JP6465091B2 - 二軸押出混練装置およびそれを用いた電極ペーストの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は，二軸押出混練装置，および，その二軸押出混練装置を用いた電極ペーストの製造方法に関する。

リチウムイオン二次電池などの二次電池に使用されている正負の電極板は，集電箔の表面に電極合剤層を形成することで製造されている。電極合剤層は，電極合剤層を形成するための各材料（電極合剤材料）を含む電極ペーストを集電箔上に塗布後，電極ペースト中の溶媒を除去することで形成されることがある。電極合剤層の形成に用いる電極ペーストは，電極合剤材料を，溶媒とともに混練することで製造することができる。

例えば，電極ペーストを製造するための混練は，特許文献１に記載されているような二軸押出混練装置を用いて行うことができる。二軸押出混練装置は，ハウジングの内部空間に供給された電極合剤材料と溶媒とを，パドルの回転によって混練することのできる装置である。そして，特許文献１には，パドルの外周面とハウジングの内壁面との隙間を所定の関係を満たすように設定した二軸押出混練装置により混練を行うことで，目標とする粘度のペーストを製造できるとされている。

国際公開第２０１４／１４７７９１号

ところで，二軸押出混練装置においては，パドルの外周面とハウジングの内壁面との隙間を，常に一定の大きさで維持することは容易ではない。すなわち，混練を行う際には，パドルの外周面やハウジングの内壁面が，混練対象である混練材料との接触によって摩耗する。このため，二軸押出混練装置においては，ペーストの製造を行う度に，パドルの外周面とハウジングの内壁面との隙間の大きさが大きくなってしまうという問題があった。よって，パドルの外周面とハウジングの内壁面との隙間を一定の大きさとしつつ，目標とする粘度のペーストを製造し続けることが困難であった。

本発明は，前記した従来の技術が有する問題点の解決を目的としてなされたものである。すなわちその課題とするところは，パドルの外周面とハウジングの内壁面との隙間の大きさを調整することができる二軸押出混練装置およびそれを用いた電極ペーストの製造方法を提供することである。

この課題の解決を目的としてなされた本発明の二軸押出混練装置は，ハウジングの内部空間に供給された混練材料を混練する二軸押出混練装置であって，内部空間に並べて設けられた２つの回転軸と，回転軸を回転駆動する回転駆動部と，回転軸に設けられ，回転軸とともに回転することで，搬送される混練材料を混練するパドルと，パドルの径方向における外周面と対面するハウジングの内壁面を含む，ハウジングの一部分を構成する部材である可動部とを有し，ハウジングが，内部空間に混練材料を供給する第１の供給口と，内部空間における混練材料の搬送方向について第１の供給口よりも下流の位置に設けられ，内部空間から混練材料を排出する排出口と，搬送方向について第１の供給口から排出口までの間の位置に設けられ，内部空間に混練材料のうちの液体成分を供給する第２の供給口と，が形成されたものであり，パドルとして，搬送方向について第１の供給口から第２の供給口までの間の位置に設けられ，混練材料にせん断力を加える混練用の第１のパドルと，搬送方向について第１のパドルから第２の供給口までの間の位置に設けられ，混練材料の搬送方向における移動速度の調整用の第２のパドルとがあり，可動部が，第１のパドルの径方向における外周面と対面するハウジングの内壁面を含むものであるとともに，第１のパドルに近づく向きおよび第１のパドルから遠ざかる向きに移動させることができるものであることを特徴とする二軸押出混練装置である。

本発明に係る二軸押出混練装置では，可動部を第１のパドルに近づく向きおよび第１のパドルから遠ざかる向きに移動させることができる。よって，摩耗の進行しやすい傾向の第１のパドルの外周面とハウジングの内壁面との隙間の大きさを調整することができる。

また上記に記載の二軸押出混練装置において，可動部を移動させることで可動部の位置調整を行う位置調整部と，混練材料の粘度を指標する粘度指標値を出力する粘度指標値出力部とを有し，位置調整部が，粘度指標値出力部が出力する粘度指標値に基づいて，可動部の位置調整を行うものであることが好ましい。混練中の混練材料の状態に応じて，その粘度の調整を行うことができるからである。

また本発明は，ハウジングの内部空間に供給された混練材料を混練する二軸押出混練装置を用いた電極ペーストの製造方法であって，二軸押出混練装置として，内部空間に並べて設けられた２つの回転軸と，回転軸を回転駆動する回転駆動部と，回転軸に設けられ，回転軸とともに回転することで，搬送される混練材料を混練するパドルと，パドルの径方向における外周面と対面するハウジングの内壁面を含む，ハウジングの一部分を構成する部材である可動部とを有し，ハウジングが，内部空間に混練材料を供給する第１の供給口と，内部空間における混練材料の搬送方向について第１の供給口よりも下流の位置に設けられ，内部空間から混練材料を排出する排出口と，搬送方向について第１の供給口から排出口までの間の位置に設けられ，内部空間に混練材料のうちの液体成分を供給する第２の供給口と，が形成されたものであり，パドルとして，搬送方向について第１の供給口から第２の供給口までの間の位置に設けられ，混練材料にせん断力を加える混練用の第１のパドルと，搬送方向について第１のパドルから第２の供給口までの間の位置に設けられ，混練材料の搬送方向における移動速度の調整用の第２のパドルとがあり，可動部が，第１のパドルの径方向における外周面と対面するハウジングの内壁面を含むものであるとともに，第１のパドルに近づく向きおよび第１のパドルから遠ざかる向きに移動させることができるものを用い，混練材料として，活物質と結着材と液体成分である溶媒とを用いることで電極ペーストを製造することを特徴とする電極ペーストの製造方法にもおよぶ。

