JP7778115B2

JP7778115B2 - 圧縮ロール装置および電極シート作製方法

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Publication number: JP7778115B2
Application number: JP2023119347A
Authority: JP
Inventors: 大我臼井
Original assignee: Prime Planet Energy and Solutions Inc
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Priority date: 2023-07-21
Filing date: 2023-07-21
Publication date: 2025-12-01
Anticipated expiration: 2043-07-21
Also published as: JP2025016214A

Description

本発明は、圧縮ロール装置および電極シート作製方法に関する。詳しくは、電極シートを圧縮する圧縮ロール装置、および、圧縮ロール装置を使用した電極シート作製方法に関する。

例えば特開２０２２－１２７３２６号公報には、回転自在に支持された一対の中空円筒状のローラ本体と、ローラ本体の内部に設けられた誘導発熱機構と、ローラ本体に冷媒を供給する冷却機構と、を備えた発熱ローラ装置が開示されている。誘導発熱機構は、ローラ本体の軸方向に延びた円筒状鉄心と、円筒状鉄心の外側周面に巻装された誘導コイルとを有している。冷却機構は、ローラ本体内において誘導コイルの周囲に設けられ、冷媒が供給される冷媒流路を有している。

この発熱ローラ装置では、誘導コイルに電流を流すことでローラ本体を加熱することができる。また、ローラ本体内の冷媒流路に冷媒を流すことで、ローラ本体を冷却することができる。

特開２０２２－１２７３２６号公報

ところで、特開２０２２－１２７３２６号公報に開示された発熱ローラ装置では、ローラ本体の内部に、加熱用の誘導発熱機構と、冷却用の冷却機構が設けられていた。そのため、発熱ローラ装置の構成が複雑であった。

ここに開示される圧縮ロール装置は、電極シートを挟んで圧縮させる一対の圧縮ロールと、前記圧縮ロールの軸方向の両端部に離間して設けられ、電磁誘導を発生させて前記圧縮ロールの前記両端部を誘導加熱する電磁誘導発生装置と、を備えている。

上記圧縮ロール装置によれば、電磁誘導発生装置によって発生された誘導加熱によって、一対の圧縮ロールの両端部を加熱することができる。このように誘導加熱によって圧縮ロールの両端部を加熱することで、従来と比較して、簡易的な構成で圧縮ロールを加熱することができる。

実施形態に係る圧縮ロール装置を模式的に示す正面図である。電極シートの一例を模式的に示す断面図である。実施形態に係る圧縮ロール装置を示す正面図であり、圧縮ロールおよび電磁誘導発生装置のコイルを模式的に示す図である。実施形態に係る圧縮ロール装置を軸方向から見たときの側面図であり、圧縮ロールおよび電磁誘導発生装置のコイルを模式的に示す図である。実施形態に係る圧縮ロール装置のブロック図である。電極シート作製方法を示すフローチャートである。変形例に係る圧縮ロール装置を示す図３相当図である。変形例に係る圧縮ロール装置を示す図４相当図である。

以下、ここで開示される技術の一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、ここで説明される実施形態は、本願の特許請求の範囲に記載された発明を限定することを意図したものではない。各図面は模式的に描かれており、必ずしも実際の実施品が忠実に反映されたものではない。また、同一の作用を奏する部材・部位には、適宜に同一の符号を付し、重複する説明は適宜に省略される。

図１は、本実施形態に係る圧縮ロール装置１０を模式的に示す正面図である。図１に示すように、本実施形態に係る圧縮ロール装置１０は、電極シート５を圧縮させる装置である。電極シート５の種類は特に限定されない。例えば電極シート５は、いわゆる二次電池において使用されるものである。ここでいう二次電池とは、電解液を介して一対の電極（例えば正極および負極）の間で電荷担体が移動することによって繰り返し充放電が可能な電池のことである。電極シート５は、捲回または積層された状態で、電解液が注入されたケースに収容される。

図２は、電極シート５の一例を模式的に示す断面図である。図２に示すように、電極シート５は、シート状の集電体６と、集電体６の表面に形成され、電極活物質を含む電極活物質層７とを有している。図２の一例では、電極活物質層７は、集電体６の両面に形成されているが、集電体６の片面に形成されていてもよい。ここで、電極シート５が正極用のシートの場合には、集電体６は、良好な導電性を有する金属製のものであり、例えばアルミニウム、ニッケル、チタン、ステンレス鋼などの金属材料によって形成され得る。正極用の電極活物質層７では、電極活物質として、いわゆる正極活物質、例えば層状構造やスピネル構造などのリチウム複合金属酸化物が使用され得る。電極シート５が負極用のシートの場合には、集電体６は、良好な導電性を有する金属製のものであり、例えば銅（銅箔）、または、銅を主体とする合金によって形成され得る。負極用の電極活物質層７では、電極活物質として、いわゆる負極活物質、例えば少なくとも一部にグラファイト構造（例えば層状構造）を含む粒子状（あるいは球状、鱗片状）の炭素材料、リチウム遷移金属複合酸化物、リチウム遷移金属複合窒化物などが使用され得る。

