JP3195615U - シート製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い生産効率で高純度のリチウムシートまたはリチウム合金シートを製造することができるシート製造装置を提供する。【解決手段】リチウムまたはリチウム合金のインゴットを収納する筒状のコンテナ３と、スリット状のダイ孔を有し、前記コンテナの一端側に配されるダイ４と、前記コンテナに収納されたインゴットを前記ダイに向かって加圧するピストン５と、前記ピストンを駆動する駆動部６とを有する押出成形機７を備え、前記ダイ孔を通した押出成形により前記インゴットからリチウムシートまたはリチウム合金シートを製造する装置であって、前記押出成形機は、不活性ガス雰囲気により内部が満たされるグローブボックス８に収容され、前記コンテナの軸方向及び前記ピストンの軸方向が上下方向に沿うように配されることを特徴とするシート製造装置。【選択図】図１

Description

本考案は、リチウム１次電池及びリチウム２次電池の負極材、及びリチウムイオンキャパシタのプレドープ材として好適に使用することができるリチウムシートまたはリチウム合金シートを連続的に押出成形して製造するシート製造装置に関する。

従来、リチウムシートまたはリチウム合金シートはリチウム１次電池の負極材として使用されている。しかし、近年、それらのシートをリチウム２次電池の負極として使用する試みがなされている。さらに、それらのシートを、リチウムイオンキャパシタ（ＬＩＣ）、及び不可逆容量の大きなリチウムイオン２次電池の電極へのプレドープ材として使用することも行われている。以上の結果、より高純度なリチウムシートまたはリチウム合金シートが求められている。

押出成形によるリチウムシートまたはリチウム合金シートの製造は、例えば、それらのインゴットをシリンダ状のコンテナに挿入し、ピストンでインゴットを加圧し、金属リチウムまたはリチウム合金を適当な寸法の概ね長方形のダイ孔から押し出すことで行われる。

特許文献１には、乾燥空気、または不活性ガスにより満たされた加工室内でリチウムシートを押出成形機により製造する方法が開示されている。特許文献１においては、コンテナ内にリチウムインゴットを挿入したときにリチウムインゴットとコンテナとの間に生じる隙間は不活性ガスや乾燥空気により満たされる。リチウムシートはダイ孔を通して不活性ガスで満たされている加工室に押し出される。加工室内でリチウムシートは不活性ガスとともに梱包される。特許文献１は、以上の構成により、リチウムシートを、水分を含む空気に触れさせることなく製造することができると教示する。

特許文献２には、シリンダ状のコンテナに挿入したリチウムインゴットをピストンにより加圧し、リチウムシートを押出成形する装置が開示されている。この装置においては、リチウムインゴットの継ぎ足しにより、１つのインゴットに相当する長さを超える長さのシートを製造することができる。インゴットの継ぎ足しの際には、コンテナ内部の冷却を待ってコンテナの扉を開け、継ぎ足しのインゴットを挿入する。その後、扉を閉じ、真空下で十分時間をおくと、リチウムの延性のためにインゴット同士の接触面が融合するとの教示が特許文献２にある。

特開昭５９−１６６３２０号公報 特表２００５−５３０３２１号公報

リチウムシートなどを製造する際にシートに混入する不純物には、原料であるリチウムインゴットに元々含まれているものと、リチウムシートまたはリチウム合金シートを製造するときに、リチウムが化学的に活性であるために周辺の様々な化学種と反応して生成するリチウム化合物とがある。後者の具体例としては、リチウムと大気中の水分や窒素ガスとが反応して生成される水酸化リチウム及び窒化リチウムがあげられる。

インゴットを押出成形してシートを製造する際には、加圧や組成変形による発熱によりシートは加熱される。また、インゴットの表面における不働態被膜の形成も不十分であるためにリチウムの反応性が高く、乾燥空気中に含まれる成分と容易に反応する。したがって、特許文献２記載の製造方法によっては、シートへの不純物の混入を十分に防止できないことも考えられる。

また、リチウムの熱伝導率はアルミニウムなどに比べて小さい。このため、インゴットの冷却には相当な時間がかかる。したがって、特許文献２に記載された製造方法によれば、リチウムシートの製造時間の短縮が困難であり、生産効率が低下することも考えられる。

