JP6819438B2

JP6819438B2 - 電極板製造装置

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Publication number: JP6819438B2
Application number: JP2017084164A
Authority: JP
Inventors: 将一梅原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-04-21
Filing date: 2017-04-21
Publication date: 2021-01-27
Anticipated expiration: 2037-04-21
Also published as: JP2018181781A

Description

本発明は，電極板製造装置に関する。さらに詳細には，集電箔を搬送しつつ，搬送されている集電箔の表面上に活物質層および絶縁層を形成することで，集電箔の表面上に活物質層を有し，さらに活物質層の表面上に絶縁層を有する構造の電極板を連続して製造する電極板製造装置に関する。

リチウムイオン二次電池などの電池に用いられる電極板は，集電箔の表面に，活物質を含む活物質層を形成することで製造される。また，電池は，正負の電極板により構成された電極体を，電解液とともに電池ケース内に収納することで製造される。電極体は，正負の電極板を絶縁しつつ積層してなる構成のものである。

電極体における正負の電極板の絶縁は，正負の電極板の間に絶縁性のセパレータを挟み込む方法の他，正負の電極板の少なくとも一方として，表面に絶縁層が形成されたものを用いることで行うことができる。このような電極板の製造方法の一例として，特許文献１が挙げられる。

特許文献１には，長尺の集電箔を搬送しつつ，その表面に，活物質層，絶縁層をこの順で形成することで，表面に絶縁層が形成された電極板を製造する方法が記載されている。すなわち，特許文献１では，集電箔の表面に活物質層を形成し，その後，グラビアロールによって，活物質層の表面を覆うように絶縁粒子を含む絶縁ペーストを塗布している。また，特許文献１には，絶縁ペーストを，集電箔の表面に活物質層を形成してなる基材を水平方向に搬送しつつ，その基材の下面に，グラビアロールによって塗布することが記載されている。

特開２０１６−１１９１８３号公報

しかしながら，上記の従来技術のように，基材を水平方向に搬送しつつ，その基材の下面にグラビアロールによって絶縁ペーストを塗布する方法では，絶縁ペーストが重力の影響を受けて垂れてしまうため，均一な厚みで絶縁層を形成できないという問題があった。絶縁層の厚みが不均一である場合，当然，品質の高い電極板を安定して製造することはできない。

これに対し，絶縁ペーストを，水平方向に搬送されている基材の上面にグラビアロールによって塗布することにより，絶縁ペーストの垂れを抑制することは可能である。しかし，この方法では，塗布された絶縁ペースト中の絶縁粒子は，重力の影響によって，基材の活物質層へと押し付けられることとなる。さらに，重力によって押し付けられた絶縁粒子は，活物質層の内部へと進入することとなる。そして，絶縁粒子が活物質層の内部へ進入してしまうことで電極板は品質が低下してしまうため，その電極板を用いて性能の高い電池を製造することができないという問題があった。

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，品質の高い電極板を製造することのできる電極板製造装置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電極板製造装置は，集電箔の表面上に活物質層を有し，さらに活物質層の表面上に絶縁層を有する構造の電極板を連続して製造する電極板製造装置であって，集電箔を搬送経路に沿って搬送する搬送部と，搬送経路上の活物質層形成位置にて，集電箔の表面に，第１の材料により活物質層を形成することで基材とする活物質層形成部と，搬送経路上の活物質層形成位置よりも下流の絶縁層形成位置にて，基材の少なくとも活物質層の表面に，絶縁粒子を含む第２の材料を塗布して絶縁層を形成する絶縁層形成部とを有し，活物質層形成部は，第１の材料として，活物質，結着材，溶媒を少なくとも用いて形成された湿潤造粒物を用い，第１の材料をシート状に成形しつつ活物質層形成位置にて集電箔の表面に転写することで，活物質層を形成するものであり，搬送部は，搬送経路上における活物質層形成位置と絶縁層形成位置との間に，基材の搬送方向を転換する転換区間を形成する搬送方向転換部を有し，搬送方向転換部は，基材のうち，活物質層形成部により活物質層が形成された側の面を支持するガイドロールを，少なくとも１つ有するものであり，搬送経路は，転換区間の下流に，水平方向と交差する第１の方向に延びるとともに絶縁層形成位置を含む第１の区間と，転換区間の上流側の端から活物質層形成位置に向かって，第１の方向と交差する第２の方向に延びる第２の区間とを有し，絶縁層形成部は，絶縁層形成位置にて，活物質層中に溶媒が残った状態の基材の表面に接触しつつ第２の材料を塗布するグラビアロールを有し，グラビアロールは，外周面における基材の表面との接触箇所の中心角が１０°以下の範囲内で，基材に接触しているものであることを特徴とする電極板製造装置である。

本発明に係る電極板製造装置は，水平方向と交差する方向に基材を搬送しつつ，絶縁粒子を含む材料を塗布している。このため，活物質層上に塗布された絶縁粒子を含む材料が，重力の影響によって垂れることを抑制することができる。また，絶縁粒子が，重力の影響を受けて活物質層に進入することを抑制することができる。さらに，グラビアロールと活物質層との接触が抑えられていることにより，絶縁粒子が活物質層に押し付けられすぎることがなく，絶縁粒子の活物質層への進入が抑制されている。これにより，品質の高い電極板を製造することができる。

本発明によれば，品質の高い電極板を製造することのできる電極板製造装置が提供されている。

実施形態に係る電極板を示す図である。電極板製造装置の概略構成図である。活物質層形成部を示す図である。絶縁層形成部を示す図である。電極板の変更例を示す図である。電極板製造装置の変更例を示す図である。