図１に示す圧縮ロール装置１０は、上記のような電極シート５を圧縮させて、電極シート５の集電体６と電極活物質層７とを圧縮成形させる装置である。本実施形態では、図１に示すように、圧縮ロール装置１０は、一対の圧縮ロール２０を備えている。一対の圧縮ロール２０は、電極シート５を挟んで圧縮させるものである。ここでは、一対の圧縮ロール２０のうちの一方の圧縮ロール２０を第１圧縮ロール２１ともいい、他方の圧縮ロール２０を第２圧縮ロール２２ともいう。本実施形態では、一対の圧縮ロール２０は、上下に並んで配置されている。ここでは、第１圧縮ロール２１は、第２圧縮ロール２２の上方に配置されている。本実施形態では、電極シート５は、第１圧縮ロール２１と第２圧縮ロール２２との間に配置された状態で、第１圧縮ロール２１および第２圧縮ロール２２が回転することで圧縮される。

本実施形態では、第１圧縮ロール２１と第２圧縮ロール２２とは同じ構成である。以下では、第１圧縮ロール２１および第２圧縮ロール２２に対して共通する説明の場合には、圧縮ロール２０という文言を用いることとする。

本実施形態では、圧縮ロール２０は、軸方向Ｄ１に延びている。ここでは、軸方向Ｄ１は左右方向である。ただし、この方向は、説明の便宜上定めたものであり、本実施形態および本発明の態様を特に限定するものではない。

図１に示すように、圧縮ロール２０は、回転軸２５と、ロール本体２６とを有している。回転軸２５は、軸方向Ｄ１に延びた棒状のものである。ロール本体２６は、回転軸２５を周方向に覆うように、回転軸２５の周方向に沿って設けられている。ロール本体２６は、軸方向Ｄ１に延びた筒状のものである。ここでは、筒状のロール本体２６に回転軸２５が挿入されている。回転軸２５は、ロール本体２６から軸方向Ｄ１の一端側に突出しており、かつ、ロール本体２６から軸方向Ｄ１の他端側に突出している。すなわち、回転軸２５は、ロール本体２６から左方および右方に延びている。

本実施形態では、圧縮ロール装置１０は、装置フレーム３０と、一対の第１メイン支持部３１と、一対の第２メイン支持部３２と、一対の第１サブ支持部３３と、一対の第２サブ支持部３４とを備えている。ここでは、第１圧縮ロール２１は、一対の第１メイン支持部３１と、一対の第１サブ支持部３３に対して回転可能に支持されている。一方の第１メイン支持部３１ａは、第１圧縮ロール２１の回転軸２５の一端部（ここでは左端部）を回転可能に支持し、他方の第１メイン支持部３１ｂは、第１圧縮ロール２１の回転軸２５の他端部（ここでは右端部）を回転可能に支持している。ここでは、一方の第１メイン支持部３１ａには、第１左メイン軸受３１ｃが設けられており、第１左メイン軸受３１ｃに第１圧縮ロール２１の回転軸２５が回転可能に挿入されている。他方の第１メイン支持部３１ｂには、第１右メイン軸受３１ｄが設けられており、第１右メイン軸受３１ｄに第１圧縮ロール２１の回転軸２５が回転可能に挿入されている。

一対の第１サブ支持部３３は、一対の第１メイン支持部３１よりも第１圧縮ロール２１の外方において、一対の第１メイン支持部３１と軸方向Ｄ１に並んで配置されている。一対の第１サブ支持部３３は、一対の第１メイン支持部３１に支持された第１圧縮ロール２１の回転軸２５の部分よりも端の部分を回転可能に支持する。ここでは、一方の第１サブ支持部３３ａは、第１圧縮ロール２１の回転軸２５の一端部を回転可能に支持し、他方の第１サブ支持部３３ｂは、第１圧縮ロール２１の回転軸２５の他端部を回転可能に支持する。詳しくは、一方の第１サブ支持部３３ａには、第１左サブ軸受３３ｃが設けられており、第１左サブ軸受３３ｃに第１圧縮ロール２１の回転軸２５が回転可能に挿入されている。他方の第１サブ支持部３３ｂには、第１右サブ軸受３３ｄが設けられており、第１右サブ軸受３３ｄに第１圧縮ロール２１の回転軸２５が回転可能に挿入されている。

第２圧縮ロール２２は、一対の第２メイン支持部３２と、一対の第２サブ支持部３４に対して回転可能に支持されている。一対の第２メイン支持部３２は、一対の第１メイン支持部３１の下方に配置されている。一方の第２メイン支持部３２ａは、第２圧縮ロール２２の回転軸２５の一端部（ここでは左端部）を回転可能に支持し、他方の第２メイン支持部３２ｂは、第２圧縮ロール２２の回転軸２５の他端部（ここでは右端部）を回転可能に支持している。詳しくは、一方の第２メイン支持部３２ａには、第２左メイン軸受３２ｃが設けられ、第２左メイン軸受３２ｃに第２圧縮ロール２２の回転軸２５が回転可能に挿入されている。他方の第２メイン支持部３２ｂには、第２右メイン軸受３２ｄが設けられており、第２右メイン軸受３２ｄに第２圧縮ロール２２の回転軸２５が回転可能に挿入されている。

一対の第２サブ支持部３４は、一対の第１サブ支持部３３の下方に配置されている。一対の第２サブ支持部３４は、一対の第２メイン支持部３２よりも第２圧縮ロール２２の外方において、一対の第２メイン支持部３２と軸方向Ｄ１に並んで配置されている。一対の第２サブ支持部３４は、一対の第２メイン支持部３２に支持された第２圧縮ロール２２の回転軸２５の部分よりも端の部分を回転可能に支持する。ここでは、一方の第２サブ支持部３４ａは、第２圧縮ロール２２の回転軸２５の一端部を回転可能に支持し、他方の第２サブ支持部３４ｂは、第２圧縮ロール２２の回転軸２５の他端部を回転可能に支持する。詳しくは、一方の第２サブ支持部３４ａには、第２左サブ軸受３４ｃが設けられており、第２左サブ軸受３４ｃに第２圧縮ロール２２の回転軸２５が回転可能に挿入されている。他方の第２サブ支持部３４ｂには、第２右サブ軸受３４ｄが設けられており、第２右サブ軸受３４ｄに第２圧縮ロール２２の回転軸２５が回転可能に挿入されている。

