WO2020080229A1 - ホットプレス装置 - Google Patents

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WO2020080229A1
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press
constant temperature
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Inventor
平田　達司郎
Original Assignee
株式会社村田製作所
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    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B3/00—Presses characterised by the use of rotary pressing members, e.g. rollers, rings, discs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a hot press device.
  • Lithium-ion batteries are widely used as batteries for mobile devices and automobiles.
  • the lithium-ion battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator, an electrolyte and the like.
  • Electrodes such as a positive electrode and a negative electrode are generally formed by coating a metal foil with a positive electrode active material or a negative electrode active material together with a polymer or the like.
  • a long metal foil in a roll shape is prepared, the processing work is continuously performed, and the electrode is unwound and wound every time the work is performed.
  • As a step after coating there is a work of compressing the electrode by applying it to a roll press in order to increase the density of the electrode.
  • Patent Document 1 describes that after roll pressing, wrinkles are prevented by applying mechanical force to the electrode by another roller to extend the portion not coated with the electrode material.
  • the temperature of the press roller may be heated to, for example, about 100 ° C. and then pressed (hot press).
  • the temperature of the electrode may suddenly drop after pressing, and the electrode may suddenly contract, causing wrinkles.
  • the hot press device has a problem of wrinkles due to abrupt temperature change, and is a problem different from the wrinkles described in Patent Document 1 caused by partial elongation due to rolling of the electrode.
  • wrinkles may occur on the electrodes due to temperature change (heat shrinkage).
  • one of the objects of the present invention is to provide a hot press device in which wrinkles do not occur in the electrode even after the electrode is pressed by a heated press roller.
  • the present invention is, for example, a roll-out side roller around which a strip-shaped electrode coated with a slurry containing a positive electrode active material or a negative electrode active material is wound, A heating device for heating the strip-shaped electrode fed from the roller on the unwinding side, A roll press machine that presses the heated strip-shaped electrode with a mechanical force using a plurality of heated press rollers, A cooling device for cooling the pressed strip electrode, It is a hot press device including a winding-side roller that winds a cooled strip-shaped electrode into a roll.
  • the present invention by heating or cooling the electrode before and after the electrode is roll-pressed, a rapid temperature change of the electrode is prevented, and wrinkles are generated in the electrode after the electrode is roll-pressed. Can be prevented.
  • the contents of the present invention should not be construed as being limited by the effects exemplified in the present specification.
  • FIG. 1 is an example of an electrode applicable to the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of the hot press device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a hot press device according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of a hot press device according to the third embodiment.
  • FIG. 5 is an enlarged view for explaining a part of FIG.
  • FIG. 6 is another configuration diagram of a hot press device for explaining a modified example of the third embodiment.
  • the electrode of the present invention is, for example, a positive electrode or a negative electrode of a lithium ion battery.
  • the electrode 1 of FIG. 1 is obtained by applying an electrode material 3 on an elongated metal foil 2.
  • the material of the metal foil 2 is, for example, a metal such as aluminum or copper.
  • the electrode material 3 is a mixture of a positive electrode active material or a negative electrode active material with a binder made of a polymer, and also contains a conductive material if necessary.
  • the electrode 1 has a large number of discontinuous areas of the electrode material 3 on the thin and long metal foil 2.
  • the width of the electrode 1 is, for example, about 60 cm to 100 cm, and after applying the electrode material 3, the electrode 1 is put on a roll press machine to increase the density of the electrode material 3.
  • the electrode 1 is cut into a specific shape after a working process such as roll pressing and before being arranged as a positive electrode or a negative electrode of a battery.
  • the portion 2 to which the electrode material 3 is not applied (the metal foil is exposed) is a portion to which the lead for electrode extraction is connected after cutting.
  • the electrode material 3 may contain a thermoplastic adhesive, and in this case, in the working process of pressing the electrode 1, the press roller of the roll press machine is heated to a high temperature (temperature of the softening point of the adhesive, for example, 100 ° C.). Set to. At this time, the portion of the metal foil 2 not coated with the electrode material 3 is thin and easily deformed, and the heat capacity is lower and the temperature change is larger than that of the portion coated with the electrode material 3, so that the electrode 1 passes through the hot press roller. After that, when the temperature changes abruptly, for example, when it is exposed to the ambient temperature after roll pressing, the portion of the metal foil 2 on which the electrode material 3 is not applied is rapidly cooled and wrinkles are likely to occur.
  • a high temperature temperature of the softening point of the adhesive, for example, 100 ° C.
  • the first embodiment will describe a hot pressing apparatus that prevents the electrode from being subjected to a sudden temperature change before and after the electrode is roll pressed.