また、特許文献１記載の製造方法においては、コンテナ内にリチウムインゴットを挿入した状態でコンテナ内に不活性ガスや乾燥空気が存在する。このため、コンテナ内にリチウムインゴットを継ぎ足し挿入するときに、先にコンテナ内に挿入したリチウムインゴットと、後からコンテナ内に挿入したリチウムインゴットとの間に不活性ガスや乾燥空気が介在することが考えられる。その結果、先のインゴットに由来するリチウムシートと、後のインゴットに由来するリチウムシートとの継ぎ目に気泡や空隙が介在することが考えられる。

さらに、特許文献１及び２記載の製造方法においては、ダイ孔を通して横方向に押し出されるリチウムシートを巻き取り装置により巻き取る必要がある。このとき、偏心または巻ずれを引き起こすことなくリチウムシートを巻き取るためには、比較的に多くのガイドローラを使用し、適切な張力を付与しながらリチウムシートを巻き取る必要があり、巻き取り装置の制御の難易度が高くなる。

本考案は、上記したような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、高い生産効率で高純度のリチウムシートまたはリチウム合金シートを製造することができるシート製造装置を提供することを目的としている。

請求項１記載の考案は、リチウムまたはリチウム合金のインゴットを収納する筒状のコンテナと、スリット状のダイ孔を有し、前記コンテナの一端側に配されるダイと、前記コンテナに収納されたインゴットを前記ダイに向かって加圧するピストンと、前記ピストンを駆動する駆動部とを有する押出成形機を備え、前記ダイ孔を通した押出成形により前記インゴットからリチウムシートまたはリチウム合金シートを製造する装置であって、前記押出成形機は、不活性ガス雰囲気により内部が満たされるグローブボックスに収容され、前記コンテナの軸方向及び前記ピストンの軸方向が上下方向に沿うように配されることを特徴とするシート製造装置に関する。

請求項２記載の考案は、前記グローブボックス内の空間が、前記ダイ孔を通して前記リチウムシートまたはリチウム合金シートが押し出される下側空間と、前記インゴットを前記コンテナに収容するための収容工程を実行する上側空間とに仕切られている、請求項１記載のシート製造装置。

請求項３記載の考案は、前記インゴットおよび前記コンテナは円筒状であり、前記インゴットの径は、前記インゴットを手作業で前記コンテナに挿入するのに容易な大きさに設定される請求項１または２記載のシート製造装置。

請求項４記載の考案は、前記ピストンにより前記インゴットを加圧するときに、前記コンテナの内部を真空状態に維持する真空維持機構を備える請求項１乃至３いずれかに記載のシート製造装置。

請求項５記載の考案は、前記ダイ孔から押し出される前記リチウムシートまたは前記リチウム合金シートを巻き取るリールを着脱可能な回転軸を有するシート巻き取り機構を備え、前記回転軸は前記グローブボックス内の前記ダイ孔の下方で前記リールを十分回転し得る位置に配され、前記リールを前記回転軸に着脱する作業を行うためのグローブが前記ボックスの前記回転軸と対応する位置に配設されている請求項１乃至４いずれかに記載のシート製造装置。

請求項６記載の考案は、前記リチウムシート及び前記リチウム合金シートを前記リールに巻き取るときの張力を制御する張力制御機構を備える請求項１乃至５いずれかに記載のシート製造装置。

請求項７記載の考案は、前記不活性ガス雰囲気は、アルゴンを主成分とし、水分量が１００体積ｐｐｍ以下であり、窒素濃度が５体積％以下である請求項１乃至６いずれかに記載の押出成形装置。

請求項８記載の考案は、前記不活性ガス雰囲気は、０．１体積％（＝１，０００体積ｐｐｍ）〜５体積％の二酸化炭素を含む請求項７記載のシート製造装置。

請求項９記載の考案は、前記不活性ガス雰囲気の圧力Ｐは、４５Ｐａ以下の圧力Ｐ１だけ外気圧Ｐｏよりも高く設定されている、ただし、Ｐ１＞０（Ｐａ）である、請求項１乃至７いずれかに記載のシート製造装置。