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。

まず，図１により，本形態に係る電極板１について説明する。図１に示す電極板１は，本形態においては，リチウムイオン二次電池に使用される正極板または負極板である。本形態の電極板１は，集電箔１０，活物質層２０，絶縁層３０を有している。具体的には，電極板１は，集電箔１０の表面上に活物質層２０を有し，さらに活物質層２０の表面上に絶縁層３０を有する構造のものである。活物質層２０および絶縁層３０はともに，集電箔１０の表裏の両面に設けられている。

集電箔１０は，例えば金属箔である。例えば，電極板１がリチウムイオン二次電池の正極板である場合には，集電箔１０としてアルミニウム箔を用いることができる。また，例えば，電極板１がリチウムイオン二次電池の負極板である場合には，集電箔１０として銅箔を用いることができる。

また，活物質層２０は，本形態では，活物質２１と結着材２２とを含むものである。活物質２１は，例えば，リチウムイオン二次電池においては，リチウムイオンを吸蔵，放出することで，充放電に寄与するものである。また，結着材２２は，活物質層２０を構成する材料を互いに結着させて活物質層２０を形成するとともに，その活物質層２０を集電箔１０の表面に結着することのできるものである。

また，電極板１がリチウムイオン二次電池の正極板である場合には，例えば，活物質２１として三元系正極活物質であるＮＭＣ（ＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ_２）を，結着材２２としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を用いることができる。また，電極板１がリチウムイオン二次電池の負極板である場合には，例えば，活物質２１として黒鉛を，結着材２２としてカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を用いることができる。

また，本形態の電極板１は，図１における奥行き方向について長い長尺のものである。このため，電極板１について，図１における奥行き方向を長手方向，左右方向を幅方向，上下方向を厚み方向とする。

図１に示すように，電極板１は，活物質層２０が，集電箔１０の幅方向における全域ではなく一部に形成されているものである。具体的には，活物質層２０は，集電箔１０の幅方向の一端に沿って設けられた形成領域１１に形成されている。一方，集電箔１０の形成領域１１以外の非形成領域１２については，活物質層２０が形成されておらず，集電箔１０が露出している。

また，活物質層２０の表面に設けられている絶縁層３０は，絶縁粒子３１を含むものである。絶縁粒子３１としては，熱可塑性を有する絶縁性の樹脂粒子を用いることができる。具体的に，絶縁粒子３１としては，例えば，ポリエチレン（ＰＥ）等のポリオレフィン材料や，アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３），ベーマイト（Ａｌ_２Ｏ_３・Ｈ_２Ｏ），チタニア（ＴｉＯ_２），マグネシア（ＭｇＯ）等の耐熱材料の粒子を用いることができる。

図１には，電極板１の下方に，電極板５を示している。電極板５は，電極板１とは逆極性のものである。すなわち，例えば電極板１が負極板である場合，電極板５は正極板である。電極板５は，集電箔５０，活物質層６０を有している。電極板５は，集電箔５０の表面上に活物質層６０を有する構造のものであり，絶縁層については有していない。また，電極板５についても，集電箔５０の形成領域５１に，活物質６１および結着材６２により活物質層６０が形成されており，非形成領域５２では集電箔５０が露出している。

電極板１および電極板５は，これらを積層することで電極体となし，電解液とともに電池ケース内に収容することで，電池を構成することのできるものである。なお，電極体においては，電極板１，５は，形成領域１１，５１同士が重ね合わせられつつ，非形成領域１２，５２がそれぞれ反対側に突出するように積層される。そして，その電極板１および電極板５の積層において，セパレータは不要である。本形態の電極板１は，その絶縁層３０により，電極板５と絶縁されるからである。また，図１においては，形成領域１１，５１を同じ幅として示しているが，一般的には，負極板の方が幅の広いものである。また，電極板１と電極板５の積層は，捲回によるものであっても，平積みによるものであってもよい。また，電極体を構成する際には，電極板１と電極板５との間にセパレータを挟み込んでもよい。この場合，電極板１の絶縁層３０は，電池の安全性を高めるための耐熱層として機能させることができる。また，電極板５にも，活物質層６０の表面に絶縁層を設けてもよい。

図２に，本形態の電極板製造装置１００を示す。電極板製造装置１００は，図１に示す電極板１の製造に係る装置である。電極板製造装置１００は，矢印で示すように集電箔１０をその長手方向に搬送しつつ，その表面に活物質層２０，絶縁層３０を連続して形成することのできるものである。

電極板製造装置１００は，集電箔１０を搬送するため，搬送経路１０１に沿って，第１ガイドロール１１０，第２ガイドロール１２０，第３ガイドロール１３０等の複数のローラーを有している。電極板製造装置１００は，搬送経路１０１に沿って，集電箔１０を第１ガイドロール１１０から第３ガイドロール１３０へと向かう向きに搬送しつつ，活物質層２０，絶縁層３０をこの順で形成するものである。

また，第１ガイドロール１１０と第２ガイドロール１２０との間には，活物質層形成部２００が設けられている。さらに，第２ガイドロール１２０と第３ガイドロール１３０との間には，絶縁層形成部３００が設けられている。加えて，第３ガイドロール１３０の下流側には，乾燥炉１４０が設けられている。つまり，電極板製造装置１００は，集電箔１０を，活物質層形成部２００，絶縁層形成部３００，乾燥炉１４０へとこの順で，搬送経路１０１に沿って搬送する。

活物質層形成部２００は，活物質層形成位置Ａにて，集電箔１０の第１面１５に，活物質層２０を形成することができるものである。図２には，第１面１５に活物質層２０が形成された状態の集電箔１０を，基材９０として示している。

