JP7328319B2 - 電極製造システム、クリーニングユニット、及び電極製造方法 - Google Patents

電極製造システム、クリーニングユニット、及び電極製造方法 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本国際出願は、２０１９年２月２０日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０１９－２８６０５号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１９－２８６０５号の全内容を本国際出願に参照により援用する。
本開示は電極製造システム、クリーニングユニット、及び電極製造方法に関する。
近年、電子機器の小型化・軽量化は目覚ましく、それに伴い、当該電子機器の駆動用電源として用いられる蓄電デバイスに対しても小型化・軽量化の要求が一層高まっている。
このような小型化・軽量化の要求を満足する蓄電デバイスとして、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池が開発されている。また、高エネルギー密度特性及び高出力特性を必要とする用途に対応する蓄電デバイスとして、リチウムイオンキャパシタが知られている。更に、リチウムより低コストで資源的に豊富なナトリウムを用いたナトリウムイオン型の電池やキャパシタも知られている。
このような電池やキャパシタにおいては、様々な目的のために、予めアルカリ金属を電極にドープするプロセス（一般にプレドープと呼ばれている）が採用されている。アルカリ金属を電極にプレドープする方法として、例えば、連続式の方法がある。連続式の方法では、帯状の電極をドープ溶液中で移送させながらプレドープを行う。連続式の方法は、特許文献１～４に開示されている。
特開平１０－３０８２１２号公報 特開２００８－７７９６３号公報 特開２０１２－４９５４３号公報 特開２０１２－４９５４４号公報
帯状の電極は、集電体と、活物質層とを備える。集電体の表面の一部を、活物質層未形成部とすることがある。活物質層未形成部とは、活物質層が形成されていない部分である。プレドープを行うとき、活物質層未形成部にもドープ溶液が付着する。活物質層未形成部に付着したドープ溶液の残渣は、電池の集電タブと活物質層未形成部との溶接に対し悪影響を及ぼすため、除去されることが好ましい。
本開示の一局面では、活物質層未形成部をクリーニングすることができる電極製造システム、クリーニングユニット、及び電極製造方法を提供することが望ましい。
本開示の一局面は、集電体の表面に活物質を含む活物質層が形成された活物質層形成部と、前記集電体の表面に前記活物質層が形成されていない活物質層未形成部とを有する帯状の電極における前記活物質にアルカリ金属をドープする処理を行うように構成されたドープユニットと、前記処理が行われた前記活物質層形成部に隣接する前記活物質層未形成部をクリーニングするように構成されたクリーニングユニットと、前記電極を前記ドープユニットから前記クリーニングユニットに搬送するように構成された搬送ユニットと、を備える電極製造システムである。
本開示の一局面である電極製造システムは、クリーニングユニットにより、活物質層未形成部をクリーニングすることができる。
本開示の別の局面は、集電体の表面に活物質を含む活物質層が形成された活物質層形成部と、前記集電体の表面に前記活物質層が形成されていない活物質層未形成部とを有する帯状の電極をクリーニングするクリーニングユニットであって、前記活物質にアルカリ金属をドープする処理が行われた前記活物質層形成部に隣接する前記活物質層未形成部をクリーニングするように構成されたクリーニングユニットである。
本開示の別の局面であるクリーニングユニットは、活物質層未形成部をクリーニングすることができる。
本開示の別の局面は、集電体の表面に活物質を含む活物質層が形成された活物質層形成部と、前記集電体の表面に前記活物質層が形成されていない活物質層未形成部とを有する帯状の電極における前記活物質にアルカリ金属をドープする処理を行い、前記処理が行われた前記電極を搬送し、前記処理が行われた前記活物質層形成部に隣接する前記活物質層未形成部をクリーニングする電極製造方法である。
本開示の別の局面である電極製造方法によれば、活物質層未形成部をクリーニングすることができる。
電極の構成を表す平面図である。 図１におけるII-II断面を表す断面図である。 電極製造システムの構成を表す説明図である。 ドープ槽の構成を表す説明図である。 対極ユニットの構成を表す説明図である。 タブクリーナーの構成を表す説明図である。 上方から見たときの洗浄ローラユニットの構成を表す説明図である。 正面から見たときのプーリー及びベルトの構成を表す説明図である。 制御系の構成を表すブロック図である。 洗浄ローラユニットの構成を表す説明図である。 洗浄ローラユニットの構成を表す平面図である。 洗浄ローラユニットの構成を表す正面図である。
１…電極、３…集電体、５…活物質層、６…活物質層形成部、７…活物質層未形成部、１１…電極製造システム、１５…電解液処理槽、１７、１９、２１…ドープ槽、２３…洗浄槽、２５、２７、２９、３１、３３、３５、３７、３９、４０、４１、４３、４５、４６、４７、４９、５１、５２、５３、５５、５７、５８、５９、６１、６３、６４、６５、６７、６９、７０、７１、７３、７５、７７、７９、８１、８３、８５、８７、８９、９１、９３…搬送ローラ、１０１…供給ロール、１０３…巻取ロール、１０５…支持台、１０７…循環濾過ユニット、１０９、１１０、１１１、１１２、１１３、１１４…電源、１１７…タブクリーナー、１１９…回収ユニット、１２１…端部センサ、１３１…上流槽、１３３…下流槽、１３７、１３９、１４１、１４３…対極ユニット、１４９、１５１…空間、１５３…導電性基材、１５５…アルカリ金属含有板、１５７…多孔質絶縁部材、１６１…フィルタ、１６３…ポンプ、１６５…配管、２０１、２０３…洗浄ローラユニット、２０５…洗浄液タンク、２０７…ポンプ、２０９…乾燥ユニット、２１１…第１部、２１３…第２部、２１５…支持板、２１７…ブラシローラ、２１９…クリーニング槽、２２１…モーター、２２３、２２５、２３１…プーリー、２２７…軸、２２９…軸受、２３３…ベルト、２３５…配管、２３７…ブローノズル、２３９…制御系、２４１…端部位置調整ユニット、２４３…ロール駆動ユニット、２４５、２４９…歯車、２４７…小型モーター、２４８…オーバーフロー配管、２５０…廃液タンク、３０１…洗浄ローラユニット、３１１…第１部、３１３…第２部、３１５…ブラシアーム、３１７…支持軸、３１８…固定部、３１９…ブラシ軸、３２１…モーター、３２３…グリースレスベアリング、３２５…本体部、３２７…第１突出部、３２９…第２突出部、３３１…第３突出部、３３３…第４突出部、３３５…固定ねじ
本開示の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
＜第１実施形態＞
１．電極１の構成
図１、図２に基づき、電極１の構成を説明する。電極１は帯状の形状を有する。電極１は、集電体３と、活物質層５とを備える。集電体３は帯状の形状を有する。活物質層５は、集電体３の両面にそれぞれ形成されている。
電極１の表面には、活物質層形成部６と、活物質層未形成部７とがある。活物質層形成部６は、集電体３の表面に活物質層５が形成された部分である。活物質層未形成部７は、集電体３の表面に活物質層５が形成されていない部分である。活物質層未形成部７では、集電体３が露出している。
活物質層未形成部７は、電極１の長手方向Ｌに延びる帯状の形態を有する。活物質層未形成部７は、電極１の幅方向Ｗにおいて、電極１の端部に位置する。
集電体３として、例えば、銅、ニッケル、ステンレス等の金属箔が好ましい。また、集電体３は、前記金属箔上に炭素材料を主成分とする導電層が形成されたものであってもよい。集電体３の厚みは、例えば、５～５０μｍである。
活物質層５は、例えば、活物質及びバインダー等を含有するスラリーを集電体３上に塗布し、乾燥させることにより作製できる。
前記バインダーとして、例えば、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ＮＢＲ等のゴム系バインダー；ポリ四フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系樹脂；ポリプロピレン、ポリエチレン、特開２００９－２４６１３７号公報に開示されているようなフッ素変性（メタ）アクリル系バインダー等が挙げられる。