請求項１記載の考案によれば、押出成形機の全体が不活性ガス雰囲気により内部が満たされるグローブボックスに収容され、前記コンテナの軸方向及び前記ピストンの軸方向が上下方向に沿うように配されるので、リチウムまたはリチウム合金のインゴットを水分や窒素を多量に含む外気に触れさせずに、グローブボックス内で容易にコンテナに挿入することができる。これにより、不純物の混入が防止されるので、高い生産効率で高純度のリチウムシートまたはリチウム合金シートを押出成形により容易に製造することができる。

請求項２記載の考案によれば、グローブボックス内の空間は、インゴット等の原料がもっぱら取り扱われる上側空間と、製品であるシートが取り扱われる下側空間とに区分される。これにより、インゴットの袋や缶等に付着してグローブボックス内に持ち込まれるホコリ等の不純物が製品に紛れ込むリスクを格段に低下させることができる。また、作業の効率化を図ることもできる。なお、グローブボックス内の空間を上記２つの空間に仕切るための仕切り板などは、およそダイが設置される水平面と同じ高さに設置することができる。

請求項３記載の考案によれば、インゴットの径が適宜大きさであるために、インゴットをグローブボックス内でコンテナに挿入することが容易になる。このとき、インゴットの径（直径。以下同じ）は例えば１５ｃｍ（または６インチ）以下、より好ましくは１３．５ｃｍ以下である。

請求項４記載の考案によれば、ピストンによりインゴットを加圧するときに、コンテナの内部が真空状態に維持されるので、コンテナに追加で後から投入したインゴットと、先に投入したインゴットとの間に空隙が生ぜず、欠陥のない高純度のリチウムシートまたはリチウム合金シートを製造することができる。

請求項５記載の考案によれば、ダイ孔から押し出されるリチウムシート及びリチウム合金シートを巻き取るリールの回転軸への着脱が容易になる。なお、リールの径が例えば、１６．５ｃｍであれば、回転軸はダイの下面よりも３０ｃｍ以上下方に配設されることが好ましい。リールの径が例えば、３０ｃｍであれば、回転軸はダイの下面よりも４０ｃｍ以上下方に配設されることが好ましい。リールの径が例えば、４５ｃｍであれば、回転軸はダイの下面よりも４５ｃｍ以上下方に配設されることが好ましい。これにより、シートのリールへの巻ずれを防止することが容易になる。

請求項６記載の考案によれば、前記リチウムシート及び前記リチウム合金シートを前記リールに巻き取るときの張力を制御する張力制御機構を備えることで、シートの厚みを一定にすることが容易になる。また、シートのリールへの巻ずれを防止することや、シートの破断を防止することが容易になる。

請求項７記載の考案によれば、不活性ガス雰囲気は、高純度のリチウムシートまたはリチウム合金シートを製造することが容易になる。なお、アルゴンの濃度は９０体積％以上であることが好ましい。

請求項８記載の考案によれば、高純度のリチウムシートまたはリチウム合金シートを製造することが容易になる。

請求項９記載の考案によれば、グローブボックス内部への外気の侵入を容易に防止できるので、高純度のリチウムシートまたはリチウム合金シートを製造することが容易になる。

本考案の一実施形態に係るシート製造装置の概略構成を示す、内部を透視した正面図である。 シート製造装置を構成する押出成形機の要部の断面図である。

以下、本考案のシート製造装置について、適宜図面を参照しながら説明する。
図１〜図２は、本考案の一実施形態に係るシート製造装置の要部を示す図であって、図１はシート製造装置の内部を透視した正面図、図２はコンテナ周辺の断面図である。
図示例のシート製造装置１は、リチウムまたはリチウム合金のインゴット２を収納する筒状のコンテナ３と、スリット状のダイ孔４ａを有し、コンテナ３の一端側に配されるダイ４と、コンテナ３に収納されたインゴット２をダイ４に向かって加圧するピストン５と、ピストン５を駆動する駆動部としての油圧部６とを有する押出成形機７を備え、ダイ孔４ａを通した押出成形によりインゴット２からリチウムシートまたはリチウム合金シートを製造する装置である。ここで、押出成形機７は、不活性ガス雰囲気により内部が満たされるグローブボックス８に収容される。また、コンテナ３の軸方向及びピストン５の軸方向は上下方向に沿うように配される。

