JP4246927B2 - 電池用電極の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池用電極の製造方法に関し、より詳しくは、電極表面やエッジ部に金属粉の付着のない非水電解質電池用電極を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の各種ＯＡ機器、ＶＴＲカメラ、携帯電話等の電子機器の小型軽量化に伴い、これら電子機器の駆動電源として用いられる二次電池の小型軽量化や高性能化が要求されている。このような要求に答えるべく、高放電電位、高放電容量の非水電解質電池としてリチウムイオン二次電池の開発が急速にすすめられ、実用化されている。
【０００３】
非水電解質電池の正極及び負極の各電極は、一般に、電極活物質をバインダーと混合して電極塗料（合剤）を調製し、電極集電体の片面又は両面上に電極塗料を塗布し、乾燥し、電極集電体の片面又は両面上に電極活物質層を有するシート状電極を形成し、その後、シート状電極を圧延加工し、所定の寸法に切断することにより製造されている。
【０００４】
電池用電極製造における切断は、一般に、シート状電極を製造流れ方向に沿って所定の幅にするスリット工程と、所定幅とされた電極を所定の長さにする裁断工程とからなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
スリット工程における電池用電極の切断は、通常、シアー方式、ギャング方式等のスリッター装置により行われる。スリッター装置はよく知られているが、図１を参照して、スリッター装置の概略を説明する。
【０００６】
スリッター装置(1) は、複数の円形上刃(4) が所定間隔で装着された回転軸(2) （軸線：(C2)）と、複数の円形下刃(7) が所定間隔で装着された回転軸(5) （軸線：(C5)）とが、互いに平行に且つ上刃(4) と下刃(7) とが接触して所定の噛み合わせ深さが得られるような間隔で配設され、両回転軸(2)(5)を回転させることにより、剪断力でシート状物を所定の幅にスリットできるように構成されている。隣り合う上刃(4) 同士の間には、前記回転軸方向に所定幅を有するスペーサー(3) が介在する。隣り合う下刃(7) 同士の間には、前記回転軸方向に所定幅を有するスペーサー(6) が介在する。上刃(4) は、板バネ(8) によって、図１における左方（図１中の矢印）に付勢され、上刃(4) の周縁部側面と下刃(7) の周縁部側面とが常に接触して良好な噛み合わせが得られるように成されている。
【０００７】
シアー方式は、上刃として刃先角度８５〜９０°の厚み２ｍｍ未満の薄い丸刃を用いるものである。一方、ギャング方式は、上刃として刃先角度９０°でシアー方式の上刃よりも厚い丸刃を用いるものである。いずれの方式においても、下刃としては刃先角度８５〜９０°の厚い丸刃を用いる。
【０００８】
スリッター装置は、切断対象シート状物を剪断力で切断するものであり、鋭利な刃で切断するものではない。そのため、従来のシアー方式やギャング方式の上刃を備えたスリッター装置を用いて、電極集電体の片面又は両面に電極活物質層が形成された電池用電極を切断すると、数十〜数百μｍ程度の大きさの金属粉が発生し、電極ストリップの表面やエッジ部（切断端面）に付着する。
【０００９】
リチウムイオン二次電池用の負極電極では圧延銅箔が電極集電体として使用されることが多く、電極ストリップの表面やエッジ部に銅粉の付着が見られる。また、正極電極ではアルミニウム箔が電極集電体として使用されることが多く、電極ストリップの表面やエッジ部にアルミニウムの付着が見られる。このような電極表面やエッジ部に金属粉が付着した正極及び／又は負極を使用して電池を作成すると、負極、セパレーター及び正極を重ねて巻回した時に金属粉がセパレーターを突き破ったり、充放電時に電極表面の金属粉に電位が集中して熱が発生し、セパレーターが溶けたりして、その結果、電池内部で負極電極と正極電極とが短絡する等の不具合を生じていた。
【００１０】
そのため、シート状電極の切断工程後に、金属粉除去のための効率の良いクリーニング工程が必要である。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電極表面やエッジ部に金属粉の付着のない電池用電極を製造する方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、シート状電極の切断工程後の、金属粉除去のためのクリーニング工程について検討し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち、本発明は、電極活物質及びバインダーを含む電極合剤塗料を電極集電体上に塗布し、乾燥して、電極集電体の少なくとも片面に電極活物質層を有するシート状電極を形成し、次に、シート状電極を所定幅にスリットしてストリップを形成し、ストリップを走行させながら可動ブラシでストリップ表面を掃き、その後巻き取ることを含む、電池用電極の製造方法であって、
ストリップの一方の面が接するように設けられたバックアップロールをストリップが通過する際に、ストリップの他方の面が掃かれるようにストリップの他方の面側に設けられた可動ブラシと、
前記バックアップロールの下流側に、ストリップの前記他方の面が接するように設けられたバックアップロールをストリップが通過する際に、ストリップの前記一方の面が掃かれるようにストリップの前記一方の面側に設けられた可動ブラシとを用いて、
可動ブラシ周辺雰囲気を吸引装置で吸引しながら、前記両可動ブラシでストリップの両表面を掃く、電池用電極の製造方法である。
【００１５】
本発明は、可動ブラシが、ストリップ幅方向に平行な回転軸を有する回転ブラシである、前記の電池用電極の製造方法である。
本発明は、ストリップ表面を掃いた後の回転ブラシの毛が当たるように回転ブラシの回転軸と平行に叩き棒を設け、叩き棒に回転ブラシの毛を当てながらストリップ表面を掃く、前記の電池用電極の製造方法である。
【００１６】
本発明は、可動ブラシが、ストリップ幅方向に往復運動する往復ブラシである、前記の電池用電極の製造方法である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の方法においては、まず、電極活物質及びバインダーを溶剤と共に混合することによって、スラリー状の電極合剤塗料を調製する。この際、さらに必要に応じて導電剤や添加剤を加えることもある。
【００１９】
電極活物質としては、従来より電極活物質として使用されているものであれば特に制限なく、各種の材料を使用することができる。
正極活物質としては、例えば、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な酸化物又は炭素材料を用いることができる。このような酸化物としては、リチウムを含む複合酸化物が挙げられ、例えば、コバルト酸リチウムＬｉx ＣｏＯ2 （０＜ｘ≦１．０）、マンガン酸リチウムＬｉ1+x Ｍｎ2-x Ｏ4 （０≦ｘ≦１／３）、ニッケル酸リチウムＬｉx ＮｉＯ2 （０＜ｘ≦１．０）などが挙げられる。これら酸化物粉末の平均粒子径は１〜４０μｍ程度が好ましい。
【００２０】
負極活物質としては、例えば、炭素質材料、リチウム金属、リチウム合金、スズ酸化物等の酸化物が用いられる。炭素質材料としては、特に制限されるものではなく、例えば、無定形炭素、アセチレンブラック、石油コークス、石炭コークス、人造黒鉛、天然黒鉛、グラファイト系炭素繊維、難黒鉛化炭素等を用いることができる。これらの中から、目的とする電池の特性に応じて、当業者が適宜選択することができる。
【００２１】
電極塗料用のバインダーとしては、特に制限されるものではなく、従来より使用されている結晶性樹脂、非結晶性樹脂等の各種バインダーを使用することができる。例えば、バインダーとして、ポリアクリルニトリル（ＰＡＮ）、ポリエチレンテレフタレートや、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ) 、ポリフッ化ビニル、フッ素ゴム等のフルオロカーボン系樹脂等を用いることができる。
バインダーは、電極活物質１００重量部に対して、通常１〜４０重量部、好ましくは２〜２５重量部、特に好ましくは５〜１５重量部の量で使用される。
【００２２】
電極塗料用の溶剤としては、特に制限されるものではなく、電極塗料の調製する際に従来より使用されている各種の溶剤を使用することができる。例えば、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、シクロヘキサノン、トルエン等が挙げられる。
