JPWO2020059225A1 - 電極製造装置 - Google Patents

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Abstract

電極製造装置は、活物質を含む層を有する帯状の電極前駆体における前記活物質にアルカリ金属をドープする。電極製造装置は、アルカリ金属イオンを含む溶液を収容するドーピング槽と、前記電極前駆体を、前記ドーピング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搬送ユニットと、前記ドーピング槽に収容され、導電性基材、及び導電性基材上に配置されたアルカリ金属含有板を備える対極ユニットと、前記電極前駆体と前記対極ユニットとを電気的に接続する接続ユニットと、を備える。前記アルカリ金属含有板と前記電極前駆体との距離は、前記距離の測定位置が、前記電極前駆体と前記接続ユニットとが接続する接続位置に近いほど、大きい。

Description

関連出願の相互参照
本国際出願は、２０１８年９月１９日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０１８−１７５０１１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２０１８−１７５０１１号の全内容を本国際出願に参照により援用する。
本開示は電極製造装置に関する。
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電池に対しても小型化・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ために、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、帯状の電極板を電解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
プレドープを行う装置として、以下の電極製造装置が考えられる。電極製造装置は、帯状の電極板に対向配置されたアルカリ金属含有板を備える。電極製造装置は接続部を備える。接続部は、電源と、帯状の電極板とを、電気的に接続する。アルカリ金属含有板の厚みは、プレドープを行うにつれて、徐々に減少する。アルカリ金属含有板の一部において、厚みが所定の下限値以下になると、アルカリ金属含有板を交換する必要がある。
アルカリ金属含有板の厚みは、接続部に近いほど早く減少する。その理由は、接続部に近いほど、アルカリ金属含有板と接続部との電気抵抗が低く、アルカリ金属含有板に電流が流れ易いためであると推測される。
アルカリ金属含有板の厚みが、接続部に近いほど早く減少するため、アルカリ金属含有板のうち、接続部から遠い部分の厚みは大きいにもかかわらず、接続部に近い部分の厚みが下限値以下となり、アルカリ金属含有板を交換する必要が生じる。その結果、アルカリ金属含有板を効率的に使用することができない。
本開示の１つの局面は、アルカリ金属含有板を効率的に使用することを可能にする電極製造装置を提供することが好ましい。
本開示の１つの局面は、活物質を含む層を有する帯状の電極前駆体における前記活物質にアルカリ金属をドープする電極製造装置であって、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ピング槽と、前記電極前駆体を、前記ドーピング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搬送ユニットと、前記ドーピング槽に収容され、導電性基材、及び前記導電性基材上に配置されたアルカリ金属含有板を備える対極ユニットと、前記電極前駆体と前記対極ユニットとを電気的に接続する接続ユニットと、を備え、前記アルカリ金属含有板と前記電極前駆体との距離は、前記距離の測定位置が、前記電極前駆体と前記接続ユニットとが接続する接続位置に近いほど、大きい電極製造装置である。
本開示の１つの局面である電極製造装置において、アルカリ金属含有板と電極前駆体との距離は、その距離の測定位置が接続位置に近いほど、大きい。そのため、アルカリ金属含有板の厚みの減少の程度は、アルカリ金属含有板におけるどの位置でも大きく変化しない。その結果、アルカリ金属含有板を効率的に使用することができる。
本開示の別の局面は、活物質を含む層を有する帯状の電極前駆体における前記活物質にアルカリ金属をドープする電極製造装置であって、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ピング槽と、前記電極前駆体を、前記ドーピング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搬送ユニットと、前記ドーピング槽に収容され、導電性基材、及び前記導電性基材上に配置されたアルカリ金属含有板を備える対極ユニットと、前記電極前駆体と前記対極ユニットとを電気的に接続する接続ユニットと、を備え、前記アルカリ金属含有板の厚みは、前記厚みの測定位置が、前記電極前駆体と前記接続ユニットとが接続する接続位置に近いほど、大きい電極製造装置である。
本開示の別の局面である電極製造装置において、アルカリ金属含有板の厚みは、厚みの測定位置が、電極前駆体と接続ユニットとが接続する接続位置に近いほど、大きい。
そのため、アルカリ金属含有板の厚みが、接続位置に近いほど早く減少した場合でも、アルカリ金属含有板の残存する厚みは、アルカリ金属含有板におけるどの位置でも大きく変化しない。その結果、アルカリ金属含有板を効率的に使用することができる。
本開示の別の局面は、活物質を含む層を有する帯状の電極前駆体における前記活物質にアルカリ金属をドープする電極製造装置であって、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ピング槽と、前記電極前駆体を、前記ドーピング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搬送ユニットと、前記ドーピング槽に収容され、導電性基材、及び前記導電性基材上に配置されたアルカリ金属含有板を備える対極ユニットと、前記電極前駆体と前記対極ユニットとを電気的に接続する接続ユニットと、を備え、前記導電性基材は、前記アルカリ金属含有板に対向する面に孔を有する電極製造装置である。
本開示の別の局面である電極製造装置において、導電性基材は、アルカリ金属含有板に対向する面に孔を有する。そのため、アルカリ金属含有板を導電性基材から剥がす作業が容易である。
