KR20170017744A

KR20170017744A - 전극판의 제조 방법 및 제조 장치

Info

Publication number: KR20170017744A
Application number: KR1020160098012A
Authority: KR
Inventors: 다카히코 나카노
Original assignee: 도요타 지도샤（주）
Priority date: 2015-08-05
Filing date: 2016-08-01
Publication date: 2017-02-15
Also published as: CN106450164B; JP2017033848A; CN106450164A; US10236498B2; JP6354698B2; US20170040591A1; KR101787564B1

Abstract

제 1 위치에서는, 제 1 및 제 2 롤(10, 20)에 의해 활물질층 재료를 가압하고, 제 2 롤(20) 상에 활물질층을 형성한다. 또한, 제 2 롤(20)의 회전 방향에 있어서의 제 1 위치의 하류이며 제 3 롤(30)이 제 2 롤(20)과 대향하는 제 2 위치의 상류의 제 3 위치에서는, 제거부(40)의 제거면과 제 2 롤(20)의 사이에서 활물질층 중의 비형성 영역에 대응하는 개소를 가압하고, 그 가압 개소를 제 2 롤(20) 상으로부터 제거면에 전사시킴으로써 제거한다. 제 2 위치에서는, 활물질층을, 제 2 롤(20) 상으로부터 집전박(110)의 표면에 전사시킨다.

Description

전극판의 제조 방법 및 제조 장치{ELECTRODE PLATE MANUFACTURING METHOD AND ELECTRODE PLATE MANUFACTURING APPARATUS}

본 발명은, 전극판의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 전극판을, 띠 형상의 집전박을 반송하면서, 반송되는 집전박의 폭 방향의 일부에 활물질층을 형성함으로써 제조하는 전극판의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.

리튬 이온 이차전지 등의 전지는 음양의 전극판과 전해액을 케이스 내부에 수용하여 이루어지는 것이다. 음양의 전극판은 집전박과 활물질층을 가지는 것이다. 활물질층에는, 적어도 충방전에 기여하는 활물질과, 활물질을 집전박 상에 결착시켜 활물질층을 형성하기 위한 결착재가 포함되어 있다. 이와 같은 전극판의 제조 방법에 관련되는 선행 기술로서, 예를 들면, 일본 공개특허 특개2014-191880에 기재된 것을 들 수 있다.

일본 공개특허 특개2014-191880에는, 상방으로부터 활물질 등을 포함하는 분말 성분을 한 쌍의 프레스 롤의 대향 위치에 공급하고, 한 쌍의 프레스 롤의 대향 위치에 있어서 분말 성분을 프레스함으로써 활물질층을 형성하는 기술이 개시되어 있다. 또한, 일본 공개특허 특개2014-191880에서는, 집전박을, 한 쌍의 프레스 롤의 대향 위치에, 그 일방의 프레스 롤의 외주면에 감아 건 상태로 통과시키고 있다. 이로 인해, 한 쌍의 프레스 롤의 대향 위치에 있어서, 집전박의 표면에 활물질층을 형성하여 전극판을 제조하는 방법이 기재되어 있다.

그런데, 전극판에는, 집전박 상에 활물질층이 형성되어 이루어지는 형성 영역과, 집전박이 노출된 비형성 영역이 설치되어 있는 경우가 있다. 그리고, 상기의 선행 기술과 같은 구성의 장치에 있어서, 집전박의 폭 방향에 형성 영역과 비형성 영역을 설치하면서 전극판을 제조하기 위해서는, 집전박의 형성 영역이 되는 개소에만 분말 성분을 공급해야 한다. 그 때문에, 예를 들면, 형성 영역과 비형성 영역의 경계선에 칸막이판을 설치하여, 형성 영역측에만 분말 성분을 공급하는 것을 생각할 수 있다.

또한, 전극판에 있어서의 형성 영역과 비형성 영역의 경계선은, 집전박의 반송 방향에 평행이 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 품질이 높은 전극판을 제조하기 위함이다. 그리고, 형성 영역과 비형성 영역의 경계선을 집전박의 반송 방향과 평행이 되도록 형성하기 위해서는, 칸막이판을 집전박 및 프레스 롤에 접촉시켜야 한다. 집전박 및 프레스 롤과 칸막이판의 사이에 간극이 있는 경우에는, 형성 영역이 되는 개소에 공급된 분말 성분이, 그 간극을 통과하여 비형성 영역이 되는 개소로 밀려나와 버리기 때문이다.

그러나, 칸막판을 집전박이나 프레스 롤에 접촉시킨 경우에는, 이들에게 상처가 생겨버리는 경우가 있다. 그리고, 집전박이나 프레스 롤에 상처가 생겨버린 경우에는 품질이 높은 전극판을 제조할 수 없다. 즉, 상기의 선행 기술과 같은 구성의 장치에서는, 폭 방향에 형성 영역과 비형성 영역을 가지는 전극판을, 높은 품질을 유지하면서 제조하는 것이 곤란하다.

본 발명은, 폭 방향에 형성 영역과 비형성 영역을 가짐과 함께, 높은 품질의 전극판을 제조할 수 있는 전극판의 제조 방법 및 제조 장치를 제공한다.

본 발명의 양태는, 집전박의 표면에 활물질 및 결착재를 적어도 포함하는 활물질층이 형성되어 이루어지는 형성 영역과, 집전박이 노출되어 있는 비형성 영역을 가지는 전극판을, 띠 형상의 집전박을 반송하면서, 반송되는 집전박의 폭 방향의 일부에 활물질층을 형성함으로써 제조하는 전극판의 제조 방법에 관한 것이다. 서로 평행하게 배치되어 있음과 함께, 외주면끼리가 대향하는 제 1 위치에 있어서의 외주면의 이동 방향이 모두 연직 방향의 하향이 되는 방향으로 회전하는 제 1 롤 및 제 2 롤과, 제 1 위치 이외의 제 2 위치에서 서로 대향하고, 제 2 롤과 서로 평행하게 배치되어 있음과 함께, 제 2 위치에 있어서의 외주면의 이동 방향이 제 2 롤의 외주면의 이동 방향과 동일해지는 방향으로 회전하는 제 3 롤과, 제 2 롤의 회전 방향에 있어서의 제 1 위치의 하류측이며 제 2 위치의 상류측의 제 3 위치에 설치되고, 제 2 롤에 대향하는 제거면을, 제 3 위치에 있어서의 제 2 롤의 외주면의 이동 방향과 동일 방향으로 이동시키는 제거부와, 제 1 위치의 상방으로부터 제 1 위치를 향하여, 활물질 및 결착재를 적어도 포함하는 활물질층 재료를 공급하는 공급부를 가지고, 제 2 롤이, 제 1 롤의 원주 속도보다 빠른 원주 속도로 회전하고, 제 3 롤이, 제 2 롤의 원주 속도보다 빠른 원주 속도로 회전하며, 제거부가, 제거면을 제 2 롤의 외주면의 제 3 위치에 있어서의 이동 속도보다 빠른 이동 속도로 이동시킴과 함께, 비형성 영역에 대응하는 영역에, 형성 영역에 대응하는 영역보다 제 2 롤을 향하여 돌출되는 돌출부를 가지는 전극판 제조 장치를 이용하여, 회전하는 제 1 롤 및 제 2 롤에 의해, 공급부에 의해 공급된 활물질층 재료를 제 1 위치로 통과시키면서 가압시킴과 함께, 가압한 활물질층 재료를 제 2 롤 상에 부착시켜 활물질층을 형성시키고, 제거부의 돌출부에 의해, 제거면과 제 2 롤의 사이에서 제 3 위치를 통과하는 활물질층 중의 비형성 영역에 대응하는 개소를 두께 방향으로 가압시킴과 함께, 그 가압한 활물질층의 개소를 제 2 롤 상으로부터 제거면에 전사시킴으로써 제거하고, 회전하는 제 3 롤에 의해, 집전박을 반송시키면서 제 2 위치에 통과시킴과 함께, 제 2 롤과의 사이에서 제 2 위치를 통과하는 집전박 및 활물질층을 이들의 두께 방향으로 가압하고, 활물질층을 제 2 롤 상으로부터 집전박의 표면에 전사시킨다.

이 제조 방법에서는, 제 1 위치에 있어서 제 2 롤 상에 형성된 활물질층 중의 비형성 영역에 대응하는 개소를, 제 2 위치에 있어서, 제거부의 제거면에 의해 제 2 롤 상으로부터 제거할 수 있다. 즉, 활물질층 재료를 가압함으로써 형성된 활물질층에 있어서, 품질이 불균일해져 버리기 쉬운 폭 방향의 단부(端部) 부근이 제거되어 있다. 그리고, 제 2 롤 상에는, 형성된 활물질층 중의, 품질이 균일한 형성 영역에 대응하는 개소만을 남길 수 있다. 또한, 그 제 2 롤 상의 형성 영역에 대응하는 활물질층을, 제 2 위치에 있어서, 제 2 롤 상으로부터 집전박의 표면에 전사시킨다. 따라서, 폭 방향에 형성 영역과 비형성 영역을 가지는 높은 품질의 전극판을 제조할 수 있다.