【００２３】
導電剤は、必要に応じて、電極活物質の電子伝導性を補足する目的等のため加えることができる。導電剤としては、特に制限されるものではなく、公知の各種導電剤を用いるとよい。例えば、アセチレンブラック、グラファイト、金・銀・銅微粒子等が挙げられる。
また、さらに炭酸リチウム、シュウ酸、マレイン酸等の公知の各種添加剤を加えることもできる。
【００２４】
電極活物質、バインダー、導電剤、溶剤等の混合は、常法により行うことができる。例えば、ロールミル法により、乾燥空気下や不活性ガス雰囲気下で混合する。
【００２５】
次に、得られたスラリー状の電極塗料を帯状の電極集電体上に塗布する。塗布は電極の目的に応じて、集電体の両面に行ってもよいし、片面のみに行ってもよい。また、集電体の両面に電極塗料を塗布する場合には、同時に両面に塗布して次の乾燥工程を行ってもよいし、片面に塗布して乾燥工程を行い、続いて他面に塗布して乾燥工程を行ってもよい。
【００２６】
本発明において、電極集電体としては、金属箔、金属シート、パンチィングメタル、金属網等が使用され、金属箔、パンチィングメタルが好適である。電極集電体の金属材料としては、特に制限されるものではなく、従来より電極集電体に使用されている各種の金属材料を使用することができる。このような金属材料としては、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、鉄等が挙げられ、銅、アルミニウム等が好ましい。電極集電体の厚みは、通常１〜３０μｍ、好ましくは５〜２０μｍである。
【００２７】
電極塗料の電極集電体への塗布は、公知の方法、例えば、エクストルージョンコート、グラビアコート、リバースロールコート、ディップコート、キスコート、ドクターコート、ナイフコート、カーテンコート、ノズルコート、スクリーン印刷等の塗布方法より行うことができる。
【００２８】
電極塗料の塗布に続いて、乾燥を行い、溶剤を除去する。乾燥は常法により行うことができる。例えば、３０〜１５０℃で、５〜１５分間程度の乾燥を行う。このようにして、電極集電体の片面又は両面に電極活物質層が形成される。
【００２９】
乾燥後、電極活物質層が形成された電極集電体を、ローラープレス機により圧延し、電極活物質層の厚みを薄くし且つ一定に整え、電極体積当たりの活物質の密度を高める。この際のプレス圧は、５〜１０００ｋｇ／ｃｍ程度である。また、電極活物質層の厚み（片面として）は、用途にもよるが、特に限定されることなく、４０〜４００μｍ程度である。
【００３０】
圧延加工の後、シート状電極を所定の寸法に切断する。切断は、一般に、電極を製造流れ方向に沿って所定の幅にするスリット工程と、所望の長さにする裁断工程からなる。また、圧延加工に先立ってスリット工程を行い、スリット工程後に圧延加工を行うこともある。
【００３１】
以下、図面を参照しつつ説明する。図２は、本発明の製造方法のスリット工程以降で用いられる装置の一例概略を示す図である。図３は、本発明の製造方法のスリット工程以降で用いられる装置の他の一例概略を示す図である。図５は、本発明の製造方法のスリット工程以降で用いられる装置の他の一例概略を示す図である。
【００３２】
スリット工程は、図１に示されたシアー方式又はギャング方式のスリッター装置(1) を用いて、シート状電極(A) を走行させながら行う。シート状電極(A) を所定幅にスリットして、電極ストリップ(S) を形成する。
スリット工程におけるシート状電極の走行速度は５〜１５０ｍ／分、シート状電極のテンションは１〜５０ｋｇ／電極幅の範囲で設定することができる。
【００３３】
本発明においては、スリット工程後、巻取る前に、形成されたストリップのクリーニング工程を行う。すなわち、形成されたストリップ(S) を走行させながら可動ブラシでストリップ表面を掃く。スリッター装置での切断により数十〜数百μｍ程度の大きさの金属粉が発生し、電極ストリップの表面やエッジ部（切断端面）には金属粉が付着する。可動ブラシでストリップ表面を掃くことにより、金属粉が効率よく除去される。
【００３４】
可動ブラシとしては、特に限定されないが、図２に示される回転ブラシ(10)(11)や図３に示される往復ブラシ(20)(21)が挙げられる。
【００３５】
図２を参照して、スリッター装置(1) の下流側に、ストリップ(S) 下面が接するバックアップロール(16)が設けられ、ストリップ(S) がバックアップロール(16)を通過する際にストリップ(S) 上面が掃かれるように、ストリップ幅方向に平行な回転軸を有する回転ブラシ(10)が設けられている。
そして、バックアップロール(16)の直ぐ下流側に、ストリップ(S) 上面が接するバックアップロール(17)が設けられ、ストリップ(S) がバックアップロール(17)を通過する際にストリップ(S) 下面が掃かれるように、ストリップ幅方向に平行な回転軸を有する回転ブラシ(11)が設けられている。
回転ブラシ(10)(11)の幅は、走行するストリップ(S) 幅以上のものとする。
【００３６】
回転ブラシ(10)(11)は走行するストリップ(S) に対して、ブラシ(10)(11)の毛先がストリップ(S) 表面に届いて接触するような位置、もしくは前記接触するような位置よりも更に１０ｍｍ程度までから選ばれる距離だけストリップ(S) に近い位置に設置される。回転ブラシ(10)(11)をストリップ(S) に対してどのような位置に設置するかは、回転ブラシ(10)(11)の回転速度や毛の種類、密度等に応じて、適宜選択される。
【００３７】
回転ブラシ(10)(11)の毛の種類は、電極ストリップ表面を傷付けないために柔らかいものが好ましく、山羊毛、馬軟毛、又は細く柔らかいナイロン等のプラスチックが良い。馬硬毛、豚毛や太く硬いナイロン等のプラスチックは硬すぎて、電極ストリップ表面にスクラッチ状の傷を付けやすいため、本発明には適さない。
【００３８】
回転ブラシ(10)(11)はそれぞれの全体がフード(14)(15)で覆われ、フード(14)(15)の吸引口(14a)(15a)には図示しない真空吸引装置がつながれている。フード内の吸引口(14a)(15a)の近くには、回転ブラシ(10)(11)の毛が当たるように回転ブラシ(10)(11)の回転軸と平行に叩き棒(12)(13)が設けられている。
【００３９】
スリッター装置(1) での切断により形成されたストリップ(S) の表面やエッジ部には金属粉が付着している。金属粉が付着したストリップ(S) が走行させられバックアップロール(16)を通過し、その際にストリップ(S) 上面が回転ブラシ(10)によって掃かれ、続いて、バックアップロール(17)を通過し、その際にストリップ(S) 下面が回転ブラシ(11)によって掃かれるので、ストリップ(S) 上下両面やエッジ部から金属粉が除去される。除去された金属粉は、フード(14)(15)内を真空吸引装置で吸引することにより、回収される。ストリップ(S) 上下両面側にそれぞれ回転ブラシを設けることにより、金属粉の除去効果が高くなる。
【００４０】
ストリップ表面を掃いた直後の回転ブラシ(10)(11)の毛は、吸引口(14a)(15a)の近くに設けられた叩き棒(12)(13)に当たり、この際、毛に付着していた金属粉が叩き落とされ、速やかに吸引される。従って、毛に付着していた金属粉がストリップ(S) 表面に再付着することがない。
【００４１】
クリーニング工程における電極ストリップの走行速度は５〜１５０ｍ／分、電極ストリップのテンションは０．１〜１０ｋｇ／電極幅の範囲で設定することができる。回転ブラシ(10)(11)の回転方向は、限定されないが、ストリップ(S) 走行方向と対向する方向とする。また、回転ブラシ(10)(11)の回転数は、特に限定されないが、２０〜３００ｒｐｍ程度の範囲で設定することができる。
【００４２】
このようにして、ストリップ(S) 上下両面やエッジ部から金属粉が除去され、その後、ストリップ(S) は、巻取り機(30)に巻取られる。
【００４３】
図３を参照して、スリッター装置(1) の下流側に、ストリップ(S) 下面が接するバックアップロール(26)が設けられ、ストリップ(S) がバックアップロール(26)を通過する際にストリップ(S) 上面が掃かれるように、ストリップ幅方向に往復運動する往復ブラシ(20)が設けられている。
そして、バックアップロール(26)の直ぐ下流側に、ストリップ(S) 上面が接するバックアップロール(27)が設けられ、ストリップ(S) がバックアップロール(27)を通過する際にストリップ(S) 下面が掃かれるように、ストリップ幅方向に往復運動する往復ブラシ(21)が設けられている。
