JP6809139B2 - 電極製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、電極製造装置に関する。

蓄電装置の一種として、リチウムイオン二次電池が知られている。リチウムイオン二次電池は、正負の電極を備える。各極性の電極は、それぞれ金属箔を備える。金属箔は、例えば、矩形シート状の本体と、本体の一辺から突出した形状のタブとを備える。電極は、本体の少なくとも片面に活物質層を備える。電極の製造は、例えば、長尺の帯状金属箔の両面に活物質合剤の塗工部を有する電極材料を形成し、その電極材料を電極の形状に合わせて切断することで行われる。このような電極の製造方法は、例えば、特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載された電極材料は、長尺の帯状金属箔と、帯状金属箔の長手方向に延びる活物質合剤の塗工部と、帯状金属箔の短手方向の両縁に沿い、活物質合剤が塗工されていない未塗工部と、を備える。そして、帯状金属箔の短手方向の中心線で電極材料を二分して、中心線を挟んだ両側を電極の形状に合わせて切断して電極を製造している。電極のタブは、未塗工部をタブの形状に切断することで得られる。

ところで、電極材料の切断をロータリーダイカッタによって行う場合がある。ロータリーダイカッタを用いた電極材料の切断は、張力を働かせた状態で搬送される電極材料をロータリーダイとアンビルロールで挟み込むことで行われる。張力を働かせた状態での電極材料の搬送は、供給部から送り出された電極材料を、巻取装置で巻き取ることで行われるが、巻取装置で巻き取られる電極材料は、電極が切り出された後の端材である。即ち、未塗工部のうち電極として利用されない部分を巻き取ることで、電極材料の搬送と、電極材料の張力の維持とを可能にしている。

国際公開ＷＯ２０１４／１３６７１４号公報

ところで、端材の巻き取りを可能にするには、例えば、特許文献１に記載のように帯状金属箔の短手方向両端に至るまで未塗工部が切断されないようにする必要がある。一方で、歩留まりを高めるためには、帯状金属箔の短手方向の両縁まで利用して電極を製造することが好ましい。しかし、帯状金属箔の短手方向の両縁に至るまで電極材料を切断してしまうと、電極材料が搬送方向の途中で分断されてしまうため端材を巻取装置で巻き取ることができず、電極材料の張力を維持することができずロータリーダイカッタによる電極の切り出しができない。

本発明の目的は、帯状金属箔の短手方向の両縁に至るまで電極材料を切断して電極を切り出すことができる電極製造装置を提供することにある。

上記課題を解決する電極製造装置は、前記未塗工部は、前記帯状金属箔の短手方向の両縁に沿うように設けられ、前記周方向刃部は、前記塗工部を切断する少なくとも１つの第１周方向刃部と、前記第１周方向刃部に対して前記軸線方向の両側に前記第１周方向刃部と間隔を空けて配置された複数の第２周方向刃部と、を備え、前記軸線方向刃部は、一端が前記第１周方向刃部に繋がり、他端が前記第２周方向刃部に繋がる複数の第１軸線方向刃部と、一端が前記第２周方向刃部に繋がり、前記電極材料を前記帯状金属箔の短手方向の縁に至るまで切断する複数の第２軸線方向刃部と、を備え、前記軸線方向の両端の前記第２周方向刃部の間の複数の前記第１軸線方向刃部は、全ての前記第１軸線方向刃部が前記軸線方向に一直線上に位置しないように少なくとも１つの前記第１軸線方向刃部が前記周方向にずれて位置している。

供給部から供給された電極材料は、アンビルロールとロータリーダイの刃に挟まれ、電極材料が刃で切断されることで、電極を得ることができる。刃は、電極材料に進入し、電極材料を切断するまでの間、アンビルロールと電極材料を挟むことで電極材料に力を加えている。この力により電極材料は挟持されている。

アンビルロールとロータリーダイは、アンビルロールと刃で電極材料を挟持した状態で回転することで電極材料を搬送する。全ての軸線方向刃部が、軸線方向に一直線上に位置している場合、電極材料の短手方向に並んで電極が同時に切り出されることになる。すると、周方向刃部からの力が電極材料に加わりにくくなる。

これに対して、軸線方向刃部のうち、少なくとも１つの軸線方向刃部を周方向にずれて位置させることで、全ての軸線方向刃部が、軸線方向に一直線上に位置しないようにすると、帯状金属箔の短手方向に並んで切り出される複数の電極のうち、少なくとも１つは他の電極とは異なるタイミングで切り出される。周方向刃部の力が電極材料に加わっている状態が維持され、電極材料に張力を働かせながら電極材料を搬送することができる。

上記したように、刃によって電極材料を挟持する力で電極材料を搬送することで、帯状金属箔の短手方向の両縁に至るまで電極材料を切断しても電極材料を搬送することができる。したがって、帯状金属箔の短手方向の両縁に至るまで電極材料を切断して電極を切り出すことができる。