제 2 롤과 외주면이 제 3 위치에서 서로 대향하고, 제 2 롤과 서로 평행하게 배치되어 있음과 함께, 제 3 위치에 있어서의 외주면의 이동 방향이 제 2 롤의 외주면의 이동 방향과 동일해지는 방향으로 회전하는 제거롤과, 제거롤에 감아 걸리고, 제거롤의 회전에 의해 제 3 위치를 통과함과 함께, 제 2 롤측의 면에 제거면이 설치되어 있는 제거 필름을 가지는 상기 제거부를 이용하고, 축 방향에 있어서의 비형성 영역에 대응하는 영역이, 형성 영역에 대응하는 영역보다 직경 방향으로 돌출됨으로써 돌출부가 형성되어 있는 상기 제거롤을 이용해도 된다. 제거 필름은, 강도가 높은 것이 아니기 때문에, 제 3 위치의 통과시에 사행(蛇行)되어 버리는 경우가 있다. 한편, 제거롤에는 강도가 높은 것을 이용할 수 있다. 따라서, 제거 필름의 사행시에도 안정적으로 높은 품질의 전극판을 제조할 수 있다.

본 발명의 제 2 양태는, 집전박의 표면에 활물질 및 결착재를 적어도 포함하는 활물질층이 형성되어 이루어지는 형성 영역과, 상기 집전박이 노출되어 있는 비형성 영역을 가지는 전극판을 제조하는 장치에 관한 것이다. 이 장치는, 서로 평행하게 배치되어 있음과 함께, 외주면끼리가 대향하는 제 1 위치에 있어서의 외주면의 이동 방향이 모두 연직 방향의 하향이 되는 방향으로 회전하도록 구성된 제 1 롤 및 제 2 롤과, 상기 제 1 위치 이외의 제 2 위치에서 서로 대향하고, 상기 제 2 롤과 서로 평행하게 배치되어 있음과 함께, 상기 제 2 위치에 있어서의 외주면의 이동 방향이 제 2 롤의 외주면의 이동 방향과 동일해지는 방향으로 회전하도록 구성된 제 3 롤과, 상기 제 2 롤의 회전 방향에 있어서의 상기 제 1 위치의 하류측이며 상기 제 2 위치의 상류측의 제 3 위치에 설치되고, 상기 제 2 롤에 대향하는 제거면을, 상기 제 3 위치에 있어서의 상기 제 2 롤의 외주면의 이동 방향과 동일 방향으로 이동시키도록 구성되고, 상기 비형성 영역에 대응하는 영역에, 상기 형성 영역에 대응하는 영역보다 상기 제 2 롤을 향하여 돌출되는 돌출부를 가지는 제거부와, 상기 제 1 위치의 상방으로부터 상기 제 1 위치를 향하여, 상기 활물질 및 상기 결착재를 적어도 포함하는 활물질층 재료를 공급하도록 구성된 공급부와, 상기 제 2 롤을, 상기 제 1 롤의 원주 속도보다 빠른 원주 속도로 회전시키고, 상기 제 3 롤을, 상기 제 2 롤의 원주 속도보다 빠른 원주 속도로 회전시키며, 상기 제거부를, 상기 제거면을 상기 제 2 롤의 외주면의 상기 제 3 위치에 있어서의 이동 속도보다 빠른 이동 속도로 이동시키도록 구성된 제어부(control unit)를 가진다.

상기 제거부는, 상기 제 2 롤과 외주면이 상기 제 3 위치에서 서로 대향하고, 상기 제 2 롤과 서로 평행하게 배치되어 있음과 함께, 상기 제 3 위치에 있어서의 외주면의 이동 방향이 제 2 롤의 외주면의 이동 방향과 동일해지는 방향으로 회전하는 제거롤과, 상기 제거롤에 감아 걸리고, 상기 제거롤의 회전에 의해 상기 제 3 위치를 통과함과 함께, 상기 제 2 롤측의 면에 상기 제거면이 설치되어 있는 제거 필름을 가지고 있어도 된다. 상기 돌출부의, 축 방향에 있어서의 상기 비형성 영역에 대응하는 영역은, 상기 형성 영역에 대응하는 영역보다 직경 방향으로 돌출되어 있어도 된다.

본 발명에 의하면, 폭 방향에 형성 영역과 비형성 영역을 가짐과 함께, 높은 품질의 전극판을 제조할 수 있는 전극판의 제조 방법이 제공되어 있다.

본 발명의 실시형태의 특징, 장점, 기술적 및 산업적 특성은 아래 첨부된 도면을 참조하여 기술될 것이며, 도면 내에 동일 요소는 동일 참조 번호로 표시된다.
도 1은, 실시형태에 관련되는 전극판의 단면도이다.
도 2는, 실시형태에 관련되는 전극판 제조 장치의 개략 구성도이다.
도 3은, 실시형태에 관련되는 전극판 제조 장치의 제 1 대향 위치에 있어서의 평면도이다.
도 4는, 실시형태에 관련되는 전극판 제조 장치의 제거 위치에 있어서의 단면도이다.
도 5는, 제 1 대향 위치로부터 전극판이 제조될 때까지의 활물질층의 평면도이다.
도 6은, 제 1 대향 위치로부터 제거 위치까지의 사이에 있어서의 활물질층의 단면도이다.
도 7은, 제거 위치로부터 제 2 대향 위치까지의 사이에 있어서의 활물질층의 단면도이다.
도 8은, 변형례의 제거부의 제거 위치에 있어서의 단면도이다.
도 9는, 도 8과는 다른 변형례의 제거부의 제거 위치에 있어서의 단면도이다.
도 10은, 도 9에 나타내는 변형례의 제거부의 정면도이다.

이하, 본 발명을 구체화한 최선의 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

먼저, 도 1에 의해, 본 형태에 있어서 제조되는 전극판(100)에 대하여 설명한다. 전극판(100)은, 도 1의 단면도에 나타내는 바와 같이, 집전박(110)과 활물질층(120)을 가지고 있다. 전극판(100)은, 도 1에 있어서 안 길이 방향으로 긴 것이다.

본 형태의 전극판(100)에 있어서, 활물질층(120)은 집전박(110)의 제 1 면(111)에만 형성되어 있다. 전극판(100)은, 예를 들면, 리튬 이온 이차전지 등의 이차전지를 구성하기 위한 양극 또는 음극으로서 이용되는 것이다. 전극판(100)은, 양극 또는 음극으로서 이차전지의 제조에 이용될 때에는 적절히 필요한 사이즈로 잘라내어진다.

집전박(110)으로서는 예를 들면 금속박을 이용할 수 있다. 또한, 활물질층(120)은 적어도 활물질(131) 및 결착재(132)를 포함하는 것이다. 활물질(131)은 전지에 있어서의 충방전에 기여하는 것이다. 또한, 결착재(132)는, 활물질층(120)을 구성하는 재료를 서로 결착시켜 활물질층(120)을 형성함과 함께, 그 활물질층(120)을 집전박(110)의 제 1 면(111)에 결착시키기 위한 것이다.

구체적으로는, 전극판(100)이 리튬 이온 이차전지의 양극인 경우, 예를 들면, 집전박(110)으로서 알루미늄박을, 활물질(131)로서 LiNi₀ _. ₅Mn₁ _. ₅O₄를, 결착재(132)로서 폴리불화비닐리덴(PVDF)을 이용할 수 있다. 또는, 전극판(100)이 리튬 이온 이차전지의 음극인 경우, 예를 들면, 집전박(110)으로서 구리박을, 활물질(131)로서 탄소 재료를, 결착재(132)로서 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)를 이용할 수 있다. 또한, 활물질층(120)에는 적절히 활물질층(120) 내의 도전성을 높이기 위한 도전재 등, 활물질(131) 및 결착재(132) 이외의 재료가 더 포함되어 있어도 된다.

또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 형태의 전극판(100)에는, 집전박(110)의 제 1 면(111)에 활물질층(120)이 형성되어 이루어지는 형성 영역(M)과, 활물질층(120)이 형성되어 있지 않아 집전박(110)의 제 1 면(111)이 노출되어 있는 비형성 영역(N1, N2)이 설치되어 있다. 비형성 영역(N1, N2)은 각각 도 1에 나타내는 전극판(100)의 좌우 방향인 폭 방향의 양단(兩端)에 설치되어 있다. 형성 영역(M)은 양단의 비형성 영역(N1, N2)에 끼워진 폭 방향의 중앙에 설치되어 있다. 즉, 형성 영역(M) 및 비형성 영역(N1, N2)은 모두 전극판(100)의 길이 방향으로 연장되는 것이다. 또한, 도 1에는 형성 영역(M)의 폭 방향에 있어서의 길이를 길이(LM)에 의해 나타내고 있다.