より詳しくは、シート製造装置１は、装置本体である押出成形機７と、押出成形機７の全体を収納する大型のグローブボックス８と、サイドボックス９と、真空ポンプ１０と、除湿装置１１（循環ガス精製装置）とを備えている。サイドボックス９は、原料であるリチウムまたはリチウム合金のインゴット２のグローブボックス８への搬入や、成形品の搬出作業を効率的に行うために使用される。

押出成形機７は、コンテナ３、真空蓋１２、ピストン５、ピストン５を駆動する駆動部としての油圧部６、ダイ４、ベース１３を備える。ピストン５は油圧部６により上下方向に駆動される。コンテナ３は、両端側に開口部を有する円筒形状の部材であり、一端側（図の下側）の開口部はダイ４により塞がれ、他端側の開口部は真空蓋１２により塞がれている。

真空蓋１２の天部にはピストン５が挿通されるピストン挿通孔１２ａが設けられ、真空蓋１２の側部の内側面には、コンテナ３の内部を真空引きするための導管１２ｂが開口している。コンテナ３と、ダイ４及び真空蓋１２とはそれぞれ気密に接触し、ピストン挿通孔１２ａの内周面とピストン５の外周面とは気密に接触する。以上のような機構により、ピストン５によりインゴット２を加圧するときに、コンテナ３の内部を真空状態に維持することができる。

ピストン５は、コンテナ３内のリチウムまたはリチウム合金のインゴット２を真空下で加圧し、ダイ孔４ａ（ダイ開口部分）から押し出し、任意の幅、厚みのリチウムシートまたはリチウム合金シート（以下、単にシート１４と称する）を成形する。

ピストン５は、インゴット２を加圧する側の先端に大径部５ａを有している。大径部５ａの径はコンテナ３の内径とほぼ等しく、真空蓋１２のピストン挿通孔１２ａの径よりも大きい。ピストン５が大径部５ａを有することで、インゴット２をコンテナ３に追加挿入するときに、ピストン５を引き上げることで、真空蓋１２を容易に開けることができる。

インゴット２およびコンテナ３は円筒状であり、インゴット２の径は、インゴット２を手作業でコンテナ３に挿入するのに容易な大きさ（例えば１３．５ｃｍ以下）に設定される。なお、コンテナ３の内径は、インゴット２をコンテナ３に挿入することを容易にするように、インゴット２の径よりも若干（例えば１ｃｍ程度）大きめに設定することが好ましい。

グローブボックス８には、内部のガスを脱水し、リサイクル使用するために、除湿装置１１が接続される。グローブボックス８におけるグローブ１５の取り付け位置は、容易に作業を行えるように、コンテナ３の位置に合わせてグローブボックス８の接地面から２ｍ以下であることが望ましい。

リチウムは大気中の成分と反応する活性な金属ではあるが、他のアルカリ金属と較べると反応性が穏やかなため、しばしばドライルームや、大気下でドライ空気を吹き付けながら取り扱われる。しかし、高品質のリチウムシートまたはリチウム合金シートの作製にはこのような大気下での作業では限界がある。

そこで、本実施形態の製造装置では、原材料のインゴット２の表面が大気と反応することによって生じる化合物がシート１４に混入することがないように、グローブボックス８に押出成形機７の全体を収納している。これにより、インゴット２をシーケンシャルにコンテナに継ぎ足し挿入し、１本のインゴット２に相当するよりも長いシート１４を製造する場合にも、不純物の混入を抑えた高純度のシートの製造が可能となる。そして、シート１４につなぎ目を生じさせず、高い歩留まりを実現することができるとともに、高い生産効率でシート１４を製造することができる。そして、ピストン５によりインゴット２を加圧する間、コンテナ３の内部は上述した真空維持機構により真空状態に維持される。

リチウム、または、延性を著しく損なわない範囲で異種元素が混合されたリチウム合金は、大きな展性のため表面に粘着性を有する。このため、そのインゴット２をコンテナ３に挿入する際にインゴット２がコンテナ３の内壁と強く接触すると、容易に固着し、円滑な作業の妨げになる。