上記電極製造装置について、前記未塗工部は、前記帯状金属箔の短手方向の両縁に沿うように設けられ、前記周方向刃部は、前記塗工部を切断する少なくとも１つの第１周方向刃部と、前記第１周方向刃部と前記軸線方向に間隔を空けて配置された複数の第２周方向刃部と、を備え、前記軸線方向刃部は、一端が前記第１周方向刃部に繋がり、他端が前記第２周方向刃部に繋がる複数の第１軸線方向刃部と、一端が前記第２周方向刃部に繋がり、前記電極材料を前記帯状金属箔の短手方向の縁に至るまで切断する複数の第２軸線方向刃部と、を備え、前記軸線方向の両端の前記第２周方向刃部の間の複数の前記第１軸線方向刃部は、全ての前記第１軸線方向刃部が前記軸線方向に一直線上に位置しないように少なくとも１つの前記第１軸線方向刃部が前記周方向にずれて位置していてもよい。

少なくとも１つの第１軸線方向刃部が軸線方向に一直線上に位置しないようにすることで、帯状金属箔の短手方向に並んで切り出される複数の電極のうち、少なくとも１つは他の電極とは異なるタイミングで切り出される。このため、第２周方向刃部の力が電極材料に加わっている状態が維持され、電極材料に張力を働かせながら電極材料を搬送することができる。

上記電極製造装置について、前記第２周方向刃部は、前記塗工部を切断してもよい。
電極材料において塗工部が設けられた部位は、未塗工部に比べて厚い。このため、刃からの力を受けやすく電極材料を挟持しやすい。

上記電極製造装置について、前記刃は、前記第１周方向刃部を１つ備え、前記第１周方向刃部における前記軸線方向の両側の複数の前記第１軸線方向刃部が前記一直線上に位置しないように前記周方向にずれて位置していてもよい。

これによれば、帯状金属箔の短手方向に並んで２つの電極を電極材料から切り出すことができる。
上記電極材料製造装置について、前記未塗工部は、前記帯状金属箔の短手方向に間隔を空けて設けられた前記塗工部の間に設けられ、前記周方向刃部は、前記軸線方向に互いに対向する第１対向刃部及び第２対向刃部を備え、前記軸線方向刃部は、各対向刃部同士の間で延びる内側刃部と、各対向刃部から前記内側刃部の延びる方向とは反対方向に延び、前記電極材料を前記帯状金属箔の短手方向の縁に至るまで切断する外側刃部とを備え、全ての前記外側刃部が前記軸線方向に一直線上に位置しないように少なくとも１つの前記外側刃部が前記周方向にずれて位置している。

少なくとも１つの外側刃部が軸線方向に一直線上に位置しないようにすることで、帯状金属箔の短手方向に並んで切り出される複数の電極のうち、少なくとも１つは他の電極とは異なるタイミングで切り出される。このため、内側刃部の力が電極材料に加わっている状態が維持され、電極材料に張力を働かせながら電極材料を搬送することができる。

上記電極製造装置について、前記アンビルロールと前記ダイカットロールとの間で弾性変形する弾性部材を前記ダイカットロールの外周面に備えていてもよい。
これによれば、弾性部材により電極材料をアンビルロールに押し付け、電極材料の動きを抑制しながら、電極材料を切断することができる。また、この弾性部材とアンビルロールで電極材料を挟持することができるため、電極材料に張力を働かせながら電極材料を搬送することができる。

本発明によれば、帯状金属箔の短手方向の両縁に至るまで電極材料を切断して電極を切り出すことができる。

リチウムイオン二次電池を示す斜視図。 電極組立体を示す分解斜視図。 （ａ）は第１実施形態の電極製造設備を示す概略図、（ｂ）は第１実施形態の電極材料を示す断面図。 第１実施形態のダイカット装置を示す斜視図。 第１実施形態のプレートの展開図を平面視した図。 第１実施形態のダイカット装置を示す図４の６−６線断面図。 （ａ）は第１実施形態のダイカット装置で切断された電極材料を示す平面図、（ｂ）は比較例のダイカット装置で切断された電極材料を示す平面図。 （ａ）は第２実施形態の電極材料を示す平面図、（ｂ）は第２実施形態のダイカット装置に用いられるプレートの展開図を平面視した図。 変形例のダイカット装置に用いられるプレートの展開図を平面視した図。

（第１実施形態）
以下、電極製造装置の第１実施形態について説明する。
図１に示すように、リチウムイオン二次電池１０は、電極組立体２０と、図示しない電解液と、電極組立体２０及び電解液を収容しているケース１１と、電極組立体２０と電気を授受するための２つの端子１２と、を備える。

図２に示すように、電極組立体２０は、リチウムイオン二次電池用の電極としての複数の正極電極２１と、リチウムイオン二次電池用の電極としての複数の負極電極２２と、複数のセパレータ２６と、を備える。正極電極２１と負極電極２２とは、セパレータ２６によって相互に絶縁された状態で層状に重なっている。