本開示の別の局面は、活物質を含む層を有する帯状の電極前駆体における前記活物質にアルカリ金属をドープする電極製造装置であって、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ピング槽と、前記電極前駆体を、前記ドーピング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搬送ユニットと、前記ドーピング槽に収容された対極ユニットと、前記電極前駆体と前記対極ユニットとを電気的に接続する接続ユニットと、を備え、前記対極ユニットは、ロッド状のアルカリ金属含有材料を収容し、前記溶液の透過を許容する収容部を備える電極製造装置である。
本開示の別の局面である電極製造装置において、対極ユニットは、ロッド状のアルカリ金属含有材料を収容する収容部を備える。収容部内のロッド状のアルカリ金属含有材料が減少したとき、新たなロッド状のアルカリ金属含有材料を収容部内に供給することができる。そのため、対極ユニットにアルカリ金属含有材料を補充する作業が容易である。
電極製造装置の構成を表す説明図である。 電解液槽を下方に移動させた状態を表す説明図である。 電極製造装置の電気的構成を表す説明図である。 対極ユニットの構成を表す側断面図である。 電極前駆体の構成を表す平面図である。 図５におけるVI-VI断面での断面図である。 対極ユニットの構成を表す側断面図である。 対極ユニットの構成を表す側断面図である。 対極ユニットの構成を表す側断面図である。 金属箔の構成を表す平面図である。 対極ユニットの構成を表す説明図である。
１…電極製造装置、７、２０３、２０５、２０７…電解液槽、９、１１、１３、１５、１７、１９、２１、２３、２５、２７、２９、３１、３０５、３０７、１０９、３１１、３１３、３１５、３１７、１１９、３２１、３２３、３３、３５、３７、３９、４１、４３、４５…搬送ローラ、４７…供給ロール、４９…巻取ロール、５１、５２、５４…対極ユニット、５３…多孔質絶縁部材、５５…支持台、５７…循環濾過ユニット、６１、６２、６４…直流電源、６３…ブロア、６６…電源制御ユニット、６７、６８、７０…支持棒、６９…仕切り板、７１…空間、７３…電極前駆体、７５…電極、７７…導電性基材、７７Ｂ…本体部、７７Ｃ…金属箔、７９…アルカリ金属含有板、８１…フィルタ、８３…ポンプ、８５…配管、８７、８９、９１、９４、９７、９９…ケーブル、９３…集電体、９５…活物質層、１０１…ＣＰＵ、１０３…洗浄槽、１０５…メモリ、１０７…孔、１１１…収容部、１１３…アルカリ金属含有材料、１１５…アノードバック、１１７…透過型センサ、１１７Ａ…光照射部、１１７Ｂ…受光部、１２１…供給ユニット、１２３…ガイド部、１２５…シャッター、１２７…開口
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．電極製造装置１の構成
電極製造装置１の構成を、図１〜図４に基づき説明する。図１に示すように、電極製造装置１は、電解液槽２０３、２０５、７、２０７と、洗浄槽１０３と、搬送ローラ９、１１、１３、１５、１７、１９、２１、２３、２５、２７、２９、３１、３０５、３０７、１０９、３１１、３１３、３１５、３１７、１１９、３２１、３２３、３３、３５、３７、３９、４１、４３、４５（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４７と、巻取ロール４９と、対極ユニット５１、５２、５４と、多孔質絶縁部材５３と、支持台５５と、循環濾過ユニット５７と、３つの直流電源６１、６２、６４と、ブロア６３と、電源制御ユニット６６と、を備える。電解液槽２０５、７、２０７はドーピング槽に対応する。搬送ローラ群は搬送ユニットに対応する。
電解液槽２０５は、図１及び図２に示すように、上方が開口した角型の槽である。電解液槽２０５の底面は、略Ｕ字型の断面形状を有する。電解液槽２０５内には、仕切り板６９と、４個の対極ユニット５１と、４個の多孔質絶縁部材５３と、搬送ローラ２７とが存在する。図２に示すように、４個の多孔質絶縁部材５３には、５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄが含まれる。
仕切り板６９は、その上端を貫く支持棒６７により支持されている。支持棒６７は図示しない壁等に固定されている。仕切り板６９のうち、上端を除く部分は、電解液槽２０５内にある。仕切り板６９は上下方向に延び、電解液槽２０５の内部を２つの空間に分割している。仕切り板６９の下端に、搬送ローラ２７が取り付けられている。仕切り板６９と搬送ローラ２７とは、それらを貫く支持棒６８により支持されている。なお、仕切り板６９の下端付近は、搬送ローラ２７と接触しないように切り欠かれている。搬送ローラ２７と、電解液槽２０５の底面との間には空間が存在する。
４個の対極ユニット５１は、それぞれ、それらの上端を貫く支持棒７０により支持され、上下方向に延びている。支持棒７０は図示しない壁等に固定されている。対極ユニット５１のうち、上端を除く部分は、電解液槽２０５内にある。４個の対極ユニット５１のうち、２個は、仕切り板６９を両側から挟むように配置されている。残りの２個の対極ユニット５１は、電解液槽２０５の内側面に沿って配置されている。
図１に示すように、仕切り板６９側に配置された対極ユニット５１と、電解液槽２０５の内側面に沿って配置された対極ユニット５１との間には空間７１が存在する。対極ユニット５１は、直流電源６１のプラス極に接続される。対極ユニット５１の詳しい構成は後述する。
それぞれの対極ユニット５１における空間７１側の表面に、多孔質絶縁部材５３が取り付けられている。多孔質絶縁部材５３は、板状の形状を有する。多孔質絶縁部材５３は、対極ユニット５１の表面に取り付けられている。多孔質絶縁部材５３が有する板状の形状とは、多孔質絶縁部材５３が対極ユニット５１の表面に取り付けられている際の形状である。多孔質絶縁部材５３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５３と、搬送ローラ群により搬送される電極前駆体７３とは非接触である。多孔質絶縁部材５３の表面から、電極前駆体７３までの最短距離ｄは、０．５〜１００ｍｍの範囲内であることが好ましく、１〜１０ｍｍの範囲内であることが特に好ましい。最短距離ｄとは、多孔質絶縁部材５３の表面のうち、電極前駆体７３に最も近い点と、電極前駆体７３との距離である。
多孔質絶縁部材５３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５３を通過することができる。そのことにより、対極ユニット５１は、ドープ溶液に接触することができる。