本実施形態では、第１メイン支持部３１と、第２メイン支持部３２と、第１サブ支持部３３と、第２サブ支持部３４は、装置フレーム３０に支持されている。ここでは、一対の第２メイン支持部３２は、装置フレーム３０に対して固定の位置に配置される。第１メイン支持部３１、第１サブ支持部３３、および第２サブ支持部３４は、装置フレーム３０に対して上下方向に移動可能に構成されている。ここでは、一対の第１メイン支持部３１は、メインシリンダ４０を介して装置フレーム３０に設けられている。そのため、一対の第１メイン支持部３１および第１圧縮ロール２１が、メインシリンダ４０を介して装置フレーム３０に対して上下方向に移動することで、第１圧縮ロール２１と第２圧縮ロール２２との間隔を調整することができる。このことによって、電極シート５の厚みに応じて、第１圧縮ロール２１と第２圧縮ロール２２との間隔を調整することができる。第１圧縮ロール２１と第２圧縮ロール２２との間隔を調整することによって、第１圧縮ロール２１と第２圧縮ロール２２とによって挟まれた電極シート５に掛かる圧力を調整することができる。

本実施形態では、一対の第１サブ支持部３３は、第１ベンドシリンダ４１を介して装置フレーム３０に設けられている。ここでは、第１ベンドシリンダ４１を介して一対の第１サブ支持部３３を上下方向に移動させることで、第１圧縮ロール２１の回転軸２５の両端部を上下に移動させて、第１圧縮ロール２１を上下に撓ませることができる。同様に、一対の第２サブ支持部３４は、第２ベンドシリンダ４２を介して装置フレーム３０に設けられている。ここでは、第２ベンドシリンダ４２を介して一対の第２サブ支持部３４を上下方向に移動させることで、第２圧縮ロール２２の回転軸２５の両端部を上下に移動させて、第２圧縮ロール２２を上下に撓ませることができる。このように、第１圧縮ロール２１および第２圧縮ロール２２を上下に撓ませることで、電極シート５に対して均等に圧力が掛かるように調整することができる。

本実施形態では、圧縮ロール２０は、いわゆるクラウン形状である。後述の電磁誘導発生装置６０によって圧縮ロール２０の両端部が誘導加熱される前において、圧縮ロール２０（ここでは、第１圧縮ロール２１および第２圧縮ロール２２）の両端部の直径Ｄ１１は、圧縮ロール２０の軸方向Ｄ１の中央部分（典型的には、中心）の直径Ｄ１２よりも小さい。ここで、圧縮ロール２０の両端部とは、電極シート５を圧縮させるときに、電極シート５が接触可能な圧縮ロール２０の部分における軸方向Ｄ１の両端部のことをいう。ここでは、圧縮ロール２０のうち、ロール本体２６（例えばロール本体２６の表面）は、電極シート５と接触するが、回転軸２５は電極シート５と接触しない。そのため、圧縮ロール２０の両端部とは、ロール本体２６における軸方向Ｄ１の両端部と言い換えられる。ここでは、圧縮ロール２０のロール本体２６の両端部の直径Ｄ１１は、圧縮ロール２０の中央部分の直径Ｄ１２よりも小さい。本実施形態では、平面視において、圧縮ロール２０の両端部の端から軸方向Ｄ１の中心に向かう外郭を示す線（言い換えると、圧縮ロール２０の両端部を結ぶ外郭を示す線）は、斜めに延びた直線状であるが、曲線状であってもよい。また、本実施形態では、圧縮ロール２０の両端部は、平坦であるが、曲面であってもよい。

図１に示すように、一対の圧縮ロール２０には、駆動源５０が接続されている。駆動源５０は、第１圧縮ロール２１および第２圧縮ロール２２を、回転軸２５を中心に回転させるためのものである。駆動源５０は、例えば駆動モータおよびギアによって構成されているが、その構成は特に限定されない。駆動源５０は、第１圧縮ロール２１と、第２圧縮ロール２２に対して別々に設けられてもよいし、共通のものであってもよい。また、駆動源５０は、第１圧縮ロール２１および第２圧縮ロール２２のうち一方のロールにのみ接続されてもよい。すなわち、一対の圧縮ロール２０のうち一方が駆動用のロールであり、他方が従動用のロールであってもよい。

本実施形態では、図１に示すように、圧縮ロール装置１０は、電磁誘導発生装置６０を備えている。電磁誘導発生装置６０は、電磁誘導を発生させて、一対の圧縮ロール２０（ここでは、第１圧縮ロール２１および第２圧縮ロール２２）の両端部を誘導加熱する装置である。電磁誘導発生装置６０は、一対の圧縮ロール２０の両端部（ここでは、ロール本体２６の軸方向Ｄ１の両端部）に離間して設けられている。