正極電極２１及び負極電極２２は、四角シート状の電極本体２４と、電極本体２４の第１辺２４ａから突出する形状のタブ２５とを備える。電極本体２４は、四角シート状の金属箔２３を備える。正極電極２１の金属箔２３は、例えばアルミニウム箔である。負極電極２２の金属箔２３は、例えば銅箔である。金属箔２３の厚みは、例えば、５〜３０μｍとすることができる。

タブ２５は、電極本体２４の金属箔２３から突出する。正極電極２１のタブ２５は、例えばアルミニウム箔であり、負極電極２２のタブ２５は、例えば銅箔である。正極電極２１及び負極電極２２の電極本体２４は、金属箔２３の両面の全体に亘って活物質層２７を備える。活物質層２７は、それぞれの極性用の活物質、バインダ、及び導電助剤などを含有している。活物質層２７の厚みは、例えば、５〜２００μｍとすることができる。

電極本体２４において、タブ２５の存在する第１辺２４ａの対辺となる長辺を第２辺２４ｂとする。また、電極本体２４において、第１辺２４ａと第２辺２４ｂを繋ぐ一対の辺（短辺）のうち、一方の短辺を第３辺２４ｃとし、他方の辺を第４辺２４ｄとする。

次に、電極製造設備４０について説明する。
図３（ａ）及び図４に示すように、電極製造設備４０は、帯状の電極材料３０を切断し、予め定めた形状の正極電極２１又は負極電極２２を切り出す装置である。以下、正極電極２１の製造について説明する。電極製造設備４０には、電極材料３０が供給される。

図３（ｂ）及び図４に示すように、長尺帯状の電極材料３０は、長尺の帯状金属箔３１と、帯状金属箔３１の両面に、活物質合剤を塗布した塗工部３２を備える。帯状金属箔３１は、シート状の金属箔２３を形成し得る。塗工部３２は、それぞれ正極電極２１が電極材料３０から切り出された際に、活物質層２７となる部位である。各塗工部３２は、帯状金属箔３１の長手方向に、帯状に一定の幅で延びている。

また、電極材料３０は、短手方向の両縁Ｅ１，Ｅ２に沿って未塗工部３３を備える。未塗工部３３は、帯状金属箔３１の長手方向に一定幅で設けられている。未塗工部３３は、活物質合剤（塗工部３２）が存在しない部位であり、帯状金属箔３１が露出した部分である。

帯状金属箔３１の厚みは、例えば、５〜３０μｍとすることができる。塗工部３２の厚みは、例えば、５〜２００μｍとすることができる。したがって、電極材料３０において、塗工部３２が設けられた部分の厚みは、１５〜４３０μｍとすることができ、未塗工部３３の厚みは、５〜３０μｍとすることができる。

続けて、電極製造設備４０について詳しく説明する。
図３（ａ）及び図４に示すように、電極製造設備４０は、電極材料３０を供給する供給部４１を備える。供給部４１は、ロール状に捲回された電極材料３０を支持するホルダ４２を備える。ホルダ４２は、電極材料３０の搬送速度にあわせて、電極材料３０を送り出す。電極製造設備４０は、電極材料３０を搬送する円柱状の搬送ロール４３を、電極材料３０を挟んで一対備える。搬送ロール４３の軸心は、帯状金属箔３１の短手方向に延びている。搬送ロール４３は、軸心まわりで回転できるように支持されている。

電極製造設備４０は、電極製造装置としてのダイカット装置４４を備える。ダイカット装置４４は、電極材料３０を、正極電極２１の外形に沿って切断することにより、予め定めた形状の正極電極２１を電極材料３０から切り出す装置である。また、電極製造設備４０は、ダイカット装置４４によって得られた正極電極２１を搬送する搬送部４５を備える。

ダイカット装置４４は、ロータリーダイ５０と、アンビルロール５１とを備える。ロータリーダイ５０の軸心、及び、アンビルロール５１の軸心は、帯状金属箔３１の短手方向に延び、かつ互いに平行である。

ロータリーダイ５０及びアンビルロール５１は、軸心まわりで回転できるように支持されている。ダイカット装置４４は、図示しないモータなどの駆動装置を備える。この駆動装置によって、ロータリーダイ５０及びアンビルロール５１は回転する。

ロータリーダイ５０は、ダイカットロール５２と、ダイカットロール５２の径方向外側に突出する形状の刃６０とを備える。ダイカットロール５２は、マグネットロール５３と、マグネットロール５３の外周面の全周に亘って巻き付けられたプレート５４とを備える。プレート５４は、マグネットロール５３の外周面に貼り付けられ、マグネットロール５３と同心の円筒状となっている。これにより、プレート５４の厚み方向の一面がダイカットロール５２の外周面となる。刃６０は、プレート５４の厚み方向の面のうち、マグネットロール５３側の面とは反対側の面（外周面）に一体である。刃６０の刃高（ダイカットロール５２の外周面からの突出長）は、電極材料３０を打ち抜くことができる寸法に設定されている。ダイカットロール５２の軸線方向の寸法は、帯状金属箔３１の短手方向の寸法よりも長い。