  • FIG. 2 shows an example of a hot press device that prevents abrupt temperature changes from being applied to the electrodes on both sides of the roll press machine.
  • the hot press device 5 of FIG. 2 is configured to include a heating device 14 and a cooling device 15 in addition to the conventional hot press device (composed of an unwinding machine, a roll pressing machine, and a winding machine).
  • the temperatures of the unwinder 11, roll press, winder 13, heating device 14 and cooling device 15 are T1, Tp, T2, Ta and Tb, respectively.
  • the thick solid line indicates the electrode 1, and the direction in which the electrode travels (the direction of travel) is from the left side to the right side of the drawing.
  • the roll press machine is composed of two opposing press rollers 12.
  • a heating device 14 is arranged between the press roller 12 and the unwinder 11, and a cooling device 15 is arranged between the press roller 12 and the winder 13.
  • the electrode 1 is wound into a roll for convenience of mass production.
  • the unwinding machine 11 is used to unwind the roll-shaped electrode into a strip shape.
  • the strip-shaped electrode 1 discharged from the unwinder 11 is conveyed to the heating device 14 and heated, pressed by the press roller 12, and then conveyed to the cooling device 15 and cooled. After that, the electrode 1 is wound up by the winding machine 13 and becomes a roll shape again.
  • the heating device 14 and the cooling device 15 are, for example, an infrared furnace, an electric furnace, a heat exchanger, etc., and the values of Ta and Tb are, for example, about 60 ° C. or more and about 70 ° C. or less.
  • the heating device 14 plays a role as gradual heating before the electrode 1 is pressed by the press roller 12, and the cooling device 15 plays a role as gradual cooling after the electrode 1 is pressed by the press roller 12. In this way, by cooling the electrode 1 to a temperature lower than that of the press roller 12 and a temperature higher than that of the unwinder or the winder, the electrode 1 is particularly roll-pressed to reach the winder. It is possible to prevent it from being rapidly cooled.
  • the temperatures of T1 and T2 which are the temperatures of the unwinder 11 and the winder 13 can be set to, for example, the environmental temperature in which the hot press device 5 is installed, but set to higher values. It is also possible to do so.
  • the temperature difference between the unwinder 11 and the heating device 14 or the winder 13 and the cooling device 15 can be reduced, so that a rapid temperature change before and after the electrode 1 is roll pressed. Can be better prevented from being given.
  • the hot pressing apparatus of the first embodiment it is possible to prevent the electrode from undergoing a rapid temperature change before and after the electrode is roll-pressed. Can be prevented.
  • the second embodiment of the present technology is similar to the first embodiment in that a heating device and a cooling device are provided, but the second embodiment is that a blower is provided inside the heating device and the cooling device. It is more specific than the first embodiment and can be said to be a special case of the first embodiment.
  • the electrodes are the same as those in the first embodiment.
  • FIG. 3 shows an example in which a blower is added to each of the heating device 14 and the cooling device 15 of FIG.
  • the heating device 14 and the cooling device 15 of FIG. 3 are provided with a blower 16 for maintaining a uniform temperature inside the device, and a sub roller 17 for guiding the electrodes.
  • the temperature of each part of FIG. 3 is the same as that of FIG.
  • hot air such as air or nitrogen gas having a higher temperature than the electrode 1 entering the heating device 14
  • cool air cooling is performed by the blower 16.
  • Circulating air (such as air or nitrogen gas) having a lower temperature than the electrode 1 entering the device 15.
  • the heating device 14 in FIG. 3 heats the electrode 1 only by hot air in a path for transporting the electrode 1, and the cooling device 15 cools the electrode 1 by only a path in which cold air is transported. It does not directly heat with a heating device such as an electric furnace or directly cool a cooling device such as a heat exchanger or a Peltier element.
  • a heating device such as an electric furnace or directly cool a cooling device such as a heat exchanger or a Peltier element.
  • the heating device of FIG. 3 has a higher heating rate of the electrode 1 than the heating device of FIG. It is a device that slowly heats the electrode 1 slowly.
  • the cooling device of FIG. 3 has a slower electrode cooling rate than the cooling device of FIG. 2 and is a device for gradually cooling the electrode 1. Particularly, by gradually cooling the electrode 1 with cold air, it is possible to well prevent rapid cooling after the roll pressing.
  • the hot pressing apparatus As described above, in the hot pressing apparatus according to the second embodiment, it is possible to more strongly prevent the electrode from undergoing a rapid temperature change before and after the electrode is roll-pressed, as compared with the first embodiment. It is possible to prevent the generation of wrinkles on the electrode after the roll pressing of the electrode.