また本発明は，上記に記載の電極ペーストの製造方法であって，二軸押出混練装置として，可動部を移動させることで可動部の位置調整を行う位置調整部と，混練材料の粘度を指標する粘度指標値を出力する粘度指標値出力部とを有し，位置調整部が，粘度指標値出力部が出力する粘度指標値に基づいて，可動部の位置調整を行うものであるものを用いることを特徴とする電極ペーストの製造方法にもおよぶ。

本発明によれば，パドルの外周面とハウジングの内壁面との隙間の大きさを調整することができる二軸押出混練装置およびそれを用いた電極ペーストの製造方法が提供されている。

第１の形態に係る二軸押出混練装置の概略構成図である。 図１におけるＸ−Ｘ断面図である。 図１におけるＹ−Ｙ断面図である。 搬送方向の各区間における混練材料の粘度を示す図である。 図１におけるＺ−Ｚ断面図である。 第２の形態に係る二軸押出混練装置の概略構成図である。 隙間の大きさと粘度との関係を示す図である。 負極ペースト中における隙間の大きさの調整に係る手順を示す図である。

以下，本発明を具体化した最良の形態について，図面を参照しつつ詳細に説明する。

［第１の形態］
図１に，第１の形態に係る二軸押出混練装置１を示す。また，図２には，図１に示すＸ−Ｘ位置での断面図を，図３には，図１に示すＹ−Ｙ位置での断面図を示している。二軸押出混練装置１は，混練対象である混練材料を混練することにより，ペーストを製造することができるものである。本形態では，二軸押出混練装置１により，リチウムイオン二次電池の負極板の負極合剤層の形成に使用される負極ペーストを製造する場合について説明する。

二軸押出混練装置１は，図１に示すように，ハウジング１０，回転軸２０，３０，回転駆動部４０を有している。ハウジング１０は，その内部に，内部空間１１が形成されている。つまり，ハウジング１０は，内部空間１１を外側から囲う内壁面１２を有している。また，ハウジング１０に形成されている内部空間１１は，図２または図３に示すように，２つの円柱形状のものが，互いに一部，重なり合った形状をしている。

また，ハウジング１０には，図１に二点鎖線で示すように，第１供給口１５，第２供給口１６，第３供給口１７，排出口１８が形成されている。第１供給口１５，第２供給口１６，第３供給口１７，排出口１８は，ハウジング１０の外側から内壁面１２までを貫通する貫通孔である。

第１供給口１５，第２供給口１６，第３供給口１７はそれぞれ，ハウジング１０の内部空間１１に，負極ペーストを製造するための各材料を供給するためのものである。すなわち，本形態においては，負極ペーストを製造するための材料すべてが，混練対象の混練材料である。また，排出口１８は，ハウジング１０の内部空間１１で混練された混練材料をハウジング１０の内部空間１１から排出するためのものである。この排出口１８から排出される混練後の混練材料が，負極ペーストである。

本形態では，負極ペーストを製造するための材料として，活物質，結着材，溶媒を用いる。つまり，本形態における混練材料は，活物質，結着材，溶媒である。これら混練材料のうち，活物質および結着材は，第１供給口１５から内部空間１１へと供給する。溶媒は，第２供給口１６および第３供給口１７からそれぞれ，内部空間１１へと供給する。そして，第１供給口１５，第２供給口１６，第３供給口１７から供給された各材料は，二軸押出混練装置１内を図１に矢印Ｗで示す搬送方向へと搬送されつつ混練され，負極ペーストとして排出口１８から排出される。

本形態の二軸押出混練装置１において，回転軸２０，３０は，図１に示すように，ハウジング１０に，互いに平行に並べて設けられている。また，回転軸２０，３０は，軸方向について，ハウジング１０の内部空間１１の一端側から他端側まで延びている。さらに，回転軸２０，３０はそれぞれ，図２または図３の断面図に示すように，内部空間１１を形成する２つの円柱形状の中心位置に設けられている。

回転駆動部４０は，回転軸２０，３０をそれぞれ，図１に矢印で示す向きに回転させるための駆動源である。本形態では，回転駆動部４０として，モーターを用いている。さらに，本形態では，図１に示すように，回転駆動部４０にて発生させた駆動力により，回転軸２０，３０をともに回転させる。回転駆動部４０から回転軸２０，３０へ駆動力を伝達するための機構は，例えば，歯車を用いて構成することができる。