ロータリーダイ５０とアンビルロール５１が供給部４１から送り出された電極材料３０を挟持した状態で回転するとともに、回転による刃６０の打ち抜きにより電極材料３０を切断して、正極電極２１を得る。本実施形態では、ダイカット装置４４では、電極材料３０を搬送方向には分断せず、電極材料３０に張力を与えながら搬送を行えるようにすることで、巻取装置を用いることなく電極材料３０から正極電極２１を得ることを可能にしている。以下、電極材料３０の切断を行う刃６０について詳細に説明を行う。なお、以下の説明においてダイカットロール５２の軸線方向を「軸線方向」、ダイカットロール５２の周方向を「周方向」として説明を行う。図５は、プレート５４の展開図を平面視した図であり、言い換えれば、ダイカットロール５２の外周面を直線状に引き延した図であるともいえる。

図５に示すように、刃６０は、周方向に延びる周方向刃部６０Ａと、軸線方向に延びる軸線方向刃部６０Ｂとを備える。周方向刃部６０Ａは、第１周方向刃部６１を１つ備える。第１周方向刃部６１は、ダイカットロール５２の軸線方向の中央に位置しており、周方向の全体に亘って設けられている。

軸線方向刃部６０Ｂは、第１軸線方向刃部６２を備える。第１軸線方向刃部６２の軸線方向の寸法は、電極本体２４の短辺である第３辺２４ｃ及び第４辺２４ｄと同一である。第１軸線方向刃部６２は、第１周方向刃部６１に一端が繋がり、第１周方向刃部６１から軸線方向の両側に延びている。以下の説明において、第１軸線方向刃部６２のうち、第１周方向刃部６１から軸線方向の一方に向けて延びている第１軸線方向刃部６２を、適宜、第１刃部６３と称し、第１軸線方向刃部６２のうち、第１周方向刃部６１から軸線方向の他方に向けて延びている第１軸線方向刃部６２を、適宜、第２刃部６４と称する。

本実施形態の第１軸線方向刃部６２は、第１刃部６３と第２刃部６４を２つずつ備える。第１刃部６３同士は、周方向に対向している。第１刃部６３同士の周方向の間隔は、電極本体２４の長辺である第１辺２４ａ及び第２辺２４ｂの寸法と同一である。第２刃部６４同士は、周方向に対向している。第２刃部６４同士の周方向の間隔は、電極本体２４の長辺である第１辺２４ａ及び第２辺２４ｂの寸法と同一である。

第１刃部６３と第２刃部６４とは、軸線方向の異なる位置に設けられている。第１刃部６３と第２刃部６４とは、周方向にずれて位置しており、軸線方向において一直線上に位置していない。第２刃部６４は、全ての第１軸線方向刃部６２が軸線方向において一直線上に位置しないように周方向にずれて位置しているといえる。

周方向刃部６０Ａは、各第１軸線方向刃部６２の両端部のうち第１周方向刃部６１に繋がる端部とは反対側の端部（他端）に繋がる第２周方向刃部６５を備える。各第２周方向刃部６５は、周方向の途中位置で分断された分断部６６を２つ備える。分断部６６は、第２周方向刃部６５が設けられていない箇所である。分断部６６の周方向の寸法は、タブ２５の第１辺２４ａに沿う寸法と同一である。

軸線方向刃部６０Ｂは、第２周方向刃部６５からプレート５４の長縁（軸線方向の縁）に向けて軸線方向に延びる第２軸線方向刃部６７を備える。第２軸線方向刃部６７の一端は第２周方向刃部６５に繋がり、第２軸線方向刃部６７の他端はプレート５４の長縁に繋がっている。第２軸線方向刃部６７は、第２周方向刃部６５のうち、分断部６６を挟んだ位置から延びている。分断部６６を挟んで位置する第２軸線方向刃部６７同士の周方向の間隔は、タブ２５の第１辺２４ａに沿う寸法と同一である。第２軸線方向刃部６７の軸線方向の寸法は、タブ２５の第１辺２４ａからの突出寸法以上である。

図６に示すように、ダイカット装置４４は、アンビルロール５１とダイカットロール５２の間で弾性変形する弾性部材７１をダイカットロール５２の外周面に備える。そして、弾性部材７１によって電極材料３０をアンビルロール５１に押し付け、ダイカットロール５２とアンビルロール５１との間での電極材料３０の動きを抑制しながら、電極材料３０を切断する。弾性部材７１は、ダイカットロール５２の外周面のうち、刃６０が突出する部分の周囲を除く箇所に設けられている。なお、弾性部材７１としては、例えば、スポンジやゴムなどが用いられる。