다음에, 본 형태에 있어서 전극판(100)의 제조에 이용하는 전극판 제조 장치에 대하여 설명한다. 도 2에 본 형태의 전극판 제조 장치(1)의 개략 구성도를 나타내고 있다. 도 2에는 좌우 방향의 X축, 상하 방향의 Y축을 나타내고 있다. 또한, 도 2에 있어서의 안 길이 방향을 Z축으로 한다. 전극판 제조 장치(1)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제 1 롤(10), 제 2 롤(20), 제 3 롤(30), 제거부(40), 분체 공급부(70)를 가지고 있다. 도 2에 있어서, 상하 방향이 연직 방향이고, 중력은 하향으로 작용하고 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 제 1 롤(10), 제 2 롤(20), 제 3 롤(30)은 모두 축 방향을 수평으로 한 상태로 배치되어 있다. 제 1 롤(10), 제 2 롤(20), 제 3 롤(30)은, 예를 들면, 금속 등의 강도가 높은 재질의 것이다. 또한, 제 1 롤(10) 및 제 2 롤(20)은, 각각의 외주면(11, 21)이 제 1 대향 위치(A)에 있어서 서로 대향한 상태로 평행하게 배치되어 있다. 또한, 제 3 롤(30)은, 제 2 롤(20)과 외주면(21, 31)이 제 2 대향 위치(B)에 있어서 서로 대향한 상태로 제 2 롤(20)과 평행하게 배치되어 있다.

또한, 제 1 롤(10) 및 제 2 롤(20)은 축간 거리가 일정한 간격이 되도록 유지되어 있다. 그리고, 제 1 대향 위치(A)에 있어서의 제 1 롤(10)의 외주면(11)과 제 2 롤(20)의 외주면(21)의 사이에는 간극(GA)이 설치되어 있다. 또한, 제 3 롤(30)은 제 2 롤(20)과의 축간 거리가 일정한 간격이 되도록 유지되어 있다. 그리고, 제 2 대향 위치(B)에 있어서의 제 2 롤(20)의 외주면(21)과 제 3 롤(30)의 외주면(31)의 사이에는 간극(GB)이 설치되어 있다.

또한, 제 1 롤(10), 제 2 롤(20), 제 3 롤(30)은 전극판(100)을 제조할 때에는 각각 회전하는 것이다. 도 2에는 제 1 롤(10), 제 2 롤(20), 제 3 롤(30)의 각 회전 방향을 각각 화살표에 의해 나타내고 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 제 1 롤(10) 및 제 3 롤(30)의 회전 방향은 시계 방향이고, 제 2 롤(20)의 회전 방향은 반시계 방향이다.

즉, 제 1 롤(10) 및 제 2 롤(20)의 회전 방향은, 제 1 대향 위치(A)에 있어서의 외주면(11, 21)의 이동 방향이 모두 연직 방향의 하향이 되는 방향이다. 또한, 제 2 롤(20)은, 제 1 롤(10)의 원주 속도보다 빠른 원주 속도로 회전하는 것이다. 또한, 제 3 롤(30)의 회전 방향은, 제 2 대향 위치(B)에 있어서의 외주면(31)의 이동 방향이 제 2 롤(20)의 외주면(21)의 이동 방향과 동일해지는 방향이다. 또한, 제 3 롤(30)은 제 2 롤(20)의 원주 속도보다 빠른 원주 속도로 회전하는 것이다.

분체 공급부(70)는, 제 1 롤(10) 및 제 2 롤(20)이 대향하고 있는 제 1 대향 위치(A)의 상방에 설치되어 있다. 분체 공급부(70)는, 내부에 수용하고 있는 분말 성분(130)을 낙하에 의해 공급하는 것이 가능한 것이다. 즉, 분체 공급부(70)는, 분말 성분(130)을 제 1 대향 위치(A)의 상방으로부터 제 1 대향 위치(A)를 향하여 공급하는 것이 가능한 것이다. 분체 공급부(70)에 의해 공급된 분말 성분(130)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제 1 대향위치(A)의 상측에 있어서의 제 1 롤(10)과 제 2 롤(20)의 사이에 쌓여 있다.

분말 성분(130)은 활물질층(120)을 형성하기 위한 분말의 재료를 포함하는 활물질층 재료이다. 본 형태의 분말 성분(130)은 활물질(131)과 결착재(132)를 포함하고 있다. 또한, 본 형태의 분말 성분(130)에 있어서의 입자는, 활물질(131)과 결착재(132)를 조립(造粒)하여 이루어지는 조립 입자이다. 또한, 활물질(131) 및 결착재(132) 이외에도 도전재 등의 재료를 포함하는 활물질층(120)을 형성하는 경우에는, 그 재료의 분말을 분말 성분(130)에 혼합해 두면 된다.

또한, 제 1 대향 위치(A)의 상측의 제 1 롤(10)과 제 2 롤(20)의 사이에는 칸막이판(71)이 설치되어 있다. 도 3에 제 1 대향 위치(A)에 있어서의 평면도를 나타내고 있다. 도 3에 있어서, X축 방향이 좌우 방향이고, Z축 방향이 상하 방향이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 칸막이판(71)은 설치되어 있고, 한 쌍의 칸막이판(71)은, 그 사이에 길이(LK)의 간격을 두고 배치되어 있다.

분말 성분(130)은, 분체 공급부(70)에 의해 한 쌍의 칸막이판(71)의 사이에 공급되어, 도 3에 나타내는 바와 같이 한 쌍의 칸막이판(71)의 사이에 쌓여 있다. 칸막이판(71)은, 제 1 대향 위치(A)의 상측에 있어서의 제 1 롤(10)과 제 2 롤(20)의 사이에 쌓여 있는 분말 성분(130)의, 제 1 롤(10) 및 제 2 롤(20)의 축 방향에 있어서의 위치를 규제하는 것이 가능한 것이다. 또한, 본 형태에 있어서, 한 쌍의 칸막이판(71)의 간격의 길이(LK)는, 전극판(100)에 있어서의 형성 영역(M)의 폭 방향의 길이(LM) 이상의 길이이다.

또한, 본 형태에 있어서, 칸막이판(71)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제 1 롤(10)의 외주면(11) 및 제 2 롤(20)의 외주면(21)의 사이에 간극(GK)을 설치하여 배치되어 있다. 즉, 칸막이판(71)은 제 1 롤(10) 및 제 2 롤(20)에 접촉하고 있지 않다. 따라서, 전극판 제조 장치(1)에 있어서, 제 1 롤(10) 및 제 2 롤(20)에 칸막이판(71)이 접촉하지 않아, 외주면(11, 21)이 상처나버리는 것이 억제되어 있다.

제거부(40)는, 제 2 롤(20)의 회전 방향에 있어서의 제 1 대향 위치(A)의 하류측이며 제 2 대향 위치(B)의 상류측에 위치하는 제거 위치(C)에 설치되어 있다. 또한, 본 형태의 제거부(40)는 제거롤(50)과 제거 필름(60)에 의해 구성되어 있다. 제거롤(50)에 대해서도, 축 방향을 수평으로 한 상태로 배치되어 있다. 제거롤(50)은, 예를 들면, 금속 등의 강도가 높은 재질의 것이다.

도 4에 제거 위치(C)에 있어서의 단면도를 나타내고 있다. 도 4에 있어서, Z축 방향이 좌우 방향이고, Y축 방향이 상하 방향이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 제거롤(50)은, 축 방향의 양단에 각각 위치하는 대경부(51)와 양단의 대경부(51)에 끼워진 축 방향의 중앙에 위치하는 소경부(55)를 가지고 있다. 대경부(51)는 소경부(55)보다 직경이 크고, 직경 방향으로 돌출되어 있다. 이 때문에, 대경부(51)는 소경부(55)보다 제 2 롤(20)을 향하여 돌출되어 있는 부분이다. 즉, 이 대경부(51)가 특허청구범위에 있어서의 「돌출부」에 상당한다. 도 4에는 대경부(51)의 반경과 소경부(55)의 반경의 차이(D)를 나타내고 있다.

또한, 제거롤(50)의 양단에 위치하는 대경부(51)의 사이에는, 길이(LM)의 간격이 설치되어 있다. 이로 인해, 대경부(51)는 전극판(100)의 비형성 영역(N1, N2)에 대응하는 영역에 설치되어 있다. 또한, 소경부(55)는 전극판(100)의 형성 영역(M)에 대응하는 영역에 설치되어 있다.