なお、電磁誘導発生装置６０の構成は、特に限定されない。図３は、圧縮ロール装置１０を示す正面図であり、圧縮ロール２０および電磁誘導発生装置６０のコイル６５を模式的に示す図である。図４は、圧縮ロール装置１０を軸方向Ｄ１から見たときの側面図であり、圧縮ロール２０および電磁誘導発生装置６０のコイル６５を模式的に示す図である。本実施形態では、図４に示すように、電磁誘導発生装置６０は、コイル６５と、電流発生器７０とを有している。図３に示すように、コイル６５は、圧縮ロール２０の両端部に離間するように設けられている。ここでは、図１に示すように、コイル６５は、圧縮ロール２０のロール本体２６の両端部よりも外方であって、回転軸２５の周りに配置されている。

詳しくは、コイル６５は、第１圧縮ロール２１のロール本体２６と一方の第１メイン支持部３１ａとの間に配置されたコイル６５ａと、第１圧縮ロール２１のロール本体２６と他方の第１メイン支持部３１ｂとの間に配置されたコイル６５ｂと、第２圧縮ロール２２のロール本体２６と一方の第２メイン支持部３２ａとの間に配置されたコイル６５ｃと、第２圧縮ロール２２のロール本体２６と他方の第２メイン支持部３２ｂとの間に配置されたコイル６５ｄと、を有している。なお、コイル６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄは、それぞれ回転軸２５を周方向に囲むように複数設けられている。なお、図１において、図面を見易くするために、コイル６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄは四角の図形に略している。本実施形態では、コイル６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄのそれぞれの構成は同じである。そのため、以下では、コイル６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄに対する共通の説明では、コイル６５の文言を用いることとする。

本実施形態では、図３に示すように、１つのコイル６５は、中心軸６６を有している。中心軸６６は、軸方向Ｄ１に延びている。コイル６５は、中心軸６６周りに巻かれている。また、図４に示すように、中心軸６６周りに巻かれたコイル６５は、圧縮ロール２０の回転軸２５周りにおける周方向に沿って複数配置されている。なお、回転軸２５の周方向に並ぶコイル６５の数は特に限定されず、圧縮ロール２０の大きさや、必要とする誘導加熱の程度に応じて適宜に決定されるものである。ここでは、周方向に配置されるコイル６５の数は、８個である。本実施形態では、回転軸２５の周方向に並ぶ複数のコイル６５は、等間隔で配置されているが、周方向に隣り合うコイル６５の間隔は異なっていてもよい。

本実施形態では、図３に示すように、圧縮ロール２０の両端部と、コイル６５との間には、金属部材６８が配置されている。金属部材６８は、例えば板状のものであり、かつ、回転軸２５に挿入された円盤状のものである。金属部材６８を形成される金属の種類は特に限定されないが、熱が伝わり易いものであることが好ましい。例えば金属部材６８は、ステンレス（例えばフェライト系ステンレス）などの誘導加熱し易い金属であって、柔らか過ぎない（所定の硬度を有する）金属によって形成されていてもよい。具体的には、金属部材６８は、ステンレス鋼（例えばＳＵＳ４３０）によって形成されていてもよい。

回転軸２５の周方向に沿って配置された複数のコイル６５は、金属部材６８に取り付けられて、かつ、支持されてもよい。なお、これらのコイル６５は、金属部材６８とは別の部材に支持されていてもよい。本実施形態では、複数のコイル６５、および、金属部材６８は、圧縮ロール２０の回転に伴って回転しないように構成されているが、圧縮ロール２０の回転と共に回転するように構成されてもよい。

本実施形態では、図４に示すように、コイル６５（詳しくは、各圧縮ロール２０の両端部に配置されたコイル６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄ（図１参照））には、電流発生器７０が接続されている。電流発生器７０は、コイル６５に電流を流すものである。ここでは、電流発生器７０からコイル６５に流れる電流は、交流電流である。電流発生器７０からコイル６５に流された電流は、例えば図３に示すように、矢印Ａ１１の向きに流れる。このとき、コイル６５には、矢印Ａ１２の向きの磁力（例えば磁界）が発生する。このことによって、圧縮ロール２０において、矢印Ａ１３の向きに磁力（例えば磁界）が生じ、誘導電流が発生する。この誘導電流が発生したときに生じる抵抗によって、圧縮ロール２０（ここでは第１圧縮ロール２１および第２圧縮ロール２２のそれぞれのロール本体２６）の両端部が誘導加熱されることになる。なお、コイル６５を流れる電流が交流電流の場合には、例えば矢印Ａ１１の向きの電流と、矢印Ａ１１と反対向きの電流とが交互に流れる。矢印Ａ１１と反対向きの電流がコイル６５に流れる場合には、矢印Ａ１２、矢印Ａ１３とは反対向きの磁力が生じ、誘導電流の向きも反対になる。このように、誘導電流の向きを定期的に変化させながら、圧縮ロール２０の両端部を加熱することができる。

図１に示すように、圧縮ロール装置１０は、センサ７５を備えている。センサ７５は、圧縮ロール２０の両端部の温度を測定するものである。なお、センサ７５は、圧縮ロール２０の両端部の温度を測定できれば、その配置位置は特に限定されない。センサ７５は、圧縮ロール２０に対して非接触式のセンサであるが、圧縮ロール２０に対して接触式のセンサであってもよい。