次に、本実施形態のダイカット装置４４の作用について説明する。
図７（ａ）に示すように、本実施形態のダイカット装置４４は、電極材料３０を短手方向の中央で二分して、短手方向の両側から正極電極２１を切り出す。また、本実施形態のダイカット装置４４は、ダイカットロール５２が１周する間に、電極材料３０の長手方向に並んで２つの正極電極２１を切り出す。したがって、ダイカットロール５２が１周する間には、計４つの正極電極２１が切り出される。

第１周方向刃部６１は、塗工部３２が設けられた部位を帯状金属箔３１の長手方向に連続的に切断することで、正極電極２１の第２辺２４ｂを形成する。第１軸線方向刃部６２は、塗工部３２が設けられた部位を切断することで、正極電極２１の第３辺２４ｃ及び第４辺２４ｄを形成する。第２周方向刃部６５は、塗工部３２が設けられた部位を切断することで、正極電極２１の第１辺２４ａを形成する。縁切断刃部としての第２軸線方向刃部６７は、未塗工部３３を両縁Ｅ１，Ｅ２に至るまで切断することで、タブ２５を形成する。

ここで、電極材料３０に張力を働かせながら、電極材料３０を搬送するためには、アンビルロール５１及びロータリーダイ５０からの力が電極材料３０に加わり、電極材料３０が挟持された状態に維持されている必要がある。即ち、供給部４１とダイカット装置４４で、電極材料３０を支持する必要がある。

ロータリーダイ５０のうち電極材料３０に力を加えているのは刃６０である。刃６０は、電極材料３０に進入し、電極材料３０を切断するまでの間、アンビルロール５１と電極材料３０を挟むことで電極材料３０に力を加えている。この力により電極材料３０は挟持されている。

ここで各軸線方向刃部６２，６７は、ロータリーダイ５０が１周する間に僅かしか電極材料３０に進入しないのに対し、各周方向刃部６１，６５は、ロータリーダイ５０が１周する間中、連続的に電極材料３０に進入する。このため、刃６０のうち、電極材料３０を挟持するのに起因しているのは主として各周方向刃部６１，６５といえる。図７（ａ）及び図７（ｂ）では、各周方向刃部６１，６５のうちアンビルロール５１の外周面と電極材料３０を挟んでいる箇所、即ち、各周方向刃部６１，６５からの力が最も強く加わっている箇所を点Ｐ１〜Ｐ３で示している。また、図７（ａ）及び図７（ｂ）では、刃６０で切断されることで電極材料３０から分離された部分をドットで示している。

まず、比較例として、第１刃部６３と第２刃部６４とが周方向の同一位置に設けられ、軸線方向において一直線上に並んでいる場合のダイカット装置について説明する。
図７（ｂ）に示すように、第１刃部６３と第２刃部６４とが軸線方向において一直線上に並んでいる場合、電極材料３０の短手方向に並んで２つの正極電極２１が同時に切り出される。すると、点Ｐ１〜Ｐ３は電極材料３０と、電極材料３０から分離された部分である正極電極２１との境界に位置することになる。この場合、各周方向刃部６１，６５からの力が電極材料３０に加わらなくなる、あるいは、電極材料３０を挟持できるだけの力を維持できず、電極材料３０に張力を働かせることができなくなるおそれがある。すると、電極材料３０は、アンビルロール５１とダイカットロール５２との間から抜けてしまい、電極材料３０の搬送、ひいては、正極電極２１の製造を行うことができない。

図７（ａ）に示すように、本実施形態のダイカット装置４４では、第１刃部６３によって電極材料３０が切断されるタイミングと、第２刃部６４によって電極材料３０が切断されるタイミングが異なる。このため、第１刃部６３によって電極材料３０から正極電極２１が切り出されたタイミングでは、点Ｐ１、点Ｐ２は電極材料３０と、正極電極２１との境界に位置している。これに対し、第２刃部６４によっては正極電極２１が切り出されていないため、第２周方向刃部６５からの力（点Ｐ３）は電極材料３０に加わっている。

即ち、電極材料３０の短手方向に並ぶ正極電極２１が切り出される周期（位相）をずらすことで、電極材料３０の短手方向に並ぶ正極電極２１が同時に切り出されないようにしている。すると、電極材料３０の短手方向に並ぶ正極電極２１のうち、いずれかは常に切断途中となる。切断途中の正極電極２１は、電極材料３０から分離されていないため、少なくとも１つの第２周方向刃部６５からの力を電極材料３０で受けることができる。図７（ａ）では、点Ｐ３で示すように、第２周方向刃部６５からの力が電極材料３０に加わっている。

また、ダイカットロール５２の外周面に弾性部材７１を設けていることで、アンビルロール５１の外周面と弾性部材７１によっても電極材料３０は挟持されている。この場合であっても、電極材料３０の短手方向に並んで２つの正極電極２１が同時に切り出されると、電極材料３０に加わる力が、電極材料３０から分離された正極電極２１に分散してしまう。これに対して、電極材料３０の短手方向に並ぶ正極電極２１が同時に切り出されないようにすることで、電極材料３０に加わる力が大きく、電極材料３０を挟持しやすい。

したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）軸線方向の両端の第２周方向刃部６５の間に位置している第１刃部６３と第２刃部６４とは、周方向にずれて位置している。このため、電極材料３０を切断する際に、少なくとも１つの第２周方向刃部６５からの力が電極材料３０に加わる状態が維持される。したがって、電極材料３０をロータリーダイ５０とアンビルロール５１で挟持して、電極材料３０に張力を働かせつつ、電極材料３０の搬送をダイカット装置４４で行うことができる。電極材料３０に張力を働かせつつ電極材料３０を搬送するために未塗工部３３の一部を残すように電極材料３０を切断する必要がなく、未塗工部３３の両縁Ｅ１，Ｅ２に至るまで電極材料３０を切断して、正極電極２１を得ることができる。したがって、正極電極２１の歩留まりが向上する。更に、巻取装置が不要となるため、電極製造設備４０の低コスト化が図られる。

（２）第２周方向刃部６５は、塗工部３２を切断している。塗工部３２は、未塗工部３３に比べて厚い。このため、各周方向刃部６１，６５からの力が電極材料３０に加わりやすく、ダイカット装置４４による電極材料３０の搬送を行いやすい。

（３）ダイカット装置４４は、ダイカットロール５２の外周面に弾性部材７１を備える。したがって、弾性部材７１とアンビルロール５１でも電極材料３０を挟持することができ、ダイカット装置４４による電極材料３０の搬送を行いやすい。

（第２実施形態）
次に、電極製造装置の第２実施形態について説明する。以下の説明において、第１実施形態と同様の構成については同一の符合を付すことで説明を省略する。

図８（ａ）に示すように、第２実施形態では、帯状金属箔３１の短手方向の両縁Ｅ１，Ｅ２に沿って塗工部３２が設けられた電極材料３０から正極電極２１が切り出される。電極材料３０は、帯状金属箔３１の短手方向における一対の塗工部３２の間に、両塗工部３２の長手方向に延びる縁に沿う未塗工部３３を備える。第２実施形態と、第１実施形態では刃の形状が異なることを除き、ダイカット装置４４は同一の構成を備える。以下、第２実施形態の刃の形状について説明する。

図８（ｂ）に示すように、刃９０は、周方向に延びる周方向刃部９０Ａと、軸線方向に延びる軸線方向刃部９０Ｂとを備える。周方向刃部９０Ａは、軸線方向に互いに対向する第１対向刃部９１及び第２対向刃部９２を備える。２つの対向刃部９１，９２は、ダイカットロール５２の軸線方向の中央を挟んで位置している。各対向刃部９１，９２は、周方向の途中位置で分断された分断部９３を２つ備える。分断部９３は、各対向刃部９１，９２が設けられていない箇所である。分断部９３の周方向の寸法は、タブ２５の第１辺２４ａに沿う寸法と同一である。各対向刃部９１，９２の分断部９３は、軸線方向に重なり合わないように配置されている。

刃９０の軸線方向刃部９０Ｂは、各対向刃部９１，９２の間で延び、各対向刃部９１，９２に繋がる複数の内側刃部９４を備える。各内側刃部９４は、分断部９３を挟んだ位置から延びている。分断部９３を挟んで位置する内側刃部９４同士の周方向の間隔は、タブ２５の第１辺２４ａに沿う寸法と同一である。内側刃部９４の軸線方向の寸法は、タブ２５の第１辺２４ａからの突出寸法と同一である。

刃９０の軸線方向刃部９０Ｂは、各対向刃部９１，９２から内側刃部９４の延びる方向とは反対方向に延びる外側刃部９５を備える。外側刃部９５の軸線方向の寸法は、電極本体２４の短辺である第３辺２４ｃ及び第４辺２４ｄの寸法以上である。外側刃部９５は、対向刃部９１，９２に一端が繋がり、プレート５４の長縁（軸線方向の縁）に他端が繋がる。以下の説明において、外側刃部９５のうち、第１対向刃部９１に繋がる外側刃部９５を、適宜、第１刃部９６と称し、外側刃部９５のうち、第２対向刃部９２に繋がる外側刃部９５を、適宜、第２刃部９７と称する。

本実施形態の外側刃部９５は、第１刃部９６と第２刃部９７を２つずつ備える。第１刃部９６同士は、周方向に対向している。第１刃部９６同士の周方向の間隔は、電極本体２４の長辺である第１辺２４ａ及び第２辺２４ｂの寸法と同一である。第２刃部９７同士は、周方向に対向している。第２刃部９７同士の周方向の間隔は、電極本体２４の長辺である第１辺２４ａ及び第２辺２４ｂの寸法と同一である。