多孔質絶縁部材５３としては、例えば、樹脂製のメッシュ等が挙げられる。樹脂としては、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、例えば、０．１μｍ〜１０ｍｍとすることができるが、０．１〜５ｍｍの範囲内にあることが好ましい。メッシュの厚みは適宜設定でき、例えば、１μｍ〜１０ｍｍとすることができるが、３０μｍ〜１ｍｍの範囲内に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、例えば、５〜９８％とすることができるが、５〜９５％であることが好ましく、５０〜９５％の範囲内にあることがさらに好ましい。
多孔質絶縁部材５３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。
電解液槽２０３は、基本的には電解液槽２０５と同様の構成を有する。ただし、電解液槽２０３は、対極ユニット５１及び多孔質絶縁部材５３を備えない。また、電解液槽２０３は、搬送ローラ２７に代えて、搬送ローラ１７を備える。搬送ローラ１７は、搬送ローラ２７と同様のものである。
電解液槽７は、基本的には電解液槽２０５と同様の構成を有する。ただし、電解液槽７は、４個の対極ユニット５１及び搬送ローラ２７に代えて、４個の対極ユニット５４及び搬送ローラ１０９を備える。４個の対極ユニット５４は、４個の対極ユニット５１と同様のものである。搬送ローラ１０９は、搬送ローラ２７と同様のものである。対極ユニット５４は、直流電源６２のプラス極に接続される。
電解液槽２０７は、電解液槽２０５と同様の構成を有する。ただし、電解液槽２０７は、４個の対極ユニット５１及び搬送ローラ２７に代えて、４個の対極ユニット５２及び搬送ローラ１１９を備える。４個の対極ユニット５２は、４個の対極ユニット５１と同様のものである。搬送ローラ１１９は、搬送ローラ２７と同様のものである。対極ユニット５２は、直流電源６４のプラス極に接続される。
洗浄槽１０３は、基本的には電解液槽２０５と同様の構成を有する。ただし、洗浄槽１０３は、対極ユニット５１及び多孔質絶縁部材５３を備えない。また、洗浄槽１０３は、搬送ローラ２７に代えて、搬送ローラ３７を備える。搬送ローラ３７は、搬送ローラ２７と同様のものである。
搬送ローラ２５、２９、３０７、３１１、３１７、３２１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、後述する電極前駆体７３を一定の経路に沿って搬送する。搬送ローラ群が電極前駆体７３を搬送する経路は、供給ロール４７から、電解液槽２０３の中、電解液槽２０５の中、電解液槽７の中、電解液槽２０７の中、及び洗浄槽１０３の中を順次通り、巻取ロール４９に至る経路である。
その経路のうち、電解液槽２０３の中を通る部分は、まず、電解液槽２０３の内側面と、仕切り板６９との間を下方に移動し、次に、搬送ローラ１７により移動方向を上向きに変えられ、最後に、電解液槽２０３の内側面と、それに対向する仕切り板６９との間を上方に移動するという経路である。
また、上記の経路のうち、電解液槽２０５の中を通る部分は、まず、電解液槽２０５の内側面に沿って取り付けられた多孔質絶縁部材５３と、それに対向する仕切り板６９側の多孔質絶縁部材５３との間の空間７１を下方に移動し、次に、搬送ローラ２７により移動方向を上向きに変えられ、最後に、電解液槽２０５の内側面に沿って取り付けられた多孔質絶縁部材５３と、それに対向する仕切り板６９側の多孔質絶縁部材５３との間の空間７１を上方に移動するという経路である。
また、上記の経路のうち、電解液槽７の中を通る部分は、まず、電解液槽７の内側面に沿って取り付けられた多孔質絶縁部材５３と、それに対向する仕切り板６９側の多孔質絶縁部材５３との間の空間７１を下方に移動し、次に、搬送ローラ１０９により移動方向を上向きに変えられ、最後に、電解液槽７の内側面に沿って取り付けられた多孔質絶縁部材５３と、それに対向する仕切り板６９側の多孔質絶縁部材５３との間の空間７１を上方に移動するという経路である。
また、上記の経路のうち、電解液槽２０７の中を通る部分は、まず、電解液槽２０７の内側面に沿って取り付けられた多孔質絶縁部材５３と、それに対向する仕切り板６９側の多孔質絶縁部材５３との間の空間７１を下方に移動し、次に、搬送ローラ１１９により移動方向を上向きに変えられ、最後に、電解液槽２０７の内側面に沿って取り付けられた多孔質絶縁部材５３と、それに対向する仕切り板６９側の多孔質絶縁部材５３との間の空間７１を上方に移動するという経路である。
また、上記の経路のうち、洗浄槽１０３の中を通る部分は、まず、洗浄槽１０３の内側面と、仕切り板６９との間を下方に移動し、次に、搬送ローラ３７により移動方向を上向きに変えられ、最後に、洗浄槽１０３の内側面と、仕切り板６９との間を上方に移動するという経路である。
供給ロール４７は、その外周に電極前駆体７３を巻き回している。すなわち、供給ロール４７は、巻き取られた状態の電極前駆体７３を保持している。搬送ローラ群は、供給ロール４７に保持された電極前駆体７３を引き出し、搬送する。
巻取ロール４９は、搬送ローラ群により搬送されてきた電極７５を巻き取り、保管する。なお、電極７５は、電極前駆体７３に対し、電解液槽２０５、７、２０７においてアルカリ金属のプレドープを行うことで製造されたものである。電極７５はドープ電極に対応する。
図４に基づき、対極ユニット５１の構成を説明する。図４に示す２つの対極ユニット５１は、図１において、仕切り板６９の左側に位置する２つの対極ユニット５１である。なお、図４では、説明の便宜上、多孔質絶縁部材５３の記載を省略している。実際には、多孔質絶縁部材５３は、後述するアルカリ金属含有板７９の上に設けられている。
対極ユニット５１は、板状の形状を有する。対極ユニット５１は、導電性基材７７と、アルカリ金属含有板７９とを積層した構成を有する。アルカリ金属含有板７９は、導電性基材７７上に配置されている。
導電性基材７７の材質としては、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７９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７９の厚さは、例えば、０．０３〜３ｍｍとすることができる。
電極前駆体７３と搬送ローラ２５とが電気的に接続する位置を、接続位置ＣＰとする。後述するように、搬送ローラ２５は接続ユニットの一部である。接続位置ＣＰは、電極前駆体７３と接続ユニットとが接続する接続位置に対応する。接続位置ＣＰは、対極ユニット５１よりも上方にある。
導電性基材７７における、アルカリ金属含有板７９側の表面を７７Ａとする。アルカリ金属含有板７９における、電極前駆体７３に対向する表面を７９Ａとする。表面７９Ａ上の任意の位置を測定位置ＭＰ１とする。測定位置ＭＰ１における、アルカリ金属含有板７９と電極前駆体７３との距離をＬとする。測定位置ＭＰ１における、アルカリ金属含有板７９の厚みをｔとする。