또한, 제거롤(50)은, 그 대경부(51)의 외주면(52)이 제 2 롤(20)의 외주면(21)과 제거 위치(C)에 있어서 대향한 상태로, 제 2 롤(20)과 평행하게 배치되어 있다. 그리고, 제거롤(50)은 전극판(100)을 제조할 때에는, 도 2에 화살표로 나타내는 바와 같이, 시계 방향으로 회전한다. 즉, 제거롤(50)의 회전 방향은, 제거 위치(C)에 있어서의 외주면(52)의 이동 방향이 제 2 롤(20)의 외주면(21)의 이동 방향과 동일해지는 방향이다.

제거 필름(60)은 장척(長尺)의 띠 형상의 부재이다. 제거 필름(60)으로서는 두께가 5㎛∼100㎛의 것을 이용할 수 있다. 본 형태에서는, 제거 필름(60)으로서 두께가 50㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)의 필름을 이용하고 있다. 또한, 제거 필름(60)으로서는 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리염화비닐(PVC), 폴리이미드(PI) 등, PET 이외의 수지 필름을 이용할 수도 있다.

제거 필름(60)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제거 위치(C)에 있어서의 제거롤(50) 상에 감아 걸려 있다. 이 때문에, 전극판(100)의 제조시에는, 회전하는 제거롤(50)에 의해 반송된다. 즉, 제거 필름(60)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제거롤(50)의 왼쪽 아래로부터 제거 위치(C)을 향하여 이동하고, 제거 위치(C)를 통과한 후, 제거롤(50)의 오른쪽 아래를 향하여 이동하도록 반송된다.

또한, 제거 필름(60)은, 반송됨으로써, 제 1 면(61)을 제 2 롤(20)측으로, 제 2 면(62)을 제거롤(50)측으로 향한 상태로 제거 위치(C)를 통과한다. 이 때문에, 제거 필름(60)의 제 1 면(61)은 제 2 롤(20)에 대향하는 면이다. 또한, 제거롤(50)은, 제 2 롤(20)과의 축간 거리가 일정한 간격이 되도록 유지되어 있다. 그리고, 제거 위치(C)에 있어서의 제거 필름(60)의 제 1 면(61)과 제 2 롤(20)의 외주면(21)의 사이에는 간극(GC)이 설치되어 있다.

전술한 바와 같이, 제 2 롤(20)과 제거롤(50)은 제거 위치(C)에 있어서의 외주면(21, 52)의 이동 방향이 동일해지는 방향으로 회전한다. 이 때문에, 제거 위치(C)에 있어서의 제거 필름(60)의 제 1 면(61)은, 제거 위치(C)에 있어서의 제 2 롤(20)의 외주면(21)의 이동 방향과 동일 방향으로 이동한다. 또한, 본 형태의 제거롤(50)은, 대경부(51)에 있어서의 원주 속도가 제 2 롤(20)의 원주 속도보다 빠른 원주 속도로 회전하는 것이다. 이 때문에, 제거 위치(C)에 있어서의 제거 필름(60)의 제 1 면(61)의 이동 속도는 제 2 롤(20)의 원주 속도보다 빠른 것이다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 제거 필름(60)은, 제 1 면(61) 및 제 2 면(62)이 모두 평면인 것이다. 그리고, 제거 필름(60)의 제 2 면(62)은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 제거롤(50)의 대경부(51)의 외주면(52)에 감아 걸려 있다. 즉, 제거 필름(60)의 제 2 면(62)은 소경부(55)의 외주면(56)에는 접촉하고 있지 않다. 대경부(51)와 소경부(55)는 반경에 차이(D)가 있기 때문이다.

또한, 제 3 롤(30)의 외주면(31)에는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 집전박(110)이 감아 걸려 있다. 집전박(110)은, 그 폭 방향을 제 3 롤(30)의 축 방향에 맞춘 상태로 제 3 롤(30)에 감아 걸려 있다. 또한, 집전박(110)은, 제 2 면(112)측을 제 3 롤(30)의 외주면(31)을 향한 상태로, 제 3 롤(30)의 제 2 대향 위치(B)에 감아 걸려 있다. 이 때문에, 집전박(110)은 제 3 롤(30)의 회전에 의해 반송된다.

또한, 집전박(110)의 제 1 면(111)은, 제 2 대향 위치(B)에 있어서, 제 2 롤(20)의 외주면(21)에 대향하고 있다. 또한, 제 3 롤(30)은, 전술한 바와 같이, 제 2 롤(20)보다 빠른 원주 속도로 회전하는 것이다. 이 때문에, 제 2 대향 위치(B)에 있어서의 집전박(110)의 제 1 면(111)의 이동 속도는, 제 2 대향 위치(B)에 있어서의 제 2 롤(20)의 외주면(21)의 이동 속도보다 빠른 것이다.

또한, 집전박(110)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제 3 롤(30)의 오른쪽 아래로부터 전극판 제조 장치(1) 내에 공급되고, 제 2 대향 위치(B)를 통과한 후, 제 3 롤(30)의 오른쪽 위를 향하여 배출되도록 반송되고 있다. 집전박(110)은, 전극판 제조 장치(1)에 공급되어 올 때에는, 그 제 1 면(111)에 아직 아무것도 형성되어 있지 않은 상태이다. 그리고, 전극판 제조 장치(1)는, 제 2 대향 위치(B)에 있어서 집전박(110)의 제 1 면(111)에 활물질층(120)을 형성함으로써, 전극판(100)을 제조하는 것이 가능한 것이다. 또한, 제 1 롤(10), 제 2 롤(20), 제 3 롤(30), 제거롤(50)의 회전 속도, 제거 필름(60)의 반송 속도, 분체 공급부(70)로부터 제 1 대향 위치(A)로의 분말 성분(130)의 공급 속도는 ECU(300)에 의해 제어된다.

다음에, 전극판 제조 장치(1)를 이용한 본 형태의 전극판(100)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 전극판(100)의 제조시에는, 분체 공급부(70)에 의해, 분말 성분(130)을 한 쌍의 칸막이판(71)의 사이에 공급시킨다. 공급되어, 한 쌍의 칸막이판(71)의 사이에 쌓인 분말 성분(130)은, 하측의 입자부터 순서대로 제 1 롤(10) 및 제 2 롤(20)의 회전에 의해 제 1 대향 위치(A)로 보내진다.

제 1 대향 위치(A)에 도달한 분말 성분(130)은, 제 1 롤(10) 및 제 2 롤(20)의 회전에 의해 간극(GA)을 통과하면서, 그 간극(GA)의 통과시에 제 1 롤(10)의 외주면(11)과 제 2 롤(20)의 외주면(21)의 사이에서 가압된다. 이 가압에 의해, 분말 성분(130) 중의 각 입자끼리가 분말 성분(130) 중의 결착재(132)의 작용에 의해 결착된다. 이로 인해, 제 1 대향 위치(A)를 통과한 분말 성분(130)은 시트 형상의 활물질층(121)으로 성형된다.

제 1 대향 위치(A)에 있어서 형성된 활물질층(121)은, 제 1 롤(10)의 외주면(11) 및 제 2 롤(20)의 외주면(21) 중, 제 1 대향 위치(A)에 있어서의 이동 속도가 빠른 쪽의 면에 부착된다. 그리고, 전술한 바와 같이, 제 2 롤(20) 쪽이 제 1 롤(10)보다 원주 속도가 빠른 것이다. 즉, 제 1 대향 위치(A)에 있어서 형성된 활물질층(121)은 제 2 롤(20) 측에 부착된다. 이 때문에, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제 1 대향 위치(A)를 통과한 제 2 롤(20)의 외주면(21) 상에는, 제 1 대향 위치(A)에 있어서 형성된 활물질층(121)이 부착되어 있다.

또한, 제 1 대향 위치(A)에 있어서 형성된 활물질층(121)은, 그 후, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제 2 롤(20)의 회전에 의해 반송되고, 제거 위치(C) 및 제 2 대향 위치(B)를 이 순서로 통과한다. 그리고, 제 2 대향 위치(B)에 있어서 전극판(100)이 제조된다. 도 5에는, 제 1 대향 위치(A)에서 형성되고 나서 전극판(100)으로서 제조될 때까지의 활물질층의 평면도를 나타내고 있다. 도 5에는 제 1 대향 위치(A), 제거 위치(C), 제 2 대향 위치(B)를 각각 나타내고 있다. 즉, 활물질층이 반송되는 방향은 오른쪽이다. 또한, 도 5에 있어서의 상하 방향이 활물질층의 폭 방향이다.