また，図１に示すように，ハウジング１０は，搬送方向の上流から下流に向けて，供給区間Ａ，湿潤区間Ｂ，第１固練り区間Ｃ，第２固練り区間Ｄ，希釈区間Ｅ，排出区間Ｆを有している。そして，第１供給口１５および第２供給口１６は供給区間Ａに，第３供給口１７は希釈区間Ｅに，排出口１８は排出区間Ｆに設けられている。また，これら各区間において，回転軸２０，３０には，複数のスクリューやパドルが設けられている。

具体的に，供給区間Ａにおける回転軸２０，３０にはそれぞれ，供給スクリュー２１，３１が設けられている。供給スクリュー２１，３１はともに，回転により，内部空間１１に供給された混練材料を，搬送方向へと搬送することができるものである。

湿潤区間Ｂ，第１固練り区間Ｃ，第２固練り区間Ｄ，希釈区間Ｅにおける回転軸２０，３０にはそれぞれ，第１パドル２２，３２，および，第２パドル２３，３３が設けられている。また，湿潤区間Ｂ，第１固練り区間Ｃ，第２固練り区間Ｄ，希釈区間Ｅにおける第１パドル２２，３２，および，第２パドル２３，３３の配置はいずれも，同じである。

第１パドル２２，３２は，図２の断面図に示すように，辺の丸い三角形状のものである。このため，第１パドル２２，３２とハウジング１０の内壁面１２との隙間は，第１パドル２２，３２の最も径方向の外側に突出している頂点部において，最も狭くなっている。図２には，その最も狭くなっている第１パドル２２，３２の頂点部における外周面２２ａ，３２ａとハウジング１０の内壁面１２との隙間の大きさＣ１を示している。そして，第１パドル２２，３２は，混練材料にせん断力をかけつつ，混練を行うことができるものである。

第２パドル２３，３３は，それぞれ第２小パドル２４，３４および第２大パドル２５，３５を有している。第２パドル２３，３３においてはそれぞれ，第２小パドル２４，３４と第２大パドル２５，３５とが，搬送方向について逆の順番で配置されている。また，第２小パドル２４，３４および第２大パドル２５，３５はいずれも，図３の断面図に示すように，円形状のものである。ただし，第２小パドル２４，３４は，第２大パドル２５，３５よりも直径が小さなものである。このため，第２大パドル２５，３５とハウジング１０の内壁面１２との隙間は，第２小パドル２４，３４とハウジング１０の内壁面１２との隙間よりも小さなものである。図３には，第２大パドル２５，３５の外周面２５ａ，３５ａ，とハウジング１０の内壁面１２との隙間の大きさＣ２を示している。そして，第２パドル２３，３３は，混練材料の搬送方向の下流側への移動速度を調整することができるものである。

排出区間Ｆにおける回転軸２０，３０にはそれぞれ，排出スクリュー対２６，３６，および，第３パドル２７，３７が設けられている。排出スクリュー対２６，３６はそれぞれ，第３パドル２７，３７を間に挟み込むように設けられている。さらに，排出スクリュー対２６，３６はともに，回転により，排出区間Ｆの混練材料を，第３パドル２７，３７へ向けて搬送することができるものである。また，図１に示すように，第３パドル２７，３７は，搬送方向について，排出口１８の位置に設けられている。よって，排出スクリュー対２６，３６，および，第３パドル２７，３７は，回転によって，排出区間Ｆの混練材料を，排出口１８へ向けて搬送することができるものである。

そして，二軸押出混練装置１により負極ペーストの製造を行う際には，回転駆動部４０は，回転軸２０，３０を回転させる。これにより，回転軸２０，３０に設けられているスクリューやパドルが回転する。さらに，負極ペーストの製造を行う際には，第１供給口１５，第２供給口１６，第３供給口１７よりそれぞれ，ハウジング１０の内部空間１１に，負極ペーストを製造するための各材料が供給される。

第１供給口１５，第２供給口１６より供給区間Ａに供給された混練材料は，供給スクリュー２１，３１によって搬送方向へ向けて搬送される。よって，第１供給口１５，第２供給口１６より混練材料の供給を連続して行うことで，内部空間１１内の混練材料は，搬送方向へ搬送される。

供給区間Ａを通過した混練材料は，湿潤区間Ｂへと到達する。湿潤区間Ｂでは，各材料が混ぜ合わせられる。つまり，湿潤区間Ｂにおいて，活物質等の固形分は，溶媒と混ざり合うことで，湿潤状態とされる。湿潤区間Ｂを通過した混練材料は，第１固練り区間Ｃ，第２固練り区間Ｄをこの順で通過する。第１固練り区間Ｃ，第２固練り区間Ｄでは，湿潤状態の混練材料が，第１パドル２２，３２によって混練される。