絶縁層形成部３００は，絶縁層形成位置Ｂにて，基材９０における少なくとも活物質層２０の表面に，絶縁層３０を形成することができるものである。絶縁層形成部３００は，図２に示すように，グラビアロール３１０とチャンバー３１１とを有している。チャンバー３１１は，内部に絶縁粒子３１を溶媒３２中に分散させてなる絶縁材料３５を収容しており，グラビアロール３１０の外周面に絶縁材料３５を供給することのできるものである。乾燥炉１４０は，活物質層２０および絶縁層３０が形成された状態で通過する集電箔１０の乾燥を行うことのできるものである。

また，本形態の電極板製造装置１００の搬送経路１０１には，水平区間Ｋ１，転換区間Ｋ２，上昇区間Ｋ３が設けられている。転換区間Ｋ２は，第２ガイドロール１２０に巻き掛けられている基材９０が，第２ガイドロール１２０の外周面に沿って，その厚み方向に屈曲している区間である。つまり，本形態において，第２ガイドロール１２０は，基材９０の搬送方向を転換している搬送方向転換部である。また，図２に示すように，第２ガイドロール１２０は，基材９０のうち，活物質層２０が形成された側の面を支持することで，搬送方向を転換しているものである。

本形態の水平区間Ｋ１は，活物質層形成位置Ａから，転換区間Ｋ２の搬送方向における上流側の端までの区間であり，集電箔１０が水平に搬送されている区間である。本形態の上昇区間Ｋ３は，転換区間Ｋ２の搬送方向における下流側の端から第３ガイドロール１３０までの区間であり，集電箔１０が重力に抗う向きに搬送されている区間である。そして，絶縁層形成位置Ｂは，この上昇区間Ｋ３内に設けられている。

図３に，本形態の活物質層形成部２００を示す。活物質層形成部２００は，第１ロール２１０，第２ロール２２０，第３ロール２３０を有している。第１ロール２１０，第２ロール２２０，第３ロール２３０はいずれも，軸方向を水平にした状態で配置されている。また，第１ロール２１０と第２ロール２２０とは，外周面の一箇所同士を対向させた状態で，水平方向に並んで配置されている（図３において左右方向）。第２ロール２２０と第３ロール２３０とは，外周面の一箇所同士を対向させた状態で，鉛直方向に並んで配置されている（図３において上下方向）。なお，第３ロール２３０は，第２ロール２２０の下方に配置されている。また，各ロールは，対向している他方のロールと対向位置に隙間を設けつつ設けられている。

第１ロール２１０，第２ロール２２０，第３ロール２３０は電極板１を製造する際にはそれぞれ回転するものである。図３には，第１ロール２１０，第２ロール２２０，第３ロール２３０の回転方向をそれぞれ矢印により示している。つまり，図３において，第１ロール２１０および第３ロール２３０の回転方向は時計回りであり，第２ロール２２０の回転方向は反時計回りである。

第１ロール２１０および第２ロール２２０の回転方向は，これらの対向位置における外周面の移動方向がともに，同じとなる向きである。具体的には，第１ロール２１０および第２ロール２２０の回転方向は，対向位置における外周面の移動方向がともに，鉛直方向の下向きとなる向きである。また，第３ロール２３０の回転方向は，第２ロール２２０との対向位置における外周面の移動方向が，第２ロール２２０の外周面の移動方向と同じとなる向きである。

また，本形態では，第２ロール２２０は，第１ロール２１０の周速よりも速い周速で回転するものである。さらに，第３ロール２３０は，第２ロール２２０の周速よりも速い周速で回転するものである。つまり，第１ロール２１０，第２ロール２２０，第３ロール２３０は，この順で，回転の周速が速いものである。

また，第１ロール２１０と第２ロール２２０との対向位置の上方には，仕切り部２４０が設けられている。仕切り部２４０は，第１ロール２１０および第２ロール２２０の上面から電極材料８０がこぼれ落ちないようにするための囲いである。そして，仕切り部２４０の内側には，電極材料８０が溜まっている。電極材料８０は，第１ロール２１０および第２ロール２２０の回転により，仕切り部２４０の内側からその対向位置へと供給される。

電極材料８０は，活物質層２０を形成するための材料である。このため，電極材料８０には，活物質２１，結着材２２が含まれている。さらに，本形態の電極材料８０には，溶媒８１も含まれている。本形態の電極材料８０は，活物質２１および結着材２２の粉末を溶媒８１とともに攪拌することで得られた湿潤造粒物である。

また，第３ロール２３０の外周面には，図３に示すように，集電箔１０が巻き掛けられている。集電箔１０は，第２面１６側を第３ロール２３０の外周面に向けた状態で，第３ロール２３０の対向位置に巻き掛けられている。このため，集電箔１０は，第３ロール２３０の回転により搬送される。

また，集電箔１０の第１面１５は，第２ロール２２０と第３ロール２３０との対向位置において，第２ロール２２０の外周面に対向している。なお，第３ロール２３０は，前述したように，第２ロール２２０よりも速い周速で回転するものである。このため，第２ロール２２０と第３ロール２３０との対向位置における集電箔１０の第１面１５の移動速度は，第２ロール２２０の外周面の移動速度よりも速いものである。

そして，仕切り部２４０の内部の電極材料８０は，その下方のものより順に，第１ロール２１０および第２ロール２２０の回転によってこれらの対向位置へと送られる。また，電極材料８０は，第１ロール２１０および第２ロール２２０の回転によってこれらの隙間を通過しつつ，その隙間の通過時に第１ロール２１０の外周面と第２ロール２２０の外周面との間で加圧される。この加圧により，電極材料８０は圧延されつつ，電極材料８０中の各粒子同士が結着材２２の作用によって結着される。これにより，第１ロール２１０と第２ロール２２０との対向位置を通過した電極材料８０はシート状に成形され，成膜シート８５とされる。