厚みｔは、測定位置ＭＰ１によらず一定である。距離Ｌは、測定位置ＭＰ１が接続位置ＣＰに近いほど、大きい。表面７７Ａ上の任意の位置を測定位置ＭＰ２とする。測定位置ＭＰ２における導電性基材７７の厚みは、測定位置ＭＰ２が接続位置ＣＰに近いほど、小さい。そのため、測定位置ＭＰ２と、電極前駆体７３との距離は、測定位置ＭＰ２が接続位置ＣＰに近いほど、大きい。
図１において、仕切り板６９の右側に位置する２つの対極ユニット５１も、上記と同様の構成を有する。仕切り板６９の右側に位置する２つの対極ユニット５１の場合は、電極前駆体７３と搬送ローラ２９とが電気的に接続する位置を、接続位置ＣＰとする。
図１において、仕切り板６９の左側に位置する２つの対極ユニット５４も、上記と同様の構成を有する。仕切り板６９の左側に位置する２つの対極ユニット５４の場合は、電極前駆体７３と搬送ローラ３０７とが電気的に接続する位置を、接続位置ＣＰとする。
図１において、仕切り板６９の右側に位置する２つの対極ユニット５４も、上記と同様の構成を有する。仕切り板６９の右側に位置する２つの対極ユニット５４の場合は、電極前駆体７３と搬送ローラ３１１とが電気的に接続する位置を、接続位置ＣＰとする。
図１において、仕切り板６９の左側に位置する２つの対極ユニット５２も、上記と同様の構成を有する。仕切り板６９の左側に位置する２つの対極ユニット５２の場合は、電極前駆体７３と搬送ローラ３１７とが電気的に接続する位置を、接続位置ＣＰとする。
図１において、仕切り板６９の右側に位置する２つの対極ユニット５２も、上記と同様の構成を有する。仕切り板６９の右側に位置する２つの対極ユニット５２の場合は、電極前駆体７３と搬送ローラ３２１とが電気的に接続する位置を、接続位置ＣＰとする。
支持台５５は、電解液槽２０３、２０５、７、２０７及び洗浄槽１０３を下方から支持する。支持台５５は、その高さを変えることができる。仕切り板６９、対極ユニット５１、及び多孔質絶縁部材５３の上下方向における位置を維持したまま、電解液槽２０５を支持する支持台５５を低くすると、図２に示すように、仕切り板６９、対極ユニット５１、及び多孔質絶縁部材５３に対し、電解液槽２０５を相対的に下方に移動させることができる。また、支持台５５高くすると、仕切り板６９、対極ユニット５１、及び多孔質絶縁部材５３に対し、電解液槽２０５を相対的に上方に移動させることができる。電解液槽２０３、７、２０７及び洗浄槽１０３を支持する支持台５５も同様の機能を有する。
循環濾過ユニット５７は、電解液槽２０３、２０５、７、２０７にそれぞれ設けられている。循環濾過ユニット５７は、フィルタ８１と、ポンプ８３と、配管８５と、を備える。
電解液槽２０３に設けられた循環濾過ユニット５７において、配管８５は、電解液槽２０３から出て、ポンプ８３、及びフィルタ８１を順次通り、電解液槽２０３に戻る循環配管である。電解液槽２０３内のドープ溶液は、ポンプ８３の駆動力により、配管８５、及びフィルタ８１内を循環し、再び電解液槽２０３に戻る。このとき、ドープ溶液中の異物等は、フィルタ８１により濾過される。異物としては、ドープ溶液から析出した異物や、電極前駆体７３から発生する異物等が挙げられる。フィルタ８１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とすることができる。フィルタ８１の孔径は適宜設定でき、例えば、３０〜５０μｍとすることができる。
電解液槽２０５、７、２０７に設けられた循環濾過ユニット５７も、同様の構成を有し、同様の作用効果を奏する。なお、図１、図２において、ドープ溶液の記載は便宜上省略している。
図３に示すように、直流電源６１におけるマイナス端子は、ケーブル８７を介して、搬送ローラ２５、２９とそれぞれ接続する。また、直流電源６１のプラス端子は、ケーブル８９を介して、合計４個の対極ユニット５１にそれぞれ接続する。電極前駆体７３は、導電性の搬送ローラ２５、２９と接触する。電極前駆体７３と対極ユニット５１とは、電解液であるドープ溶液中にある。そのため、電極前駆体７３と対極ユニット５１とは電気的に接続する。
ケーブル８７、８９、及び搬送ローラ２５、２９は接続ユニットに対応する。直流電源６１は、ケーブル８７、８９、及び搬送ローラ２５、２９を介して対極ユニット５１に電流を流す。
図３に示すように、直流電源６２におけるマイナス端子は、ケーブル９１を介して、搬送ローラ３０７、３１１とそれぞれ接続する。また、直流電源６２のプラス端子は、ケーブル９４を介して、合計４個の対極ユニット５４にそれぞれ接続する。電極前駆体７３は、導電性の搬送ローラ３０７、３１１と接触する。電極前駆体７３と対極ユニット５４とは、電解液であるドープ溶液中にある。そのため、電極前駆体７３と対極ユニット５４とは電気的に接続する。
ケーブル９１、９４、及び搬送ローラ３０７、３１１は接続ユニットに対応する。直流電源６２は、ケーブル９１、９４、及び搬送ローラ３０７、３１１を介して対極ユニット５４に電流を流す。
図３に示すように、直流電源６４におけるマイナス端子は、ケーブル９７を介して、搬送ローラ３１７、３２１とそれぞれ接続する。また、直流電源６４のプラス端子は、ケーブル９９を介して、合計４個の対極ユニット５２にそれぞれ接続する。電極前駆体７３は、導電性の搬送ローラ３１７、３２１と接触する。電極前駆体７３と対極ユニット５２とは、電解液であるドープ溶液中にある。そのため、電極前駆体７３と対極ユニット５２とは電気的に接続する。
ケーブル９７、９９、及び搬送ローラ３１７、３２１は接続ユニットに対応する。直流電源６４は、ケーブル９７、９９、及び搬送ローラ３１７、３２１を介して対極ユニット５２に電流を流す。
図１に示すように、ブロア６３は、洗浄槽１０３から出てきた電極７５にガスを吹きつけて洗浄液を気化させ、電極７５を乾燥させる。使用するガスは、アルカリ金属がプレドープされた活物質に対して不活性なガスであることが好ましい。そのようなガスとして、例えば、ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス、水分が除去された除湿空気等が挙げられる。
図３に示すように、電源制御ユニット６６は、直流電源６１、６２、６４と、電気的に接続している。電源制御ユニット６６は、ＣＰＵ１０１と、例えば、ＲＡＭ又はＲＯＭ等の半導体メモリ（以下、メモリ１０５とする）と、を有するマイクロコンピュータである。
２．電極前駆体７３の構成
電極前駆体７３の構成を図５及び図６に基づき説明する。電極前駆体７３は、図５に示すように、帯状の形状を有する。電極前駆体７３は、図６に示すように、帯状の集電体９３と、その両側に形成された活物質層９５とを備える。