제 1 대향 위치(A)에서 형성되고 나서 제거 위치(C)에 도달할 때까지의 활물질층(121)은, 도 5에 나타내는 바와 같이, 폭 방향의 길이가 한 쌍의 칸막이판(71)의 간격의 길이(LK)보다 긴 것이다. 또한, 제 1 대향 위치(A)에 있어서 형성된 활물질층(121)은 그 폭 방향의 길이가 일정하지 않다. 즉, 제 1 대향 위치(A)에 있어서 형성된 활물질층(121)은, 폭 방향의 양단이 반송 방향에 대하여 평행이 아니며, 물결치는 것처럼 일그러져 있다.

또한, 도 6에는 제 1 대향 위치(A)에 있어서 형성된 활물질층(121)의 단면도를 나타내고 있다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 활물질층(121)은, 길이(LK)로 나타내는 한 쌍의 칸막이판(71)의 사이에 대응하는 중앙부(122)에서는 두께가 균일하다. 한편, 중앙부(122)보다 폭 방향의 외측인 양단의 단부(123)에서는 중앙부(122)보다 두께가 얇아지고 있다. 또한, 단부(123)의 중앙부(122)로부터 멀고, 가장자리에 가까운 개소일수록 얇아지고 있다. 즉, 제 1 대향 위치(A)에서 형성되고 나서 제거 위치(C)에 도달할 때까지의 활물질층(121)은, 폭 방향의 양단 부근의 개소의 품질이 폭 방향 및 반송 방향에 대하여 모두 균일하지 않다.

전술한 바와 같이, 칸막이판(71)과 제 1 롤(10)의 외주면(11) 및 제 2 롤(20)의 외주면(21)과의 사이에는 간극(GK)이 설치되어 있다. 또한, 제 1 대향 위치(A)에서는 제 1 롤(10)과 제 2 롤(20)의 간극(GA)이 작은 것이다. 이 때문에, 도 2에 나타내는 바와 같이, 칸막이판(71)은, 제 1 대향 위치(A)까지 삽입되어 있지 않아, 제 1 대향 위치(A)에 있어서까지 분말 성분(130)을 규제할 수 있는 것이 아니다. 그리고, 제 1 대향 위치(A)에 있어서 형성된 활물질층(121)의 단부(123)는, 제 1 대향 위치(A)를 통과할 때까지, 간극(GK) 등을 통과하여 한 쌍의 칸막이판(71)의 외측으로 밀려나와 버린 분말 성분(130)에 의해 형성된 부분이다. 즉, 분말 성분(130)을 가압함으로써 형성된 활물질층(121)은, 그 폭 방향의 단부 부근의 품질이 불균일해져 버리기 쉽기 때문이다.

다음에, 제 2 롤(20)의 외주면(21) 상의 활물질층(121)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제 2 롤(20)의 회전에 의해 반송되고, 제거부(40)가 설치되어 있는 제거 위치(C)에 도달한다. 제거 위치(C)에 도달한 활물질층(121)은, 간극(GC)을 통과하면서, 그 간극(GC)의 통과시에 제 2 롤(20)의 외주면(21)과 제거 필름(60)의 제 1 면(61)의 사이에서 두께 방향으로 가압된다.

여기서, 전술한 바와 같이, 제거 필름(60)의 제 2 면(62)은, 제거롤(50)의 대경부(51)의 외주면(52)에 접촉하고, 소경부(55)의 외주면(56)에는 접촉하고 있지 않다. 이 때문에, 활물질층(121)은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 제거롤(50)의 대경부(51)와 대향하고 있는 폭 방향의 양단에 위치하는 단부(124)만이 가압된다. 그리고, 전술한 바와 같이, 제거 위치(C)에 있어서의 제거 필름(60)의 제 1 면(61)의 이동 속도는 제 2 롤(20)의 원주 속도보다 빠른 것으로 되어 있다.

그리고, 제거 위치(C)에 있어서도, 가압된 활물질층(121)의 단부(124)는, 제 2 롤(20)의 외주면(21) 및 제거 필름(60)의 제 1 면(61) 중, 제거 위치(C)에 있어서의 이동 속도가 빠른 쪽에 부착된다. 이 때문에, 제거 위치(C)에 있어서, 활물질층(121)의 단부(124)는, 제 2 롤(20)의 외주면(21) 상으로부터 제거 필름(60)의 제 1 면(61) 상에 전사된다. 따라서, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제거 위치(C)를 통과한 제거 필름(60)의 제 1 면(61) 상에는, 활물질층(121)의 단부(124)만이 부착되어 있다. 이로 인해, 활물질층(121)의 단부(124)는 제 2 롤(20)의 외주면(21) 상으로부터 제거된다. 또한, 제거 위치(C)에 있어서 제거된 활물질층(121)의 단부(124)는, 전극판(100)의 비형성 영역(N1, N2)에 대응하는 영역의 것이다. 전술한 바와 같이, 대경부(51)는, 전극판(100)의 비형성 영역(N1, N2)에 대응하는 영역에 설치되어 있기 때문이다.

한편, 제거 위치(C)를 통과하여, 단부(124)가 제거된 후의 제 2 롤(20)의 외주면 상에는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 활물질층(120)이 남아 있다. 이 활물질층(120)은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 제거 위치(C)에 있어서 가압되지 않았던 활물질층(121)의 중앙의 부분이다. 또한, 활물질층(120)은 제거 위치(C)에 있어서 제거롤(50)의 소경부(55)와 대향하고 있던 부분이고, 그 폭 방향의 길이는, 제거롤(50)의 양단의 대경부(51)의 간격의 길이(LM)이다. 즉, 활물질층(120)은, 제 2 롤(20)의 외주면(21) 중, 전극판(100)의 형성 영역(M)에 대응하는 영역에 부착되어 있다.

그리고, 도 5의 평면도에 나타내는 바와 같이, 제거 위치(C)를 통과한 후의 활물질층(120)은, 그 폭 방향의 길이가 길이(LM)로 일정하다. 이 때문에, 제거 위치(C)를 통과한 후의 활물질층(120)은, 폭 방향의 양단이 모두 반송 방향에 대하여 평행하게 형성되어 있다. 또한, 도 7에는 제거 위치(C)를 통과한 후의 활물질층(120)의 단면도를 나타내고 있다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 활물질층(120)은 그 폭 방향에 대하여 두께가 균일한 것으로 되어 있다. 즉, 제거 위치(C)를 통과한 후의 활물질층(120)은, 폭 방향 및 반송 방향에 대하여 모두 균일한 품질의 것으로 되어 있다.

전술한 바와 같이, 제거 위치(C)에 도달하기 전의 활물질층(121)은, 폭 방향의 길이가 한 쌍의 칸막이판(71)의 간격의 길이(LK)보다 긴 것이다. 또한, 한 쌍의 칸막이판(71)의 간격의 길이(LK)는, 전극판(100)에 있어서의 형성 영역(M)의 폭 방향의 길이(LM) 이상의 길이이다. 즉, 제거 위치(C)를 통과한 후의 활물질층(120)은, 양단 부근의 품질이 불균일했던 활물질층(121) 중, 그 품질이 불균일했던 단부(123)를 포함하는 단부(124)가 제거된 것이기 때문이다. 그리고, 제거 위치(C)를 통과한 후의 활물질층(120)은, 두께가 균일함으로써 품질이 균일했던 활물질층(121)의 중앙부(122)의 부분이기 때문이다.

계속해서, 제거 위치(C)를 통과한 제 2 롤(20)의 외주면(21) 상의 활물질층(120)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제 2 롤(20)의 회전에 의해 반송되어, 제 2 대향 위치(B)에 도달한다. 제 2 대향 위치(B)에는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 집전박(110)이 반송에 의해 통과되고 있다. 이 때문에, 제 2 롤(20)의 회전에 의해 제 2 대향 위치(B)에 도달한 활물질층(120)은, 집전박(110)과 함께 간극(GB)을 통과한다. 그 간극(GB)의 통과시에, 집전박(110) 및 활물질층(120)은 그 두께 방향으로 제 2 롤(20) 및 제 3 롤(30)에 가압된다. 또한, 전술한 바와 같이, 본 형태의 제 3 롤(30)은, 제 2 대향 위치(B)에 있어서의 집전박(110)의 제 1 면(111)의 이동 속도가, 제 2 롤(20)의 원주 속도보다 빨라지는 원주 속도로 회전하고 있다.

그리고, 제 2 대향 위치(B)에 있어서도, 가압된 활물질층(120)은, 제 2 롤(20)의 외주면(21) 및 집전박(110)의 제 1 면(111) 중, 제 2 대향 위치(B)에 있어서의 이동 속도가 빠른 쪽에 부착된다. 이 때문에, 제 2 대향 위치(B)에 있어서, 활물질층(120)은 제 2 롤(20)의 외주면(21) 상으로부터 집전박(110)의 제 1 면(111) 상에 전사된다. 따라서, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제 2 대향 위치(B)를 통과한 후의 집전박(110)의 제 1 면(111)에는 활물질층(120)이 전사되어 있다. 이로 인해, 전극판(100)이 제조되고 있다.