前記スラリーは、活物質及びバインダーに加えて、その他の成分を含んでいてもよい。その他の成分として、例えば、カーボンブラック、黒鉛、気相成長炭素繊維、金属粉末等の導電剤；カルボキシルメチルセルロース、そのＮａ塩又はアンモニウム塩、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン等の増粘剤が挙げられる。
活物質層５の厚さは特に限定されない。活物質層５の厚さは、例えば、５～５００μｍ、好ましくは１０～２００μｍ、特に好ましくは１０～１００μｍである。活物質層５に含まれる活物質は、アルカリ金属イオンの挿入／脱離を利用する電池又はキャパシタに適用可能な電極活物質であれば特に限定されない。活物質は、負極活物質であってもよいし、正極活物質であってもよい。
負極活物質は特に限定されない。負極活物質として、例えば、黒鉛、易黒鉛化炭素、難黒鉛化炭素、黒鉛粒子をピッチや樹脂の炭化物で被覆した複合炭素材料等の炭素材料；リチウムと合金化が可能なＳｉ、Ｓｎ等の金属若しくは半金属又はこれらの酸化物を含む材料等が挙げられる。炭素材料の具体例として、特開２０１３－２５８３９２号公報に記載の炭素材料が挙げられる。リチウムと合金化が可能な金属若しくは半金属又はこれらの酸化物を含む材料の具体例として、特開２００５－１２３１７５号公報、特開２００６－１０７７９５号公報に記載の材料が挙げられる。
正極活物質として、例えば、コバルト酸化物、ニッケル酸化物、マンガン酸化物、バナジウム酸化物等の遷移金属酸化物；硫黄単体、金属硫化物等の硫黄系活物質が挙げられる。正極活物質、及び負極活物質のいずれにおいても、単一の物質から成るものであってもよいし、２種以上の物質を混合して成るものであってもよい。
活物質層５が含む活物質は、後述する電極製造システム１１を用いて、アルカリ金属がプレドープされる。活物質にプレドープするアルカリ金属として、リチウム又はナトリウムが好ましく、特にリチウムが好ましい。電極１をリチウムイオン二次電池の電極の製造に用いる場合、活物質層５の密度は、好ましくは１．３０～２．００ｇ／ｃｃであり、特に好ましくは１．４０～１．９０ｇ／ｃｃである。
２．電極製造システム１１の構成
電極製造システム１１の構成を、図３～図５に基づき説明する。図３に示すように、電極製造システム１１は、電解液処理槽１５と、ドープ槽１７、１９、２１と、洗浄槽２３と、搬送ローラ２５、２７、２９、３１、３３、３５、３７、３９、４０、４１、４３、４５、４６、４７、４９、５１、５２、５３、５５、５７、５８、５９、６１、６３、６４、６５、６７、６９、７０、７１、７３、７５、７７、７９、８１、８３、８５、８７、８９、９１、９３（以下ではこれらをまとめて搬送ローラ群と呼ぶこともある）と、供給ロール１０１と、巻取ロール１０３と、支持台１０５と、循環濾過ユニット１０７と、６つの電源１０９、１１０、１１１、１１２、１１３、１１４と、タブクリーナー１１７と、回収ユニット１１９と、端部センサ１２１と、を備える。
ドープ槽１７、１９、２１はドープユニットの一部に対応する。搬送ローラ群は搬送ユニットに対応する。
電解液処理槽１５は、上方が開口した角型の槽である。電解液処理槽１５の底面は、略Ｕ字型の断面形状を有する。電解液処理槽１５は、仕切り板１２３を備える。仕切り板１２３は、その上端を貫く支持棒１２５により支持されている。支持棒１２５は図示しない壁等に固定されている。仕切り板１２３は上下方向に延び、電解液処理槽１５の内部を２つの空間に分割している。電解液処理槽１５の中を電極１が通過するとき、電解液が電極１に含浸される。電解液が電極１に含浸されることにより、ドープ槽１７、１９、２１で電極１がプレドープされ易くなる。
仕切り板１２３の下端に、搬送ローラ３３が取り付けられている。仕切り板１２３と搬送ローラ３３とは、それらを貫く支持棒１２７により支持されている。なお、仕切り板１２３の下端付近は、搬送ローラ３３と接触しないように切り欠かれている。搬送ローラ３３と、電解液処理槽１５の底面との間には空間が存在する。
ドープ槽１７の構成を図４に基づき説明する。ドープ槽１７は、上流槽１３１と下流槽１３３とから構成される。上流槽１３１は供給ロール１０１の側（以下では上流側とする）に配置され、下流槽１３３は巻取ロール１０３の側（以下では下流側とする）に配置されている。
まず、上流槽１３１の構成を説明する。上流槽１３１は上方が開口した角型の槽である。上流槽１３１の底面は、略Ｕ字型の断面形状を有する。上流槽１３１は、仕切り板１３５と、４個の対極ユニット１３７、１３９、１４１、１４３と、を備える。
仕切り板１３５は、その上端を貫く支持棒１４５により支持されている。支持棒１４５は図示しない壁等に固定されている。仕切り板１３５は上下方向に延び、上流槽１３１の内部を２つの空間に分割している。仕切り板１３５の下端に、搬送ローラ４０が取り付けられている。仕切り板１３５と搬送ローラ４０とは、それらを貫く支持棒１４７により支持されている。なお、仕切り板１３５の下端付近は、搬送ローラ４０と接触しないように切り欠かれている。搬送ローラ４０と、上流槽１３１の底面との間には空間が存在する。
対極ユニット１３７は、上流槽１３１のうち、上流側に配置されている。対極ユニット１３９、１４１は、仕切り板１３５を両側から挟むように配置されている。対極ユニット１４３は、上流槽１３１のうち、下流側に配置されている。
対極ユニット１３７と対極ユニット１３９との間には空間１４９が存在する。対極ユニット１４１と対極ユニット１４３との間には空間１５１が存在する。対極ユニット１３７、１３９、１４１、１４３は、電源１０９の端子１０９Ｂに接続される。対極ユニット１３７、１３９、１４１、１４３は同様の構成を有する。ここでは、図５に基づき、対極ユニット１３７、１３９の構成を説明する。
対極ユニット１３７、１３９は、導電性基材１５３と、アルカリ金属含有板１５５と、多孔質絶縁部材１５７とを積層した構成を有する。導電性基材１５３の材質として、例えば、銅、ステンレス、ニッケル等が挙げられる。アルカリ金属含有板１５５の形態は特に限定されず、例えば、アルカリ金属板、アルカリ金属の合金板等が挙げられる。アルカリ金属含有板１５５の厚さは、例えば、０．０３～６ｍｍである。
多孔質絶縁部材１５７は、板状の形状を有する。多孔質絶縁部材１５７は、アルカリ金属含有板１５５の上に積層されている。多孔質絶縁部材１５７が有する板状の形状とは、多孔質絶縁部材１５７がアルカリ金属含有板１５５の上に積層されている際の形状である。多孔質絶縁部材１５７は、それ自体で一定の形状を保つ部材であってもよいし、例えばネット等のように、容易に変形可能な部材であってもよい。
多孔質絶縁部材１５７は多孔質である。そのため、後述するドープ溶液は、多孔質絶縁部材１５７を通過することができる。そのことにより、アルカリ金属含有板１５５は、ドープ溶液に接触することができる。
多孔質絶縁部材１５７として、例えば、樹脂製のメッシュ等が挙げられる。樹脂として、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられる。メッシュの目開きは適宜設定できる。メッシュの目開きは、例えば、０．１μｍ～１０ｍｍであり、０．１～５ｍｍであることが好ましい。メッシュの厚みは適宜設定できる。メッシュの厚みは、例えば、１μｍ～１０ｍｍであり、３０μｍ～１ｍｍであることが好ましい。メッシュの目開き率は適宜設定できる。メッシュの目開き率は、例えば、５～９８％であり、５～９５％であることが好ましく、５０～９５％であることがさらに好ましい。
多孔質絶縁部材１５７は、その全体が絶縁性の材料から成っていてもよいし、その一部に絶縁性の層を備えていてもよい。
下流槽１３３は、基本的には上流槽１３１とは同様の構成を有する。ただし、下流槽１３３の内部には、搬送ローラ４０ではなく、搬送ローラ４６が存在する。また、下流槽１３３が備える対極ユニット１３７、１３９、１４１、１４３は、電源１１０の一方の極に接続される。
ドープ槽１９は、基本的にはドープ槽１７と同様の構成を備える。ただし、ドープ槽１９の内部には、搬送ローラ４０、４６ではなく、搬送ローラ５２、５８が存在する。また、ドープ槽１９の上流槽１３１が備える対極ユニット１３７、１３９、１４１、１４３は、電源１１１の一方の極に接続される。また、ドープ槽１９の下流槽１３３が備える対極ユニット１３７、１３９、１４１、１４３は、電源１１２の一方の極に接続される。