集電体９３としては、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９３は、上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９３の厚みは、例えば、５〜５０μｍとすることができる。
活物質層９５は、例えば、アルカリ金属をドープする前の活物質及びバインダー等を含有するスラリーを調製し、このスラリーを集電体９３上に塗布し、乾燥させることにより作製できる。
上記バインダーとしては、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。
上記スラリーは、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は、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９５の厚さは、特に限定されるものではないが、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９５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るものではなく、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、特に限定されるものではないが、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は、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は、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。
正極活物質としては、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。本開示の電極製造装置１は、負極活物質にアルカリ金属をプレドープする場合に適しており、特に、負極活物質が炭素材料又はＳｉ若しくはその酸化物を含む材料であることが好ましい。
活物質にプレドープするアルカリ金属としては、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。電極前駆体７３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９５の密度は、好ましくは１．５０〜２．００ｇ／ｃｃであり、特に好ましくは１．６０〜１．９０ｇ／ｃｃである。
３．ドープ溶液の組成
電極製造装置１を使用するとき、電解液槽２０３、２０５、７、２０７に、アルカリ金属イオンを含む溶液（以下ではドープ溶液とする）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。溶媒として、例えば、有機溶媒が挙げられる。有機溶媒としては、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は、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、上記有機溶媒として、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。上記有機溶媒は、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。
上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は、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。
上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。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。
上記ドープ溶液は、更に、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。
上記ドープ溶液は、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。難燃剤の添加量の下限としては、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、難燃剤の添加量の上限としては、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。
４．電極製造装置１を用いた電極７５の製造方法
まず、電極７５を製造するための準備として、以下のことを行う。電極前駆体７３を供給ロール４７に巻き回す。次に、搬送ローラ群により、電極前駆体７３を供給ロール４７から引き出し、上述した経路に沿って巻取ロール４９まで通紙する。そして、電解液槽２０３、２０５、７、２０７、及び洗浄槽１０３を上昇させ、図１に示す定位置へセットする。電解液槽２０３、２０５、７、２０７にドープ溶液を収容する。ドープ溶液は、上記「３．ドープ溶液の組成」で述べたものである。洗浄槽１０３に洗浄液を収容する。洗浄液は有機溶剤である。その結果、電解液槽２０３、２０５、７、２０７の空間７１は電解液で満たされる。洗浄槽１０３の空間７１は洗浄液で満たされる。
次に、搬送ローラ群により、供給ロール４７から巻取ロール４９まで通紙された電極前駆体７３を供給ロール４７から巻取ロール４９に向かって、引き出し、上述した経路に沿って搬送する。直流電源６１、６２、６４が起動した状態で、電極前駆体７３が電解液槽２０５、７、２０７内を通過するとき、活物質層９５に含まれる活物質にアルカリ金属がプレドープされる。
活物質にアルカリ金属がプレドープされることにより、電極前駆体７３が電極７５となる。電極７５は搬送ローラ群により搬送されながら、洗浄槽１０３で洗浄される。最後に、電極７５は、巻取ロール４９に巻き取られる。
電極製造装置１を用いて製造する電極７５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、電極製造装置１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、電極製造装置１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．電極製造装置１が奏する効果
（１Ａ）仮に、測定位置ＭＰ１によらず距離Ｌが一定であれば、測定位置ＭＰ１における、アルカリ金属含有板７９と搬送ローラ２５との間の電気抵抗（以下ではＭＰ１抵抗とする）は、測定位置ＭＰ１が接続位置ＣＰに近いほど、小さい。対極ユニット５１、５４、５２において、距離Ｌは、測定位置ＭＰ１が接続位置ＣＰに近いほど、大きい。そのため、ＭＰ１抵抗は、測定位置ＭＰ１がどこであっても大きく変化しない。そのことにより、厚みｔの減少の程度は、測定位置ＭＰ１がどこであっても大きく変化しない。その結果、アルカリ金属含有板７９を効率的に使用することができる。