次に，希釈区間Ｅでは，第３供給口１７よりさらに溶媒が供給される。このため，供給された溶媒によって，混練材料が希釈される。この希釈区間Ｅの希釈により，混練材料に占める固形分の比率は，最終的な比率に調整される。また，混練材料に占める固形分の比率が調整されることで，混練材料の粘度についても低下させ，最終的な粘度とされる。これにより，負極ペーストが製造される。そして，希釈区間Ｅにおいて製造された負極ペーストは，さらに下流の排出区間Ｆの排出口１８から排出される。

図４には，内部空間１１を搬送される混練材料の，湿潤区間Ｂ，第１固練り区間Ｃ，第２固練り区間Ｄ，希釈区間Ｅにおける粘度の推移を実線により示している。すなわち，図４に示すように，混練材料の粘度は，湿潤区間Ｂから希釈区間Ｅにかけて，混練がなされるにつれて低下する。そして，希釈区間Ｅの搬送方向における下流位置において，負極ペーストは，目標とする最終的な粘度となっている。

ここで，上記で説明しているような構成の二軸押出混練装置により，混練材料として同じものを用い，同じ環境下で負極ペーストを製造していたとしても，製造される負極ペーストの粘度が異なった粘度となってしまうことがある。すなわち，混練材料の混練を行うにつれ，第１パドルやハウジングは，混練材料との接触によって摩耗する。このような摩耗が生じた場合，第１パドルの外周面とハウジングの内壁面との隙間は，大きくなってしまう。そして，第１パドルの外周面とハウジングの内壁面との隙間が大きくなるほど，混練材料に加えられるせん断力が弱くなってしまうからである。

図４には，破線により，実線で示すときよりも第１パドルおよびハウジングが摩耗した状態で製造した負極ペーストの粘度の推移を示している。図４に破線で示すように，実線で示すときよりも第１パドルやハウジングが摩耗した状態で製造された負極ペーストは，粘度が高いものとなっている。つまり，図４より，第１パドルやハウジングの摩耗によってこれらの隙間が大きくなってしまうことで，負極ペーストを，一定の品質で継続して製造できないことがわかる。また，上記で説明しているような構成の二軸押出混練装置では，湿潤状態となった後の混練材料にせん断力を加えて混練する第１固練り区間の第１パドルが，最も摩耗の進行しやすい傾向の部材のひとつである。

そこで，本形態の二軸押出混練装置１は，第１固練り区間Ｃの第１パドル２２，３２とハウジング１０との隙間の大きさＣ１を調整できるようにされている。具体的に，本形態の二軸押出混練装置１のハウジング１０は，搬送方向について第１固練り区間Ｃの第１パドル２２，３２に対応する箇所に，可動部１３を有している。より具体的には，可動部１３は，第１パドル２２，３２の外周面と対面するハウジング１０の内壁面１２を含む，ハウジング１０の一部分を構成する部材である。これにより，可動部１３は，第１パドル２２，３２に近づく向きと遠ざかる向きとに移動できるようにされている。

また，本形態の二軸押出混練装置１は，可動部１３の移動位置を調整するため，調整部５０を有している。調整部５０は，可動部１３に接続された変換部５１と，変換部５１に接続されたモーター５２とを有している。モーター５２は，回転運動の駆動力を発生することができるものである。変換部５１は，モーター５２により発生した回転運動を直線運動に変換し，可動部１３を第１パドル２２，３２に近づく向きと遠ざかる向きとに移動させることができるものである。このような変換部５１としては，例えば，ボールねじを用いることができる。なお，調整部５０は，モーター５２の回転を制御する制御部についても備えている。

図５には，図１におけるＺ−Ｚ位置での断面図を示している。つまり，図５は，可動部１３の位置での，回転軸２０，３０の軸方向と直交する面内における断面図である。本形態の二軸押出混練装置１において，可動部１３および調整部５０は，図５に示すような配置で複数，設けられている。ただし，可動部１３および調整部５０の配置は，図５に示すものに限られるものではない。また，可動部１３とハウジング１０の本体部分との摺動面にはそれぞれ，シール部材を設けておくことが好ましい。ハウジング１０から混練材料が漏れてしまうことを防止するためである。

そして，本形態の二軸押出混練装置１においては，調整部５０により，可動部１３と第１固練り区間Ｃの第１パドル２２，３２との距離を調整することができる。すなわち，可動部１３の箇所でのハウジング１０の内壁面１２と，第１パドル２２，３２との隙間の大きさＣ１を調整することができる。よって，本形態では，第１固練り区間Ｃの第１パドル２２，３２の摩耗が進行した場合に，調整部５０によって可動部１３を第１パドル２２，３２に近づけることで，その位置での隙間の大きさＣ１を，摩耗が進行する前と同じ大きさで維持することができる。従って，本形態の二軸押出混練装置１は，長期に渡って一定の品質の負極ペーストを製造することができる。

なお，第１パドル２２，３２の摩耗が進行した場合，その摩耗した第１パドル２２，３２を交換することで，隙間の大きさＣ１を当初の設計通りの大きさとすることも可能である。ただし，第１パドル２２，３２を交換するためには，交換用の第１パドル２２，３２を新たに製造する費用が発生する。