ドープ槽２１は、基本的にはドープ槽１７と同様の構成を備える。ただし、ドープ槽２１の内部には、搬送ローラ４０、４６ではなく、搬送ローラ６４、７０が存在する。また、ドープ槽２１の上流槽１３１が備える対極ユニット１３７、１３９、１４１、１４３は、電源１１３の一方の極に接続される。また、ドープ槽２１の下流槽１３３が備える対極ユニット１３７、１３９、１４１、１４３は、電源１１４の一方の極に接続される。
洗浄槽２３は、基本的には電解液処理槽１５と同様の構成を有する。ただし、洗浄槽２３の内部には、搬送ローラ３３ではなく、搬送ローラ７５が存在する。
搬送ローラ群のうち、搬送ローラ３７、３９、４３、４５、４９、５１、５５、５７、６１、６３、６７、６９は、導電性の材料から成る。搬送ローラ群のうち、その他の搬送ローラは、軸受部分を除き、エラストマーから成る。搬送ローラ群は、電極１を一定の経路に沿って搬送する。搬送ローラ群が電極１を搬送する経路は、供給ロール１０１から、電解液処理槽１５の中、ドープ槽１７の中、ドープ槽１９の中、ドープ槽２１の中、洗浄槽２３の中、タブクリーナー１１７の中を順次通り、巻取ロール１０３に至る経路である。
その経路のうち、電解液処理槽１５の中を通る部分は、まず、搬送ローラ２９、３１を経て下方に移動し、次に、搬送ローラ３３により移動方向を上向きに変えられるという経路である。
また、上記の経路のうち、ドープ槽１７の中を通る部分は以下のとおりである。まず、搬送ローラ３７により移動方向を下向きに変えられ、上流槽１３１の空間１４９を下方に移動する。次に、搬送ローラ４０により移動方向を上向きに変えられ、上流槽１３１の空間１５１を上方に移動する。次に、搬送ローラ４１、４３により移動方向を下向きに変えられ、下流槽１３３の空間１４９を下方に移動する。次に、搬送ローラ４６により移動方向を上向きに変えられ、下流槽１３３の空間１５１を上方に移動する。最後に、搬送ローラ４７により移動方向を水平方向に変えられ、ドープ槽１９に向かう。
また、上記の経路のうち、ドープ槽１９の中を通る部分は以下のとおりである。まず、搬送ローラ４９により移動方向を下向きに変えられ、上流槽１３１の空間１４９を下方に移動する。次に、搬送ローラ５２により移動方向を上向きに変えられ、上流槽１３１の空間１５１を上方に移動する。次に、搬送ローラ５３、５５により移動方向を下向きに変えられ、下流槽１３３の空間１４９を下方に移動する。次に、搬送ローラ５８により移動方向を上向きに変えられ、下流槽１３３の空間１５１を上方に移動する。最後に、搬送ローラ５９により移動方向を水平方向に変えられ、ドープ槽２１に向かう。
また、上記の経路のうち、ドープ槽２１の中を通る部分は以下のとおりである。まず、搬送ローラ６１により移動方向を下向きに変えられ、上流槽１３１の空間１４９を下方に移動する。次に、搬送ローラ６４により移動方向を上向きに変えられ、上流槽１３１の空間１５１を上方に移動する。次に、搬送ローラ６５、６７により移動方向を下向きに変えられ、下流槽１３３の空間１４９を下方に移動する。次に、搬送ローラ７０により移動方向を上向きに変えられ、下流槽１３３の空間１５１を上方に移動する。最後に、搬送ローラ７１により移動方向を水平方向に変えられ、洗浄槽２３に向かう。
また、上記の経路のうち、洗浄槽２３の中を通る部分は、まず、搬送ローラ７３により移動方向を下向きに変えられて下方に移動し、次に、搬送ローラ７５により移動方向を上向きに変えられるという経路である。
供給ロール１０１は、電極１を巻き回している。すなわち、供給ロール１０１は、巻き取られた状態の電極１を保持している。供給ロール１０１に保持されている電極１における活物質には、未だアルカリ金属がドープされていない。
搬送ローラ群は、供給ロール１０１に保持された電極１を引き出し、搬送する。巻取ロール１０３は、搬送ローラ群により搬送されてきた電極１を巻き取り、保管する。なお、巻取ロール１０３に保管されている電極１は、ドープ槽１７、１９、２１において、プレドープの処理を受けている。そのため、巻取ロール１０３に保管されている電極１における活物質には、アルカリ金属がドープされている。
支持台１０５は、電解液処理槽１５、ドープ槽１７、１９、２１、及び洗浄槽２３を下方から支持する。支持台１０５は、その高さを変えることができる。循環濾過ユニット１０７は、ドープ槽１７、１９、２１にそれぞれ設けられている。循環濾過ユニット１０７は、フィルタ１６１と、ポンプ１６３と、配管１６５と、を備える。
ドープ槽１７に設けられた循環濾過ユニット１０７において、配管１６５は、ドープ槽１７から出て、ポンプ１６３、及びフィルタ１６１を順次通り、ドープ槽１７に戻る循環配管である。ドープ槽１７内ドープ溶液は、ポンプ１６３の駆動力により、配管１６５、及びフィルタ１６１内を循環し、再びドープ槽１７に戻る。このとき、ドープ溶液中の異物等は、フィルタ１６１により濾過される。異物として、ドープ溶液から析出した異物や、電極１から発生する異物等が挙げられる。フィルタ１６１の材質は、例えば、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン等の樹脂である。フィルタ１６１の孔径は適宜設定できる。フィルタ１６１の孔径は、例えば、０．２μｍ以上５０μｍ以下である。
ドープ槽１９、２１に設けられた循環濾過ユニット１０７も、同様の構成を有し、同様の作用効果を奏する。なお、図３、図４において、ドープ溶液の記載は便宜上省略している。
図４に示すように、電源１０９の端子１０９Ａは、搬送ローラ３７、３９と接続する。また、電源１０９の端子１０９Ｂは、ドープ槽１７の上流槽１３１が備える対極ユニット１３７、１３９、１４１、１４３と接続する。電極１は搬送ローラ３７、３９と接触する。電極１と対極ユニット１３７、１３９、１４１、１４３とは、電解液であるドープ溶液中にある。そのため、ドープ槽１７の上流槽１３１において、電極１と対極ユニット１３７、１３９、１４１、１４３とは電解液を介して電気的に接続する。
図４に示すように、電源１１０の端子１１０Ａは、搬送ローラ４３、４５と接続する。また、電源１１０の端子１１０Ｂは、ドープ槽１７の下流槽１３３が備える対極ユニット１３７、１３９、１４１、１４３と接続する。電極１は搬送ローラ４３、４５と接触する。電極１と対極ユニット１３７、１３９、１４１、１４３とは、電解液であるドープ溶液中にある。そのため、ドープ槽１７の下流槽１３３において、電極１と対極ユニット１３７、１３９、１４１、１４３とは電解液を介して電気的に接続する。
電源１１１の一方の端子は、搬送ローラ４９、５１と接続する。また、電源１１１の他方の端子は、ドープ槽１９の上流槽１３１が備える対極ユニット１３７、１３９、１４１、１４３と接続する。電極１は搬送ローラ４９、５１と接触する。電極１と対極ユニット１３７、１３９、１４１、１４３とは、電解液であるドープ溶液中にある。そのため、ドープ槽１９の上流槽１３１において、電極１と対極ユニット１３７、１３９、１４１、１４３とは電解液を介して電気的に接続する。
電源１１２の一方の端子は、搬送ローラ５５、５７と接続する。また、電源１１２の他方の端子は、ドープ槽１９の下流槽１３３が備える対極ユニット１３７、１３９、１４１、１４３と接続する。電極１は搬送ローラ５５、５７と接触する。電極１と対極ユニット１３７、１３９、１４１、１４３とは、電解液であるドープ溶液中にある。そのため、ドープ槽１９の下流槽１３３において、電極１と対極ユニット１３７、１３９、１４１、１４３とは電解液を介して電気的に接続する。
電源１１３の一方の端子は、搬送ローラ６１、６３と接続する。また、電源１１３の他方の端子は、ドープ槽２１の上流槽１３１が備える対極ユニット１３７、１３９、１４１、１４３と接続する。電極１は搬送ローラ６１、６３と接触する。電極１と対極ユニット１３７、１３９、１４１、１４３とは、電解液であるドープ溶液中にある。そのため、ドープ槽２１の上流槽１３１において、電極１と対極ユニット１３７、１３９、１４１、１４３とは電解液を介して電気的に接続する。
電源１１４の一方の端子は、搬送ローラ６７、６９と接続する。また、電源１１４の他方の端子は、ドープ槽２１の下流槽１３３が備える対極ユニット１３７、１３９、１４１、１４３と接続する。電極１は搬送ローラ６７、６９と接触する。電極１と対極ユニット１３７、１３９、１４１、１４３とは、電解液であるドープ溶液中にある。そのため、ドープ槽２１の下流槽１３３において、電極１と対極ユニット１３７、１３９、１４１、１４３とは電解液を介して電気的に接続する。