（１Ｂ）接続位置ＣＰは、電極前駆体７３と、導電性の搬送ローラ２５、２９、３０７、３１１、３１７、３２１とが接続する位置である。そのため、電極前駆体７３と対極ユニット５１、５４、５２との電気的な接続を確実に行うことができる。
（１Ｃ）電極製造装置１は複数のアルカリ金属含有板７９を備える。２つのアルカリ金属含有板７９は、電極前駆体７３を挟んで対向するように配置される。そのため、プレドープを効率的に行うことができる。
＜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、厚みｔは、測定位置ＭＰ１によらず一定であり、距離Ｌは、測定位置ＭＰ１が接続位置ＣＰに近いほど、大きい。これに対し、第２実施形態では、図７に示すように、厚みｔは、測定位置ＭＰ１が接続位置ＣＰに近いほど、大きい。また、距離Ｌは、測定位置ＭＰ１によらず一定である。測定位置ＭＰ２と、電極前駆体７３との距離は、測定位置ＭＰ２が接続位置ＣＰに近いほど、大きい。
厚みｔが測定位置ＭＰ１によって変化するアルカリ金属含有板７９は、例えば、以下の方法で製造できる。アルカリ金属含有板７９の幅方向における両側に、厚みｔを規定するガイドを取り付けて、ロールプレスによりアルカリ金属含有板７９を製造する。このとき、ガイドの高さを、アルカリ金属含有板７９の長手方向に進むにつれて、増加させる。
２．電極製造装置１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（１Ｂ）、（１Ｃ）を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
（２Ａ）測定位置ＭＰ１によらず距離Ｌが一定であるので、ＭＰ１抵抗は、測定位置ＭＰ１が接続位置ＣＰに近いほど、小さい。そのため、厚みｔの減少の程度は、測定位置ＭＰ１が接続位置ＣＰに近いほど、大きい。厚みｔは、初期において、測定位置ＭＰ１が接続位置ＣＰに近いほど、大きい。その結果、厚みｔが減少したとき、残存する厚みｔは、測定位置ＭＰ１がどこであっても、大きく変化しない。その結果、アルカリ金属含有板７９を効率的に使用することができる。
＜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。
前述した第１実施形態では、厚みｔは、測定位置ＭＰ１によらず一定であり、測定位置ＭＰ２と、電極前駆体７３との距離は、測定位置ＭＰ２が接続位置ＣＰに近いほど、大きい。
これに対し、第２実施形態では、図８に示すように、厚みｔは、測定位置ＭＰ１が接続位置ＣＰに近いほど、小さい。また、距離Ｌは、測定位置ＭＰ１が接続位置ＣＰに近いほど、大きい。測定位置ＭＰ２と、電極前駆体７３との距離は、測定位置ＭＰ２によらず一定である。
厚みｔが位置によって変化するアルカリ金属含有板７９は、第２実施形態と同様の方法で製造できる。
２．電極製造装置１が奏する効果
以上詳述した第３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４実施形態＞
１．第１実施形態との相違点
第４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。
図９は、図１において仕切り板６９の左側に位置する２つの対極ユニット５１を示す。なお、他の対極ユニット５１、対極ユニット５４、及び対極ユニット５２も、図９に示す対極ユニット５１と同様の構成を有する。
図９に示すように、導電性基材７７は、本体部７７Ｂと、金属箔７７Ｃとを備える。本体部７７Ｂは金属から成る板状部材である。本体部７７Ｂには、例えば、孔は設けられていない。本体部７７Ｂ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。
金属箔７７Ｃは、導電性基材７７のうち、アルカリ金属含有板７９に対向する面を構成する。金属箔７７Ｃは、本体部７７Ｂとアルカリ金属含有板７９とに挟まれている。アルカリ金属含有板７９は、金属箔７７Ｃに取り付けられている。金属箔７７Ｃは、金属から成る薄膜である。金属箔７７Ｃ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。図１０に示すように、金属箔７７Ｃは、複数の孔１０７を備える。複数の孔１０７は金属箔７７Ｃの全面にわたって分布している。複数の孔１０７は、それぞれ、金属箔７７Ｃを厚み方向に貫通している。
金属箔７７Ｃの開口率は０．１％以上５０％以下であることが好ましく、１％以上２０％以下であることがより好ましい。金属箔７７Ｃの開口率が上記範囲内である場合、アルカリ金属含有板７９を導電性基材７７から剥がす作業が一層容易である。開口率とは、複数の孔１０７が存在しないと仮定した場合の金属箔７７Ｃの面積に対する、複数の孔１０７の面積の比率である。
孔１０７の直径は０．０１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることがより好ましい。孔１０７の直径が上記範囲内である場合、アルカリ金属含有板７９を導電性基材７７から剥がす作業が一層容易である。
孔１０７同士のピッチは０．０１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることがより好ましい。孔１０７同士のピッチが上記範囲内である場合、アルカリ金属含有板７９を導電性基材７７から剥がす作業が一層容易である。
アルカリ金属含有板７９と電極前駆体７３との距離Ｌは、例えば、第１実施形態と同様に、測定位置ＭＰ１に応じて変化してもよいし、測定位置ＭＰ１によらず一定であってもよい。アルカリ金属含有板７９の厚みｔは、例えば、第２実施形態と同様に、測定位置ＭＰ１に応じて変化してもよいし、測定位置ＭＰ１によらず一定であってもよい。
２．電極製造装置１が奏する効果
以上詳述した第４実施形態によれば、アルカリ金属含有板７９を導電性基材７７から剥がす作業が容易である。よって、アルカリ金属含有板７９を容易に交換することができる。
＜第５実施形態＞
１．第１実施形態との相違点
第５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。
図１１は、第５実施形態における対極ユニット５１を示す。なお、第５実施形態における対極ユニット５４、５２も、図１１に示す対極ユニット５１と同様の構成を有する。
対極ユニット５１は、収容部１１１と、ロッド状のアルカリ金属含有材料１１３と、アノードバック１１５と、を備える。