また，成膜シート８５は，第１ロール２１０の外周面および第２ロール２２０の外周面のうち，移動速度が速い方に付着する。そして，前述したように，活物質層形成部２００においては，第２ロール２２０の方が，第１ロール２１０よりも周速の速いものである。このため，成膜シート８５は，シート状に成形されるとともに，第２ロール２２０の外周面に付着する。第２ロール２２０の外周面に付着した成膜シート８５は，第２ロール２２０の回転によって搬送され，第２ロール２２０と第３ロール２３０との対向位置へと到達する。

第２ロール２２０の回転によって第２ロール２２０と第３ロール２３０との対向位置へと到達した成膜シート８５は，集電箔１０とともに，第２ロール２２０と第３ロール２３０との隙間を通過する。その隙間の通過の際に，集電箔１０および成膜シート８５は，その厚み方向に第２ロール２２０および第３ロール２３０によって加圧される。

ここで加圧された成膜シート８５は，第２ロール２２０の外周面および集電箔１０の第１面１５のうち，移動速度が速い方に付着する。そして，前述したように，活物質層形成部２００における第３ロール２３０は，対向位置における集電箔１０の第１面１５の移動速度が，第２ロール２２０の周速よりも速くなる周速で回転している。このため，成膜シート８５は，第２ロール２２０と第３ロール２３０との対向位置において，第２ロール２２０の外周面上から集電箔１０の第１面１５上に転写される。すなわち，図３に示すように，第２ロール２２０と第３ロール２３０との対向位置が，活物質層形成位置Ａである。

よって，図３に示すように活物質層形成位置Ａを通過後の集電箔１０の第１面１５には，活物質層２０が形成されている。すなわち，集電箔１０の第１面１５に活物質層２０が形成されてなる基材９０が得られている。

ここで，本形態の活物質層形成部２００は，湿潤造粒物である電極材料８０により活物質層２０を形成している。これが例えば，本形態とは異なり，活物質層を，湿潤造粒物よりも多くの溶媒中に活物質および結着材を分散させてなるペースト状の電極材料を用いて形成した場合には，その活物質層の上に絶縁層を適切に形成することができない。溶媒を多く含む活物質層は，その表面に塗布された絶縁材料と混ざり合ってしまうからである。これに対し，本形態では，含まれている溶媒８１の量が少ない湿潤造粒物を電極材料８０として用いているため，活物質層２０を，絶縁材料３５の混ざりにくいものとして形成することができる。

図４に，本形態の絶縁層形成部３００を示す。本形態の絶縁層形成部３００は，活物質層２０中に溶媒８１が残った状態の基材９０の表面に，グラビアロール３１０によって絶縁材料３５を塗布するものである。つまり，搬送経路１０１上における活物質層形成位置Ａから絶縁層形成位置Ｂまでの長さは，活物質層２０中の溶媒８１が揮発により除去されてしまうほど長いものではない。さらに，本形態では，搬送経路１０１上における活物質層形成位置Ａから絶縁層形成位置Ｂまでの間には，特段の乾燥手段等は設けられていない。ただし，本形態の活物質層２０は，前述した通り，湿潤造粒物である電極材料８０によって形成されたものであるため，溶媒８１の量が少なく，絶縁材料３５と混ざりにくいものである。このため，本形態において，絶縁層形成部３００は，ペースト状の電極材料が用いられていた場合よりも適切に，活物質層２０上に絶縁層３０を形成することができる。また，絶縁層形成部３００は，グラビアロール３１０に加え，上流ガイドロール３２０と下流ガイドロール３３０とを有している。なお，図４においては，チャンバー３１１を省略している。

上流ガイドロール３２０はグラビアロール３１０の上流側に，下流ガイドロール３３０はグラビアロール３１０の下流側に設けられている。上流ガイドロール３２０および下流ガイドロール３３０はともに，基材９０における集電箔１０の第２面１６に接触するように設けられている。また，上流ガイドロール３２０と下流ガイドロール３３０とは，半径が同じであり，鉛直方向に並んで設けられている。

このため，絶縁層形成部３００において，基材９０は，上流ガイドロール３２０と下流ガイドロール３３０とにより略鉛直方向に搬送された状態で，その活物質層２０側の水平方向よりグラビアロール３１０が接触している。そして，基材９０の活物質層２０とグラビアロール３１０との接触している位置が，絶縁層形成位置Ｂである。本形態では，グラビアロール３１０と基材９０とは，基材９０の搬送方向について長さのある面接触により接触している。

よって，本形態の絶縁層形成部３００は，基材９０を略鉛直方向に搬送しつつ，その活物質層２０の表面に絶縁材料３５を塗布することができる。これにより，本形態では，品質の高い電極板１を製造することができる。

例えば，基材９０をその活物質層２０を下方に向けつつ水平方向に搬送した状態で，その活物質層２０の表面に絶縁材料３５を塗布した場合には，基材９０に塗布した絶縁材料３５が重力の影響によって垂れてしまうおそれがある。このような絶縁材料３５の垂れが生じた場合には，絶縁層３０を均一な厚みで形成することができない。

また例えば，基材９０をその活物質層２０を上方に向けつつ水平方向に搬送した状態で，その活物質層２０の表面に絶縁材料３５を塗布した場合には，基材９０に塗布した絶縁材料３５が重力の影響によって，活物質層２０の内部に進入してしまうおそれがある。絶縁材料３５の絶縁粒子３１が活物質層２０の内部に進入してしまった場合には，電池において，活物質層２０内における導電性が絶縁粒子３１によって阻害されてしまうため，電池性能が低下してしまうおそれがある。