タブクリーナー１１７は、電極１の活物質層未形成部７を洗浄する。タブクリーナー１１７の詳しい構成は後述する。回収ユニット１１９は、電解液処理槽１５、ドープ槽１７、１９、２１、及び洗浄槽２３のそれぞれに配置されている。回収ユニット１１９は、電極１が槽から持ち出す液を回収し、槽に戻す。
端部センサ１２１は、電極１の幅方向Ｗにおける端部の位置を検出する。後述する端部位置調整ユニット２４１は、端部センサ１２１の検出結果に基づき、供給ロール１０１及び巻取ロール１０３の幅方向Ｗにおける位置を調整する。
３．タブクリーナー１１７の構成
タブクリーナー１１７の構成を、図６～図９に基づき説明する。タブクリーナー１１７はクリーニングユニットに対応する。図６に示すように、タブクリーナー１１７は、洗浄ローラユニット２０１、２０３、洗浄液タンク２０５、ポンプ２０７、乾燥ユニット２０９、オーバーフロー配管２４８、及び廃液タンク２５０を備える。
洗浄ローラユニット２０１は、搬送ローラ７９と、搬送ローラ８１との間に設けられている。
洗浄ローラユニット２０１は、第１部２１１と、第２部２１３とを備える。第１部２１１と第２部２１３とは、電極１を両側から挟むように配置されている。
第１部２１１は、図６に示すように、支持板２１５と、ブラシローラ２１７と、クリーニング槽２１９と、モーター２２１とを備える。ブラシローラ２１７は洗浄ローラに対応する。クリーニング槽２１９はタブクリーニング槽に対応する。また、第１部２１１は、図７に示すように、プーリー２２３と、プーリー２２５と、軸２２７とを備える。なお、図６では、プーリー２２３と、プーリー２２５との記載を便宜上省略している。
支持板２１５は板状の部材である。ブラシローラ２１７は、軸２２７に取り付けられている。ブラシローラ２１７の外周部分はブラシにより構成されている。ＪＩＳ Ｓ ３０１６‐１９９５で規定されるブラシローラ２１７の硬さは、通常、１Ｎ／ｃｍ2以上１０００Ｎ／ｃｍ2以下であり、５Ｎ／ｃｍ2以上５００Ｎ／ｃｍ2以下であることが好ましく、１０Ｎ／ｃｍ2以上３００Ｎ／ｃｍ2以下であることがより好ましく、２０Ｎ／ｃｍ2以上１００Ｎ／ｃｍ2以下であることが特に好ましい。ブラシローラ２１７の硬さとは、外周部分に存在するブラシの硬さを意味する。
このような硬さを有するブラシ素材として、プラスチック、動物繊維等が挙げられる。ブラシ素材とは、ブラシローラ２１７の素材である。プラスチックとして、例えば、ポリエチレン、ポリプロプレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、アクリル、ナイロン、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられる。動物繊維として、例えば、馬毛、豚毛、山羊毛等が挙げられる。
軸２２７は、支持板２１５に設けられた軸受２２９に軸支されている。軸２２７及びブラシローラ２１７の軸方向は電極１の幅方向Ｗと平行である。
なお、本実施形態では、洗浄ローラとしてブラシローラ２１７を採用しているが、洗浄ローラとしてスポンジローラを採用することもできる。洗浄ローラとしてスポンジローラを採用した場合、ＪＩＳ Ｋ ６２５３‐３で規定されるタイプＥデュロメーターで測定したスポンジローラの硬さが、１以上４０以下であることが好ましい。
このような硬さのスポンジ素材として、例えば、エラストマー等が挙げられる。スポンジ素材とは、スポンジローラの素材である。エラストマーとして、例えば、ポリオレフィンゴム、スチレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ポリウレタン、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ニトリルゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、ポリビニルアルコール等が挙げられる。
クリーニング槽２１９は、ブラシローラ２１７の下方において、支持板２１５に固定されている。クリーニング槽２１９は洗浄液を収容する。クリーニング槽２１９に収容される洗浄液は、例えば、カーボネート系溶剤である。カーボネート系溶剤として、例えば、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等が挙げられる。クリーニング槽２１９は、上側において開放されている。ブラシローラ２１７のうち、下側の一部は、クリーニング槽２１９の内部に入り、洗浄液に浸漬される。
モーター２２１は支持板２１５に取り付けられている。プーリー２２３はモーター２２１に取り付けられている。プーリー２２５は軸２２７に取り付けられている。
第２部２１３は、基本的には、第１部２１１を、図６において左右反転させた構成を有する。ただし、第２部２１３はモーター２２１を備えない。また、第２部２１３における軸２２７には、図７に示すように、プーリー２３１が取り付けられている。
第１部２１１及び第２部２１３は、それぞれ、電極１に接近した位置（以下では接近位置とする）と、電極１から離れた位置（以下では離間位置とする）との間を移動可能である。電極１にプレドープを行うときは、第１部２１１及び第２部２１３の位置を接近位置とする。第１部２１１及び第２部２１３の位置が接近位置であるとき、図７に示すように、第１部２１１のブラシローラ２１７と、第２部２１３のブラシローラ２１７とは、それぞれ、電極１の活物質層未形成部７に接する。第１部２１１のブラシローラ２１７と、第２部２１３のブラシローラ２１７とは、活物質層形成部６には接しない。
第１部２１１及び第２部２１３が離間位置にあるとき、第１部２１１のブラシローラ２１７と、第２部２１３のブラシローラ２１７とは、それぞれ、電極１のいずれの部分にも接触しない。電極１を電極製造システム１１に通すときは、第１部２１１及び第２部２１３の位置を離間位置とする。
図８に示すように、プーリー２２３、プーリー２２５、及びプーリー２３１には、ベルト２３３が架け渡されている。ベルト２３３は、プーリー２２５とプーリー２３１の部分では、８の字状に架け渡されている。図８において、モーター２２１が時計回りに回転すると、プーリー２２５及び第１部２１１のブラシローラ２１７も時計回りに回転する。一方、プーリー２３１及び第２部２１３のブラシローラ２１７は反時計回りに回転する。すなわち、第１部２１１のブラシローラ２１７と、第２部２１３のブラシローラ２１７とは反対方向に回転する。
図６に示すように、洗浄ローラユニット２０３は、搬送ローラ８３と、搬送ローラ８５との間に設けられている。洗浄ローラユニット２０３は、洗浄ローラユニット２０１と同様の構成を有する。
洗浄液タンク２０５は洗浄液を保持している。洗浄液タンク２０５は、ポンプ２０７、及び配管２３５を介して、洗浄ローラユニット２０１、２０３のクリーニング槽２１９と連通している。ポンプ２０７の動作により、洗浄ローラユニット２０１、２０３のクリーニング槽２１９内の洗浄液は、少しずつ、洗浄液タンク２０５内の洗浄液と入れ替えられる。すなわち、ポンプ２０７は、洗浄ローラユニット２０１、２０３のクリーニング槽２１９に洗浄液を供給する。洗浄液タンク２０５、ポンプ２０７、及び配管２３５は洗浄液供給ユニットに対応する。
乾燥ユニット２０９は、洗浄ローラユニット２０３と、搬送ローラ８５との間に設けられている。乾燥ユニット２０９は、複数のブローノズル２３７を備えている。複数のブローノズル２３７は、露点が－４０℃以下である窒素を電極１に吹きつけ、電極１を乾燥させる。
オーバーフロー配管２４８は、クリーニング槽２１９においてオーバーフローした洗浄液を廃液タンク２５０に流す。廃液タンク２５０は、オーバーフロー配管２４８を流下した洗浄液を貯留する。
電極製造システム１１は、図９に示す制御系２３９を備える。制御系２３９は、端部位置調整ユニット２４１と、２つの端部センサ１２１と、ロール駆動ユニット２４３と、を備える。２つの端部センサ１２１のうち一方は、図３に示すように、供給ロール１０１の付近に配置されている。２つの端部センサ１２１のうち他方は、巻取ロール１０３の付近に配置されている。
端部位置調整ユニット２４１は、ＣＰＵ、メモリ等を備えるコンピュータである。ロール駆動ユニット２４３は、供給ロール１０１及び巻取ロール１０３の幅方向Ｗにおける位置を変化させることができる。供給ロール１０１及び巻取ロール１０３の幅方向Ｗにおける位置が変化すると、電極１の幅方向Ｗにおける位置が変化する。