【００４４】
往復ブラシ(20)(21)の駆動機構は、適宜採用される。図４は、図３中の矢印IVから見た往復ブラシの駆動機構の一例の概略図である。図４において、走行するストリップ(S) の幅方向に平行にストリップ(S) 表面と適切な距離をおいて、往復ブラシ(20)移動用のレール(31)が配置されている。レール(31)にはレール上を移動する移動子(32)が備えられ、往復ブラシ(20)は、移動子(32)にアーム(33)を介して連結されている。図示しないモータに取り付けられた円盤(34)の周縁部に連接棒(35)の一端が取付けられ、連接棒(35)の他端が連結部材(36)を介して移動子(32)に連結されている。
モータを回転させると、円盤(34)が回転し、連接棒(35)及び連結部材(36)を介して移動子(32)がレール(31)上を往復運動する。これにより、往復ブラシ(20)が、ストリップ(S) の幅方向に往復運動する。
図示の例以外にも種々の駆動機構が採用される。
【００４５】
往復ブラシ(20)(21)の移動する距離は、走行するストリップ(S) 幅以上として、移動によりブラシの毛が完全にストリップ(S) 面上から外れる程度が良い。
【００４６】
往復ブラシ(20)(21)はストリップ(S) に対して、ブラシ(20)(21)の毛先がストリップ(S) 表面に届いて接触するような位置、もしくは前記接触するような位置よりも更に１０ｍｍ程度までから選ばれる距離だけストリップ(S) に近い位置に設置される。往復ブラシ(20)(21)をストリップ(S) に対してどのような位置に設置するかは、往復ブラシ(20)(21)の移動速度や毛の形態、種類、密度等に応じて、適宜選択される。
【００４７】
往復ブラシ(20)(21)の毛の形態は、平刷毛が適しているが、特に限定されない。往復ブラシ(20)(21)の毛の種類は、回転ブラシ(10)(11)の場合と同様である。
【００４８】
往復ブラシ(20)及び(21)は両者の全体がフード(22)で覆われ、フード(22)の吸引口(22a) には図示しない真空吸引装置がつながれている。
【００４９】
スリット工程後の金属粉が付着したストリップ(S) が走行させられバックアップロール(26)を通過し、その際にストリップ(S) 上面が往復ブラシ(20)によって掃かれ、続いて、バックアップロール(27)を通過し、その際にストリップ(S) 下面が往復ブラシ(21)によって掃かれるので、ストリップ(S) 上下両面やエッジ部から金属粉が除去される。除去された金属粉は、フード(22)内を真空吸引装置で吸引することにより、回収される。ストリップ(S) 上下両面側にそれぞれ往復ブラシを設けることにより、金属粉の除去効果が高くなる。
【００５０】
クリーニング工程における電極ストリップの走行速度は５〜１５０ｍ／分、電極ストリップのテンションは０．１〜１０ｋｇ／電極幅の範囲で設定することができる。往復ブラシ(20)(21)の移動速度（単位時間当たりの往復回数）は、電極ストリップの走行速度や、使用する往復ブラシの幅にもよるが、電極ストリップの全ての表面が必ず一度は掃かれるように設定する。往復ブラシ(20)(21)の移動速度は、モータの回転速度を変化させることにより調整される。
【００５１】
このようにして、ストリップ(S) 上下両面やエッジ部から金属粉が除去され、その後、ストリップ(S) は、巻取り機(30)に巻取られる。
【００５２】
図５は、回転ブラシと往復ブラシが用いられた本発明の実施形態を示す。
図５を参照して、スリッター装置(1) の下流側に、ストリップ(S) 下面が接するバックアップロール(16)が設けられ、ストリップ(S) がバックアップロール(16)を通過する際にストリップ(S) 上面が掃かれるように、ストリップ幅方向に平行な回転軸を有する回転ブラシ(10)が設けられている。
そして、バックアップロール(16)の直ぐ下流側に、ストリップ(S) 上面が接するバックアップロール(17)が設けられ、ストリップ(S) がバックアップロール(17)を通過する際にストリップ(S) 下面が掃かれるように、ストリップ幅方向に平行な回転軸を有する回転ブラシ(11)が設けられている。
【００５３】
さらに、回転ブラシ(11)の下流側に、ストリップ(S) 下面が接するバックアップロール(26)が設けられ、ストリップ(S) がバックアップロール(26)を通過する際にストリップ(S) 上面が掃かれるように、ストリップ幅方向に往復運動する往復ブラシ(20)が設けられている。
そして、バックアップロール(26)の直ぐ下流側に、ストリップ(S) 上面が接するバックアップロール(27)が設けられ、ストリップ(S) がバックアップロール(27)を通過する際にストリップ(S) 下面が掃かれるように、ストリップ幅方向に往復運動する往復ブラシ(21)が設けられている。
【００５４】
その他の構成要素は、図２及び図３における構成要素と同一のものであり、説明を省略する。
【００５５】
スリット工程後の金属粉が付着したストリップ(S) が走行させられバックアップロール(16)を通過し、その際にストリップ(S) 上面が回転ブラシ(10)によって掃かれ、続いて、バックアップロール(17)を通過し、その際にストリップ(S) 下面が回転ブラシ(11)によって掃かれ、ストリップ(S) 上下両面やエッジ部から金属粉が除去される。
金属粉がほとんど除去されたストリップ(S) はさらに、バックアップロール(26)を通過し、その際にストリップ(S) 上面が往復ブラシ(20)によって掃かれ、続いて、バックアップロール(27)を通過し、その際にストリップ(S) 下面が往復ブラシ(21)によって掃かれる、ストリップ(S) 上下両面やエッジ部からごく僅かに残存していた金属粉が完全に除去される。
【００５６】
この実施形態では、回転ブラシ及びその下流側の往復ブラシで２回のクリーニング操作を行うので、金属粉の除去効果が非常に高い。
【００５７】
ストリップを巻取り機に巻取って、その後、クリーニング工程を行うと、巻締まりにより、金属粉が電極活物質層に埋め込まれて除去しにくくなる恐れがある。そのため、本発明においては、スリット工程後、巻取る前に、形成されたストリップのクリーニング工程を行う。また、スリット工程後、オンラインでクリーニング工程を行ってから巻取ることは、生産効率上からも有利である。
【００５８】
なお、スリット工程後のクリーニング工程は、シート状電極のスリットにより形成されたストリップが同一の走行経路を走行させられている状態で行っても良く、あるいは、ストリップの走行経路が分けられた状態で行っても良い。隣り合うストリップのエッジ部同士が走行中に接触しダメージを受けないように、スリット後に、例えば、奇数番目のストリップと偶数番目のストリップというように、１本おきに走行経路を分け、その状態でクリーニング工程を行うことも好ましい。その場合には、可動ブラシは、走行経路毎に必要となる。
【００５９】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
［実施例１：負極の製造］
下記組成のスラリー状の負極用塗料を調製した。
【００６０】
（負極用塗料の組成）
負極活物質：グラファイト １００重量部
導電剤：アセチレンブラック ３．５重量部
バインダー：ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ） １１．５重量部
溶剤：Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ） １５６．４重量部
【００６１】
まず、バインダー１１．５重量部をＮＭＰ１３２重量部に溶解してラッカー１４３．５重量部を作製した。次に、アセチレンブラック３．５重量部とグラファイト１００重量部の混合粉にＮＭＰ２４．４重量部と上記ラッカー１４３．５重量部を加えてよく混合し、負極用塗料とした。
【００６２】
次に、厚さ１８μｍの圧延銅箔からなる帯状電極集電体の片面にノズルコートにより上記の負極用塗料を塗布した後、９０℃〜１３０℃の乾燥炉で乾燥して電極活物質層を形成した。その後、銅箔の他の面に、同様の塗布及び乾燥操作を行って電極活物質層を形成した。
乾燥工程後の負極をローラープレス機により圧縮成形し、片面の電極活物質層の厚みが１００μｍであるシート状負極を得た。
【００６３】