これに対し，本形態では，基材９０を略鉛直方向に搬送している状態で絶縁材料３５を塗布することができるため，基材９０に塗布した絶縁材料３５の垂れを抑制し，絶縁層３０を均一な厚みで形成することができる。さらに，活物質層２０内への絶縁粒子３１の進入を抑制し，電池における活物質層２０内の導電性の低下を防止することができる。すなわち，均一な厚みで形成された絶縁層３０と，導電性の高い活物質層２０とを備えた，品質の高い電極板１を製造することができる。

また，図４には，グラビアロール３１０の基材９０の表面に接触している円弧部分の中心角Ｚを示している。そして，本形態のグラビアロール３１０は，中心角Ｚが１０°以下の範囲内となるように基材９０と接触している。グラビアロール３１０と基材９０とを接触させすぎた場合には，その分，絶縁材料３５が基材９０の活物質層２０へと押し付けられることとなる。このため，基材９０を略鉛直方向に搬送していたとしても，絶縁粒子３１の活物質層２０への進入を適切に抑制することができないからである。なお，本形態において，この１０°以下の範囲内には，グラビアロール３１０と基材９０とが，グラビアロール３１０の軸方向について線接触した場合の０°も含まれる。

そして，本形態では，グラビアロール３１０の外周面における基材９０の表面との接触箇所の中心角Ｚが１０°以下の範囲内であることにより，グラビアロール３１０と基材９０との接触が抑えられている。このため，絶縁材料３５が基材９０の活物質層２０へと押しつけられることについても抑えられている。これにより，絶縁粒子３１の活物質層２０への進入が適切に抑制されている。

また，本形態では，グラビアロール３１０の外周面における基材９０の表面との接触箇所の中心角Ｚが１０°以下の範囲内となるように，図４に示す押付量Ｐを調整している。押付量Ｐは，上流ガイドロール３２０の外周面と下流ガイドロール３３０の外周面との共通外接線のうちのグラビアロール３１０側の接線Ｔに対して直角の向きに押し付けられたグラビアロール３１０の，接線Ｔに対するくい込み量である。本形態では，接線Ｔが鉛直方向に延びているため，押付量Ｐは，接線Ｔから，グラビアロール３１０の中心点ａを通る水平線と外周面との交点のうちの上流ガイドロール３２０および下流ガイドロール３３０側の交点までの距離である。

なお，本形態では，具体的には，グラビアロール３１０の半径を３０ｍｍ，上流ガイドロール３２０および下流ガイドロール３３０の半径をともに２０ｍｍとしている。また，鉛直方向について，上流ガイドロール３２０および下流ガイドロール３３０はともに，中心が，グラビアロール３１０の中心との距離が３５ｍｍとなるように設けられている。

このため，グラビアロール３１０の中心点ａから，上流ガイドロール３２０の中心および下流ガイドロール３３０の中心を通る直線までの距離ａｆは，次の数１の式により表される。

さらに，角度Ｘと角度Ｙとの和である角度Ｘ＋Ｙは，次の数２の式により表される。

ここで，距離ｄｆは，下流ガイドロール３３０の中心点ｄから，グラビアロール３１０の中心点ａを通る水平線までの距離である。

加えて，グラビアロール３１０の中心点ａと下流ガイドロール３３０の中心点ｄとの距離ａｄは，ピタゴラスの定理に基づいて次の数３の式により表される。

また，距離ａｃは，次の数４の式により表される。

また，角度Ｙは，次の数５の式により表される。

また，角度Ｘは，次の数６の式により表される。

また，中心角Ｚは，次の数７の式により表される。

そして，数７は，中心角Ｚと押付量Ｐとの関係を示す式となっている。よって，押付量Ｐを，中心角Ｚが１０°以下の範囲内となるように定めることができる。そして，定めた押付量Ｐの分だけグラビアロール３１０を基材９０に向けて押圧することで，本形態では，押付量Ｐの調整を適切に行うことができる。

また，グラビアロール３１０を基材９０に，中心角Ｚが１０°以下の範囲内となるように接触させていることで，基材９０は，上流ガイドロール３２０から下流ガイドロール３３０までの区間Ｋ４を搬送されている間，略鉛直方向に沿って搬送されていることとなる。具体的には，基材９０は，区間Ｋ４において，鉛直方向に対する傾斜角が１０°以下の範囲内となるように搬送されている。

そして，絶縁層形成部３００により絶縁層形成位置Ｂにて絶縁層３０が形成された基材９０は，搬送され，その後，乾燥炉１４０を通過する。そして，乾燥炉１４０を通過する際に，絶縁層３０中等の溶媒が除去される。なお，乾燥炉１４０では，活物質層２０中に溶媒８１が残っている場合には，溶媒８１についても除去される。

また，上記では，集電箔１０の第１面１５にのみ活物質層２０および絶縁層３０を形成する電極板製造装置１００について説明しているが，集電箔１０の第２面１６にも同様の方法で活物質層２０および絶縁層３０を形成することができる。そして，集電箔１０の第１面１５および第２面１６の両方に活物質層２０および絶縁層３０を形成することで，電極板１を製造することができる。

次に，本形態の実施例について説明する。本形態に係る実施例では，上記で説明した電極板製造装置１００を用いて集電箔１０の表面に活物質層２０および絶縁層３０を形成した。そして，絶縁層形成部３００において，グラビアロール３１０の外周面における基材９０の表面との接触箇所の中心角Ｚを異なるようにして絶縁材料３５の塗工を行ったものをそれぞれ実施例１，実施例２，実施例３とした。その他の条件については，実施例１〜３において同じとした。