収容部１１１は、中空の箱状の部材である。収容部１１１は、上側において開口している。収容部１１１は、複数の孔が形成されたチタン製の板材により構成されている。そのため、収容部１１１は導電性の部材である。また、収容部１１１は電解液の透過を許容する。すなわち、電解液は、収容部１１１の内部と外部との間を流れることができる。
アルカリ金属含有材料１１３は、第１実施形態におけるアルカリ金属含有板７９と同様の組成を有する。ただし、アルカリ金属含有材料１１３はロッド状の形態を有する。アルカリ金属含有材料１１３は収容部１１１に収容される。アルカリ金属含有材料１１３の軸方向は、電極前駆体７３の幅方向と平行である。複数のアルカリ金属含有材料１１３が収容部１１１内に、縦一列に積み上げられている。複数のアルカリ金属含有材料１１３のうち、最も上側に位置するものは、収容部１１１の上端付近に位置する。
ケーブル８９は収容部１１１に接続している。アルカリ金属含有材料１１３は収容部１１１の内面と接している。よって、アルカリ金属含有材料１１３は、収容部１１１を介してケーブル８９に電気的に接続している。
アノードバック１１５は収容部１１１の外側を覆う。アノードバック１１５の材質として、例えば、複数の微細な孔を備えた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。複数の微細な孔の目開きは適宜設定でき、例えば、０．１μｍ〜１０ｍｍとすることができる。複数の微細な孔の目開きは、０．１〜５ｍｍの範囲内にあることが好ましい。
メッシュの厚みは適宜設定でき、例えば、１μｍ〜１０ｍｍとすることができる。メッシュの厚みは、３０μｍ〜１ｍｍの範囲内にあることが好ましい。複数の微細な孔の目開き率は適宜設定でき、例えば、５〜９８％とすることができる。複数の微細な孔の目開き率は、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。アノードバック１１５は複数の微細な孔を備えているため、電解液はアノードバック１１５を透過可能である。アノードバック１１５が備える孔は、収容部１１１が備える孔よりも小さい。
電極製造装置１は、透過型センサ１１７をさらに備える。透過型センサ１１７は、対極ユニット５１ごとに設けられている。透過型センサ１１７は、収容部１１１の上端付近に設けられている。透過型センサ１１７は、電解液の液面よりも上方に位置する。透過型センサ１１７は、光照射部１１７Ａと受光部１１７Ｂとを備える。光照射部１１７Ａと受光部１１７Ｂとは、収容部１１１を挟むように配置されている。
光照射部１１７Ａは受光部１１７Ｂに向けて光を照射する。収容部１１１の上端付近にアルカリ金属含有材料１１３が存在する場合、アルカリ金属含有材料１１３が光を遮るため、受光部１１７Ｂは光を受光しない。収容部１１１の上端付近にアルカリ金属含有材料１１３が存在しない場合、アルカリ金属含有材料１１３が光を遮らないため、受光部１１７Ｂは光を受光する。よって、透過型センサ１１７は、受光部１１７Ｂの受光状態に基づき、収容部１１１の上端付近にアルカリ金属含有材料１１３が存在するか否かを検出することができる。
電極製造装置１は、供給ユニット１２１をさらに備える。供給ユニット１２１は、対極ユニット５１ごとに設けられている。供給ユニット１２１は、対極ユニット５１の上方に設けられている。供給ユニット１２１は、電解液の液面よりも上方に位置する。供給ユニット１２１は、ガイド部１２３と、シャッター１２５とを備える。ガイド部１２３は、下側に開口１２７を有する筒状の部材である。ガイド部１２３内にアルカリ金属含有材料１１３が複数収容されている。
シャッター１２５は、開口１２７を閉じる位置と、開口１２７を開放する位置との間を移動可能である。シャッター１２５が開口１２７を閉じているとき、ガイド部１２３内のアルカリ金属含有材料１１３は落下しない。シャッター１２５が開口１２７を開放しているとき、ガイド部１２３内のアルカリ金属含有材料１１３は、開口１２７から下方に落下し、対応する対極ユニット５１の収容部１１１に供給される。
２．電極製造装置１が実行する処理
電極製造装置１は、第１実施形態の処理に加えて、さらに以下の処理を行う。電極製造装置１は、所定時間ごとに、透過型センサ１１７の検出結果を用いて、収容部１１１の上端付近にアルカリ金属含有材料１１３が存在するか否かを判断する。収容部１１１の上端付近にアルカリ金属含有材料１１３が存在する場合、電極製造装置１は処理を終了する。なお、収容部１１１の上端付近にアルカリ金属含有材料１１３が存在する場合は、収容部１１１内にアルカリ金属含有材料１１３が充分存在し、新たなアルカリ金属含有材料１１３を供給する必要がない場合である。
収容部１１１の上端付近にアルカリ金属含有材料１１３が存在しない場合、電極製造装置１は、シャッター１２５を動かして開口１２７を開放する。このとき、供給ユニット１２１が、収容部１１１に新たなアルカリ金属含有材料１１３を供給する。なお、収容部１１１の上端付近にアルカリ金属含有材料１１３が存在しない場合は、収容部１１１内のアルカリ金属含有材料１１３が消費され、アルカリ金属含有材料１１３が減少した場合である。
電極製造装置１は、新たなアルカリ金属含有材料１１３を供給しているときも、所定時間ごとに、透過型センサ１１７の検出結果を用いて、収容部１１１の上端付近にアルカリ金属含有材料１１３が存在するか否かを判断する。新たなアルカリ金属含有材料１１３を供給した結果、収容部１１１の上端付近にアルカリ金属含有材料１１３が存在するようになると、電極製造装置１は、シャッター１２５により開口１２７を閉じる。
電極製造装置１は、上記の処理を、例えば、マイコンを用いて行うことができる。また、オペレータが、透過型センサ１１７の検出結果に応じて、シャッター１２５を動かしてもよい。
３．電極製造装置１が奏する効果
以上詳述した第５実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（５Ａ）対極ユニット５１は、ロッド状のアルカリ金属含有材料１１３を収容する収容部１１１を備える。収容部１１１内のアルカリ金属含有材料１１３が減少したとき、電極製造装置１は、新たなアルカリ金属含有材料１１３を収容部１１１内に供給することができる。そのため、対極ユニット５１にアルカリ金属含有材料１１３を補充する作業が容易である。
（５Ｂ）電極製造装置１は供給ユニット１２１を備える。そのため、対極ユニット５１にアルカリ金属含有材料１１３を補充する作業が一層容易である。
（５Ｃ）電極製造装置１は、透過型センサ１１７を用いて、収容部１１１の上端付近にアルカリ金属含有材料１１３が存在するか否かを判断することができる。そのため、電極製造装置１は、収容部１１１内のアルカリ金属含有材料１１３の量を容易に検出することができる。電極製造装置１は、透過型センサ１１７の検出結果に基づき、対極ユニット５１にアルカリ金属含有材料１１３を補充することができる。