制御系２３９が実行する処理は以下のとおりである。端部位置調整ユニット２４１は、端部センサ１２１を用いて、供給ロール１０１の付近及び巻取ロール１０３の付近において、電極１の幅方向Ｗにおける端部の位置を検出する。端部位置調整ユニット２４１は、その検出結果に基づき、ロール駆動ユニット２４３を用いて、供給ロール１０１及び巻取ロール１０３の幅方向Ｗにおける位置を調整する。調整後の供給ロール１０１及び巻取ロール１０３の位置は、ブラシローラ２１７が活物質層未形成部７と接触し、活物質層形成部６とは接触しなくなる位置である。
４．ドープ溶液の組成
電極製造システム１１を使用するとき、電解液処理槽１５、及びドープ槽１７、１９、２１に、ドープ溶液を収容する。ドープ溶液は、アルカリ金属イオンと、溶媒とを含む。ドープ溶液は電解液である。
溶媒として、例えば、有機溶媒が挙げられる。有機溶媒として、非プロトン性の有機溶媒が好ましい。非プロトン性の有機溶媒として、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、１－フルオロエチレンカーボネート、γ－ブチロラクトン、アセトニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、塩化メチレン、スルホラン、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ジグライム）、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル（トリグライム）、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル（テトラグライム）等が挙げられる。
また、前記有機溶媒として、第４級イミダゾリウム塩、第４級ピリジニウム塩、第４級ピロリジニウム塩、第４級ピペリジニウム塩等のイオン液体を使用することもできる。前記有機溶媒は、単一の成分から成るものであってもよいし、２種以上の成分の混合溶媒であってもよい。有機溶媒は、単一の成分から成るものであってもよいし、２種以上の成分の混合溶媒であってもよい。
前記ドープ溶液に含まれるアルカリ金属イオンは、アルカリ金属塩を構成するイオンである。アルカリ金属塩は、好ましくはリチウム塩又はナトリウム塩である。アルカリ金属塩を構成するアニオン部として、例えば、ＰＦ6 -、ＰＦ3（Ｃ2Ｆ5）3 -、ＰＦ3（ＣＦ3）3 -等のフルオロ基を有するリンアニオン；ＢＦ4 -、ＢＦ2（ＣＦ）2 -、ＢＦ3（ＣＦ3）-、Ｂ（ＣＮ）4 -等のフルオロ基又はシアノ基を有するホウ素アニオン；Ｎ（ＦＳＯ2）2 -、Ｎ（ＣＦ3ＳＯ2）2 -、Ｎ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2 -等のフルオロ基を有するスルホニルイミドアニオン；ＣＦ3ＳＯ3 -等のフルオロ基を有する有機スルホン酸アニオンが挙げられる。
前記ドープ溶液におけるアルカリ金属塩の濃度は、好ましくは０．１モル／Ｌ以上であり、より好ましくは０．５～１．５モル／Ｌの範囲内である。アルカリ金属塩の濃度がこの範囲内である場合、アルカリ金属のプレドープが効率よく進行する。
前記ドープ溶液は、さらに、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、１－フルオロエチレンカーボネート、１－（トリフルオロメチル）エチレンカーボネート、無水コハク酸、無水マレイン酸、プロパンスルトン、ジエチルスルホン等の添加剤を含有することができる。
前記ドープ溶液は、ホスファゼン化合物等の難燃剤をさらに含有することができる。難燃剤の添加量は、アルカリ金属をドープする際の熱暴走反応を効果的に制御する観点から、ドープ溶液１００質量部に対して１質量部以上であることが好ましく、３質量部以上であることがより好ましく、５質量部以上であることがさらに好ましい。また、難燃剤の添加量は、高品質のドープ電極を得る観点から、ドープ溶液１００質量部に対して２０質量部以下であることが好ましく、１５質量部以下であることがより好ましく、１０質量部以下であることがさらに好ましい。
５．電極製造システム１１を使用した電極製造方法
プレドープされた電極１を製造する製造方法は以下のとおりである。プレドープ前の電極１を供給ロール１０１に巻き回す。次に、プレドープ前の電極１を供給ロール１０１から引き出し、上述した経路に沿って巻取ロール１０３まで通紙する。このとき、タブクリーナー１１７の洗浄ローラユニット２０１、２０３を構成する第１部２１１及び第２部２１３の位置は、離間位置にしておく。そして、電解液処理槽１５と、ドープ槽１７、１９、２１と、洗浄槽２３とを上昇させ、図３に示す定位置へセットする。
次に、電解液処理槽１５、及びドープ槽１７、１９、２１にドープ溶液を収容する。ドープ溶液は、前記「４．ドープ溶液の組成」で述べたものである。洗浄槽２３に洗浄液を収容する。洗浄槽２３に収容される洗浄液は有機溶剤である。有機溶剤として、例えば、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等が挙げられる。タブクリーナー１１７の洗浄ローラユニット２０１、２０３を構成する第１部２１１及び第２部２１３の位置を接近位置とする。
次に、搬送ローラ群により、供給ロール１０１から巻取ロール１０３まで、上述した経路に沿って電極１を搬送する。電極１を搬送する経路は、ドープ槽１７、１９、２１内を通過する経路である。電極１がドープ槽１７、１９、２１内を通過するとき、活物質層５に含まれる活物質にアルカリ金属がプレドープされる。
さらに、搬送ローラ群は、電極１を洗浄槽２３に搬送する。電極１は、搬送ローラ群により搬送されながら、洗浄槽２３で洗浄される。
さらに、搬送ローラ群は、電極１をタブクリーナー１１７に連続的に搬送する。電極１のうち、タブクリーナー１１７に搬送された部分は、プレドープの処理が既に行われた部分である。
タブクリーナー１１７の洗浄ローラユニット２０１、２０３は、それぞれ、電極１のうち、活物質層未形成部７をクリーニングする。クリーニングされる部分は、プレドープの処理が既に行われた活物質層形成部６に隣接する活物質層未形成部７である。隣接するとは、例えば、幅方向Ｗにおいて隣接することである。洗浄ローラユニット２０１、２０３が行うクリーニングは以下のとおりである。クリーニングとは、少なくとも活物質未形成部７において、ドープ溶液の少なくとも一部を除去することを意味する。
第１部２１１のブラシローラ２１７と、第２部２１３のブラシローラ２１７とは、それぞれ、回転しながら、活物質層未形成部７に接触する。第１部２１１のブラシローラ２１７と、第２部２１３のブラシローラ２１７とは、それぞれ、クリーニング槽２１９の中の洗浄液に浸漬されているので、洗浄液を含んだ状態で、活物質層未形成部７に接触する。その結果、活物質層未形成部７はクリーニングされる。
電極１に接触する部分でのブラシローラ２１７の周速度をＶ１とする。電極１の搬送速度をＶ２とする。Ｖ２は正の値である。Ｖ１の単位とＶ２の単位とは同じである。ブラシローラ２１７のうち、電極１に接触する部分が電極１の搬送方向に移動している場合、Ｖ１は正の値である。ブラシローラ２１７のうち、電極１に接触する部分が電極１の搬送方向とは反対方向に移動している場合、Ｖ１は負の値である。Ｖ２に対するＶ１の比を、Ｖ１／Ｖ２比とする。Ｖ１／Ｖ２比は、Ｖ１をＶ２で除した値である。Ｖ１／Ｖ２比は、効果的に活物質層未形成部７をクリーニングし、かつ電極１を安定して搬送する観点から、－５．０以上０．９９以下、又は、１．０１以上５．０以下であることが好ましい。Ｖ１／Ｖ２比は、０．０１以上０．９５以下、又は、１．０５以上３．０以下であることがより好ましい。Ｖ１／Ｖ２比は、０．１以上０．９以下、又は、１．１以上２．０以下であることがさらに好ましい。また、Ｖ１／Ｖ２比は、０でないことが好ましい。
タブクリーナー１１７の乾燥ユニット２０９は、洗浄ローラユニット２０１、２０３を通過した電極１を乾燥させる。次に、電極１は巻取ロール１０３に巻き取られる。
電極１は、正極であってもよいし、負極であってもよい。正極を製造する場合、電極製造システム１１は、正極活物質にアルカリ金属をドープし、負極を製造する場合、電極製造システム１１は、負極活物質にアルカリ金属をドープする。