なお，実施例１〜３ではいずれも，リチウムイオン二次電池の負極板用の材料を用いた。具体期に，集電箔１０としては銅箔を用いた。また，活物質層２０を形成するための電極材料８０について，活物質２１として黒鉛を，結着材２２としてＣＭＣを，溶媒８１として水を用いた。さらに，絶縁層３０を形成するための絶縁材料３５について，絶縁粒子３１としてアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を用いた。

表１には，実施例１〜３のそれぞれについて，グラビアロール３１０の外周面における基材９０の表面との接触箇所の中心角Ｚの大きさを示している。表１に示すように，実施例１〜３ではいずれも，グラビアロール３１０の外周面における基材９０の表面との接触箇所の中心角Ｚを１０°以下の範囲内として絶縁材料３５の塗布を行っている。

また，表１には，実施例１〜３と比較するための比較例についても示している。比較例では，グラビアロール３１０の外周面における基材９０の表面との接触箇所の中心角Ｚの大きさを，１０°を超える１２°としている。その他の条件については，比較例についても，実施例１〜３と同じとした。

そして，表１には，実施例１〜３および比較例により活物質層２０および絶縁層３０を形成後，活物質層２０を観察し，その絶縁粒子３１の進入について評価した結果を示している。その結果，表１に示すように，比較例では，絶縁粒子３１の活物質層２０への進入が確認された。具体的に，比較例の活物質層２０では，絶縁粒子３１が，厚み方向について集電箔１０の表面から遠い箇所（活物質層２０における絶縁層３０との界面付近）だけでなく，集電箔１０の第１面１５の付近にまで存在していることが確認された。

これに対し，実施例１〜３ではいずれも，絶縁粒子３１の活物質層２０への進入が確認されなかった。具体的に，実施例１〜３では，活物質層２０における絶縁層３０との界面付近の，活物質層２０を構成する固形分粒子の隙間には絶縁粒子３１が存在するものの，集電箔１０付近には絶縁粒子３１が存在していなかった。これにより，本形態に係る実施例１〜３においては，絶縁粒子３１の活物質層２０内への進入が適切に抑制されていることが確認された。

また，図２において前述したように，本形態の電極板製造装置１００において，第２ガイドロール１２０は，基材９０の活物質層２０側の面を支持することで，基材９０の活物質層２０と接触するものである。また，第２ガイドロール１２０は，形成された活物質層２０に最初に接触するものである。よって，第２ガイドロール１２０は，活物質層２０が付着してしまわないような構成のものであることが好ましい。

具体的には，第２ガイドロール１２０は，外周面に，離型性の高い処理が施されているものであることが好ましい。次の表２には，外周面にそれぞれ異なる処理を施した第２ガイドロール１２０を用いて搬送を行わせた基材９０について，サンプル１〜７により示している。

表２には，サンプル１〜７のそれぞれについて，第２ガイドロール１２０の表面の材質および算術平均粗さ，第２ガイドロール１２０の外周面と電極材料８０に使用した溶媒８１との接触角を示している。すなわち，サンプル１〜６については，外周面にフッ素樹脂によるコーティングを施した第２ガイドロール１２０を用いている。そして，サンプル１〜６に係る第２ガイドロール１２０では，フッ素樹脂コーティングにより，外周面と電極材料８０の溶媒８１との接触角が１００°以上となっている。

これに対し，サンプル７では，外周面に硬質クロムめっきを施した第２ガイドロール１２０を用いている。そして，この硬質クロムめっきを施したサンプル７に係る第２ガイドロール１２０の外周面は，電極材料８０の溶媒８１との接触角が１００°未満である。つまり，サンプル７に係る硬質クロムめっきを施した第２ガイドロール１２０については，その他のフッ素樹脂コーティングを施したものよりも，電極材料８０の溶媒８１との接触角が小さく，ぬれやすいものである。

また，表２には，サンプル１〜７について，基材９０が通過した後の第２ガイドロール１２０の表面の活物質層２０の付着状態について示している。表２に示すように，フッ素樹脂コーティングを施した第２ガイドロール１２０を使用したサンプル１〜６については，活物質層２０の付着が「なし」または「ほぼなし」であった。一方，硬質クロムめっきを施した第２ガイドロール１２０を使用したサンプル７については，活物質層２０の付着が「あり」であった。

なお，ここにおける「なし」は，基材９０にかかる張力を１００Ｎ以下の範囲内として基材９０を搬送した場合において，活物質層２０の付着がなかった場合を示している。また，「ほぼなし」は，基材９０にかかる張力を８０Ｎ以下の範囲内として基材９０を搬送した場合において，活物質層２０の付着がなかった場合を示している。つまり，「ほぼなし」については，基材９０に８０Ｎを超える張力をかけて搬送した場合に，活物質層２０の付着が生じたものである。また，「あり」は，基材９０にかける張力を８０Ｎよりもさらに低くしたとしても，活物質層２０の付着が生じたものである。

そして，表２より，基材９０の活物質層２０に接触する第２ガイドロール１２０については，フッ素樹脂コーティングを施しておくことが好ましいことが確認された。基材９０の活物質層２０が第２ガイドロール１２０に付着してしまった場合，活物質層２０の厚みが不均一なものとなってしまう。このような問題に対し，第２ガイドロール１２０にフッ素樹脂コーティングを施しておくことにより，均一な厚みの活物質層２０を有する電極板１を製造することができるからである。