ここでは、センサ７５は、第１圧縮ロール２１の軸方向Ｄ１の一端部（ここではロール本体２６の左端部）の温度を測定する第１センサ７５ａと、第１圧縮ロール２１の軸方向Ｄ１の他端部（ここではロール本体２６の右端部）の温度を測定する第２センサ７５ｂと、第２圧縮ロール２２の軸方向Ｄ１の一端部の温度を測定する第３センサ７５ｃと、第２圧縮ロール２２の軸方向Ｄ１の他端部の温度を測定する第４センサ７５ｄとを有している。第１センサ７５ａ、第２センサ７５ｂは、それぞれ第１圧縮ロール２１の左端部の上方、右端部の上方に配置されている。第３センサ７５ｃ、第４センサ７５ｄは、それぞれ第２圧縮ロール２２の左端部の下方、右端部の下方に配置されている。

図５は、本実施形態に係る圧縮ロール装置１０のブロック図である。本実施形態では、図５に示すように、圧縮ロール装置１０は、制御装置８０を備えている。制御装置８０は、圧縮ロール２０への加熱を制御しつつ、一対の圧縮ロール２０に挟まれた電極シート５への圧縮の程度などを制御する装置である。制御装置８０は、例えばマイクロコントローラによって構成されている。制御装置８０は、通信インターフェースと、制御プログラムの命令を実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ：central processing unit）と、ＣＰＵが実行するプログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）と、プログラムを展開するワーキングエリアとして使用されるＲＡＭ（random access memory）と、上記プログラムや各種データを格納するメモリなどの記憶装置と、を備えている。

本実施形態では、制御装置８０は、メインシリンダ４０、第１ベンドシリンダ４１、第２ベンドシリンダ４２、駆動源５０、電磁誘導発生装置６０（詳しくは電流発生器７０）、およびセンサ７５（例えば第１センサ７５ａ～第４センサ７５ｄ）と電気的に、かつ、通信可能に接続されている。制御装置８０は、メインシリンダ４０、第１ベンドシリンダ４１、第２ベンドシリンダ４２、駆動源５０、電磁誘導発生装置６０、およびセンサ７５を制御する。ここでは、制御装置８０は、メインシリンダ４０を制御することで、第１圧縮ロール２１の上下方向への移動を制御し、第１圧縮ロール２１と第２圧縮ロール２２との間隔を調整する。制御装置８０は、第１ベンドシリンダ４１を制御することで、第１圧縮ロール２１の両端部の上下方向への移動を制御し、第１圧縮ロール２１の撓みを調整する。また、制御装置８０は、第２ベンドシリンダ４２を制御することで、第２圧縮ロール２２の両端部の上下方向への移動を制御し、第２圧縮ロール２２の撓みを調整する。

制御装置８０は、駆動源５０を制御することで、第１圧縮ロール２１および第２圧縮ロール２２の回転（例えば回転速度）を制御する。制御装置８０は、電磁誘導発生装置６０の電流発生器７０を制御することで、コイル６５に流れる電流の量を制御する。このことで、一対の圧縮ロール２０の誘導加熱の程度を制御する。制御装置８０は、センサ７５によって測定された、圧縮ロール２０の両端部の温度を取得する。

本実施形態では、図５に示すように、制御装置８０は、記憶部８１と、プレ加熱部８３と、圧縮制御部８５とを備えている。記憶部８１と、プレ加熱部８３と、圧縮制御部８５とは、１つまたは複数のプロセッサによって実現されてもよいし、回路によって実現されてもよい。

以上、本実施形態に係る圧縮ロール装置１０の構成について説明した。次に、本実施形態に係る圧縮ロール装置１０を使用して、電極シート５を作製する電極シート作製方法について、図６のフローチャートに沿って説明する。電極シート作製方法では、圧縮ロール装置１０を使用し、電磁誘導発生装置６０によって電磁誘導を発生させて圧縮ロール２０の両端部を誘導加熱させた状態で、一対の圧縮ロール２０に電極シート５を挟んで圧縮させて、電極シート５を作製する。ここでは、電極シート５を挟んだ一対の圧縮ロール２０の両端部を加熱しつつ、電極シート５を幅方向（例えば上下方向）に圧縮させることで、電極シート５を作製する。

まず図６の用意工程Ｓ１０１では、図２に示すような電極シート５を用意する。ここでは、シート状の集電体６を用意する。次に、電極活物質と、必要に応じて用いられる材料（例えばバインダ、導電材など）とを適当な溶媒に分散させて、スラリー状の組成物を調製する。この組成物の適当量を集電体６の表面に付与して乾燥させる。このことによって、集電体６の表面に電極活物質層７が形成されて、電極シート５が用意される。なお、用意工程Ｓ１０１において、用意された電極シート５は、図１に示すように、一対の圧縮ロール２０（ここでは第１圧縮ロール２１と第２圧縮ロール２２との間）に挟まれる。

次に、図６のプレ加熱工程Ｓ１０３では、電極シート５を一対の圧縮ロール２０で圧縮する前において、一対の圧縮ロール２０（ここでは第１圧縮ロール２１および第２圧縮ロール２２）の両端部を加熱する。プレ加熱工程Ｓ１０３は、図５の制御装置８０のプレ加熱部８３によって具現化される。プレ加熱部８３は、一対の圧縮ロール２０の両端部の温度が、予め定められた基準温度Ｔ１（図５参照）になるように、電磁誘導発生装置６０によって、一対の圧縮ロール２０の両端部を加熱する。ここで、図５に示すように、基準温度Ｔ１は、記憶部８１に予め記憶されている。