アルカリ金属のドープ量は、リチウムイオンキャパシタの負極活物質にリチウムを吸蔵させる場合、負極活物質の理論容量に対して好ましくは７０～９５％であり、リチウムイオン二次電池の負極活物質にリチウムを吸蔵させる場合、負極活物質の理論容量に対して好ましくは１０～３０％である。
６．電極製造システム１１が奏する効果
（１Ａ）タブクリーナー１１７は活物質層未形成部７をクリーニングする。そのため、電極製造システム１１は、製造した電極１の活物質層未形成部７にドープ溶液等が残留することを抑制できる。
（１Ｂ）タブクリーナー１１７は、活物質層未形成部７と接触するブラシローラ２１７を用いて活物質層未形成部７をクリーニングする。そのため、タブクリーナー１１７は、活物質層未形成部７を一層効果的にクリーニングできる。
（１Ｃ）ＪＩＳ Ｓ ３０１６‐１９９５で規定されるブラシローラ２１７の硬さは、１Ｎ／ｃｍ2以上１０００Ｎ／ｃｍ2以下である。そのため、活物質層未形成部７を傷つけることを抑制しつつ、活物質層未形成部７をクリーニングすることができる。
（１Ｄ）Ｖ１／Ｖ２比が、－５．０以上０．９９以下、又は、１．０１以上５．０以下である場合、電極１の搬送速度とブラシローラ２１７の周速度との間に差があることにより、ブラシローラ２１７は、活物質層未形成部７に触れる状態となるだけでなく、活物質層未形成部７からドープ溶液の残渣を拭きとることが可能となる。そのため、活物質層未形成部７を一層効果的にクリーニングすることができる。
Ｖ１／Ｖ２比が、－５．０以上０．９９以下、又は、１．０１以上５．０以下の範囲の中でも特に、０．０１以上０．９５以下、又は、１．０５以上３．０以下である場合、前記の効果に加え、ブラシローラ２１７同士が噛み合うことによって集電体３等を傷つけたり切断したりすることを抑制できる。その結果、活物質層未形成部７に対し、一層安定したクリーニングが可能となる。
（１Ｅ）タブクリーナー１１７は、クリーニング槽２１９を備える。クリーニング槽２１９は、ブラシローラ２１７の一部、及び洗浄液を収容する。そのため、ブラシローラ２１７は、洗浄液を含んだ状態で活物質層未形成部７と接触する。その結果、タブクリーナー１１７は、活物質層未形成部７を一層効果的にクリーニングできる。
（１Ｆ）タブクリーナー１１７は、ポンプ２０７により、クリーニング槽２１９に洗浄液を供給することができる。また、タブクリーナー１１７は、オーバーフロー配管２４８により、洗浄処理に使用済みの洗浄液を、クリーニング槽２１９から廃液タンク２５０に順次排出することができる。そのため、クリーニング槽２１９に収容された洗浄液が減少したり、汚れたりすることを抑制できる。
（１Ｇ）活物質層未形成部７は、電極１の長手方向に延びる帯状の形態を有する。そのため、タブクリーナー１１７は、活物質層未形成部７を容易にクリーニングすることができる。
（１Ｈ）搬送ローラ群は、電極１を、ドープ槽１７、１９、２１の中を通過し、タブクリーナー１１７に至る経路に沿って搬送する。そのため、プレドープの処理と、活物質層未形成部７のクリーニングとを連続して行うことができる。
＜第２実施形態＞
１．第１実施形態との相違点
第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
前述した第１実施形態では、図７に示す機構によって、洗浄ローラユニット２０１、２０３のブラシローラ２１７を回転させていた。これに対し、第２実施形態では、図１０に示す機構によって、洗浄ローラユニット２０１、２０３のブラシローラ２１７を回転させる点で、第１実施形態と相違する。
図１０に示すように、第１部２１１の軸２２７には、歯車２４５と、小型モーター２４７とが取り付けられている。小型モーター２４７は固定されている。小型モーター２４７の駆動力により、軸２２７、ブラシローラ２１７及び歯車２４５は回転する。
第２部２１３の軸２２７には、歯車２４９が取り付けられている。歯車２４９は歯車２４５と噛み合っている。歯車２４５が回転すると、歯車２４９、第２部２１３の軸２２７、及びブラシローラ２１７も回転する。よって、小型モーター２４７の駆動力により、第１部２１１のブラシローラ２１７と、第２部２１３のブラシローラ２１７とがそれぞれ回転する。第１部２１１のブラシローラ２１７の回転方向と、第２部２１３のブラシローラ２１７の回転方向とは反対方向である。
２．電極製造システム１１が奏する効果
以上詳述した第２実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果を奏する。
＜第３実施形態＞
１．第１実施形態との相違点
第３実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
第１実施形態では、タブクリーナー１１７は、図６及び図７に示す洗浄ローラユニット２０１、２０３を備えていた。これに対し、第３実施形態では、洗浄ローラユニット２０１、２０３の代わりに、図１１、図１２に示す洗浄ローラユニット３０１を備える。
洗浄ローラユニット３０１は、第１実施形態における洗浄ローラユニット２０１、２０３の位置に設けられている。洗浄ローラユニット３０１は、第１部３１１と、第２部３１３と、を備える。第１部３１１と第２部３１３とは、電極１を両側から挟むように配置されている。
第１部３１１は、ブラシアーム３１５と、支持軸３１７と、固定部３１８と、ブラシローラ２１７と、ブラシ軸３１９と、モーター３２１と、を備える。
ブラシアーム３１５は、支持軸３１７に対し回転可能に取り付けられている。ブラシアーム３１５は、支持軸３１７が取り付けられる部分に、グリースレスベアリング３２３を備える。
図１２に示すように、ブラシアーム３１５は、本体部３２５と、第１突出部３２７と、第２突出部３２９と、第３突出部３３１と、第４突出部３３３と、を備える。
本体部３２５は、支持軸３１７が通る部分である。図１２に示すように、第１突出部３２７、第２突出部３２９、及び第３突出部３３１は、本体部３２５よりも、電極１の方向に突出している。第１突出部３２７、第２突出部３２９、及び第３突出部３３１は、幅方向Ｗに沿って、互いに間隔をおいて並んでいる。第４突出部３３３は、本体部３２５から、電極１とは反対方向に突出している。
支持軸３１７及び固定部３１８は、それぞれ、電極製造システム１１のフレームに固定されている。固定部３１８は、電極製造システム１１のフレームの一部であってもよい。よって、支持軸３１７及び固定部３１８の位置は、搬送ローラ群に対し固定された位置である。支持軸３１７の軸方向は幅方向Ｗと平行である。
第４突出部３３３は、固定ねじ３３５により、固定部３１８に固定される。そのことにより、ブラシアーム３１５の位置は固定される。
ブラシ軸３１９は、第１突出部３２７、及び第２突出部３２９により、回転可能に支持されている。第１突出部３２７、及び第２突出部３２９は、それぞれ、ブラシ軸３１９が取り付けられる部分に、グリースレスベアリング３２３を備える。ブラシ軸３１９の軸方向は、幅方向Ｗと平行である。
ブラシローラ２１７は、ブラシ軸３１９に軸支されている。ブラシローラ２１７は、活物質層未形成部７に接する。ブラシローラ２１７は、活物質層形成部６には接しない。ブラシアーム３１５は、幅方向Ｗにおける位置を調整可能である。ブラシアーム３１５の幅方向Ｗにおける位置を調整することにより、ブラシローラ２１７の幅方向Ｗにおける位置を調整することができる。
モーター３２１は、第２突出部３２９と第３突出部３３１との間に配置されている。モーター３２１は、ブラシ軸３１９及びブラシローラ２１７を回転駆動する。
第２部３１３は、基本的には、第１部３１１を、図１１、図１２において左右反転させた構成を有する。ただし、第２部３１３は固定部３１８を備えない。第２部３１３のブラシアーム３１５は、支持軸３１７を中心として回転可能である。第２部３１３の第４突出部３３３には重り３３７が吊り下げられる。そのため、第２部３１３のブラシアーム３１５は、ブラシローラ２１７を電極１に押し付ける方向に付勢される。
＜他の実施形態＞
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
（１）ブラシローラ２１７の代わりに、他の洗浄ローラを使用してもよい。
（２）タブクリーナー１１７は、洗浄ローラを使用する方法以外の方法で活物質層未形成部７をクリーニングしてもよい。
（３）タブクリーナー１１７が備える洗浄ローラユニットの数は２以外でもよく、例えば、１、３、４、５・・・とすることができる。