また，第２ガイドロール１２０は，外周面に，外周面から外側に向かって気体を吹き出させる吹き出し口が複数，形成されたものであってもよい。このような第２ガイドロール１２０では，外周面より吹き出す気体によって，基材９０を，第２ガイドロール１２０の外周面から浮かせた状態で搬送することができる。すなわち，基材９０の表面に位置する活物質層２０を第２ガイドロール１２０に接触させずに，基材９０の搬送を行うことができるからである。これにより，第２ガイドロール１２０に，活物質層２０が付着してしまうことを抑制することができるからである。

なお，このような第２ガイドロール１２０は，例えば，中空で，かつ，その内部空間から外周面まで貫通する複数の貫通孔が周方向および軸方向に並べて形成されており，その内部空間に空気を供給するものとして構成することができる。吹き出し口となる貫通孔の個数や間隔，内部空間に供給する空気の圧力については，適宜，基材９０にかけられる張力等によって定めることができる。

次の表３には，第２ガイドロール１２０として，吹き出し口より吹き出させる空気の温度をそれぞれ異なるものとしたサンプル８〜１２について示している。なお，サンプル８〜１２において，第２ガイドロール１２０の吹き出し口より吹き出す空気の圧力や流量等は，すべて同じとした。

また表３には，サンプル８〜１２との比較のため，上記の表２において用いた硬質クロムメッキに係るサンプル７についても示している。そして，表３にも，基材９０が通過した後の第２ガイドロール１２０の表面の活物質層２０の付着状態について示している。

表３に示すように，サンプル８〜１２については，サンプル７とは異なり，第２ガイドロール１２０への活物質層２０の付着が抑制されることが確認された。すなわち，外周面に吹き出し口が形成されている第２ガイドロール１２０を用い，その吹き出し口から気体を吹き出させることで，第２ガイドロール１２０と基材９０との接触を抑制できるため，活物質層２０を均一な厚みで形成できることが確認された。

また，表３に示すようにサンプル８〜１２では，第２ガイドロール１２０の吹き出し口より吹き出す空気の温度をそれぞれに異なる温度としている。そして，表３には，第２ガイドロール１２０を通過した基材９０の活物質層２０の表面に絶縁層３０を形成し，その絶縁粒子３１の活物質層２０への進入の程度について評価した結果を示している。なお，表３に係る絶縁層３０の形成においては，グラビアロール３１０の外周面における基材９０の表面との接触箇所の中心角Ｚが１５°となるように，グラビアロール３１０と基材９０とを接触させた。この中心角１５°は，上記の実施形態における１０°以下の範囲内よりも大きなものであり，より絶縁粒子３１の活物質層２０への進入が生じやすい条件である。

そして，表３に示すように，サンプル７においては，絶縁粒子３１の活物質層２０への進入が確認された。これは，グラビアロール３１０の外周面における基材９０の表面との接触箇所の中心角Ｚが１５°となるように，グラビアロール３１０と基材９０とを接触させたため，絶縁材料３５が基材９０の活物質層２０へと押し付けられすぎたことによるものであると考えられる。

一方，外周面より気体を吹き出しつつ搬送を行う第２ガイドロール１２０を用いたサンプル８〜１２のなかには，絶縁粒子３１の活物質層２０への進入が抑制されているものがあった。具体的には，第２ガイドロール１２０の外周面から吹き出す空気の温度を７０℃以上，９０℃以下の範囲内としたサンプル１０，１１においては，絶縁粒子３１の活物質層２０への進入が抑制されていることが確認された。

これは，サンプル１０，１１では，基材９０の表面の活物質層２０を，絶縁粒子３１の進入を抑制できる状態としておくことができるからである。すなわち，第２ガイドロール１２０の通過時に，７０℃以上，９０℃以下の範囲内の空気が吹き付けられた基材９０の活物質層２０は，乾燥され，少なくともその表面に含まれている溶媒８１が適切に除去される。溶媒８１が適切に除去された活物質層２０の表面は，その後，絶縁材料３５が押し付けられたとしても，絶縁粒子３１が進入しないものとなる。

よって，第２ガイドロール１２０の外周面から吹き出す空気の温度を７０℃以上，９０℃以下の範囲内としておくことで，グラビアロール３１０の基材９０との接触箇所の中心角Ｚを１５°まで大きくしたとしても，活物質層２０への絶縁材料３５の進入を適切に抑制できることが確認された。従って，第２ガイドロール１２０の外周面から吹き出す空気の温度を７０℃以上，９０℃以下の範囲内としておくことで，グラビアロール３１０の基材９０との接触箇所の中心角Ｚを１５°まで大きくしたとしても，品質の高い電極板１を製造できることが確認された。

以上詳細に説明したように，本実施形態の電極板製造装置１００は，集電箔１０，活物質層２０，絶縁層３０を有する構造の電極板１の製造に係るものである。電極板製造装置１００は，集電箔１０を搬送経路１０１に沿って搬送する第２ガイドロール１２０等を有する。また，活物質層形成位置Ａにて，集電箔１０の第１面１５に，電極材料８０により活物質層２０を形成することで基材９０とする活物質層形成部２００を有する。さらに，絶縁層形成位置Ｂにて，基材９０の活物質層２０の表面に絶縁粒子３１を含む絶縁材料３５によって絶縁層３０を形成する絶縁層形成部３００を有する。活物質層形成部２００は，電極材料８０として，活物質２１，結着材２２，溶媒８１を少なくとも用いて形成された湿潤造粒物を用いる。そして，電極材料８０をシート状に成形しつつ活物質層形成位置Ａにて集電箔１０の第１面１５に転写することで，活物質層２０を形成する。第２ガイドロール１２０は，搬送経路１０１に転換区間Ｋ２を形成している。また，搬送経路１０１には，転換区間Ｋ２の下流に，絶縁層形成位置Ｂを含む上昇区間Ｋ３が設けられている。さらに，搬送経路１０１には，転換区間Ｋ２の上流に，上昇区間Ｋ３と交差する方向に延びる水平区間Ｋ１が設けられている。そして，絶縁層形成部３００は，絶縁層形成位置Ｂにて，活物質層２０中に溶媒８１が残った状態の基材９０の表面に接触しつつ絶縁材料３５を塗布するグラビアロール３１０を有している。グラビアロール３１０は，外周面における基材９０の表面との接触箇所の中心角Ｚが１０°以下の範囲内で，基材９０に接触している。これにより，品質の高い電極板を製造することのできる電極板製造装置が実現されている。