또한, 제 2 대향 위치(B)를 통과한 후의 전극판(100)에는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 형성 영역(M)과 비형성 영역(N1, N2)이 설치되어 있다. 형성 영역(M)에 형성되어 있는 활물질층(120)은, 폭 방향 및 반송 방향에 대하여 모두 균일한 품질의 것이다. 따라서, 본 형태에서는, 전극판 제조 장치(1)를 이용함으로써, 폭 방향에 형성 영역(M)과 비형성 영역(N1, N2)을 가지는 높은 품질의 전극판(100)이 제조되고 있다.

또한, 본 형태의 전극판 제조 장치(1)에 있어서, 제 1 롤(10)의 원주 속도에 대한 제 2 롤(20)의 원주 속도의 비로 나타내어지는 원주 속도비 A는 4/3 이상인 것이 바람직하다. 원주 속도비 A를 4/3 이상으로 함으로써, 분말 성분(130)이 제 1 대향 위치(A)를 통과함으로써 형성되는 활물질층(121)을, 양호하게 제 2 롤(20)의 외주면(21)에 부착시킬 수 있기 때문이다.

또한, 본 발명자는, 전극판 제조 장치(1)를 이용하여, 제 1 대향 위치(A), 제 2 대향 위치(B), 제거 위치(C)에 있어서 대향하는 각 롤의 원주 속도비를 다른 것으로 하여 전극판(100)을 제작하는 실험을 행하였다. 본 실험에 있어서는, 집전박(110)으로서 8㎛의 구리박을 이용하였다. 또한, 분체 공급부(70)에 의해 공급하는 분말 성분(130)에는, 활물질(131)로서의 흑연과 결착재(132)로서의 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)를 조립하여 이루어지는 조립 입자를 이용하였다. 그리고, 제 1 롤(10), 제 2 롤(20), 제 3 롤(30), 제거롤(50)을 각각 이하의 표 1에 나타내는 원주 속도로 회전시키면서, 전극판(100)을 제조하였다.

상기의 표 1에는, 제 1 롤(10)의 원주 속도에 대한 제 2 롤(20)의 원주 속도의 비인 원주 속도비 A를 나타내고 있다. 또한, 표 1에 나타내는 원주 속도비 B는, 제 2 롤(20)의 원주 속도에 대한 제 3 롤(30)의 원주 속도의 비이다. 원주 속도비 C는, 제 2 롤(20)의 원주 속도에 대한 제거롤(50)의 원주 속도의 비이다. 표 1에 나타내는 바와 같이, 원주 속도비 B 및 원주 속도비 C는 모두 실시예 1 내지 실시예 6에 걸쳐 작은 값으로 되어 있다.

그리고, 본 실험에서는, 어느 실시예에 있어서도 형성 영역(M) 및 비형성 영역(N1, N2)을 가지는 전극판(100)을 제작할 수 있었다. 즉, 표 1에 나타내는 바와 같이, 어느 실시예에 있어서도, 제 2 롤(20)이 제 1 롤(10)의 원주 속도보다 빠른 원주 속도로 회전되고 있기 때문이다. 또한, 어느 실시예에 있어서도, 제 3 롤(30) 및 제거롤(50)이 모두 제 2 롤(20)의 원주 속도보다 빠른 원주 속도로 회전되고 있기 때문이다.

또한, 어느 실시예에 있어서도 원주 속도비 A는 4/3 이상인 5/3으로 되어 있다. 이 때문에, 어느 실시예에 있어서도, 제 1 대향 위치(A)에 있어서, 제 2 롤(20) 상에 활물질층(121)을 양호하게 형성할 수 있었다.

또한, 표 1에는 각 실시예에 의해 제작된 전극판(100)의 평가를 나타내고 있다. 표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 6에 대해서는 평가를 「△」로 하고 있다. 이것은, 실시예 1 및 실시예 6에 의해 제작된 전극판(100)에 있어서는, 비형성 영역(N1, N2)에 있어서의 집전박(110)의 제 1 면(111)이 완전히 노출된 상태가 아니었기 때문이다. 즉, 실시예 1 및 실시예 6에서는, 활물질층(121)의 단부(124)가 제거부(40)에 의해 완전히는 제거되어 있지 않고, 조금 제 2 롤(20) 상에 남아있던 활물질층(121)의 단부(124)가 집전박(110)의 제 1 면(111)에 전사되어버려 있었다.

한편, 실시예 2∼5에 대해서는 평가를 「○」로 하고 있다. 즉, 실시예 2∼5에서는, 활물질층(121)의 단부(124)를 제거부(40)에 의해 양호하게 제거할 수 있었다. 그리고, 실시예 2∼5에 의해 제작된 전극판(100)은 모두 집전박(110)의 제 1 면(111)이 양호하게 노출되어 있는 비형성 영역(N1, N2)을 가지는 것이었다. 따라서, 본 실험에 의해, 원주 속도비 B 및 원주 속도비 C는 모두 4/3 이상, 2 이하의 범위 내인 것이 바람직함을 알 수 있었다.

또한, 상기에서는 제거부(40)를, 반경에 차이(D)를 둔 대경부(51)와 소경부(55)를 가지는 제거롤(50)과, 제 1 면(61) 및 제 2 면(62)이 모두 평면인 제거 필름(60)에 의해 구성된 것으로서 설명하였으나, 그 밖의 구성의 것을 이용할 수도 있다. 예를 들면, 전극판 제조 장치(1)에는, 상기에서 설명한 제거부(40) 대신에 도 8에 나타내는 변형례의 하나인 제거부(140)를 이용할 수 있다.

도 8은 제거부(140)의 제거 위치(C)에 있어서의 단면도이다. 도 8에 있어서도 Z축 방향이 좌우 방향이고, Y축 방향이 상하 방향이다. 제거부(140)에 대해서도 제거롤(150)과 제거 필름(160)에 의해 구성된 것이다. 제거롤(150)은, 그 외주면(151)이 제거 위치(C)에 있어서 제 2 롤(20)의 외주면(21)과 대향하고, 제 2 롤(20)과 평행하게 배치되어 있다. 단, 제거부(140)의 제거롤(150)은 제거부(40)의 제거롤(50)과는 달리, 직경이 축 방향에 대하여 일정한 것이다.

또한, 제거부(140)의 제거 필름(160)에 대해서도, 장척의 띠 형상의 부재이고, 제거 위치(C)에 있어서의 제거롤(150) 상에 감아 걸려 있다. 이 때문에, 제거 필름(160)에 대해서도, 제거롤(150)의 회전에 의해 반송됨으로써, 제 1 면(161)을 제 2 롤(20)측으로, 제 2 면(162)을 제거롤(150)측으로 향한 상태로 제거 위치(C)를 통과한다.

단, 제거부(140)의 제거 필름(160)은 제거부(40)의 제거 필름(60)과는 달리, 그 폭 방향의 중앙에 오목부(165)가 형성되어 있다. 즉, 도 8에 나타내는 제거 필름(160)은, 폭 방향의 양단에 각각 위치하는 단부(163)와, 양단의 단부(163)에 끼워진 폭 방향의 중앙에 위치하고, 단부(163)보다 두께가 얇은 중앙부(164)를 가지는 것이다. 이 때문에, 단부(163)는 중앙부(164)보다 제 2 롤(20)을 향하여 돌출되어 있는 부분이다. 즉, 도 8의 제거부(140)에 있어서는, 단부(163)가 특허청구범위에 있어서의 「돌출부」에 상당한다. 도 8에는, 제거 필름(160)에 있어서의 단부(163)와 중앙부(164)의 두께의 차이(D)를 나타내고 있다.

또한, 제거 필름(160)의 양단에 위치하는 단부(163)의 사이에는, 길이(LM)의 간격이 설치되어 있다. 이로 인해, 제거 필름(160)의 단부(163)는 전극판(100)의 비형성 영역(N1, N2)에 대응하는 영역에 설치되어 있다. 또한, 제거 필름(160)의 중앙부(164)는 전극판(100)의 형성 영역(M)에 대응하는 영역에 설치되어 있다.