（４）以下の処理を行ってもよい。アルカリ金属をドープする処理が行われた電極１を供給ロール１０１に設置する。電極１を供給ロール１０１からタブクリーナー１１７に搬送してクリーニングを行う。クリーニングされた電極１を巻取ロール１０３に巻取り、保管する。
（５）上記各実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。
（６）上述した電極製造システムの他、当該電極製造システムを構成要素とする上位のシステム、端部位置調整ユニット２４１としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、ドーピング方法等、種々の形態で本開示を実現することもできる。
＜実施例＞
（各実施例及び比較例１で使用する電極１の製造）
長尺の帯状の集電体３を用意した。集電体３は負極集電体である。集電体３のサイズは、幅１５０ｍｍ、長さ１００ｍ、厚さ８μｍであった。集電体３の表面粗さＲａは０．１μｍであった。集電体３は銅箔から成っていた。集電体３の両面に、それぞれ負極活物質層５を形成した。
集電体３の片側に形成された負極活物質層５の塗工量は５０ｇ／ｍ2であった。負極活物質層５は、集電体３の長手方向に沿って形成された。負極活物質層５は、集電体３の幅方向Ｗにおける端部から幅１３０ｍｍにわたって形成された。集電体３の幅方向Ｗにおけるもう一方の端部での負極活物質層未形成部は２０ｍｍであった。負極活物質層未形成部とは、負極活物質層５が形成されていない部分である。その後、乾燥、及びプレスを行うことにより、電極１を得た。
負極活物質層５は、負極活物質、カルボキシメチルセルロース、アセチレンブラック、バインダー及び分散剤を、質量比で８８：３：５：３：１の比率で含んでいた。負極活物質は、Ｓｉ系活物質と黒鉛系活物質の混合物であった。負極活物質は、Ｓｉ系活物質と、黒鉛系活物質とを、質量比で２：８の比率で含んでいた。アセチレンブラックは導電剤に対応する。
図３に示す電極製造システム１１を用意し、電極１を通紙した。また、ドープ槽１７、１９、２１にそれぞれ対極ユニット１３９、１４１、１４３を設置した。次に、ドープ槽１７、１９、２１内にドープ溶液を供給した。ドープ溶液は、１．４ＭのＬｉＰＦ6を含む溶液であった。ドープ溶液の溶媒は、ＥＣ（エチレンカーボネート）とＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）とＤＭＣ（ジメチルカーボネート）とを、１：１：１の体積比で含む混合液であった。
次に、電極製造システム１１に通紙した電極１及び対極ユニット１３９、１４１、１４３を電流・電圧モニター付き直流電源に接続し、電極１を０．１ｍ／ｍｉｎの速度で搬送しながら、５Ａの電流を通電した。このとき、電極１が備える負極活物質層９５の幅方向Ｗにおける中心と、対極ユニット５１が備えるリチウム金属板の幅方向Ｗにおける中心とが一致していた。通電時間は、不可逆容量を考慮した上、負極活物質層５におけるリチウムドープ割合が負極の放電容量Ｃ２の１５％になる時間とした。
なお、不可逆容量は、リチウムをドープした後の電極１の放電容量を測定することにより予め見積もっておいた。この工程により、負極活物質層９５中の負極活物質にリチウムがドープされ、電極１はプレドープされた負極となった。なお、電極１はリチウムイオン二次電池用負極である。
電極１を、洗浄槽２３を通過させた後、巻き取った。洗浄槽２３には、２５℃のＤＭＣ（ジメチルカーボネート）を収容しておいた。以上のようにして、プレドープされた電極１を製造した。
（実施例１）
上記のように製造した電極１を、再び、第３実施形態の電極製造システム１１に通紙した。ブラシローラ２１７として、ポリプロピレン製の線径０．１ｍｍのブラシローラを用いた。ＪＩＳ Ｓ ３０１６‐１９９５で規定されるブラシローラの硬さは４０Ｎ／ｃｍ2であった。重り３３７の重さを３００ｇとした。ドープ槽１７、１９、２１にドープ溶液を供給した。
電極１を、搬送速度１．０ｍ／ｍｉｎで搬送しながら、タブクリーナー１１７を用いてクリーニングを行った。ブラシローラ２１７の周速度Ｖ１は０．７９ｍ／ｍｉｎであった。Ｖ１／Ｖ２比は、０．７９であった。
巻取ロール１０３に巻き取られた電極１のうち、長さ４ｍの部分を、捲回機を用いて積層させた。積層させた電極１と、電池用集電体とをレーザー溶接した。レーザー溶接のとき、銅のスパッタは発生しなかった。また、溶接部にブロウホールは見られなかった。
実施例１では、Ｖ１／Ｖ２比が１より小さかった。そのことにより、活物質層未形成部７のクリーニングが十分に行われ、タブ部が良好に溶接できた。
なお、本実施例、後述する各実施例、及び比較例１において、クリーニングが十分に行われた否かは、以下のように判断した。溶接前のタブを目視にて確認し、ドープ溶液由来の固形成分が見られなかった場合は、クリーニングが十分に行われたと判断した。ドープ溶液由来の固形成分が見られた場合は、クリーニングが十分に行われなかったと判断した。
（実施例２）
基本的には実施例１と同様の操作を行った。ただし、ブラシローラ２１７の周速度Ｖ１を１．０ｍ／ｍｉｎとした。Ｖ１／Ｖ２比は、１であった。活物質層未形成部７はクリーニングされていた。ただし、レーザー溶接のとき、銅のスパッタが一定量発生した。また、溶接部の一部にブロウホールが見られた。
実施例２では、Ｖ１／Ｖ２比が１であった。そのことにより、実施例２と比べて、実施例１の方が、活物質層未形成部７のクリーニングが一層十分に行われていた。
（実施例３）
基本的には実施例１と同様の操作を行った。ただし、ブラシローラ２１７の周速度Ｖ１を１．１８ｍ／ｍｉｎとした。Ｖ１／Ｖ２比は、１．１８であった。レーザー溶接のとき、銅のスパッタは発生しなかった。また、溶接部にブロウホールは見られなかった。
実施例３では、Ｖ１／Ｖ２比が１より大きかった。そのことにより、活物質層未形成部７のクリーニングが十分に行われ、タブ部が良好に溶接できた。
（実施例４）
基本的には実施例１と同様の操作を行った。ただし、ブラシローラ２１７の周速度Ｖ１を１．５７ｍ／ｍｉｎとした。Ｖ１／Ｖ２比は、１．５７であった。レーザー溶接のとき、銅のスパッタは発生しなかった。また、溶接部にブロウホールは見られなかった。
実施例４では、Ｖ１／Ｖ２比が１より大きかった。そのことにより、活物質層未形成部７のクリーニングが十分に行われ、タブ部が良好に溶接できた。
（実施例５）
基本的には実施例１と同様の操作を行った。ただし、ブラシローラ２１７の周速度Ｖ１を２．３６ｍ／ｍｉｎとした。Ｖ１／Ｖ２比は、２．３６であった。活物質層未形成部７はクリーニングされていた。ただし、ブラシローラ２１７同士が噛み込み易くなることで電極１にしわが発生し、活物質層未形成部７の位置ずれが発生した。このため、電極１の搬送が不安定になった。その結果、実施例５と比べて、実施例１の方が、活物質層未形成部７のクリーニングが一層十分に行われていた。
（実施例６）
基本的には実施例１と同様の操作を行った。ただし、ブラシローラ２１７の周速度Ｖ１を４．７１ｍ／ｍｉｎとした。また、電極１の搬送速度Ｖ２を３．０ｍ／ｍｉｎとした。Ｖ１／Ｖ２比は、１．５７であった。レーザー溶接のとき、銅のスパッタは発生しなかった。また、溶接部にブロウホールは見られなかった。
実施例６では、搬送速度Ｖ２が速くても、Ｖ１／Ｖ２比を適切な範囲内とすることによって、活物質層未形成部７のクリーニングが十分に行われ、タブ部が良好に溶接できた。
（実施例７）
基本的には実施例１と同様の操作を行った。ただし、ブラシローラ２１７の周速度Ｖ１を－０．３９ｍ／ｍｉｎとした。また、電極１の搬送速度Ｖ２を１．０ｍ／ｍｉｎとした。Ｖ１／Ｖ２比は－０．３９であった。
活物質層未形成部７はクリーニングされていた。ただし、ブラシローラ２１７同士が噛み込み易くなることで電極１にしわが発生し、活物質層未形成部７の位置ずれが発生した。このため、電極１の搬送が不安定になった。その結果、実施例７と比べて、実施例１の方が、活物質層未形成部７のクリーニングが一層十分に行われていた。
（実施例８）
基本的には実施例４と同様の操作を行った。ただし、ブラシローラ２１７として、線径が０．３ｍｍのブラシローラを使用した。Ｖ１／Ｖ２比は、１．５７であった。活物質層未形成部７はクリーニングされていた。ただし、レーザー溶接のとき、銅のスパッタが一定量発生した。また、溶接部の一部にブロウホールが見られた。