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，本発明に係る電極板は，必ずしも集電箔の両面に活物質層および絶縁層が形成されている必要はなく，その片面にのみ活物質層および絶縁層が形成されたものであってもよい。

また，電極板製造装置は，図１に示す電極板１に限らず，例えば，図５の（ａ），（ｂ），（ｃ）にそれぞれ示すような電極板を製造するものであってもよい。図５（ａ）に示す電極板２は，幅方向について，活物質層２０の，集電箔１０が露出している側の側面にも絶縁層３０が形成されたものである。また，図５（ｂ）に示す電極板３は，幅方向における中央部分に活物質層２０および絶縁層３０が形成されたものである。そして，図５（ｂ）に示す電極板３は，その後，一点鎖線で示す幅方向の中心に沿って切断することで，図１に示す電極板１とすることができる。また，図５（ｃ）に示す電極板４は，幅方向における中央部分に活物質層２０および絶縁層３０が形成されているとともに，活物質層２０の幅方向における側面にも絶縁層３０が形成されたものである。そして，図５（ｃ）に示す電極板４は，その後，一点鎖線で示す幅方向の中心に沿って切断することで，図５（ａ）に示す電極板２とすることができる。

また例えば，電極板製造装置は，図６に示すような構成のものであってもよい。図６に示す電極板製造装置５００は，活物質層形成位置Ａと絶縁層形成位置Ｂとの間に，１つの第４ガイドロール１５０と，２つの第２ガイドロール１２０とを有している点について，図２の電極板製造装置１００と異なる。第４ガイドロール１５０は，基材９０の活物質層２０が形成された側とは反対側の面を支持している。２つの第２ガイドロール１２０はともに，基材９０の活物質層２０が形成された側の面を支持している。そして，第４ガイドロール１５０と，２つの第２ガイドロール１２０とにより，基材９０の搬送方向を転換する転換区間を形成する搬送方向転換部が構成されている。そして，電極板製造装置５００では，図６の電極板製造装置５００によっても，図２の電極板製造装置１００と同様に，品質の高い電極板１を製造することができる。

また例えば，上記の実施形態で説明した電極板の製造に使用する材料は，単なる一例にすぎず，その他の材料を用いることもできる。また例えば，本発明は，リチウムイオン二次電池の電極板に限らず，その他の種類の電池の電極板にも適用することが可能である。

１電極板
１０集電箔
２０活物質層
３０絶縁層
１００電極板製造装置
１０１搬送経路
１１０第１ガイドロール
１２０第２ガイドロール
１３０第３ガイドロール
２００活物質層形成部
３００絶縁層形成部
３１０グラビアロール
Ａ活物質層形成位置
Ｂ絶縁層形成位置
Ｋ１水平区間
Ｋ２転換区間
Ｋ３上昇区間

Claims

集電箔の表面上に活物質層を有し，さらに前記活物質層の表面上に絶縁層を有する構造の電極板を連続して製造する電極板製造装置であって，
前記集電箔を搬送経路に沿って搬送する搬送部と，
前記搬送経路上の活物質層形成位置にて，前記集電箔の表面に，第１の材料により前記活物質層を形成することで基材とする活物質層形成部と，
前記搬送経路上の前記活物質層形成位置よりも下流の絶縁層形成位置にて，前記基材の少なくとも前記活物質層の表面に，絶縁粒子を含む第２の材料を塗布して前記絶縁層を形成する絶縁層形成部とを有し，
前記活物質層形成部は，
前記第１の材料として，活物質，結着材，溶媒を少なくとも用いて形成された湿潤造粒物を用い，
前記第１の材料をシート状に成形しつつ前記活物質層形成位置にて前記集電箔の表面に転写することで，前記活物質層を形成するものであり，
前記搬送部は，
前記搬送経路上における前記活物質層形成位置と前記絶縁層形成位置との間に，前記基材の搬送方向を転換する転換区間を形成する搬送方向転換部を有し，
前記搬送方向転換部は，
前記基材のうち，前記活物質層形成部により前記活物質層が形成された側の面を支持するガイドロールを，少なくとも１つ有するものであり，
前記搬送経路は，
前記転換区間の下流に，水平方向と交差する第１の方向に延びるとともに前記絶縁層形成位置を含む第１の区間と，
前記転換区間の上流側の端から前記活物質層形成位置に向かって，前記第１の方向と交差する第２の方向に延びる第２の区間とを有し，
前記絶縁層形成部は，
前記絶縁層形成位置にて，前記活物質層中に溶媒が残った状態の前記基材の表面に接触しつつ前記第２の材料を塗布するグラビアロールを有し，
前記グラビアロールは，外周面における前記基材の表面との接触箇所の中心角が１０°以下の範囲内で，前記基材に接触しているものであることを特徴とする電極板製造装置。