このシート状負極を、図２に示した製造装置（ただし、叩き棒(12)(13)は設けられていない装置）を用いて、スリットし、クリーニングして巻き取り、実施例１の電極試料を得た。スリッター(1) として、上下刃(4)(7)がそれぞれ５８．５ｍｍ間隔で装着されたシアー方式スリッターを用いた。回転ブラシ(10)(11)〔毛：馬軟毛〕の回転数は６０ｒｐｍとし、１６００ｍｍＡｑの真空吸引装置を用いてフード(14)(15)内を吸引した。スリット工程及びクリーニング工程における電極の走行速度は２０ｍ／分、電極のテンションは１．５ｋｇ／電極幅に設定した。また、クリーニングは、形成されたストリップが同一の走行経路を走行させられている状態で行った。
【００６４】
［実施例２］
図２に示した叩き棒(12)(13)が設けられた製造装置を用いた以外は、実施例１と同様にして、シート状負極をスリットし、クリーニングして巻き取り、実施例２の電極試料を得た。
【００６５】
［比較例１］
実施例１で用いたのと同じスリッターを用いてシート状負極をスリットし、クリーニング工程を行わずにそのまま巻き取り、比較例１の電極試料を得た。
【００６６】
［比較例２］
実施例１で用いたのと同じスリッターを用いてシート状負極をスリットし、形成されたストリップの両表面にノズルからエアーを吹き付け、その後巻き取り、比較例２の電極試料を得た。吹き付けたエアーの風速は２０ｍ／秒以上（使用した風速計の測定範囲０〜２０ｍ／秒）であった。
【００６７】
［比較例３］
図２に示した製造装置において回転ブラシ(10)(11)の代わりに固定ブラシが配置された装置を用いた。シート状負極をスリットし、形成されたストリップ両表面を固定ブラシに接触させ、さらに、ストリップの両表面にノズルからエアーを吹き付け、その後巻き取り、比較例３の電極試料を得た。吹き付けたエアーの風速は２０ｍ／秒以上（使用した風速計の測定範囲０〜２０ｍ／秒）であった。
【００６８】
［比較例４］
実施例１で用いたのと同じスリッターを用いてシート状負極をスリットし、形成されたストリップを超音波式の非接触クリーナー（伸興社製：ＵＶＵ−Ｗ型）に通し、その後巻き取り、比較例４の電極試料を得た。超音波式の非接触クリーナーは、磁気テープやＰＥＴフィルムの除塵で用いられるものであった。
【００６９】
［実施例３］
図３に示した製造装置を用いてシート状負極をスリットし、クリーニングして巻き取り、実施例３の電極試料を得た。スリッター(1) として、上下刃(4)(7)がそれぞれ５８．５ｍｍ間隔で装着されたシアー方式スリッターを用いた。往復ブラシ(20)(21)〔毛：平刷毛〕の幅は９０ｍｍであり、往復ブラシ(20)(21)を１分間当たり２６０往復させ（モータの回転数：２６０ｒｐｍ）、１６００ｍｍＡｑの真空吸引装置を用いてフード(22)内を吸引した。スリット工程及びクリーニング工程における電極の走行速度は１０ｍ／分、電極のテンションは１．５ｋｇ／電極幅に設定した。また、クリーニングは、形成されたストリップが同一の走行経路を走行させられている状態で行った。
【００７０】
［実施例４］
図５に示した製造装置を用いてシート状負極をスリットし、クリーニングして巻き取り、実施例４の電極試料を得た。スリッター(1) 、回転ブラシ(10)(11)、往復ブラシ(20)(21)等の構成及び操作条件は、実施例２及び３におけるのと同一であった。スリット工程及びクリーニング工程における電極の走行速度は１０ｍ／分、電極のテンションは１．５ｋｇ／電極幅に設定した。また、クリーニングは、形成されたストリップが同一の走行経路を走行させられている状態で行った。
【００７１】
（電極試料の評価）
得られた各電極試料の表面に付着した金属粉の個数を求めた。２５０ｍ長さの電極試料を２ｍ／分で走行させ、電極試料の両表面及びエッジ部に存在する銅粉の個数を目視にてカウントした。結果を表１に示す。
【００７２】
【表１】
【００７３】
表１から、実施例１〜４の電極試料では、その表面及びエッジ部に銅粉は僅かのみあるいは全く存在しなかった。一方、エアーナイフを用いた比較例２では、銅粉の除去効果はほとんど見られなかった。固定ブラシとエアーナイフを併用した比較例３、超音波式非接触クリーナーを用いた比較例４では、クリーニングなしの比較例１に対して銅粉の個数は減少したが、銅粉の除去効果は不十分であった。
【００７４】
［実施例５：正極の製造］
下記組成のスラリー状の正極用塗料を調製した。
【００７５】
（正極用塗料の組成）
正極活物質：コバルト酸リチウム １００重量部
導電剤：アセチレンブラック ６．７重量部
バインダー：ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ) ４．４重量部
溶剤：Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ） ７３重量部
【００７６】
まず、バインダー４．４重量部をＮＭＰ４０重量部に溶解してラッカーを作製した。次に、導電剤６．７重量部とコバルト酸リチウム粉１００重量部の混合粉に上記ラッカー４４．４重量部を加えて混練し、その後、混練物にＮＭＰ３３重量部を加えて、正極用塗料とした。
【００７７】
次に、厚さ２０μｍのアルミニウム箔からなる帯状電極集電体の片面にノズルコートにより上記の正極用塗料を塗布した後、８０〜１３０℃の乾燥炉で乾燥して電極活物質層を形成した。その後、アルミニウム箔の他の面に、同様の塗布及び乾燥操作を行って電極活物質層を形成した。
乾燥工程後の正極をローラープレス機により圧延し、片面の電極活物質層の厚みが１００μｍであるシート状正極を得た。
【００７８】
このシート状正極を、図２に示した叩き棒(12)(13)が設けられた製造装置を用いて、スリットし、クリーニングして巻き取り、実施例５の電極試料を得た。スリッター(1) として、上下刃(4)(7)がそれぞれ５８．５ｍｍ間隔で装着されたギャング方式スリッターを用いた。回転ブラシ(10)(11)の回転数は６０ｒｐｍとし、１６００ｍｍＡｑの真空吸引装置を用いてフード(14)(15)内を吸引した。スリット工程及びクリーニング工程における電極の走行速度は２０ｍ／分、電極のテンションは１．５ｋｇ／電極幅に設定した。また、クリーニングは、形成されたストリップが同一の走行経路を走行させられている状態で行った。
【００７９】
［比較例５］
実施例５で用いたのと同じスリッターを用いてシート状正極をスリットし、クリーニング工程を行わずにそのまま巻き取り、比較例５の電極試料を得た。
【００８０】
前述したのと同様に電極試料の評価を行った。２５０ｍ長さの電極試料を２ｍ／分で走行させ、電極試料の両表面及びエッジ部に存在するアルミニウム粉の個数を目視にてカウントした。結果を表２に示す。
【００８１】
【表２】
【００８２】
表２から、実施例５の電極試料では、その表面及びエッジ部にアルミニウム粉は僅かのみしか存在しなかった。
【００８３】
【発明の効果】
本発明によれば、シート状電極のスリット工程後、巻き取る前に、ストリップを走行させながら可動ブラシで電極ストリップ表面を掃くので、電極ストリップ表面やエッジ部に付着した金属粉を効率よく除去することができる。従って、本発明により製造された電池用電極では、金属粉が付着した場合の不都合が解消される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の製造方法において用いられるスリッター装置の一例の要部概略を示す垂直断面図である。
【図２】 本発明の製造方法のスリット工程以降で用いられる装置の一例概略を示す図である。
【図３】 本発明の製造方法のスリット工程以降で用いられる装置の他の一例概略を示す図である。
【図４】 本発明における往復ブラシの駆動機構の一例の概略図である。
【図５】 本発明の製造方法のスリット工程以降で用いられる装置の他の一例概略を示す図である。
【符号の説明】
(A) ：シート状電極
(S) ：電極ストリップ
(1) ：スリッター装置
(4) ：上刃
(7) ：下刃
(10)(11)：回転ブラシ
(20)(21)：往復ブラシ
(14)(15)(22)：フード
(12)(13)：叩き棒
(16)(17)(26)(27)：バックアップロール
(30)：巻取り機
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池用電極の製造方法に関し、より詳しくは、電極表面やエッジ部に金属粉の付着のない非水電解質電池用電極を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の各種ＯＡ機器、ＶＴＲカメラ、携帯電話等の電子機器の小型軽量化に伴い、これら電子機器の駆動電源として用いられる二次電池の小型軽量化や高性能化が要求されている。このような要求に答えるべく、高放電電位、高放電容量の非水電解質電池としてリチウムイオン二次電池の開発が急速にすすめられ、実用化されている。
【０００３】