また，ハウジング１０側についても摩耗しているため，第１パドル２２，３２の交換のみによっては，隙間の大きさＣ１を当初の設計通りの大きさとすることが困難である。交換用の第１パドル２２，３２として，ハウジング１０の摩耗分，外形の大きなものを再設計し，製造しなければならないからである。つまり，ハウジング１０についても交換する必要が生じ，第１パドル２２，３２よりも高価な交換用のハウジング１０を新たに製造する費用も発生してしまう。さらに，第１パドル２２，３２やハウジング１０を交換するためには，その交換を行っている間，負極ペーストの製造を中断しなければならず，生産性が低下してしまうという問題も生じる。

これに対し，本形態の二軸押出混練装置１では，調整部５０によって可動部１３の位置調整を行うことで，隙間の大きさＣ１を当初の設計通りの大きさとすることができる。このため，交換用の第１パドル２２，３２や交換用のハウジング１０を新たに製造する費用が発生することがない。よって，ランニングコストを低減しつつ，長期に渡って一定の品質の負極ペーストを製造することができる。さらに，第１パドル２２，３２やハウジング１０を交換する必要がないため，負極ペーストの生産性が低下してしまうこともない。つまり，負極ペーストを，高い生産性を維持しつつ，安価に製造することができる。

なお，上記では，可動部１３および調整部５０を，第１固練り区間Ｃの第１パドル２２，３２の位置にのみ設けた二軸押出混練装置１について説明している。これは，前述したように，第１固練り区間Ｃの第１パドル２２，３２の位置において，第１パドル２２，３２およびハウジング１０の摩耗が，特に進行しやすいためである。

しかし，湿潤区間Ｂについても，第１パドル２２，３２やハウジング１０の摩耗が進行しやすい傾向にある。混練材料の粘度が高い状態で，高いせん断力が加えられる区間ほど，第１パドル２２，３２やハウジング１０が摩耗しやすいからである。よって，可動部１３および調整部５０の構成を湿潤区間Ｂに設け，湿潤区間Ｂにおける第１パドル２２，３２とハウジング１０との隙間の大きさＣ１を調整できるようにしてもよい。また例えば，可動部１３および調整部５０は，湿潤区間Ｂと第１固練り区間Ｃとの両方に設けてもよい。また当然，その他の区間においても，湿潤区間Ｂ，第１固練り区間Ｃほどではないものの，摩耗は生じる。よって，湿潤区間Ｂおよび第１固練り区間Ｃに加え，その他の区間にも，可動部１３および調整部５０と同様の構成を設け，第１パドル２２，３２とハウジング１０との隙間の大きさＣ１を調整できるようにしてもよい。

また，混練材料の混練を行うにつれ，第１パドル２２，３２や，第１パドル２２，３２と対面するハウジング１０の内壁面１２ほどではないものの，第２パドル２３，３３，第２パドル２３，３３と対面するハウジング１０の内壁面１２についても摩耗する。そして，第２パドル２３，３３，第２パドル２３，３３と対面するハウジング１０の内壁面１２の摩耗が進行すると，隙間の大きさＣ２が大きくなるため，混練材料の下流側への移動が速くなる。つまり，混練材料の混練が不十分なまま，混練材料が次の区間に搬送されてしまうおそれがある。よって，第２パドル２３，３３の箇所についても同様の構成で，隙間の大きさＣ２を調整できるようにしてもよい。

また，上記では，調整部５０を，変換部５１とモーター５２とにより構成したものとして説明している。しかし，調整部５０は，可動部１３を第１パドル２２，３２に近づける向きと第１パドル２２，３２から遠ざける向きとに移動させることができるものであればよい。つまり，調整部５０としては，上記で説明した構成の他，例えば，空気圧や油圧で動作するシリンダーを採用することも可能である。また例えば，可動部１３の位置調整を作業者が行う場合，調整部５０は不要である。

［第２の形態］
次に第２の形態について説明する。本形態では，調整部によるハウジングの可動部の位置調整を，混練時における混練材料の粘度を指標する値を基に行う。

図６は，第２の形態に係る二軸押出混練装置２を示す。本形態の二軸押出混練装置２は，上記の第１の形態に係る二軸押出混練装置１の構成に加え，粘度検出部６０と記憶部７０とを有している。その他の構成については，第１の形態に係る二軸押出混練装置１と同様である。

粘度検出部６０は，第１固練り区間Ｃに設けられている。粘度検出部６０は，具体的には，その検出位置が，第１固練り区間Ｃにおける第１パドル２２，３２の下流に位置するように設けられている。そして，粘度検出部６０は，その検出位置における混練材料の粘度を検出し，出力することができる粘度計である。

記憶部７０は，混練材料の粘度の設定範囲を記憶しているものである。具体的に，記憶部７０は，粘度検出部６０の検出位置における混練材料の粘度の設定範囲を記憶している。記憶部７０に記憶されている粘度の設定範囲は，二軸押出混練装置２による負極ペーストの製造を開始する前に予め取得しておき，記憶部７０に記憶させたものである。