本実施形態では、プレ加熱部８３は、圧縮ロール２０の両端部の温度を、予め定められた基準時間毎にセンサ７５から取得する。そして、プレ加熱部８３は、センサ７５から取得した温度が基準温度Ｔ１以上であるか否かを判定し、当該温度が基準温度Ｔ１未満のときには、圧縮ロール２０の両端部への加熱を継続する。ここでは、加熱時、プレ加熱部８３は、電流発生器７０からコイル６５に電流を流すように、電流発生器７０を制御する。例えば図３に示すように、コイル６５に矢印Ａ１１の向きに電流が流れると、コイル６５において矢印Ａ１２の向きに磁力が発生する。その結果、圧縮ロール２０の両端部において、矢印Ａ１３の向きに磁力が生じ、誘導電流が発生する。誘導電流が発生したときに生じる抵抗によって、圧縮ロール２０の両端部が誘導加熱されることになる。なお、プレ加熱部８３は、センサ７５から取得した、圧縮ロール２０の両端部の温度が、基準温度Ｔ１以上であると判定されたとき、例えば電流発生器７０を停止させて、圧縮ロール２０の両端部への加熱を停止する。ただし、プレ加熱部８３は、圧縮ロール２０の両端部の温度が、基準温度Ｔ１以上のとき、圧縮ロール２０の両端部の温度が下がらない程度に、コイル６５に電流を流すように電流発生器７０を制御してもよい。

本実施形態では、圧縮ロール２０の両端部が加熱されると、当該両端部は膨張されるため、図１に示す直径Ｄ１１が大きくなる。そして、圧縮ロール２０の両端部の温度が、基準温度Ｔ１以上になるまで圧縮ロール２０の両端部が加熱されると、当該両端部の直径Ｄ１１は、圧縮ロール２０の軸方向Ｄ１の中央部分の直径Ｄ１２（図１参照）と略同じになる。言い換えると、圧縮ロール２０の両端部の温度が基準温度Ｔ１以上になるまで圧縮ロール２０の両端部が加熱されると、当該両端部が膨張し、圧縮ロール２０の外郭を示す軸方向Ｄ１に延びた線が、軸方向Ｄ１と平行な直線状の線になり得る。

なお、本実施形態では、コイル６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄに対して流れる電流の量を個々に制御することができる。第１圧縮ロール２１の左端部、右端部、および、第２圧縮ロール２２の左端部、右端部において、何れかの温度が基準温度Ｔ１以上になったとき、対応する圧縮ロール２０の端部への加熱が停止される。なお、第１圧縮ロール２１の左端部、右端部、および、第２圧縮ロール２２の左端部、右端部のそれぞれの温度が、基準温度Ｔ１以上になったときに、図６のプレ加熱工程Ｓ１０３を終了する。

このように、各圧縮ロール２０の両端部の温度を基準温度Ｔ１以上にした後、図６の圧縮工程Ｓ１０５を行う。圧縮工程Ｓ１０５は、図５の制御装置８０の圧縮制御部８５によって具現化される。圧縮制御部８５は、プレ加熱部８３による制御の後、一対の圧縮ロール２０に挟まれた電極シート５を圧縮させつつ、圧縮ロール２０の両端部の温度が、所定の範囲Ｒ１（図５参照）内になるように電磁誘導発生装置６０を制御する。ここで、所定の範囲Ｒ１とは、基準温度Ｔ１を基準とした範囲であり、予め定められた範囲である。例えば所定の範囲Ｒ１の上限値と下限値との間に基準温度Ｔ１が位置する（一例として、所定の範囲Ｒ１の上限値と下限値との中間値が基準温度Ｔ１になる）ように、所定の範囲Ｒ１が設定される。なお、図５に示すように、所定の範囲Ｒ１は、記憶部８１に予め記憶される。

本実施形態では、圧縮制御部８５は、図１に示すように、駆動源５０を制御して、第１圧縮ロール２１および第２圧縮ロール２２を、回転軸２５を中心に回転させる。このことで、一対の圧縮ロール２０に挟まれた電極シート５は、圧縮ロール２０によって加熱されながら圧縮されて、一対の圧縮ロール２０の間から排出される。

本実施形態では、圧縮制御部８５は、圧縮ロール２０の両端部の温度が所定の範囲Ｒ１内のとき、電流発生器７０からコイル６５に電流を流してもよいし、流さなくてもよい。圧縮制御部８５は、コイル６５に流す電流量を調整することで、圧縮ロール２０の両端部の温度が所定の範囲Ｒ１内になるように制御する。例えば圧縮制御部８５は、センサ７５から取得した、圧縮ロール２０の両端部の温度が、所定の範囲Ｒ１内であるか否を判定する。ここで、圧縮ロール２０の両端部の温度が、所定の範囲Ｒ１の下限値よりも低い場合には、圧縮制御部８５は、該当する圧縮ロール２０の端部に配置されたコイル６５に流れる電流量を多くするように電流発生器７０を制御する。一方、圧縮ロール２０の両端部の温度が、所定の範囲Ｒ１の上限値よりも高い場合には、圧縮制御部８５は、該当する圧縮ロール２０の端部に配置されたコイル６５に流れる電流量を少なくする（例えば０にする）ように電流発生器７０を制御する。このようにして、一対の圧縮ロール２０に挟まれた電極シート５を加熱しつつ、圧縮することができる。