非水電解質電池の正極及び負極の各電極は、一般に、電極活物質をバインダーと混合して電極塗料（合剤）を調製し、電極集電体の片面又は両面上に電極塗料を塗布し、乾燥し、電極集電体の片面又は両面上に電極活物質層を有するシート状電極を形成し、その後、シート状電極を圧延加工し、所定の寸法に切断することにより製造されている。
【０００４】
電池用電極製造における切断は、一般に、シート状電極を製造流れ方向に沿って所定の幅にするスリット工程と、所定幅とされた電極を所定の長さにする裁断工程とからなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
スリット工程における電池用電極の切断は、通常、シアー方式、ギャング方式等のスリッター装置により行われる。スリッター装置はよく知られているが、図１を参照して、スリッター装置の概略を説明する。
【０００６】
スリッター装置(1) は、複数の円形上刃(4) が所定間隔で装着された回転軸(2) （軸線：(C2)）と、複数の円形下刃(7) が所定間隔で装着された回転軸(5) （軸線：(C5)）とが、互いに平行に且つ上刃(4) と下刃(7) とが接触して所定の噛み合わせ深さが得られるような間隔で配設され、両回転軸(2)(5)を回転させることにより、剪断力でシート状物を所定の幅にスリットできるように構成されている。隣り合う上刃(4) 同士の間には、前記回転軸方向に所定幅を有するスペーサー(3) が介在する。隣り合う下刃(7) 同士の間には、前記回転軸方向に所定幅を有するスペーサー(6) が介在する。上刃(4) は、板バネ(8) によって、図１における左方（図１中の矢印）に付勢され、上刃(4) の周縁部側面と下刃(7) の周縁部側面とが常に接触して良好な噛み合わせが得られるように成されている。
【０００７】
シアー方式は、上刃として刃先角度８５〜９０°の厚み２ｍｍ未満の薄い丸刃を用いるものである。一方、ギャング方式は、上刃として刃先角度９０°でシアー方式の上刃よりも厚い丸刃を用いるものである。いずれの方式においても、下刃としては刃先角度８５〜９０°の厚い丸刃を用いる。
【０００８】
スリッター装置は、切断対象シート状物を剪断力で切断するものであり、鋭利な刃で切断するものではない。そのため、従来のシアー方式やギャング方式の上刃を備えたスリッター装置を用いて、電極集電体の片面又は両面に電極活物質層が形成された電池用電極を切断すると、数十〜数百μｍ程度の大きさの金属粉が発生し、電極ストリップの表面やエッジ部（切断端面）に付着する。
【０００９】
リチウムイオン二次電池用の負極電極では圧延銅箔が電極集電体として使用されることが多く、電極ストリップの表面やエッジ部に銅粉の付着が見られる。また、正極電極ではアルミニウム箔が電極集電体として使用されることが多く、電極ストリップの表面やエッジ部にアルミニウムの付着が見られる。このような電極表面やエッジ部に金属粉が付着した正極及び／又は負極を使用して電池を作成すると、負極、セパレーター及び正極を重ねて巻回した時に金属粉がセパレーターを突き破ったり、充放電時に電極表面の金属粉に電位が集中して熱が発生し、セパレーターが溶けたりして、その結果、電池内部で負極電極と正極電極とが短絡する等の不具合を生じていた。
【００１０】
そのため、シート状電極の切断工程後に、金属粉除去のための効率の良いクリーニング工程が必要である。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電極表面やエッジ部に金属粉の付着のない電池用電極を製造する方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、シート状電極の切断工程後の、金属粉除去のためのクリーニング工程について検討し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち、本発明は、電極活物質及びバインダーを含む電極合剤塗料を電極集電体上に塗布し、乾燥して、電極集電体の少なくとも片面に電極活物質層を有するシート状電極を形成し、次に、シート状電極を所定幅にスリットしてストリップを形成し、ストリップを走行させながら可動ブラシでストリップ表面を掃き、その後巻き取ることを含む、電池用電極の製造方法であって、
ストリップの一方の面が接するように設けられたバックアップロールをストリップが通過する際に、ストリップの他方の面が掃かれるようにストリップの他方の面側に設けられた可動ブラシと、
前記バックアップロールの下流側に、ストリップの前記他方の面が接するように設けられたバックアップロールをストリップが通過する際に、ストリップの前記一方の面が掃かれるようにストリップの前記一方の面側に設けられた可動ブラシとを用いて、
可動ブラシ周辺雰囲気を吸引装置で吸引しながら、前記両可動ブラシでストリップの両表面を掃く、電池用電極の製造方法である。
【００１５】
本発明は、可動ブラシが、ストリップ幅方向に平行な回転軸を有する回転ブラシである、前記の電池用電極の製造方法である。
本発明は、ストリップ表面を掃いた後の回転ブラシの毛が当たるように回転ブラシの回転軸と平行に叩き棒を設け、叩き棒に回転ブラシの毛を当てながらストリップ表面を掃く、前記の電池用電極の製造方法である。
【００１６】
本発明は、可動ブラシが、ストリップ幅方向に往復運動する往復ブラシである、前記の電池用電極の製造方法である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の方法においては、まず、電極活物質及びバインダーを溶剤と共に混合することによって、スラリー状の電極合剤塗料を調製する。この際、さらに必要に応じて導電剤や添加剤を加えることもある。
【００１９】
電極活物質としては、従来より電極活物質として使用されているものであれば特に制限なく、各種の材料を使用することができる。
正極活物質としては、例えば、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な酸化物又は炭素材料を用いることができる。このような酸化物としては、リチウムを含む複合酸化物が挙げられ、例えば、コバルト酸リチウムＬｉx ＣｏＯ2 （０＜ｘ≦１．０）、マンガン酸リチウムＬｉ1+x Ｍｎ2-x Ｏ4 （０≦ｘ≦１／３）、ニッケル酸リチウムＬｉx ＮｉＯ2 （０＜ｘ≦１．０）などが挙げられる。これら酸化物粉末の平均粒子径は１〜４０μｍ程度が好ましい。
【００２０】
負極活物質としては、例えば、炭素質材料、リチウム金属、リチウム合金、スズ酸化物等の酸化物が用いられる。炭素質材料としては、特に制限されるものではなく、例えば、無定形炭素、アセチレンブラック、石油コークス、石炭コークス、人造黒鉛、天然黒鉛、グラファイト系炭素繊維、難黒鉛化炭素等を用いることができる。これらの中から、目的とする電池の特性に応じて、当業者が適宜選択することができる。
【００２１】
電極塗料用のバインダーとしては、特に制限されるものではなく、従来より使用されている結晶性樹脂、非結晶性樹脂等の各種バインダーを使用することができる。例えば、バインダーとして、ポリアクリルニトリル（ＰＡＮ）、ポリエチレンテレフタレートや、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ) 、ポリフッ化ビニル、フッ素ゴム等のフルオロカーボン系樹脂等を用いることができる。
バインダーは、電極活物質１００重量部に対して、通常１〜４０重量部、好ましくは２〜２５重量部、特に好ましくは５〜１５重量部の量で使用される。
【００２２】
電極塗料用の溶剤としては、特に制限されるものではなく、電極塗料の調製する際に従来より使用されている各種の溶剤を使用することができる。例えば、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、シクロヘキサノン、トルエン等が挙げられる。
【００２３】
導電剤は、必要に応じて、電極活物質の電子伝導性を補足する目的等のため加えることができる。導電剤としては、特に制限されるものではなく、公知の各種導電剤を用いるとよい。例えば、アセチレンブラック、グラファイト、金・銀・銅微粒子等が挙げられる。
また、さらに炭酸リチウム、シュウ酸、マレイン酸等の公知の各種添加剤を加えることもできる。
【００２４】
電極活物質、バインダー、導電剤、溶剤等の混合は、常法により行うことができる。例えば、ロールミル法により、乾燥空気下や不活性ガス雰囲気下で混合する。
【００２５】