図７は，粘度検出部６０の検出位置における混練材料の粘度の設定範囲について説明するための図である。図７においては，横軸に隙間の大きさを，縦軸に粘度を示している。図７の横軸に示す隙間の大きさは，第１固練り区間Ｃにおける可動部１３の箇所でのハウジング１０と，第１パドル２２，３２との隙間の大きさＣ１である。また，図７の縦軸に示す粘度は，粘度検出部６０の検出位置における混練材料の粘度である。

また，図７には，隙間の大きさＣ１と粘度検出部６０の検出位置における混練材料の粘度との関係ＶＣを示している。図７の関係ＶＣより，隙間の大きさＣ１が小さなときほど，混練材料の粘度は低下する傾向にあることがわかる。隙間の大きさＣ１が小さなときほど，混練材料に強いせん断力が加わるからである。

また，図７には，粘度検出部６０の検出位置における混練材料の粘度の設定範囲Ｖｒを示している。設定範囲Ｖｒは，粘度検出部６０の検出位置における混練材料の粘度の目標値である。すなわち，粘度検出部６０の検出位置における混練材料の粘度を設定範囲Ｖｒの範囲内としておくことで，最終的に目標通りの粘度の負極ペーストを得ることができる。また，図７には，設定範囲Ｖｒの下限値Ｖｌ，上限値Ｖｕ，中央値Ｖ０を示している。そして，記憶部７０には，図７に示す設定範囲Ｖｒが記憶されている。

そして，本形態の二軸押出混練装置２の調整部５０は，可動部１３の位置調整を，粘度検出部６０により検出された検出位置における混練材料の粘度と，予め取得して記憶部７０に記憶されている粘度の設定範囲Ｖｒとに基づいて行う。図８に，負極ペーストの製造時における，調整部５０による可動部１３の位置調整の手順を示している。

すなわち，まず，粘度検出部６０の検出した混練材料の粘度が，記憶部７０に記憶されている設定範囲Ｖｒ内であるか否かを判定する（Ｓ１０）。混練材料の粘度が設定範囲Ｖｒ内である場合（Ｓ１０：ＹＥＳ），本形態の二軸押出混練装置２は，第１固練り区間Ｃにおける第１パドル２２，３２とハウジング１０の内壁面１２との隙間の大きさＣ１をそのままとして，負極ペーストの製造を継続する。すなわち，混練材料の粘度が設定範囲Ｖｒ内である場合，調整部５０は，可動部１３の位置調整を行わない。

一方，混練材料の粘度が設定範囲Ｖｒ外である場合（Ｓ１０：ＮＯ），調整部５０は，第１固練り区間Ｃにおける第１パドル２２，３２とハウジング１０の内壁面１２との隙間の大きさＣ１を調整する（Ｓ１１）。すなわち，調整部５０は，混練材料の粘度が設定範囲Ｖｒ外である場合（Ｓ１０：ＮＯ），可動部１３の位置調整を行う。

具体的に，検出位置における混練材料の粘度が，設定範囲Ｖｒの上限値Ｖｕよりも高いとき，調整部５０は，可動部１３を第１パドル２２，３２に近づく向きに移動させることで，隙間の大きさＣ１を小さくする。一方，検出位置における混練材料の粘度が，設定範囲Ｖｒの下限値Ｖｌよりも低いとき，調整部５０は，可動部１３を第１パドル２２，３２から遠ざかる向きに移動させることで，隙間の大きさＣ１を大きくする。これにより，隙間の大きさＣ１の調整以降，粘度検出部６０の検出位置における混練材料の粘度が，その設定範囲Ｖｒ内に収まるようにする。

このとき，設定範囲Ｖｒにおける中央値Ｖ０を目標として隙間調整を行うことが好ましい。すなわち，例えば，粘度検出部６０により検出された粘度Ｖが，図７に示すように，設定範囲Ｖｒの上限値Ｖｕよりも高い場合，調整部５０に，隙間の大きさＣ１を，例えば，設定範囲Ｖｒの中央値Ｖ０を目標として調整を行わせることができる。つまり，検出された粘度Ｖによって関係ＶＣを参照することで，粘度Ｖが検出されたときの隙間の大きさＣ１と，中央値Ｖ０のときの隙間の大きさＣｔとの差を算出することができる。そして，その差分だけ，調整部５０により，可動部１３を第１パドル２２，３２に近づく向きに移動させることとすればよい。

このように，本形態の二軸押出混練装置２は，調整部５０による可動部１３の位置調整を図８の手順に沿って行うことで，粘度検出部６０の検出位置における混練材料の粘度を一定に維持しつつ，負極ペーストを製造することができる。よって，本形態の二軸押出混練装置２は，パドル等の摩耗が生じたとしても，一定の粘度の品質の安定した負極ペーストを製造することができる。