따라서, 도 8에 나타내는 제거부(140)에 의해서도, 제거 위치(C)에 있어서, 제 2 롤(20)의 외주면(21) 상의 활물질층(121) 중, 제거 필름(160)의 단부(163)와 대향하고 있는 폭 방향의 양단에 위치하는 단부(124)만이 가압된다. 이 때문에, 제거 위치(C)에 있어서, 활물질층(121)의 단부(124)를 제 2 롤(20)의 외주면(21) 상으로부터 제거 필름(160)의 제 1 면(161) 상에 전사시켜, 제 2 롤(20)의 외주면(21) 상으로부터 제거할 수 있다. 따라서, 도 8에 나타내는 제거부(140)를 이용한 경우에도, 형성 영역(M)과 비형성 영역(N1, N2)이 적절히 설치된 전극판(100)을 제조할 수 있다.

또한, 도 8에 나타내는 제거부(140)를 이용한 경우, 반송되는 제거 필름(160)이 제거 위치(C)에 있어서 그 폭 방향으로 사행되어 버리는 경우가 있다. 제거 필름(160)은 그 정도로 강도가 높은 것이 아니기 때문이다. 그리고, 제거 필름(160)이 사행되어 버린 경우에는, 형성 영역(M)과 비형성 영역(N1, N2)의 경계선이 집전박(110)의 반송 방향과 평행하게 형성되지 않는 경우가 있다. 제거 필름(160)의 사행에 수반하여, 제 2 롤(20) 상의 활물질층(121)의 가압되는 위치가 폭 방향으로 어긋나 버리기 때문이다.

한편, 상기에서 설명한 제거부(40)에서는, 제거 필름(60)이 사행된 경우에도, 제거롤(50)의 대경부(51)에 의해 항상 비형성 영역(N1, N2)에 대응하는 영역을 적절히 가압할 수 있다. 제거롤(50)은, 제거 필름(60)보다 강도가 높은 것이기 때문이다. 따라서, 제거부(40)에 의해, 변형례의 제거부(140)보다 안정적으로 높은 품질의 전극판(100)을 제조할 수 있다.

또한, 예를 들면, 전극판 제조 장치(1)에는 제거부(40) 대신에 도 9에 나타내는 제거부(240)를 이용해도 된다. 도 9는, 도 8과는 다른 변형례의 제거부(240)의 제거 위치(C)에 있어서의 단면도이다. 도 9에 있어서도, Z축 방향이 좌우 방향이고, Y축 방향이 상하 방향이다. 제거부(240)는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 제거롤(250)을 가지고 있다. 그러나, 제거부(40)와 같은 제거 필름(60)을 가지고 있지 않은 것이다.

제거롤(250)은, 축 방향의 양단에 각각 위치하는 대경부(251)와, 양단의 대경부(251)에 끼워진 축 방향의 중앙에 위치하는 소경부(255)를 가지고 있다. 이 때문에, 대경부(251)는 소경부(255)보다 제 2 롤(20)을 향하여 돌출되어 있는 부분이다. 즉, 도 9의 제거부(240)에 있어서는, 이 대경부(251)가 특허청구범위에 있어서의 「돌출부」에 상당한다. 도 9에는 대경부(251)의 반경과 소경부(255)의 반경의 차이(D)를 나타내고 있다. 제거롤(250)에 대해서도, 양단에 위치하는 대경부(251)의 사이에는 길이(LM)의 간격이 설치되어 있다. 이로 인해, 대경부(251)는 전극판(100)의 비형성 영역(N1, N2)에 대응하는 영역에 설치되어 있다. 또한, 소경부(255)는 전극판(100)의 형성 영역(M)에 대응하는 영역에 설치되어 있다.

또한, 제거롤(250)에 대해서도, 제거 위치(C)에 있어서 대경부(251)의 외주면(252)이 제 2 롤(20)의 외주면(21)과 대향하고 있다. 또한, 제거롤(250)에 대해서도 제 2 롤(20)과 평행하게 배치되어 있다.

따라서, 도 9에 나타내는 제거부(240)에 의해서도, 제거 위치(C)에 있어서, 제 2 롤(20)의 외주면(21) 상의 활물질층(121) 중, 제거롤(250)의 대경부(251)와 대향하고 있는 폭 방향의 양단에 위치하는 단부(124)만이 가압된다. 제거롤(250)의 소경부(255)의 외주면(256)은 활물질층(121)에 접촉하지 않기 때문이다. 그리고, 도 9에서는, 제거 위치(C)에 있어서, 활물질층(121)의 단부(124)를 제 2 롤(20)의 외주면(21) 상으로부터 제거롤(250)의 대경부(251)의 외주면(252) 상에 전사시켜, 제 2 롤(20)의 외주면(21) 상으로부터 제거할 수 있다. 따라서, 도 9에 나타내는 제거부(240)를 이용한 경우에도, 형성 영역(M)과 비형성 영역(N1, N2)이 적절히 설치된 전극판(100)을 제조할 수 있다.

또한, 제거 위치(C)에 있어서 제거롤(250)의 대경부(251)의 외주면(252) 상에 전사된 활물질층(121)의 단부(124)는, 제거롤(250)의 회전에 의해 재차 제거 위치(C)에 도달할 때까지 제거롤(250)로부터 제거하면 된다. 그 때문에, 도 10의 정면도에 나타내는 바와 같이, 제거롤(250)의 대경부(251)의 외주면(252)에는, 전사된 활물질층(121)의 단부(124)를 긁어냄으로써 제거하기 위한 블레이드(270)를 접촉시켜 두면 된다. 또한, 블레이드(270)에 의해 제거롤(250) 상으로부터 제거된 활물질층(121)의 단부(124)에 대해서는, 회수하여 해쇄 등의 처리를 행한 후, 재차 분말 성분(130)으로서 이용할 수 있다.

또한, 본 형태의 전극판 제조 장치(1)에 있어서, 제거롤(50)의 대경부(51)와 소경부(55)의 반경의 차이(D)는 10㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 차이(D)가 너무 작은 경우에는, 제거 위치(C)에 있어서, 제 2 롤(20) 상의 형성 영역(M)에 대응하는 영역에 부착되어 있는 활물질층(120)이 가압되어 버리는 경우가 있다. 그리고, 그 가압된 활물질층(120)의 부분이 제거 필름(60)의 제 1 면(61)에 전사되어 버릴 우려가 있기 때문이다. 즉, 제거롤(50)의 대경부(51)와 소경부(55)의 차이(D)를 10㎛ 이상으로 함으로써, 제 2 롤(20) 상의 형성 영역(M)에 대응하는 영역에 부착된 활물질층(120)을, 제거 위치(C)를 통과한 후에도 제 2 롤(20) 상에 적절히 남길 수 있기 때문이다. 이것은 도 8 및 도 9에 나타내는 변형례에 있어서의 차이(D)에 대해서도 동일하다.

이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 전극판 제조 장치(1)는, 제 2 롤(20)의 외주면 상에 형성된 활물질층(121) 중, 비형성 영역(N1, N2)에 대응하는 단부(124)를, 제거 위치(C)에 있어서, 제거부(40)에 의해 제 2 롤(20)로부터 제거한다. 즉, 품질이 불균일해져 버리기 쉬운 활물질층(121)의 단부 부근을 제거할 수 있다. 이 때문에, 제 2 대향 위치(B)에 있어서 집전박(110)의 제 1 면(111)에 전사되는 활물질층(120)은, 폭 방향 및 반송 방향에 대하여 모두 균일한 품질의 것이다. 따라서, 제 2 대향 위치(B)에서 집전박(110)에 활물질층(120)이 전사됨으로써 제조되는 전극판(100)은 품질이 높은 것이다. 이로 인해, 폭 방향에 형성 영역과 비형성 영역을 가짐과 함께, 높은 품질의 전극판을 제조할 수 있는 전극판의 제조 방법이 실현되고 있다.

또한, 본 실시형태는 단순한 예시에 불과하며, 본 발명을 전혀 한정하는 것이 아니다. 따라서 본 발명은 당연히 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 개량, 변형이 가능하다. 예를 들면, 상기의 실시형태에서는, 집전박(110)의 제 1 면(111)에만 활물질층(120)을 형성하는 경우에 대하여 설명하였으나, 집전박(110)의 제 2 면(112)에도 활물질층(120)을 형성할 수 있다. 집전박(110)의 제 2 면(112)의 활물질층(120)의 형성에 대해서도, 상기의 실시형태에서 설명한 제 1 면(111)에 형성하는 경우와 동일하게 행할 수 있다.

또한, 예를 들면, 칸막이판(71)은 없어도 된다. 단, 칸막이판(71)이 없는 경우에는, 제 1 대향 위치(A)의 상측에 있어서의 제 1 롤(10)과 제 2 롤(20)의 사이에 쌓여 있는 분말 성분(130)이, 형성 영역(M)에 대응하는 영역보다 외측으로 밀려나오기 쉬워져 버린다. 이 때문에, 칸막이판(71)이 없는 경우에는, 제거 위치(C)에 있어서 제거부(40)에 의해 제 2 롤(20) 상으로부터 제거되는 활물질층(121)의 단부(124)의 양이 많아져 버린다. 따라서, 칸막이판(71)을 설치해 둠으로써 수율을 높일 수 있다.