次に、得られたスラリー状の電極塗料を帯状の電極集電体上に塗布する。塗布は電極の目的に応じて、集電体の両面に行ってもよいし、片面のみに行ってもよい。また、集電体の両面に電極塗料を塗布する場合には、同時に両面に塗布して次の乾燥工程を行ってもよいし、片面に塗布して乾燥工程を行い、続いて他面に塗布して乾燥工程を行ってもよい。
【００２６】
本発明において、電極集電体としては、金属箔、金属シート、パンチィングメタル、金属網等が使用され、金属箔、パンチィングメタルが好適である。電極集電体の金属材料としては、特に制限されるものではなく、従来より電極集電体に使用されている各種の金属材料を使用することができる。このような金属材料としては、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、鉄等が挙げられ、銅、アルミニウム等が好ましい。電極集電体の厚みは、通常１〜３０μｍ、好ましくは５〜２０μｍである。
【００２７】
電極塗料の電極集電体への塗布は、公知の方法、例えば、エクストルージョンコート、グラビアコート、リバースロールコート、ディップコート、キスコート、ドクターコート、ナイフコート、カーテンコート、ノズルコート、スクリーン印刷等の塗布方法より行うことができる。
【００２８】
電極塗料の塗布に続いて、乾燥を行い、溶剤を除去する。乾燥は常法により行うことができる。例えば、３０〜１５０℃で、５〜１５分間程度の乾燥を行う。このようにして、電極集電体の片面又は両面に電極活物質層が形成される。
【００２９】
乾燥後、電極活物質層が形成された電極集電体を、ローラープレス機により圧延し、電極活物質層の厚みを薄くし且つ一定に整え、電極体積当たりの活物質の密度を高める。この際のプレス圧は、５〜１０００ｋｇ／ｃｍ程度である。また、電極活物質層の厚み（片面として）は、用途にもよるが、特に限定されることなく、４０〜４００μｍ程度である。
【００３０】
圧延加工の後、シート状電極を所定の寸法に切断する。切断は、一般に、電極を製造流れ方向に沿って所定の幅にするスリット工程と、所望の長さにする裁断工程からなる。また、圧延加工に先立ってスリット工程を行い、スリット工程後に圧延加工を行うこともある。
【００３１】
以下、図面を参照しつつ説明する。図２は、本発明の製造方法のスリット工程以降で用いられる装置の一例概略を示す図である。図３は、本発明の製造方法のスリット工程以降で用いられる装置の他の一例概略を示す図である。図５は、本発明の製造方法のスリット工程以降で用いられる装置の他の一例概略を示す図である。
【００３２】
スリット工程は、図１に示されたシアー方式又はギャング方式のスリッター装置(1) を用いて、シート状電極(A) を走行させながら行う。シート状電極(A) を所定幅にスリットして、電極ストリップ(S) を形成する。
スリット工程におけるシート状電極の走行速度は５〜１５０ｍ／分、シート状電極のテンションは１〜５０ｋｇ／電極幅の範囲で設定することができる。
【００３３】
本発明においては、スリット工程後、巻取る前に、形成されたストリップのクリーニング工程を行う。すなわち、形成されたストリップ(S) を走行させながら可動ブラシでストリップ表面を掃く。スリッター装置での切断により数十〜数百μｍ程度の大きさの金属粉が発生し、電極ストリップの表面やエッジ部（切断端面）には金属粉が付着する。可動ブラシでストリップ表面を掃くことにより、金属粉が効率よく除去される。
【００３４】
可動ブラシとしては、特に限定されないが、図２に示される回転ブラシ(10)(11)や図３に示される往復ブラシ(20)(21)が挙げられる。
【００３５】
図２を参照して、スリッター装置(1) の下流側に、ストリップ(S) 下面が接するバックアップロール(16)が設けられ、ストリップ(S) がバックアップロール(16)を通過する際にストリップ(S) 上面が掃かれるように、ストリップ幅方向に平行な回転軸を有する回転ブラシ(10)が設けられている。
そして、バックアップロール(16)の直ぐ下流側に、ストリップ(S) 上面が接するバックアップロール(17)が設けられ、ストリップ(S) がバックアップロール(17)を通過する際にストリップ(S) 下面が掃かれるように、ストリップ幅方向に平行な回転軸を有する回転ブラシ(11)が設けられている。
回転ブラシ(10)(11)の幅は、走行するストリップ(S) 幅以上のものとする。
【００３６】
回転ブラシ(10)(11)は走行するストリップ(S) に対して、ブラシ(10)(11)の毛先がストリップ(S) 表面に届いて接触するような位置、もしくは前記接触するような位置よりも更に１０ｍｍ程度までから選ばれる距離だけストリップ(S) に近い位置に設置される。回転ブラシ(10)(11)をストリップ(S) に対してどのような位置に設置するかは、回転ブラシ(10)(11)の回転速度や毛の種類、密度等に応じて、適宜選択される。
【００３７】
回転ブラシ(10)(11)の毛の種類は、電極ストリップ表面を傷付けないために柔らかいものが好ましく、山羊毛、馬軟毛、又は細く柔らかいナイロン等のプラスチックが良い。馬硬毛、豚毛や太く硬いナイロン等のプラスチックは硬すぎて、電極ストリップ表面にスクラッチ状の傷を付けやすいため、本発明には適さない。
【００３８】
回転ブラシ(10)(11)はそれぞれの全体がフード(14)(15)で覆われ、フード(14)(15)の吸引口(14a)(15a)には図示しない真空吸引装置がつながれている。フード内の吸引口(14a)(15a)の近くには、回転ブラシ(10)(11)の毛が当たるように回転ブラシ(10)(11)の回転軸と平行に叩き棒(12)(13)が設けられている。
【００３９】
スリッター装置(1) での切断により形成されたストリップ(S) の表面やエッジ部には金属粉が付着している。金属粉が付着したストリップ(S) が走行させられバックアップロール(16)を通過し、その際にストリップ(S) 上面が回転ブラシ(10)によって掃かれ、続いて、バックアップロール(17)を通過し、その際にストリップ(S) 下面が回転ブラシ(11)によって掃かれるので、ストリップ(S) 上下両面やエッジ部から金属粉が除去される。除去された金属粉は、フード(14)(15)内を真空吸引装置で吸引することにより、回収される。ストリップ(S) 上下両面側にそれぞれ回転ブラシを設けることにより、金属粉の除去効果が高くなる。
【００４０】
ストリップ表面を掃いた直後の回転ブラシ(10)(11)の毛は、吸引口(14a)(15a)の近くに設けられた叩き棒(12)(13)に当たり、この際、毛に付着していた金属粉が叩き落とされ、速やかに吸引される。従って、毛に付着していた金属粉がストリップ(S) 表面に再付着することがない。
【００４１】
クリーニング工程における電極ストリップの走行速度は５〜１５０ｍ／分、電極ストリップのテンションは０．１〜１０ｋｇ／電極幅の範囲で設定することができる。回転ブラシ(10)(11)の回転方向は、限定されないが、ストリップ(S) 走行方向と対向する方向とする。また、回転ブラシ(10)(11)の回転数は、特に限定されないが、２０〜３００ｒｐｍ程度の範囲で設定することができる。
【００４２】
このようにして、ストリップ(S) 上下両面やエッジ部から金属粉が除去され、その後、ストリップ(S) は、巻取り機(30)に巻取られる。
【００４３】
図３を参照して、スリッター装置(1) の下流側に、ストリップ(S) 下面が接するバックアップロール(26)が設けられ、ストリップ(S) がバックアップロール(26)を通過する際にストリップ(S) 上面が掃かれるように、ストリップ幅方向に往復運動する往復ブラシ(20)が設けられている。
そして、バックアップロール(26)の直ぐ下流側に、ストリップ(S) 上面が接するバックアップロール(27)が設けられ、ストリップ(S) がバックアップロール(27)を通過する際にストリップ(S) 下面が掃かれるように、ストリップ幅方向に往復運動する往復ブラシ(21)が設けられている。
【００４４】
往復ブラシ(20)(21)の駆動機構は、適宜採用される。図４は、図３中の矢印IVから見た往復ブラシの駆動機構の一例の概略図である。図４において、走行するストリップ(S) の幅方向に平行にストリップ(S) 表面と適切な距離をおいて、往復ブラシ(20)移動用のレール(31)が配置されている。レール(31)にはレール上を移動する移動子(32)が備えられ、往復ブラシ(20)は、移動子(32)にアーム(33)を介して連結されている。図示しないモータに取り付けられた円盤(34)の周縁部に連接棒(35)の一端が取付けられ、連接棒(35)の他端が連結部材(36)を介して移動子(32)に連結されている。