また，二軸押出混練装置２に供給される材料は，必ずしも一定の品質のものであるとは限らない。つまり，供給される材料によっては，第１固練り区間Ｃにおける第１パドル２２，３２とハウジング１０との隙間の大きさＣ１が一定に保たれていたとしても，粘度検出部６０の検出位置における混練材料の粘度は異なることがある。しかし，本形態の二軸押出混練装置２は，供給される材料の品質にバラつきがあったとしても，粘度検出部６０の検出位置における混練材料の粘度を，一定に維持することができる。これにより，二軸押出混練装置２は，供給される材料の品質にバラつきがある場合にも，一定の粘度の品質の安定した負極ペーストを製造することができる。

また，本形態の二軸押出混練装置１においても，第１の形態と同様，第１パドル２２，３２やハウジング１０が摩耗したとしても，これらを交換することなく，それらの隙間の大きさＣ１を調整できる。このため，本形態の二軸押出混練装置２についても，ランニングコストを低減しつつ，長期に渡って一定の品質の負極ペーストを製造することができる。さらに，本形態の二軸押出混練装置２についても，第１パドル２２，３２やハウジング１０を交換する必要がないため，負極ペーストの生産性が低下してしまうこともない。つまり，本形態の二軸押出混練装置２についても，負極ペーストを，高い生産性を維持しつつ，安価に製造することができる。

なお，上記では，隙間の大きさＣ１を調整するための可動部１３，調整部５０，粘度検出部６０の構成を，第１固練り区間Ｃについてのみ設けた二軸押出混練装置２について説明している。しかし，本形態でも，その他の区間における第１パドル２２，３２とハウジング１０との隙間の大きさＣ１を調整できるようにしてもよい。また，本形態の二軸押出混練装置２でも，第２パドル２３，３３についても摩耗する。よって，第２パドル２３，３３の箇所についても同様に，隙間の大きさＣ２を調整できるようにしてもよい。また，本形態においても，調整部５０は，変換部５１とモーター５２とに限らず，空気圧や油圧で動作するシリンダー等としてもよい。

また，粘度検出部６０の検出位置は，当然，第１固練り区間Ｃに限られるものではない。すなわち，可動部１３の位置で混練された混練材料の粘度を指標する値を検出できればよく，例えば，排出される負極ペーストの粘度を検出してもよい。そして，排出された負極ペーストの粘度に基づいて，可動部１３の位置調整を行えばよい。

また，上記では，粘度検出部６０が検出する混練材料の粘度に基づいて，隙間の大きさＣ１を調整するものとして説明している。しかし，混練材料の粘度と相関のある値であれば，代用することが可能である。例えば，混練材料の粘度を指標する粘度指標値としては，混練材料の温度や流量，流速等が挙げられる。すなわち，混練材料の粘度，温度，流量，流速等の粘度指標値のうち，少なくとも１つを検出する検出部を設けておくこととすればよい。そして，例えば，混練材料の温度であれば，粘度計よりも安価な温度計によって検出することが可能である。このため，温度計を用いることで，二軸押出混練装置を安価にすることができる。ただし，混練材料の粘度を調整するためには，当然，粘度を直接，検出することが最も好ましい。

また，第１パドル２２，３２やハウジング１０の摩耗は，混練材料の混練を行った時間が長いほど，進行する。このため，供給される材料の品質や温度のバラつきによる混練材料の粘度の変化の程度が，第１パドル２２，３２やハウジング１０の摩耗に伴う混練材料の粘度の変化の程度に対して，無視できる程度に小さい場合，粘度指標値として混練時間を用いることもできる。すなわち，粘度指標値として混練時間を用いる場合，調整部５０を，混練時間が長くなるほど，可動部１３を第１パドル２２，３２に近づく向きに移動させるものとすればよい。

以上詳細に説明したように，本実施の形態の二軸押出混練装置は，ハウジング，２つの回転軸，回転駆動部を有している。また，ハウジングの内部空間に供給された混練材料を混練する第１パドルを有している。さらには，ハウジングの一部分を構成する可動部を有している。可動部は，第１パドルの径方向における外周面と対面するハウジングの内壁面を含んでいる。そして，可動部は，第１パドルに近づく向きおよび遠ざかる向きに移動させることができる。よって，第１パドルの外周面とハウジングの内壁面との隙間の大きさを調整することができる。また，混練材料として，負極ペーストを製造するための活物質，結着材，溶媒を用いることにより，負極ペーストを製造することができる。これにより，パドルの外周面とハウジングの内壁面との隙間の大きさを調整することができる二軸押出混練装置およびそれを用いた電極ペーストの製造方法が実現されている。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。従って本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，上記の実施形態では，リチウムイオン二次電池の負極板の負極活物質層の形成に用いる負極ペーストを製造する例について説明している。しかし，正極板の正極活物質層の形成に用いる正極ペーストや，リチウムイオン二次電池以外の電池の電極板に使用する電極ペーストにも適用することが可能である。また，上記の実施形態に係る二軸押出混練装置は，電極ペーストの製造に限らず，その他の混練材料の混練にも使用することが可能である。