実施例８では、ブラシローラ２１７の線径が大きすぎたため、活物質層未形成部７とブラシローラ２１７との接触面積が減少した。そのため、実施例８と比べて、実施例１の方が、活物質層未形成部７のクリーニングが一層十分に行われ、タブ部の溶接が一層良好に行われた。
（実施例９）
基本的には実施例４と同様の操作を行った。ただし、ブラシローラ２１７として、素材が山羊毛のブラシローラを使用した。ＪＩＳ Ｓ ３０１６‐１９９５で規定されるブラシローラの硬さは１０Ｎ／ｃｍ2であった。Ｖ１／Ｖ２比は、１．５７であった。レーザー溶接のとき、銅のスパッタは発生しなかった。また、溶接部にブロウホールは見られなかった。
実施例９では、適切な素材のブラシローラ２１７を使用したため、活物質層未形成部７のクリーニングが十分に行われ、タブ部が良好に溶接できた。
（実施例１０）
基本的には実施例４と同様の操作を行った。ただし、ブラシローラ２１７として、素材が山羊毛のブラシローラを使用した。また、ブラシローラ２１７の周速度Ｖ１を－０．３９ｍ／ｍｉｎとした。Ｖ１／Ｖ２比は、－０．３９であった。
活物質層未形成部７はクリーニングされていた。ただし、ブラシローラ２１７同士が噛み込み易くなることで電極１にしわが発生し、活物質層未形成部７の位置ずれが発生した。このため、電極１の搬送が不安定になった。その結果、実施例９と比べて、実施例１の方が、活物質層未形成部７のクリーニングが一層十分に行われていた。
実施例１０では、ブラシローラ２１７の素材が柔らかい天然素材であっても、Ｖ１の方向がＶ２の方向と反対である場合、ブラシローラ２１７同士が噛み込み易くなった。
（実施例１１）
基本的には実施例１０と同様の操作を行った。ただし、図１０に示す洗浄ローラユニット２０１、２０３を備えたタブクリーナー１１７を使用した。Ｖ１／Ｖ２比は、－０．３９であった。
ブラシローラ２１７同士が噛み込むことはなく、集電体３の破断は発生しなかった。レーザー溶接のとき、銅のスパッタは発生しなかった。また、溶接部にブロウホールは見られなかった。
実施例１１では、ブラシローラ２１７の位置を固定し、ブラシローラ２１７と電極１との距離を一定とした。ブラシローラ２１７と電極１との距離を一定とすることにより、Ｖ１の方向がＶ２の方向と反対である場合でも、電極１が破断せず、活物質層未形成部７のクリーニングが十分に行われ、タブ部が良好に溶接された。
（実施例１２）
基本的には実施例１１と同様の操作を行った。ただし、ブラシローラ２１７の周速度Ｖ１を１．５７ｍ／ｍｉｎとした。Ｖ１／Ｖ２比は、－１．５７であった。レーザー溶接のとき、銅のスパッタは発生しなかった。また、溶接部にブロウホールは見られなかった。
実施例１２では、ブラシローラ２１７の位置を固定し、ブラシローラ２１７と電極１との距離を一定とした。ブラシローラ２１７と電極１との距離を一定とすることで、ブラシローラ２１７の回転が高速であり、Ｖ１の方向がＶ２の方向に対して逆転している場合でも、電極１が破断せず、活物質層未形成部７のクリーニングが十分に行われ、タブ部が良好に溶接された。
（実施例１３）
基本的には実施例４と同様の操作を行った。ただし、実施例４で使用したブラシローラ２１７に代えて、素材がオレフィン系スポンジであるスポンジローラを使用した。ＪＩＳ
Ｋ ６２５３‐３で規定されるタイプＥデュロメーターで測定したスポンジローラの硬さは２０であった。Ｖ１／Ｖ２比は、１．５７であった。
集電体３の破断は発生しなかった。レーザー溶接のとき、銅のスパッタは発生しなかった。また、溶接部にブロウホールは見られなかった。
実施例１３では、洗浄ローラがスポンジローラであっても、活物質層未形成部７のクリーニングが十分に行われ、タブ部が良好に溶接された。
（比較例１）
基本的には実施例１～５、７～１３と同様の操作を行った。ただし、タブクリーナー１１７を使用しなかった。レーザー溶接のとき、銅のスパッタが大量に発生した。また、溶接部にブロウホールが散見された。タブクリーナー１１７を使用しない場合、レーザー溶接に不具合が発生した。

Claims (16)

  1. 集電体の表面に活物質を含む活物質層が形成された活物質層形成部と、前記集電体の表面に前記活物質層が形成されていない活物質層未形成部とを有する帯状の電極における前記活物質にアルカリ金属をドープする処理を行うように構成されたドープユニットと、
    前記処理が行われた前記活物質層形成部に隣接する前記活物質層未形成部をクリーニングするように構成されたクリーニングユニットと、
    前記電極を前記ドープユニットから前記クリーニングユニットに搬送するように構成された搬送ユニットと、
    を備える電極製造システム。
  2. 請求項１に記載の電極製造システムであって、
    前記搬送ユニットは、前記電極を前記ドープユニットから前記クリーニングユニットに連続的に搬送するように構成された、
    電極製造システム。
  3. 請求項１又は２に記載の電極製造システムであって、
    前記クリーニングユニットは、前記活物質層未形成部と接触する洗浄ローラを有する電極製造システム。
  4. 請求項３に記載の電極製造システムであって、
    前記洗浄ローラがブラシローラである電極製造システム。
  5. 請求項３又は４に記載の電極製造システムであって、
    ＪＩＳ Ｓ ３０１６‐１９９５で規定される前記洗浄ローラの硬さが、１Ｎ／ｃｍ2以上１０００Ｎ／ｃｍ2以下である電極製造システム。
  6. 請求項３～５のいずれか１項に記載の電極製造システムであって、
    前記洗浄ローラの少なくとも一部、及び洗浄液を収容するように構成されたタブクリーニング槽をさらに備える電極製造システム。
  7. 請求項６に記載の電極製造システムであって、
    前記タブクリーニング槽に前記洗浄液を供給するように構成された洗浄液供給ユニットをさらに備える電極製造システム。
  8. 請求項１～７のいずれか１項に記載の電極製造システムであって、
    前記活物質層未形成部は、前記電極の長手方向に延びる帯状の形態を有する電極製造システム。
  9. 請求項１～８のいずれか１項に記載の電極製造システムであって、
    前記ドープユニットは、
    アルカリ金属イオンを含む溶液を収容するように構成されたドープ槽と、
    前記ドープ槽に収容される対極ユニットと、
    を備え、
    前記搬送ユニットは、前記電極を、前記ドープ槽内を通過する経路に沿って搬送するように構成された電極製造システム。
  10. 集電体の表面に活物質を含む活物質層が形成された活物質層形成部と、前記集電体の表面に前記活物質層が形成されていない活物質層未形成部とを有する帯状の電極をクリーニングするクリーニングユニットであって、
    前記活物質にアルカリ金属をドープする処理が行われた前記活物質層形成部に隣接する前記活物質層未形成部をクリーニングするように構成されたクリーニングユニット。
  11. 請求項１０に記載のクリーニングユニットと、
    前記電極における前記活物質にアルカリ金属をドープする処理を行うように構成されたドープユニットと、
    を備える電極製造システム。
  12. 集電体の表面に活物質を含む活物質層が形成された活物質層形成部と、前記集電体の表面に前記活物質層が形成されていない活物質層未形成部とを有する帯状の電極における前記活物質にアルカリ金属をドープする処理を行い、
    前記処理が行われた前記電極を搬送し、
    前記処理が行われた前記活物質層形成部に隣接する前記活物質層未形成部をクリーニングする電極製造方法。
  13. 請求項１２に記載の電極製造方法であって、
    前記処理が行われた前記電極を連続的に搬送する、
    電極製造方法。
  14. 請求項１２又は１３に記載の電極製造方法であって、
    洗浄ローラを前記活物質層未形成部に接触させることで、前記活物質層未形成部をクリーニングする電極製造方法。
  15. 請求項１４に記載の電極製造方法であって、
    前記電極の搬送速度Ｖ２（ｍ／ｍｉｎ）に対する、前記洗浄ローラの周速度Ｖ１（ｍ／ｍｉｎ）の比であるＶ１／Ｖ２比が、－５．０以上０．９９以下、又は、１．０１以上５．０以下である電極製造方法。
  16. 請求項１５に記載の電極製造方法であって、
    前記Ｖ１／Ｖ２比が、０．１以上０．９以下、又は、１．１以上２．０以下である電極製造方法。
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