モータを回転させると、円盤(34)が回転し、連接棒(35)及び連結部材(36)を介して移動子(32)がレール(31)上を往復運動する。これにより、往復ブラシ(20)が、ストリップ(S) の幅方向に往復運動する。
図示の例以外にも種々の駆動機構が採用される。
【００４５】
往復ブラシ(20)(21)の移動する距離は、走行するストリップ(S) 幅以上として、移動によりブラシの毛が完全にストリップ(S) 面上から外れる程度が良い。
【００４６】
往復ブラシ(20)(21)はストリップ(S) に対して、ブラシ(20)(21)の毛先がストリップ(S) 表面に届いて接触するような位置、もしくは前記接触するような位置よりも更に１０ｍｍ程度までから選ばれる距離だけストリップ(S) に近い位置に設置される。往復ブラシ(20)(21)をストリップ(S) に対してどのような位置に設置するかは、往復ブラシ(20)(21)の移動速度や毛の形態、種類、密度等に応じて、適宜選択される。
【００４７】
往復ブラシ(20)(21)の毛の形態は、平刷毛が適しているが、特に限定されない。往復ブラシ(20)(21)の毛の種類は、回転ブラシ(10)(11)の場合と同様である。
【００４８】
往復ブラシ(20)及び(21)は両者の全体がフード(22)で覆われ、フード(22)の吸引口(22a) には図示しない真空吸引装置がつながれている。
【００４９】
スリット工程後の金属粉が付着したストリップ(S) が走行させられバックアップロール(26)を通過し、その際にストリップ(S) 上面が往復ブラシ(20)によって掃かれ、続いて、バックアップロール(27)を通過し、その際にストリップ(S) 下面が往復ブラシ(21)によって掃かれるので、ストリップ(S) 上下両面やエッジ部から金属粉が除去される。除去された金属粉は、フード(22)内を真空吸引装置で吸引することにより、回収される。ストリップ(S) 上下両面側にそれぞれ往復ブラシを設けることにより、金属粉の除去効果が高くなる。
【００５０】
クリーニング工程における電極ストリップの走行速度は５〜１５０ｍ／分、電極ストリップのテンションは０．１〜１０ｋｇ／電極幅の範囲で設定することができる。往復ブラシ(20)(21)の移動速度（単位時間当たりの往復回数）は、電極ストリップの走行速度や、使用する往復ブラシの幅にもよるが、電極ストリップの全ての表面が必ず一度は掃かれるように設定する。往復ブラシ(20)(21)の移動速度は、モータの回転速度を変化させることにより調整される。
【００５１】
このようにして、ストリップ(S) 上下両面やエッジ部から金属粉が除去され、その後、ストリップ(S) は、巻取り機(30)に巻取られる。
【００５２】
図５は、回転ブラシと往復ブラシが用いられた本発明の実施形態を示す。
図５を参照して、スリッター装置(1) の下流側に、ストリップ(S) 下面が接するバックアップロール(16)が設けられ、ストリップ(S) がバックアップロール(16)を通過する際にストリップ(S) 上面が掃かれるように、ストリップ幅方向に平行な回転軸を有する回転ブラシ(10)が設けられている。
そして、バックアップロール(16)の直ぐ下流側に、ストリップ(S) 上面が接するバックアップロール(17)が設けられ、ストリップ(S) がバックアップロール(17)を通過する際にストリップ(S) 下面が掃かれるように、ストリップ幅方向に平行な回転軸を有する回転ブラシ(11)が設けられている。
【００５３】
さらに、回転ブラシ(11)の下流側に、ストリップ(S) 下面が接するバックアップロール(26)が設けられ、ストリップ(S) がバックアップロール(26)を通過する際にストリップ(S) 上面が掃かれるように、ストリップ幅方向に往復運動する往復ブラシ(20)が設けられている。
そして、バックアップロール(26)の直ぐ下流側に、ストリップ(S) 上面が接するバックアップロール(27)が設けられ、ストリップ(S) がバックアップロール(27)を通過する際にストリップ(S) 下面が掃かれるように、ストリップ幅方向に往復運動する往復ブラシ(21)が設けられている。
【００５４】
その他の構成要素は、図２及び図３における構成要素と同一のものであり、説明を省略する。
【００５５】
スリット工程後の金属粉が付着したストリップ(S) が走行させられバックアップロール(16)を通過し、その際にストリップ(S) 上面が回転ブラシ(10)によって掃かれ、続いて、バックアップロール(17)を通過し、その際にストリップ(S) 下面が回転ブラシ(11)によって掃かれ、ストリップ(S) 上下両面やエッジ部から金属粉が除去される。
金属粉がほとんど除去されたストリップ(S) はさらに、バックアップロール(26)を通過し、その際にストリップ(S) 上面が往復ブラシ(20)によって掃かれ、続いて、バックアップロール(27)を通過し、その際にストリップ(S) 下面が往復ブラシ(21)によって掃かれる、ストリップ(S) 上下両面やエッジ部からごく僅かに残存していた金属粉が完全に除去される。
【００５６】
この実施形態では、回転ブラシ及びその下流側の往復ブラシで２回のクリーニング操作を行うので、金属粉の除去効果が非常に高い。
【００５７】
ストリップを巻取り機に巻取って、その後、クリーニング工程を行うと、巻締まりにより、金属粉が電極活物質層に埋め込まれて除去しにくくなる恐れがある。そのため、本発明においては、スリット工程後、巻取る前に、形成されたストリップのクリーニング工程を行う。また、スリット工程後、オンラインでクリーニング工程を行ってから巻取ることは、生産効率上からも有利である。
【００５８】
なお、スリット工程後のクリーニング工程は、シート状電極のスリットにより形成されたストリップが同一の走行経路を走行させられている状態で行っても良く、あるいは、ストリップの走行経路が分けられた状態で行っても良い。隣り合うストリップのエッジ部同士が走行中に接触しダメージを受けないように、スリット後に、例えば、奇数番目のストリップと偶数番目のストリップというように、１本おきに走行経路を分け、その状態でクリーニング工程を行うことも好ましい。その場合には、可動ブラシは、走行経路毎に必要となる。
【００５９】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
［実施例１：負極の製造］
下記組成のスラリー状の負極用塗料を調製した。
【００６０】
（負極用塗料の組成）
負極活物質：グラファイト １００重量部
導電剤：アセチレンブラック ３．５重量部
バインダー：ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ） １１．５重量部
溶剤：Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ） １５６．４重量部
【００６１】
まず、バインダー１１．５重量部をＮＭＰ１３２重量部に溶解してラッカー１４３．５重量部を作製した。次に、アセチレンブラック３．５重量部とグラファイト１００重量部の混合粉にＮＭＰ２４．４重量部と上記ラッカー１４３．５重量部を加えてよく混合し、負極用塗料とした。
【００６２】
次に、厚さ１８μｍの圧延銅箔からなる帯状電極集電体の片面にノズルコートにより上記の負極用塗料を塗布した後、９０℃〜１３０℃の乾燥炉で乾燥して電極活物質層を形成した。その後、銅箔の他の面に、同様の塗布及び乾燥操作を行って電極活物質層を形成した。
乾燥工程後の負極をローラープレス機により圧縮成形し、片面の電極活物質層の厚みが１００μｍであるシート状負極を得た。
【００６３】
このシート状負極を、図２に示した製造装置（ただし、叩き棒(12)(13)は設けられていない装置）を用いて、スリットし、クリーニングして巻き取り、実施例１の電極試料を得た。スリッター(1) として、上下刃(4)(7)がそれぞれ５８．５ｍｍ間隔で装着されたシアー方式スリッターを用いた。回転ブラシ(10)(11)〔毛：馬軟毛〕の回転数は６０ｒｐｍとし、１６００ｍｍＡｑの真空吸引装置を用いてフード(14)(15)内を吸引した。スリット工程及びクリーニング工程における電極の走行速度は２０ｍ／分、電極のテンションは１．５ｋｇ／電極幅に設定した。また、クリーニングは、形成されたストリップが同一の走行経路を走行させられている状態で行った。
【００６４】
［実施例２］
図２に示した叩き棒(12)(13)が設けられた製造装置を用いた以外は、実施例１と同様にして、シート状負極をスリットし、クリーニングして巻き取り、実施例２の電極試料を得た。
【００６５】
［比較例１］
実施例１で用いたのと同じスリッターを用いてシート状負極をスリットし、クリーニング工程を行わずにそのまま巻き取り、比較例１の電極試料を得た。