１，２ 二軸押出混練装置
１０ ハウジング
１１ 内部空間
１２ 内壁面
１３ 可動部
２０，３０ 回転軸
２１，３１ 供給スクリュー
２２，３２ 第１パドル
２３，３３ 第２パドル
２６，３６ 排出スクリュー
２７，３７ 第３パドル
４０ 回転駆動部
５０ 調整部
５１ 変換部
５２ モーター
６０ 粘度検出部
７０ 記憶部
Ａ 供給区間
Ｂ 湿潤区間
Ｃ 第１固練り区間
Ｄ 第２固練り区間
Ｅ 希釈区間
Ｆ 排出区間

Claims (4)

1. ハウジングの内部空間に供給された混練材料を混練する二軸押出混練装置において，
   前記内部空間に並べて設けられた２つの回転軸と，
   前記回転軸を回転駆動する回転駆動部と，
   前記回転軸に設けられ，前記回転軸とともに回転することで，搬送される混練材料を混練するパドルと，
   前記パドルの径方向における外周面と対面する前記ハウジングの内壁面を含む，前記ハウジングの一部分を構成する部材である可動部とを有し，
   前記ハウジングが，
   前記内部空間に混練材料を供給する第１の供給口と，
   前記内部空間における混練材料の搬送方向について前記第１の供給口よりも下流の位置に設けられ，前記内部空間から混練材料を排出する排出口と，
   前記搬送方向について前記第１の供給口から前記排出口までの間の位置に設けられ，前記内部空間に混練材料のうちの液体成分を供給する第２の供給口と，が形成されたものであり，
   前記パドルとして，
   前記搬送方向について前記第１の供給口から前記第２の供給口までの間の位置に設けられ，混練材料にせん断力を加える混練用の第１のパドルと，
   前記搬送方向について前記第１のパドルから前記第２の供給口までの間の位置に設けられ，混練材料の前記搬送方向における移動速度の調整用の第２のパドルとがあり，
   前記可動部が，前記第１のパドルの径方向における外周面と対面する前記ハウジングの内壁面を含むものであるとともに，前記第１のパドルに近づく向きおよび前記第１のパドルから遠ざかる向きに移動させることができるものであることを特徴とする二軸押出混練装置。
2. 請求項１に記載の二軸押出混練装置において，
   前記可動部を移動させることで前記可動部の位置調整を行う位置調整部と，
   混練材料の粘度を指標する粘度指標値を出力する粘度指標値出力部とを有し，
   前記位置調整部が，
   前記粘度指標値出力部が出力する前記粘度指標値に基づいて，前記可動部の位置調整を行うものであることを特徴とする二軸押出混練装置。
3. ハウジングの内部空間に供給された混練材料を混練する二軸押出混練装置を用いた電極ペーストの製造方法において，
   前記二軸押出混練装置として，
   前記内部空間に並べて設けられた２つの回転軸と，
   前記回転軸を回転駆動する回転駆動部と，
   前記回転軸に設けられ，前記回転軸とともに回転することで，搬送される前記混練材料を混練するパドルと，
   前記パドルの径方向における外周面と対面する前記ハウジングの内壁面を含む，前記ハウジングの一部分を構成する部材である可動部とを有し，
   前記ハウジングが，
   前記内部空間に前記混練材料を供給する第１の供給口と，
   前記内部空間における前記混練材料の搬送方向について前記第１の供給口よりも下流の位置に設けられ，前記内部空間から前記混練材料を排出する排出口と，
   前記搬送方向について前記第１の供給口から前記排出口までの間の位置に設けられ，前記内部空間に前記混練材料のうちの液体成分を供給する第２の供給口と，が形成されたものであり，
   前記パドルとして，
   前記搬送方向について前記第１の供給口から前記第２の供給口までの間の位置に設けられ，前記混練材料にせん断力を加える混練用の第１のパドルと，
   前記搬送方向について前記第１のパドルから前記第２の供給口までの間の位置に設けられ，前記混練材料の前記搬送方向における移動速度の調整用の第２のパドルとがあり，
   前記可動部が，前記第１のパドルの径方向における外周面と対面する前記ハウジングの内壁面を含むものであるとともに，前記第１のパドルに近づく向きおよび前記第１のパドルから遠ざかる向きに移動させることができるものを用い，
   前記混練材料として，
   活物質と結着材と前記液体成分である溶媒とを用いることで電極ペーストを製造することを特徴とする電極ペーストの製造方法。
4. 請求項３に記載の電極ペーストの製造方法において，
   前記二軸押出混練装置として，
   前記可動部を移動させることで前記可動部の位置調整を行う位置調整部と，
   前記混練材料の粘度を指標する粘度指標値を出力する粘度指標値出力部とを有し，
   前記位置調整部が，
   前記粘度指標値出力部が出力する前記粘度指標値に基づいて，前記可動部の位置調整を行うものであるものを用いることを特徴とする電極ペーストの製造方法。

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