第１刃部９６と第２刃部９７とは、軸線方向の異なる位置に設けられている。第１刃部９６と第２刃部９７とは、周方向にずれて位置しており、軸線方向において一直線上に位置していない。第２刃部９７は、全ての外側刃部９５が軸線方向において一直線上に位置しないように周方向にずれて位置しているといえる。

第２実施形態のダイカット装置４４は、第１実施形態と同様に電極材料３０の短手方向に並んで二つの正極電極２１を切り出す。本実施形態では、塗工部３２の間に設けられた１つの未塗工部３３から、電極材料３０の短手方向に並んで切り出される各正極電極２１のタブ２５が切り出される。

第１刃部９６と第２刃部９７とが軸線方向に一直線上に位置しないようにすることで、帯状金属箔３１の短手方向に並んで切り出される正極電極２１は、異なるタイミングで切り出される。このため、対向刃部９１，９２の力が電極材料３０に加わっている状態が維持され、電極材料３０に張力を働かせながら電極材料３０を搬送することができる。

各対向刃部９１，９２は、塗工部３２が設けられた部位を切断することで、正極電極２１の第１辺２４ａを形成する。各内側刃部９４は、未塗工部３３を切断することでタブ２５を形成する。

縁切断刃部としての各外側刃部９５は、各塗工部３２を両縁Ｅ１，Ｅ２に至るまで切断することで、正極電極２１の第３辺２４ｃ及び第４辺２４ｄを形成する。
したがって、上記実施形態によれば、第１実施形態の効果（１）に加えて、以下のような効果を得ることができる。

（４）帯状金属箔３１の短手方向に並んで切り出される各正極電極２１のタブ２５を、共通の未塗工部３３から切り出している。帯状金属箔３１の両縁Ｅ１，Ｅ２に沿う未塗工部３３のそれぞれからタブ２５を切り出す場合に比べて、未塗工部３３の数を少なくすることができ、電極材料３０の端材を減らすことができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○第１実施形態において、ダイカット装置４４は、１つの電極材料３０から短手方向に並んで３つ以上の電極を切り出す装置であってもよい。この場合、電極材料３０は、帯状金属箔３１の短手方向に並んで複数の塗工部３２を備える。１つの電極材料３０から短手方向に並んで４つの電極を切り出す場合、刃は、例えば、図９に示す形状となる。図９に実線で示す刃８０は、第１実施形態に記載の刃６０を、ダイカットロール５２の軸線方向に２つ並べた形状である。また、図９に二点鎖線で示すように、刃８０は、軸線方向に隣り合う２つの第１軸線方向刃部６２同士が軸線方向において一直線上に位置する刃６０を、軸線方向に２つ並べた形状であってもよい。この場合、刃６０同士の第１軸線方向刃部６２を周方向にずらして位置させる。

即ち、１つの電極材料３０から短手方向に並んで３つ以上の電極を切り出す場合、刃６０は、軸線方向において異なる位置に設けられた第１軸線方向刃部６２を３つ以上備える。この場合、全ての第１軸線方向刃部６２が軸線方向に一直線上に位置しないように少なくとも１つの第１軸線方向刃部６２が周方向にずれて位置する。

また、第２実施形態において、ダイカット装置４４は、１つの電極材料３０から短手方向に並んで３つ以上の電極を切り出す装置であってもよい。この場合、電極材料３０は、帯状金属箔３１の短手方向に並んで複数の未塗工部３３を備える。電極材料３０から４つの電極を切り出す場合、刃は、例えば、第２実施形態に記載の刃９０をダイカットロール５２の軸線方向に２つ並べ、かつ、軸線方向に並ぶ刃９０の境界に周方向に延びる刃を備えた形状となる。

○各実施形態では、ダイカットロール５２が１周する間に、帯状金属箔３１の長手方向に２つの正極電極２１が切り出されるようにしたが、これに限られない。例えば、ダイカットロール５２が１周する間に、帯状金属箔３１の長手方向に３つ以上の正極電極２１が切り出されるようにしてもよいし、１つの正極電極２１が切り出されるようにしてもよい。この場合、ダイカットロール５２が１周する間に切り出したい正極電極２１の数に合わせて第１軸線方向刃部６２又は外側刃部９５の数を適宜変更する。

○各実施形態において、弾性部材７１は設けられていなくてもよい。この場合であっても、第２周方向刃部６５で塗工部３２が切断されるようにすることで、第２周方向刃部６５とアンビルロール５１によって電極材料３０を挟持することができる。

○第１実施形態において、第２周方向刃部６５は、未塗工部３３を切断するようにしてもよい。この場合、ダイカットロール５２の外周面に弾性部材７１を設けて、弾性部材７１とアンビルロール５１とで電極材料３０を挟持する。この場合、電極本体２４の第１辺２４ａに沿って、活物質層２７の設けられていない露出部を備える電極が切り出される。

○第２実施形態において、各対向刃部９１，９２は、未塗工部３３を切断するようにしてもよい。この場合、電極本体２４の第１辺２４ａに沿って、活物質層２７の設けられていない露出部を備える電極が切り出される。