特に押出成形機７が一般的な横押し型の場合（特許文献１及び２参照）、インゴット２のコンテナ３への挿入はインゴット２を横方向にスライドさせて行われる。このため上記の固着のような不具合が起きやすい。本考案では、コンテナ３の軸方向及びピストン５の軸方向は上下方向に沿うように配される。つまり、本実施形態の押出成形機７は縦押し型になっている。このため、インゴット２をコンテナ３の上方から下方へ自然落下させてインゴット２をコンテナ３に挿入することができる。したがって、上記不具合を抑制することができる。その結果、熟練者でなくとも、インゴット２の挿入作業を簡便に行うことができる。

比較的に小さなサイズのインゴット２を用いてシート１４を製造するとき、ピストン５の駆動部として、小型軽量の油圧部６を使用することができる。これにより、グローブボックス８内部の限られたスペース内への縦押し型の押出成形機７の収納を容易にすることができる。

例えば、直径が１０ｃｍの円筒形のインゴット２を用いる場合には、３０〜６０トンの小さな力で押出成形に必要な圧力をインゴット２に与えることができる。これは直径が８インチ（約２０ｃｍ）のインゴット２を用いる場合に較べると約４分の１の力である。すなわち、インゴット２を加圧するための油圧部６（油圧プレス機）に要求される最大出力は８インチのインゴット２のそれの４分の１で済ますことができる。このため、油圧部６には比較的小型軽量のものを採用できる。

以上により、押出成形機７の重量が軽減するために、これを支える架台をより簡素なものにすることができ、比較的にサイズを抑制したグローブボックス８に押出成形機７を収納することが可能となる。その結果、グローブボックス８に充填される不活性ガス等の使用量を抑え、ランニングコストを低く抑えることもできる。以上のように、小型のインゴット２を使用することで、コストを相乗的に抑えることが可能となる。

しかし、小型のインゴット２を用いることによるデメリットも存在する。それは同量のシート１４を製造するのに、大型のインゴット２を用いる場合に比べて、より頻繁にインゴット２をコンテナ３に追加投入しなければならないことである。

しかしながら、本考案によれば、インゴット２の投入作業をグローブボックス８内の不活性ガス雰囲気下で行うため、コンテナ３の内周面に付着したリチウムに由来する化合物の生成を抑えることができる。これにより、インゴット２の追加投入のときにコンテナ３の清掃が不要になる。また、押出成形機７が縦型であるためにスムーズなインゴット２の投入が可能であり、リチウムのコンテナ３の内周面への付着自体を抑えることができる。以上の結果、メンテナンスに要する時間が短縮できるので、結局、大きなインゴット２を使用する場合と比較しても同量のシート１４を製造するに当たり、実質的な全体の作業時間が増えることはない。

上述した通り、押出成形機７は完全にグローブボックス８の内部に収容される。そのグローブボックス８内部の充填ガスはアルゴンガスを主成分（例えば９０％以上）とする。その充填ガスを、除湿装置１１を通して循環させることで常に水分濃度を１００体積ｐｐｍ以下に保持することができる。このとき、窒素濃度は５％以下に保持することが好ましい。望ましくは、水分濃度は、５０ｐｐｍ以下に保持される。原料のインゴット２のコンテナ３内への挿入から、製品であるシート１４の梱包作業などのすべての作業をグローブボックス８内で行うことで、原材料であるリチウムを、一切、水分や窒素を多く含む外気に触れないように管理することができる。

不活性ガス雰囲気は、０．１体積％（＝１，０００体積ｐｐｍ）〜５体積％の二酸化炭素を含むことが好ましい。不活性ガス雰囲気の圧力Ｐは、４５Ｐａ以下の圧力Ｐ１だけ外気圧Ｐｏよりも高いことが好ましい。ただし、Ｐ１＞０（Ｐａ）である。

特にインゴット２が挿入されるコンテナ３の内周面も外気に触れることが一切ないため、真空蓋１２を開け、コンテナ３にインゴット２を追加で挿入する際に、コンテナ３内周面に直前の押出作業で付着した残存リチウムが外気に触れて、窒化物などリチウム化合物を生成することがない。そのためインゴット２を挿入するたびにコンテナ３内を清掃することが不要になる。また、反応性を抑えるためにインゴット２やコンテナ３を冷却する必要がなく、そのために時間を置く必要もない。このため、短時間で新しいインゴット２を継ぎ足し挿入することができる。そのため、小型のインゴット２を用いるにも拘わらず、大型のリチウムインゴット２を用いる場合に較べても時間的なロスがなく、シーケンシャルな押出成形作業を行うことができる。