（５Ｄ）電極製造装置１は、アノードバック１１５を備える。アノードバック１１５は、収容部１１１の外側を覆う。アノードバック１１５が備える孔は、収容部１１１が備える孔よりも小さい。そのため、アルカリ金属含有材料１１３に由来するアルカリ金属の粉が対極ユニット５１の外部に流出することを抑制できる。
（５Ｅ）収容部１１１は、アルカリ金属含有材料１１３とケーブル８９とを電気的に接続することができる。
＜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）第１実施形態において、導電性基材７７の厚みはどの位置でも一定であってもよい。その場合、導電性基材７７を傾斜させることにより、測定位置ＭＰ２と、電極前駆体７３との距離を、測定位置ＭＰ２が接続位置ＣＰに近いほど、大きくすることができる。
（２）第４実施形態において、アルカリ金属含有板７９と、金属箔７７Ｃとは一体の部材であってもよい。
（３）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。なお、請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
（４）上述した電極製造装置の他、当該電極製造装置を構成要素とするシステム、電極製造方法等、種々の形態で本開示を実現することもできる。
また、上記有機溶媒として、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。上記有機溶媒は、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。
これに対し、第３実施形態では、図８に示すように、厚みｔは、測定位置ＭＰ１が接続位置ＣＰに近いほど、小さい。また、距離Ｌは、測定位置ＭＰ１が接続位置ＣＰに近いほど、大きい。測定位置ＭＰ２と、電極前駆体７３との距離は、測定位置ＭＰ２によらず一定である。
また、上記有機溶媒として、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。上記有機溶媒は、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。
これに対し、第３実施形態では、図８に示すように、厚みｔは、測定位置ＭＰ１が接続位置ＣＰに近いほど、小さい。また、距離Ｌは、測定位置ＭＰ１が接続位置ＣＰに近いほど、大きい。測定位置ＭＰ２と、電極前駆体７３との距離は、測定位置ＭＰ２によらず一定である。

Claims (6)

  1. 活物質を含む層を有する帯状の電極前駆体における前記活物質にアルカリ金属をドープする電極製造装置であって、
    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ピング槽と、
    前記電極前駆体を、前記ドーピング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搬送ユニットと、
    前記ドーピング槽に収容され、導電性基材、及び前記導電性基材上に配置されたアルカリ金属含有板を備える対極ユニットと、
    前記電極前駆体と前記対極ユニットとを電気的に接続する接続ユニットと、
    を備え、
    前記アルカリ金属含有板と前記電極前駆体との距離は、前記距離の測定位置が、前記電極前駆体と前記接続ユニットとが接続する接続位置に近いほど、大きい電極製造装置。
  2. 活物質を含む層を有する帯状の電極前駆体における前記活物質にアルカリ金属をドープする電極製造装置であって、
    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ピング槽と、
    前記電極前駆体を、前記ドーピング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搬送ユニットと、
    前記ドーピング槽に収容され、導電性基材、及び前記導電性基材上に配置されたアルカリ金属含有板を備える対極ユニットと、
    前記電極前駆体と前記対極ユニットとを電気的に接続する接続ユニットと、
    を備え、
    前記アルカリ金属含有板の厚みは、前記厚みの測定位置が、前記電極前駆体と前記接続ユニットとが接続する接続位置に近いほど、大きい電極製造装置。
  3. 活物質を含む層を有する帯状の電極前駆体における前記活物質にアルカリ金属をドープする電極製造装置であって、
    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ピング槽と、
    前記電極前駆体を、前記ドーピング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搬送ユニットと、
    前記ドーピング槽に収容され、導電性基材、及び前記導電性基材上に配置されたアルカリ金属含有板を備える対極ユニットと、
    前記電極前駆体と前記対極ユニットとを電気的に接続する接続ユニットと、
    を備え、
    前記導電性基材は、前記アルカリ金属含有板に対向する面に孔を有する電極製造装置。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の電極製造装置であって、
    前記搬送ユニットは、前記接続ユニットの一部である導電性の搬送ローラを備え、
    前記接続位置は、前記電極前駆体と前記導電性の搬送ローラとが接続する位置である電極製造装置。
  5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の電極製造装置であって、
    前記電極前駆体を挟んで対向するように配置された複数の前記アルカリ金属含有板を備える電極製造装置。
  6. 活物質を含む層を有する帯状の電極前駆体における前記活物質にアルカリ金属をドープする電極製造装置であって、
    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ピング槽と、
    前記電極前駆体を、前記ドーピング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搬送ユニットと、
    前記ドーピング槽に収容された対極ユニットと、
    前記電極前駆体と前記対極ユニットとを電気的に接続する接続ユニットと、
    を備え、
    前記対極ユニットは、ロッド状のアルカリ金属含有材料を収容し、前記溶液の透過を許容する収容部を備える電極製造装置。
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