組成物２２ｃ’は、カップ７７２内に巻き上げられるとともに、カップ７７２内の気体とともに外部に排出される。即ち、図１０の除去装置７７０は、規定位置と異なる位置に供給された電極組成物２２ｃ’をカップ７７２で覆い、カップ７７２内において、電極組成物２２ｃ’に対して気体を吹き付けつつ電極組成物２２ｃ’を吸引することにより、集電体２１Ｂ上から電極組成物２２ｃ’を除去する。集電体２１Ｂに付着した電極組成物２２ｃ’については単に吸引しただけでは除去できないケースがあるところ、ブロワ７７１により集電体２１Ｂから引き剥がしてから電極組成物２２ｃ’を吸引することにより、電極組成物２２ｃ’を除去することが可能となる。また、カップ７７２内において電極組成物２２ｃ’に気体を吹き付けつけることにより、電極組成物２２ｃ’が回収されることなく吹き飛ばされるといった事態を回避することができる。なお、ブロワ７７１が電極組成物２２ｃ’に対して吹き付ける気体は、空気であってもよいし、窒素等の不活性ガスであってもよい。

また、図１０に示すブロワ７７１及びカップ７７２を、図４Ａに示したレール７１１及びアーム７１２により保持して、電極組成物２２ｃ’に対する位置を制御してもよい。ここで、カップ７７２は、図１０に示すように、フィルム押さえ部７７２ａを備えてもよい。即ち、集電体２１Ｂに対するブロワ７７１及びカップ７７２の相対位置についてはレール７１１やアーム７１２等の動作によって固定されるが、機械的な精度には限界があり、細かいがたつきが生じることが想定される。これに対し、フィルム押さえ部７７２ａが集電体２１Ｂに接することにより、集電体２１Ｂに対するブロワ７７１及びカップ７７２の相対位置を安定させることができる。

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。かかる場合、上述の除去装置７００は、セパレータシートや離形フィルムから、余分な電極組成物２２ｃ’を除去することができる。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、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し、更に、枠体３５を供給することで、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、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し、更に、枠体３５を供給することで、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、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し、更に、枠体３５を供給することで、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：搬送装置
３００：電極組成物供給装置
４００：枠体供給装置
５００：プレス装置
５０１：上部ローラ
５０２：下部ローラ
６００：検出装置
６１０：カメラ
７００，７１０，７２０，７３０，７４０，７５０，７６０，７７０：除去装置
７１１：レール
７１２：アーム
７１３，７２３，７３３，７４２，７５２：吸引具
７１４：ホース
７２１：回転ブラシ
７２２，７３４，７６２，７７２：カップ
７３１：ムービングベルト
７３２，７５１，７６１，７７１：ブラシ
７４１：把持アーム
１０００：電池用電極製造装置
Ｄａ：搬送方向
Ｄａ１：下流側
Ｄａ２：上流側
Ｄｂ：鉛直方向
Ｄｂ１：上側
Ｄｂ２：下側

Claims (9)

1. 帯状の基材フィルムを搬送する搬送部と、
   搬送される前記基材フィルムにおける規定位置に対して、活物質を含む電極組成物を供給する供給部と、
   前記基材フィルムにおける、前記規定位置と異なる位置に供給された前記電極組成物を検出する検出部と、
   前記異なる位置に供給された前記電極組成物を除去する除去部と
   を備えた電池用電極製造装置。
2. 内部が大気圧よりも減圧されたチャンバを備え、
   前記搬送部は、前記チャンバの内部において、前記基材フィルムを搬送する、
   請求項１に記載の電池用電極製造装置。
3. 前記除去部は、搬送される前記基材フィルムに同期して移動しつつ、前記異なる位置に供給された前記電極組成物を除去する、請求項１又は２に記載の電池用電極製造装置。
4. 前記除去部は、前記異なる位置に供給された前記電極組成物に対して気体を吹き付けつつ当該電極組成物を吸引することにより、当該電極組成物を除去する、請求項１～３のいずれか一項に記載の電池用電極製造装置。
5. 前記除去部は、前記異なる位置に供給された前記電極組成物をカップで覆い、当該カップ内において、当該電極組成物に対して気体を吹き付けつつ当該電極組成物を吸引することにより、当該電極組成物を除去する、請求項４に記載の電池用電極製造装置。
6. 前記除去部は、前記異なる位置に供給された前記電極組成物を把持して除去する、請求項１～３のいずれか一項に記載の電池用電極製造装置。
7. 前記除去部は、前記異なる位置に供給された前記電極組成物を拭き取って除去する、請求項１～３のいずれか一項に記載の電池用電極製造装置。
8. 前記電極組成物は、前記活物質及び電解液を含んだ湿潤粉体である、請求項１～７のいずれか一項に記載の電池用電極製造装置。
9. 帯状の基材フィルムを搬送し、
   搬送される前記基材フィルムにおける規定位置に対して、活物質を含む電極組成物を供給し、
   前記基材フィルムにおける、前記規定位置と異なる位置に供給された前記電極組成物を検出し、
   前記異なる位置に供給された前記電極組成物を除去する
   ことを含む、電池用電極製造方法。

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