また、上述したリチウム化合物からなる固形物や、リチウムの電解精錬過程で混入した窒化物や予期せぬ不純物のような固形物がダイ孔４ａに詰まり、シート１４が引き裂かれるようなトラブルが発生した場合においても、固形物の取り除き作業のときに、押出成形機７の導入部、ダイ４、コンテナ３などのリチウムとの接触部分を一切外気に曝すことがない。これにより、迅速に対処することができる。

また、図示例装置は、ダイ孔４ａから押し出されるシート１４を巻き取るリール１６が着脱可能な回転軸を有する巻き取り機構１７を備える。巻き取り機構１７はグローブボックス８内でダイ孔４ａの下方に配される。また、リール１６を回転軸に着脱する作業を行うためのグローブ１５がボックスの前記回転軸と対応する位置に配設されている。

巻き取り機構１７は、シート１４をリール１６に巻き取るときのシート１４の張力を制御する図示しない張力制御機構を備えている。
以下に、本考案に基づいてシート１４を製造する手順の概略を示す。

サイドボックス９の外側の扉９Ａを開け、アルミラミネートパックされたインゴット２をそのままサイドボックス９に入れ、扉９Ａを閉める。サイドボックス９の内部を真空ポンプ１０により真空引き（減圧）する。十分時間が経過した後に真空引きを停止し、サイドボックス９内にグローブボックス８内のガスと実質的に同一のガスを同一の圧力まで充填する。

サイドボックス９とグローブボックス８との間の扉９Ｂを開け、サイドボックス９内にグローブボックス８内のガスを導入する。サイドボックス９内にあらかじめ配置したインゴット２をグローブボックス８側に移動させる。このとき、当面の作業に必要な数のインゴット２を何本でもサイドボックス９内に保管することができる。また、必要に応じてリール１６やアルミラミネート袋、熱圧着機などをサイドボックス９からグローブボックス８に搬入する。

インゴット２を包装するアルミラミネート袋をグローブボックス８内で取り去る。これにより、インゴット２が外気に曝されるのを防止することができる。グローブボックス８には、サイドボックス９との間でインゴット２や製品等の受け渡しをするためのグローブ１５の他に、押出成形機７の真空扉の開閉、及びシート１４の巻き取りリール１６の回転軸への脱着などの作業を遂行するためのグローブ１５を適切な位置に設置することができる。

インゴット２のコンテナ３への挿入は、コンテナ３よりも上に設けられたグローブ１５に手を挿入し、真空蓋１２を開け、インゴット２をコンテナ３の上方から投下することで行う。インゴット２を挿入後、真空蓋１２を閉め、コンテナ３内を真空引きする。これにより、追加投入されたインゴット２と先に投入されたインゴット２との間にガスが介在し、シート１４に欠陥が生じることを防止することができる。

次に、押出成形機の下方に設置された張力制御機能付きの巻き取り機構１７の回転軸にリール１６を装着する。油圧部６によりピストン５に圧力を短時間加えて、インゴット２をピストン５により下方に押し、シート１４を適当な長さだけダイ孔４ａから引き出し、その先端をリール１６の芯に固定する。

調整しておいた張力をシート１４に印加した状態で、インゴット２の上端をピストン５で加圧し、押し出されてくるシート１４をリール１６へ適量巻き取ってゆく。適量巻き取ったら、加圧を止め、シート１４を切断し、リール１６を回転軸からはずす。そのあと、空のリール１６を回転軸に装着する。

以上の操作を繰り返すことでリール１６に巻き取られたシート１４からなる製品を効率よく製造することができる。ここで、追加のインゴット２は、先に投入したインゴット２が完全に消費される前の適当な頃合いを計って補給する。

そのようなインゴット２の継ぎ足しは、コンテナ３内部の真空を解除した後に真空蓋１２をあけ、直ちに新しいインゴット２を先に投入したインゴット２の上にそのまま置くことで行われる。