【００６６】
［比較例２］
実施例１で用いたのと同じスリッターを用いてシート状負極をスリットし、形成されたストリップの両表面にノズルからエアーを吹き付け、その後巻き取り、比較例２の電極試料を得た。吹き付けたエアーの風速は２０ｍ／秒以上（使用した風速計の測定範囲０〜２０ｍ／秒）であった。
【００６７】
［比較例３］
図２に示した製造装置において回転ブラシ(10)(11)の代わりに固定ブラシが配置された装置を用いた。シート状負極をスリットし、形成されたストリップ両表面を固定ブラシに接触させ、さらに、ストリップの両表面にノズルからエアーを吹き付け、その後巻き取り、比較例３の電極試料を得た。吹き付けたエアーの風速は２０ｍ／秒以上（使用した風速計の測定範囲０〜２０ｍ／秒）であった。
【００６８】
［比較例４］
実施例１で用いたのと同じスリッターを用いてシート状負極をスリットし、形成されたストリップを超音波式の非接触クリーナー（伸興社製：ＵＶＵ−Ｗ型）に通し、その後巻き取り、比較例４の電極試料を得た。超音波式の非接触クリーナーは、磁気テープやＰＥＴフィルムの除塵で用いられるものであった。
【００６９】
［実施例３］
図３に示した製造装置を用いてシート状負極をスリットし、クリーニングして巻き取り、実施例３の電極試料を得た。スリッター(1) として、上下刃(4)(7)がそれぞれ５８．５ｍｍ間隔で装着されたシアー方式スリッターを用いた。往復ブラシ(20)(21)〔毛：平刷毛〕の幅は９０ｍｍであり、往復ブラシ(20)(21)を１分間当たり２６０往復させ（モータの回転数：２６０ｒｐｍ）、１６００ｍｍＡｑの真空吸引装置を用いてフード(22)内を吸引した。スリット工程及びクリーニング工程における電極の走行速度は１０ｍ／分、電極のテンションは１．５ｋｇ／電極幅に設定した。また、クリーニングは、形成されたストリップが同一の走行経路を走行させられている状態で行った。
【００７０】
［実施例４］
図５に示した製造装置を用いてシート状負極をスリットし、クリーニングして巻き取り、実施例４の電極試料を得た。スリッター(1) 、回転ブラシ(10)(11)、往復ブラシ(20)(21)等の構成及び操作条件は、実施例２及び３におけるのと同一であった。スリット工程及びクリーニング工程における電極の走行速度は１０ｍ／分、電極のテンションは１．５ｋｇ／電極幅に設定した。また、クリーニングは、形成されたストリップが同一の走行経路を走行させられている状態で行った。
【００７１】
（電極試料の評価）
得られた各電極試料の表面に付着した金属粉の個数を求めた。２５０ｍ長さの電極試料を２ｍ／分で走行させ、電極試料の両表面及びエッジ部に存在する銅粉の個数を目視にてカウントした。結果を表１に示す。
【００７２】
【表１】
表１から、実施例１〜４の電極試料では、その表面及びエッジ部に銅粉は僅かのみあるいは全く存在しなかった。一方、エアーナイフを用いた比較例２では、銅粉の除去効果はほとんど見られなかった。固定ブラシとエアーナイフを併用した比較例３、超音波式非接触クリーナーを用いた比較例４では、クリーニングなしの比較例１に対して銅粉の個数は減少したが、銅粉の除去効果は不十分であった。
【００７４】
［実施例５：正極の製造］
下記組成のスラリー状の正極用塗料を調製した。
【００７５】
（正極用塗料の組成）
正極活物質：コバルト酸リチウム １００重量部
導電剤：アセチレンブラック ６．７重量部
バインダー：ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ) ４．４重量部
溶剤：Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ） ７３重量部
【００７６】
まず、バインダー４．４重量部をＮＭＰ４０重量部に溶解してラッカーを作製した。次に、導電剤６．７重量部とコバルト酸リチウム粉１００重量部の混合粉に上記ラッカー４４．４重量部を加えて混練し、その後、混練物にＮＭＰ３３重量部を加えて、正極用塗料とした。
【００７７】
次に、厚さ２０μｍのアルミニウム箔からなる帯状電極集電体の片面にノズルコートにより上記の正極用塗料を塗布した後、８０〜１３０℃の乾燥炉で乾燥して電極活物質層を形成した。その後、アルミニウム箔の他の面に、同様の塗布及び乾燥操作を行って電極活物質層を形成した。
乾燥工程後の正極をローラープレス機により圧延し、片面の電極活物質層の厚みが１００μｍであるシート状正極を得た。
【００７８】
このシート状正極を、図２に示した叩き棒(12)(13)が設けられた製造装置を用いて、スリットし、クリーニングして巻き取り、実施例５の電極試料を得た。スリッター(1) として、上下刃(4)(7)がそれぞれ５８．５ｍｍ間隔で装着されたギャング方式スリッターを用いた。回転ブラシ(10)(11)の回転数は６０ｒｐｍとし、１６００ｍｍＡｑの真空吸引装置を用いてフード(14)(15)内を吸引した。スリット工程及びクリーニング工程における電極の走行速度は２０ｍ／分、電極のテンションは１．５ｋｇ／電極幅に設定した。また、クリーニングは、形成されたストリップが同一の走行経路を走行させられている状態で行った。
【００７９】
［比較例５］
実施例５で用いたのと同じスリッターを用いてシート状正極をスリットし、クリーニング工程を行わずにそのまま巻き取り、比較例５の電極試料を得た。
【００８０】
前述したのと同様に電極試料の評価を行った。２５０ｍ長さの電極試料を２ｍ／分で走行させ、電極試料の両表面及びエッジ部に存在するアルミニウム粉の個数を目視にてカウントした。結果を表２に示す。
【００８１】
【表２】
表２から、実施例５の電極試料では、その表面及びエッジ部にアルミニウム粉は僅かのみしか存在しなかった。
【００８３】
【発明の効果】
本発明によれば、シート状電極のスリット工程後、巻き取る前に、ストリップを走行させながら可動ブラシで電極ストリップ表面を掃くので、電極ストリップ表面やエッジ部に付着した金属粉を効率よく除去することができる。従って、本発明により製造された電池用電極では、金属粉が付着した場合の不都合が解消される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の製造方法において用いられるスリッター装置の一例の要部概略を示す垂直断面図である。
【図２】 本発明の製造方法のスリット工程以降で用いられる装置の一例概略を示す図である。
【図３】 本発明の製造方法のスリット工程以降で用いられる装置の他の一例概略を示す図である。
【図４】 本発明における往復ブラシの駆動機構の一例の概略図である。
【図５】 本発明の製造方法のスリット工程以降で用いられる装置の他の一例概略を示す図である。
【符号の説明】
(A) ：シート状電極
(S) ：電極ストリップ
(1) ：スリッター装置
(4) ：上刃
(7) ：下刃
(10)(11)：回転ブラシ
(20)(21)：往復ブラシ
(14)(15)(22)：フード
(12)(13)：叩き棒
(16)(17)(26)(27)：バックアップロール
(30)：巻取り機
Claims (4)
- 電極活物質及びバインダーを含む電極合剤塗料を電極集電体上に塗布し、乾燥して、電極集電体の少なくとも片面に電極活物質層を有するシート状電極を形成し、次に、シート状電極を所定幅にスリットしてストリップを形成し、ストリップを走行させながら可動ブラシでストリップ表面を掃き、その後巻き取ることを含む、電池用電極の製造方法であって、
ストリップの一方の面が接するように設けられたバックアップロールをストリップが通過する際に、ストリップの他方の面が掃かれるようにストリップの他方の面側に設けられた可動ブラシと、
前記バックアップロールの下流側に、ストリップの前記他方の面が接するように設けられたバックアップロールをストリップが通過する際に、ストリップの前記一方の面が掃かれるようにストリップの前記一方の面側に設けられた可動ブラシとを用いて、
可動ブラシ周辺雰囲気を吸引装置で吸引しながら、前記両可動ブラシでストリップの両表面を掃く、電池用電極の製造方法。 - 可動ブラシが、ストリップ幅方向に平行な回転軸を有する回転ブラシである、請求項１に記載の電池用電極の製造方法。
- ストリップ表面を掃いた後の回転ブラシの毛が当たるように回転ブラシの回転軸と平行に叩き棒を設け、叩き棒に回転ブラシの毛を当てながらストリップ表面を掃く、請求項２に記載の電池用電極の製造方法。
- 可動ブラシが、ストリップ幅方向に往復運動する往復ブラシである、請求項１に記載の電池用電極の製造方法。
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