以上、本実施形態では、図１に示すように、圧縮ロール装置１０は、電極シート５を挟んで圧縮させる一対の圧縮ロール２０と、圧縮ロール２０の軸方向Ｄ１の両端部に離間して設けられ、電磁誘導を発生させて圧縮ロール２０の両端部を誘導加熱する電磁誘導発生装置６０とを備えている。このように、電磁誘導発生装置６０によって発生された誘導加熱によって、一対の圧縮ロール２０の両端部を加熱することができる。このように誘導加熱によって圧縮ロール２０の両端部を加熱することで、従来と比較して、簡易的な構成で圧縮ロール２０の両端部を加熱することができる。本実施形態に係る電極シート作製方法では、圧縮ロール装置１０を使用することで、十分に加熱され、かつ、圧縮された状態で電極シート５を作製することができる。

本実施形態では、電磁誘導発生装置６０によって圧縮ロール２０の両端部が誘導加熱される前において、圧縮ロール２０の両端部の直径Ｄ１１は、圧縮ロール２０の軸方向Ｄ１の中央部分の直径Ｄ１２よりも小さい。ここでは、電磁誘導発生装置６０によって、圧縮ロール２０の両端部が加熱されると、当該両端部は膨張して、圧縮ロール２０の両端部の直径Ｄ１１が大きくなる。よって、圧縮ロール２０の両端部を加熱することで、当該両端部の直径Ｄ１１と、圧縮ロール２０の軸方向Ｄ１の中央部分の直径Ｄ１２とを略同じにすることができる。したがって、加熱した状態の一対の圧縮ロール２０に電極シート５を挟んで圧縮するときに、電極シート５を均等に圧縮し易くすることができる。

本実施形態では、図１に示すように、圧縮ロール２０は、軸方向Ｄ１に延びた回転軸２５を備えている。図３に示すように、電磁誘導発生装置６０は、軸方向Ｄ１に延びた中心軸６６周りに巻かれたコイル６５を備えている。図４に示すように、コイル６５は、圧縮ロール２０の回転軸２５周りにおける周方向に沿って複数配置されている。このように、中心軸６６周りに巻かれたコイル６５を、回転軸２５の周方向に沿って複数配置することで、コイル６５に流れる電流によって発生した磁力に基づいて、誘導電流を発生し易くすることができる。よって、誘導加熱がし易くなるため、圧縮ロール２０の両端部を加熱し易くすることができる。

本実施形態では、図３に示すように、圧縮ロール２０の両端部と、コイル６５との間には、金属部材６８が配置されている。このことによって、コイル６５から、金属部材６８を通じて圧縮ロール２０の両端部に熱が伝わり易くすることができる。よって、圧縮ロール２０の両端部を効率よく加熱することができる。

本実施形態では、図５に示すように、圧縮ロール装置１０は、圧縮ロール２０の両端部の温度を測定するセンサ７５と、電磁誘導発生装置６０に接続された制御装置８０とを備えている。制御装置８０は、プレ加熱部８３と、圧縮制御部８５とを備えている。プレ加熱部８３は、図６のプレ加熱工程Ｓ１０３において、圧縮ロール２０の両端部の温度が、予め定められた基準温度Ｔ１（図５参照）になるように、電磁誘導発生装置６０によって圧縮ロール２０の両端部を加熱する。圧縮制御部８５は、プレ加熱部８３による制御の後、図６の圧縮工程Ｓ１０５において、一対の圧縮ロール２０に挟まれた電極シート５を圧縮させつつ、圧縮ロール２０の両端部の温度が、基準温度Ｔ１を基準とした所定の範囲Ｒ１（図５参照）内になるように電磁誘導発生装置６０を制御する。このことによって、一対の圧縮ロール２０によって電極シート５を圧縮する前において、圧縮ロール２０の両端部の温度を基準温度Ｔ１以上にすることができる。よって、圧縮ロール２０の両端部の温度が基準温度Ｔ１以上の状態で、電極シート５が圧縮されるため、電極シート５は、十分に加熱されながら圧縮されることができる。

本実施形態では、図５に示すように、電磁誘導発生装置６０は、コイル６５に電流を流す電流発生器７０を備えている。圧縮制御部８５は、コイル６５に流す電流量を調整することで、圧縮ロール２０の両端部の温度が所定の範囲Ｒ１になるように制御する。このように、コイル６５に流す電流量を調整することで、圧縮ロール２０で発生する誘導加熱の程度を調整することができるため、圧縮ロール２０の両端部の温度が所定の範囲Ｒ１になるように制御し易い。

なお、本実施形態では、図３および図４に示すように、中心軸６６周りに巻かれたコイル６５を、圧縮ロール２０の回転軸２５の周方向に沿って複数配置していた。しかしながら、ここで開示されるコイルの構成は、中心軸６６周りに巻かれたコイル６５に限定されない。図７、図８は、それぞれ変形例に係る圧縮ロール装置１０Ａを示す図３相当図、図４相当図である。例えば図７および図８に示すように、ここで開示されるコイルは、圧縮ロール２０の回転軸２５周りに巻かれたコイル６５Ａであってもよい。すなわち、コイル６５Ａは、回転軸２５の周方向に螺旋状に巻かれたものであってもよい。このようなコイル６５Ａであっても、上記の実施形態と同様の効果が得られる。

以上、ここで開示される発明について、種々説明した。特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられた実施形態などは本発明を限定しない。また、ここで開示される発明の実施形態は、種々変更でき、特段の問題が生じない限りにおいて、各構成要素やここで言及された各処理は適宜に省略され、または、適宜に組み合わされ得る。

以上の通り、本明細書には、以下の各項に記載の開示が含まれている。
項１：
電極シートを挟んで圧縮させる一対の圧縮ロールと、
前記圧縮ロールの軸方向の両端部に離間して設けられ、電磁誘導を発生させて前記圧縮ロールの前記両端部を誘導加熱する電磁誘導発生装置と、
を備えた、圧縮ロール装置。