インゴット２の追加投入が終わったら、真空蓋１２を閉め、コンテナ３内部を真空に戻し、その状態でピストン５によりインゴット２を加圧する。これにより、先に投入したインゴット２と新たに投入したインゴット２はリチウムの延性のため隙間なく融合し、かつ、融合面は外気に一切触れていないため、接合面に無用な表面生成物が混入することもない。

以上の手順を繰り返すことにより、インゴット２の継ぎ足しに起因する継ぎ目の存在しないシート１４を製造することができる。

シート１４の横断面形状は特に限定されず、長方形や、目的に応じて様々な形状にすることができる。また、シート１４は、そのままで電池用電極や、キャパシタ用の部材として使用してもよいが、引き続き圧延をおこない、さらに薄いシート１４に成形してから使用してもよい。

また、シート１４は、単独でリール１６へ巻き取るだけでなく、電池集電体である銅箔や、細孔のあけられた銅箔、またはメッシュ状の銅箔に付着させながら巻き取ってもよい。これにより、電池などの構成部材としてそのまま使用することもできる。あるいは、単に機械的な強度を補強するためにポリプロピレンやポリエチレンなどのリチウムとの反応性の低い樹脂シートに付着して巻き取ってもよい。

本考案に係るシート製造装置によれば、高純度のリチウムシートまたはリチウム合金シートを容易に製造することができる。

１ シート製造装置
２ インゴット
３ コンテナ
４ ダイ
４ａ ダイ孔
５ ピストン
６ 油圧部（駆動部）
７ 押出成形機
８ グローブボックス

Claims (9)

1. リチウムまたはリチウム合金のインゴットを収納する筒状のコンテナと、
   スリット状のダイ孔を有し、前記コンテナの一端側に配されるダイと、
   前記コンテナに収納されたインゴットを前記ダイに向かって加圧するピストンと、
   前記ピストンを駆動する駆動部とを有する押出成形機を含み、
   前記ダイ孔を通した押出成形により前記インゴットからリチウムシートまたはリチウム合金シートを製造する装置であって、
   前記押出成形機は、不活性ガス雰囲気により内部が満たされるグローブボックスに収容され、
   前記コンテナの軸方向及び前記ピストンの軸方向は上下方向に沿うように配されることを特徴とするシート製造装置。
2. 前記グローブボックス内の空間が、前記ダイ孔を通して前記リチウムシートまたはリチウム合金シートが押し出される下側空間と、前記インゴットを前記コンテナに収容する収容工程を実行するための上側空間とに仕切られている、請求項１記載のシート製造装置。
3. 前記インゴットおよび前記コンテナは円筒状であり、前記インゴットの径は、前記インゴットを手作業で前記コンテナに挿入するのに容易な大きさに設定される請求項１または２記載のシート製造装置。
4. 前記ピストンにより前記インゴットを加圧するときに、前記コンテナの内部を真空状態に維持する真空維持機構を備える請求項１乃至３いずれかに記載のシート製造装置。
5. 前記ダイ孔から押し出される前記リチウムシートまたは前記リチウム合金シートを巻き取るリールを着脱可能な回転軸を有するシート巻き取り機構を備え、
   前記回転軸は前記グローブボックス内の前記ダイ孔の下方で前記リールを十分回転し得る位置に配され、
   前記リールを前記回転軸に着脱する作業を行うためのグローブが前記ボックスの前記回転軸と対応する位置に配設されている請求項１乃至４いずれかに記載のシート製造装置。
6. 前記リチウムシート及び前記リチウム合金シートを前記リールに巻き取るときの張力を制御する張力制御機構を備える請求項１乃至５いずれかに記載のシート製造装置。
7. 前記不活性ガス雰囲気は、アルゴンを主成分とし、水分量が１００体積ｐｐｍ以下であり、窒素濃度が５体積％以下である請求項１乃至６いずれかに記載のシート製造装置。
8. 前記不活性ガス雰囲気は、０．１体積％〜５体積％の二酸化炭素を含む請求項７記載のシート製造装置。
9. 前記不活性ガス雰囲気の圧力Ｐは、４５Ｐａ以下の圧力Ｐ１だけ外気圧Ｐｏよりも高く設定されている、ただし、Ｐ１＞０（Ｐａ）である、請求項１乃至８いずれかに記載のシート製造装置。