○各実施形態において、刃６０，９０のうち、未塗工部３３を切断する部分の刃高を、塗工部３２を切断する刃６０，９０の刃高よりも高くしてもよい。また、アンビルロール５１のうち、未塗工部３３に接する部分の直径を塗工部３２に接する部分の直径よりも大きくしてもよい。これにより、ダイカットロール５２やアンビルロール５１の摩耗を抑制できる。

○各実施形態において、ダイカット装置４４は、負極電極用の電極材料３０を切断して負極電極２２を製造する装置であってもよい。
○鵜各実施形態では、マグネットロール５３にプレート５４を貼り付けることで、ロータリーダイ５０を構成したが、これに限られない。例えば、円筒状のダイカットロール５２と刃６０が一体のロータリーダイ５０を用いてもよい。

○各実施形態において、電極材料３０は、帯状金属箔３１の片面に活物質合剤を塗布したものでもよい。

Ｅ１，Ｅ２…縁、１０…リチウムイオン二次電池、２１…正極電極（リチウムイオン二次電池用の電極）、３０…電極材料、３１…帯状金属箔、３２…塗工部、３３…未塗工部、４１…供給部、４４…ダイカット装置（電極製造装置）、５０…ロータリーダイ、５１…アンビルロール、５２…ダイカットロール、６０，９０…刃、６０Ａ，９０Ａ…周方向刃部、６０Ｂ，９０Ｂ…軸線方向刃部、６１…第１周方向刃部、６２…第１軸線方向刃部、６５…第２周方向刃部、６７…第２軸線方向刃部（縁切断刃部）、７１…弾性部材、９１，９２…対向刃部、９４…内側刃部、９５…外側刃部（縁切断刃部）。

Claims (3)

1. ダイカットロールの外周面に刃を備えるロータリーダイと、
   前記ダイカットロールの外周面に対向して配置されたアンビルロールと、を備え、
   供給部から供給された長尺帯状の電極材料を前記ロータリーダイと前記アンビルロールとの間に通すことで前記刃によって切断されたリチウムイオン二次電池用の電極を得る電極製造装置であって、
   前記電極材料は、長尺の帯状金属箔と、前記帯状金属箔の長手方向に延びるように前記帯状金属箔に活物質合剤を塗布した塗工部と、前記塗工部の長手方向に沿う状態で前記帯状金属箔の短手方向の両縁に沿って設けられ、前記活物質合剤が塗布されていない未塗工部と、を備えるものであり、
   前記刃は、
   前記ダイカットロールの周方向に延びる複数の周方向刃部と、
   前記周方向刃部からダイカットロールの軸線方向に延びる複数の軸線方向刃部と、を備え、
   前記軸線方向刃部は、前記電極材料を前記帯状金属箔の短手方向の縁に至るまで切断する縁切断刃部を含み、
   前記周方向刃部は、
   前記ダイカットロールの周方向の全体に亘って設けられ、前記塗工部を前記帯状金属箔の短手方向の中央で二分するように切断する１つの第１周方向刃部と、
   前記第１周方向刃部に対して前記軸線方向の両側に前記第１周方向刃部と間隔を空けて配置された２つの第２周方向刃部と、を備え、
   前記軸線方向刃部は、
   一端が前記第１周方向刃部に繋がり、他端が前記第２周方向刃部に繋がる第１軸線方向刃部と、
   一端が前記第２周方向刃部に繋がり、前記電極材料を前記帯状金属箔の短手方向の縁に至るまで切断する前記縁切断刃部としての第２軸線方向刃部と、を備え、
   前記第１周方向刃部を挟んで対峙する２つの前記第２周方向刃部を第１の第２周方向刃部及び第２の第２周方向刃部とすると、
   前記第１軸線方向刃部は、
   前記第１周方向刃部及び前記第１の第２周方向刃部の間において前記周方向に対向する第１刃部と、前記第１周方向刃部及び前記第２の第２周方向刃部の間において前記周方向に対向する第２刃部と、を備え、
   前記第２軸線方向刃部は、
   前記第１の第２周方向刃部及び前記帯状金属箔の短手方向の一方の縁の間において前記周方向に対向する一方の第２軸線方向刃部と、前記第２の第２周方向刃部及び前記帯状金属箔の短手方向の他方の縁の間において前記周方向に対向する他方の第２軸線方向刃部と、を備え、
   全ての前記軸線方向刃部が前記軸線方向に一直線上に位置しないように前記第１刃部と前記第２刃部とが前記周方向にずれて位置している電極製造装置。
2. 前記第１の第２周方向刃部及び前記第２の第２周方向刃部は、前記塗工部を切断する請求項１に記載の電極製造装置。
3. 前記アンビルロールと前記ダイカットロールとの間で弾性変形する弾性部材を前記ダイカットロールの外周面に備える請求項１又は請求項２に記載の電極製造装置。