또한, 예를 들면, 상기의 실시형태에서는, 폭 방향의 중앙에 형성 영역(M)이, 양단에 비형성 영역(N1, N2)이 설치된 전극판(100)에 대하여 설명하였으나, 형성 영역과 비형성 영역의 배치는 전극판(100)인 것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 본 발명은, 폭 방향의 중앙에 비형성 영역이, 양단에 형성 영역이 설치된 전극판의 제조에도 적용할 수 있다. 또는, 폭 방향의 일방의 단부를 따라 형성 영역이, 타방의 단부를 따라 비형성 영역이 설치된 전극판의 제조에도 적용할 수 있다.

또한, 예를 들면, 상기의 실시형태에서는, 제 1 대향 위치(A)에 공급하는 활물질층 재료로서, 활물질(131)과 결착재(132)의 조립 입자로 이루어지는 분말 성분(130)을 이용한 경우에 대하여 설명하고 있다. 그러나, 활물질층 재료로서는 반드시 조립 입자를 이용할 필요는 없다. 즉, 활물질층 재료로서는, 활물질층(120)을 형성하기 위한 각각의 재료의 분말을 혼합하여 이루어지는 분말 성분을 이용할 수도 있다. 또는, 활물질층 재료로서는, 분말 형상인 것에 한하지 않고, 활물질(131)이나 결착재(132) 등과 함께 용매가 포함된 것을 이용할 수도 있다.

Claims

집전박의 표면에 활물질 및 결착재를 적어도 포함하는 활물질층이 형성되어 이루어지는 형성 영역과, 상기 집전박이 노출되어 있는 비형성 영역을 가지는 전극판을, 띠 형상의 상기 집전박을 반송하면서, 반송되는 상기 집전박의 폭 방향의 일부에 상기 활물질층을 형성함으로써 제조하는 방법에 있어서,
서로 평행하게 배치되어 있음과 함께, 외주면끼리가 대향하는 제 1 위치에 있어서의 외주면의 이동 방향이 모두 연직 방향의 하향이 되는 방향으로 회전하는 제 1 롤 및 제 2 롤과,
상기 제 1 위치 이외의 제 2 위치에서 서로 대향하고, 상기 제 2 롤과 서로 평행하게 배치되어 있음과 함께, 상기 제 2 위치에 있어서의 외주면의 이동 방향이 제 2 롤의 외주면의 이동 방향과 동일해지는 방향으로 회전하는 제 3 롤과,
상기 제 2 롤의 회전 방향에 있어서의 상기 제 1 위치의 하류측이며 상기 제 2 위치의 상류측의 제 3 위치에 설치되고, 상기 제 2 롤에 대향하는 제거면을, 상기 제 3 위치에 있어서의 상기 제 2 롤의 외주면의 이동 방향과 동일 방향으로 이동시키는 제거부와,
상기 제 1 위치의 상방으로부터 상기 제 1 위치를 향하여, 상기 활물질 및 상기 결착재를 적어도 포함하는 활물질층 재료를 공급하는 공급부를 가지고,
상기 제 2 롤이, 상기 제 1 롤의 원주 속도보다 빠른 원주 속도로 회전하고,
상기 제 3 롤이, 상기 제 2 롤의 원주 속도보다 빠른 원주 속도로 회전하며,
상기 제거부가, 상기 제거면을 상기 제 2 롤의 외주면의 상기 제 3 위치에 있어서의 이동 속도보다 빠른 이동 속도로 이동시킴과 함께, 상기 비형성 영역에 대응하는 영역에, 상기 형성 영역에 대응하는 영역보다 상기 제 2 롤을 향하여 돌출되는 돌출부를 가지는 전극판 제조 장치를 이용하여,
회전하는 상기 제 1 롤 및 상기 제 2 롤에 의해, 상기 공급부에 의해 공급된 상기 활물질층 재료를 상기 제 1 위치로 통과시키면서 가압시킴과 함께, 가압한 상기 활물질층 재료를 상기 제 2 롤 상에 부착시켜 상기 활물질층을 형성시키고,
상기 제거부의 상기 돌출부에 의해, 상기 제거면과 상기 제 2 롤의 사이에서 상기 제 3 위치를 통과하는 상기 활물질층 중의 상기 비형성 영역에 대응하는 개소를 두께 방향으로 가압시킴과 함께, 그 가압한 상기 활물질층의 개소를 상기 제 2 롤 상으로부터 상기 제거면에 전사시킴으로써 제거하고,
회전하는 상기 제 3 롤에 의해, 상기 집전박을 반송시키면서 상기 제 2 위치에 통과시킴과 함께, 상기 제 2 롤과의 사이에서 상기 제 2 위치를 통과하는 상기 집전박 및 상기 활물질층을 이들의 두께 방향으로 가압하고, 상기 활물질층을 상기 제 2 롤 상으로부터 상기 집전박의 표면에 전사시키는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제거부는,
상기 제 2 롤과 외주면이 상기 제 3 위치에서 서로 대향하고, 상기 제 2 롤과 서로 평행하게 배치되어 있음과 함께, 상기 제 3 위치에 있어서의 외주면의 이동 방향이 제 2 롤의 외주면의 이동 방향과 동일해지는 방향으로 회전하는 제거롤과, 상기 제거롤에 감아 걸리고, 상기 제거롤의 회전에 의해 상기 제 3 위치를 통과함과 함께, 상기 제 2 롤측의 면에 상기 제거면이 설치되어 있는 제거 필름을 가지고,
상기 제거롤은, 축 방향에 있어서의 상기 비형성 영역에 대응하는 영역이, 상기 형성 영역에 대응하는 영역보다 직경 방향으로 돌출됨으로써 상기 돌출부를 가지는 방법.
집전박의 표면에 활물질 및 결착재를 적어도 포함하는 활물질층이 형성되어 이루어지는 형성 영역과, 상기 집전박이 노출되어 있는 비형성 영역을 가지는 전극판을 제조하는 장치에 있어서,
서로 평행하게 배치되어 있음과 함께, 외주면끼리가 대향하는 제 1 위치에 있어서의 외주면의 이동 방향이 모두 연직 방향의 하향이 되는 방향으로 회전하도록 구성된 제 1 롤 및 제 2 롤과,
상기 제 1 위치 이외의 제 2 위치에서 서로 대향하고, 상기 제 2 롤과 서로 평행하게 배치되어 있음과 함께, 상기 제 2 위치에 있어서의 외주면의 이동 방향이 제 2 롤의 외주면의 이동 방향과 동일해지는 방향으로 회전하도록 구성된 제 3 롤과,
상기 제 2 롤의 회전 방향에 있어서의 상기 제 1 위치의 하류측이며 상기 제 2 위치의 상류측의 제 3 위치에 설치되고, 상기 제 2 롤에 대향하는 제거면을, 상기 제 3 위치에 있어서의 상기 제 2 롤의 외주면의 이동 방향과 동일 방향으로 이동시키도록 구성되고, 상기 비형성 영역에 대응하는 영역에, 상기 형성 영역에 대응하는 영역보다 상기 제 2 롤을 향하여 돌출되는 돌출부를 가지는 제거부와,
상기 제 1 위치의 상방으로부터 상기 제 1 위치를 향하여, 상기 활물질 및 상기 결착재를 적어도 포함하는 활물질층 재료를 공급하도록 구성된 공급부와,
상기 제 2 롤을, 상기 제 1 롤의 원주 속도보다 빠른 원주 속도로 회전시키고, 상기 제 3 롤을, 상기 제 2 롤의 원주 속도보다 빠른 원주 속도로 회전시키며, 상기 제거부를, 상기 제거면을 상기 제 2 롤의 외주면의 상기 제 3 위치에 있어서의 이동 속도보다 빠른 이동 속도로 이동시키도록 구성된 제어부(control unit)를 포함하는 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 제거부는, 상기 제 2 롤과 외주면이 상기 제 3 위치에서 서로 대향하고, 상기 제 2 롤과 서로 평행하게 배치되어 있음과 함께, 상기 제 3 위치에 있어서의 외주면의 이동 방향이 제 2 롤의 외주면의 이동 방향과 동일해지는 방향으로 회전하는 제거롤과, 상기 제거롤에 감아 걸리고, 상기 제거롤의 회전에 의해 상기 제 3 위치를 통과함과 함께, 상기 제 2 롤측의 면에 상기 제거면이 설치되어 있는 제거 필름을 가지고,
상기 돌출부의, 축 방향에 있어서의 상기 비형성 영역에 대응하는 영역은, 상기 형성 영역에 대응하는 영역보다 직경 방향으로 돌출되어 있는 장치.