項２：
電磁誘導発生装置によって圧縮ロールの両端部が誘導加熱される前において、前記圧縮ロールの前記両端部の直径は、前記圧縮ロールの前記軸方向の中央部分の直径よりも小さい、項１に記載された圧縮ロール装置。

項３：
前記圧縮ロールは、前記軸方向に延びた回転軸を備え、
前記電磁誘導発生装置は、前記軸方向に延びた中心軸周りに巻かれたコイルを備え、
前記コイルは、前記圧縮ロールの前記回転軸周りにおける周方向に沿って複数配置されている、項１または２に記載された圧縮ロール装置。

項４：
前記圧縮ロールの前記両端部と、前記コイルとの間に金属部材が配置された、項３に記載された圧縮ロール装置。

項５：
前記圧縮ロールの前記両端部の温度を測定するセンサと、
前記電磁誘導発生装置に接続された制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記圧縮ロールの前記両端部の温度が、予め定められた基準温度になるように、前記電磁誘導発生装置によって前記両端部を加熱するプレ加熱部と、
前記プレ加熱部による制御の後、一対の前記圧縮ロールに挟まれた前記電極シートを圧縮させつつ、前記圧縮ロールの前記両端部の温度が、前記基準温度を基準とした所定の範囲内になるように前記電磁誘導発生装置を制御する圧縮制御部と、
を備えた、項１から４までの何れか１つに記載された圧縮ロール装置。

項６：
前記圧縮ロールは、前記軸方向に延びた回転軸を備え、
前記電磁誘導発生装置は、
前記軸方向に延びた中心軸周りに巻かれたコイルと、
前記コイルに電流を流す電流発生器と、
を備え、
前記圧縮制御部は、前記コイルに流す電流量を調整することで、前記圧縮ロールの前記両端部の温度が前記所定の範囲になるように制御する、項５に記載された圧縮ロール装置。

項７：
項１から６までの何れか１つに記載された圧縮ロール装置を使用し、前記電磁誘導発生装置によって電磁誘導を発生させて前記圧縮ロールの前記両端部を誘導加熱させた状態で、一対の前記圧縮ロールに前記電極シートを挟んで圧縮させて、前記電極シートを作製する、電極シート作製方法。

５電極シート
１０圧縮ロール装置
２０一対の圧縮ロール
２１第１圧縮ロール
２２第２圧縮ロール
２５回転軸
２６ロール本体
６０電磁誘導発生装置
６５コイル
６８金属部材
７０電流発生器
７５センサ
８０制御装置
８３プレ加熱部
８５圧縮制御部
Ｄ１軸方向

Claims

電極シートを挟んで圧縮させる一対の圧縮ロールと、
前記圧縮ロールの軸方向の両端部にそれぞれ設けられ、互いに離間する２つの電磁誘導発生装置であって、電磁誘導を発生させて前記圧縮ロールの前記両端部を誘導加熱する前記電磁誘導発生装置と、
を備え、
前記圧縮ロールは、前記軸方向に延びた回転軸を備え、
前記電磁誘導発生装置は、前記軸方向に延びた中心軸周りに巻かれたコイルを備え、
前記コイルは、前記圧縮ロールの前記回転軸周りにおける周方向に沿って複数配置されている、圧縮ロール装置。
前記電磁誘導発生装置によって前記圧縮ロールの前記両端部が誘導加熱される前において、前記圧縮ロールの前記両端部の直径は、前記圧縮ロールの前記軸方向の中央部分の直径よりも小さい、請求項１に記載された圧縮ロール装置。
前記圧縮ロールの前記両端部と、前記コイルとの間に金属部材が配置された、請求項１に記載された圧縮ロール装置。
電極シートを挟んで圧縮させる一対の圧縮ロールと、
前記圧縮ロールの軸方向の両端部にそれぞれ設けられ、互いに離間する２つの電磁誘導発生装置であって、電磁誘導を発生させて前記圧縮ロールの前記両端部を誘導加熱する前記電磁誘導発生装置と、
前記圧縮ロールの前記両端部の温度を測定するセンサと、
前記電磁誘導発生装置に接続された制御装置と、
を備え
前記制御装置は、
前記圧縮ロールの前記両端部の温度が、予め定められた基準温度になるように、前記電磁誘導発生装置によって前記両端部を加熱するプレ加熱部と、
前記プレ加熱部による制御の後、一対の前記圧縮ロールに挟まれた前記電極シートを圧縮させつつ、前記圧縮ロールの前記両端部の温度が、前記基準温度を基準とした所定の範囲内になるように前記電磁誘導発生装置を制御する圧縮制御部と、
を備え、
前記圧縮ロールは、前記軸方向に延びた回転軸を備え、
前記電磁誘導発生装置は、
前記軸方向に延びた中心軸周りに巻かれたコイルと、
前記コイルに電流を流す電流発生器と、
を備え、
前記圧縮制御部は、前記コイルに流す電流量を調整することで、前記圧縮ロールの前記両端部の温度が前記所定の範囲になるように制御する、圧縮ロール装置。
請求項１から４までの何れか１つに記載された圧縮ロール装置を使用し、前記電磁誘導発生装置によって電磁誘導を発生させて前記圧縮ロールの前記両端部を誘導加熱させた状態で、一対の前記圧縮ロールに前記電極シートを挟んで圧縮させて、前記電極シートを作製する、電極シート作製方法。