  • the third embodiment of the present technology is similar to the first and second embodiments in that a heating device and a cooling device are provided, but in the third embodiment, a constant temperature roller is installed and a constant temperature roller is installed. It differs from the first and second embodiments in that a heating device or a cooling device is provided inside.
  • the electrodes are similar to those of the first and second embodiments.
  • FIG. 4 An example using a constant temperature roller having a heating device or a cooling device inside is shown in FIG.
  • the hot press device 21 of FIG. 4 four constant temperature rollers 31, 32, 33, 34 are arranged in series between the unwinder 11 and the press roller 12, and a further four constant temperature rollers are provided between the press roller 12 and the winder 13.
  • One constant temperature roller 35, 36, 37, 38 is arranged in series.
  • a heating device is provided inside the constant temperature rollers 31 to 34.
  • the constant temperature roller 31 has a temperature of Ta1, the constant temperature roller 32 has a temperature of Ta2, the constant temperature roller 33 has a temperature of Ta3, and the constant temperature roller 34 has a temperature of Ta4. It is a constant temperature.
  • a cooling device is provided inside the constant temperature rollers 35 to 38, and the temperature of the constant temperature roller 35 is Tb1, the temperature of the constant temperature roller 36 is Tb2, the temperature of the constant temperature roller 37 is Tb3, and the temperature of the constant temperature roller 38 is Tb4. It is a constant temperature.
  • the temperature of the constant temperature rollers 31 to 34 is (T1 ⁇ ) Ta1 ⁇ Ta2 ⁇ Ta3 ⁇ Ta4 ( ⁇ Tp), and the temperature gradually increases from the constant temperature roller 31 on the unwinder 11 side to the constant temperature roller 34 on the press roller 12 side. It is set to be high.
  • the temperature of the constant temperature rollers 35 to 38 is (Tp ⁇ ) Tb1 ⁇ Tb2 ⁇ Tb3 ⁇ Tb4 ( ⁇ T2), and the temperature gradually decreases from the constant temperature roller 35 on the press roller side toward the constant temperature roller 38 on the winder side. Is set.
  • the strip-shaped electrode 1 discharged from the unwinding machine 11 is guided and conveyed in the order of the constant temperature roller 31, the constant temperature roller 32, the constant temperature roller 33, and the constant temperature roller 34, and is heated step by step every time the constant temperature roller is changed.
  • the electrode 1 is hot-pressed by the press roller 12, then guided and conveyed in the order of the constant temperature roller 35, the constant temperature roller 36, the constant temperature roller 37, and the constant temperature roller 38, and is gradually cooled every time the constant temperature roller is changed. After that, the electrode 1 is wound up by the winding machine 13 and becomes a roll shape again.
  • FIG. 5 shows an enlarged view of the four constant temperature rollers 35 to 38 between the press roller 12 and the winder 13 shown in FIG.
  • the adjacent constant temperature rollers are deviated from each other in the lateral direction of the figure by a distance a.
  • the center of the constant temperature roller is shifted in order to prevent the constant temperature roller and the electrodes from being scratched during the operation of the apparatus due to a dimensional error or the like.
  • the constant temperature rollers 35 to 38 in FIG. 5 are set to a predetermined temperature for each constant temperature roller as described above. Since the heat exchange rate due to the direct contact between the constant temperature roller and the electrode is relatively high, a sharp temperature change is given to the electrode 1 as compared with the first embodiment (configuration of FIG. 2 and FIG. 3).
  • the electrode 1 runs without contacting any of the constant temperature rollers in a section of a distance a where the central axes of the adjacent constant temperature rollers are displaced. When the electrode 1 passes through this section, wrinkles may occur on the electrodes. However, when the distance a is sufficiently short, for example, 10 mm, wrinkles do not occur even if the temperatures of the adjacent constant temperature rollers are different. It can be prevented.
  • the heating device and the cooling device in the constant temperature roller are configured, for example, by including a medium (a liquid such as oil or gas) that circulates to control the temperature, a heat source such as a heater, or a heat radiation mechanism such as a heat radiating plate. Has been done. In such a case (in the case of the hot press device 21 of FIG. 4), it is possible to make the entire device smaller than in the first embodiment (configuration of FIGS. 2 and 3) in which the heating device and the cooling device are provided. .
  • a medium a liquid such as oil or gas
  • FIG. 6 shows a modified example in which the constant temperature rollers of the apparatus of FIG. 4 are rearranged in the lateral direction of the figure.
  • the hot press device 22 of FIG. 6 three constant temperature rollers 41, 42, 43 are arranged in series between the unwinder 11 and the press roller 12, and three more constant temperature rollers are provided between the press roller 12 and the winder 13.
  • the rollers 45, 46, 47 are arranged in series.
  • the press roller 12 and the constant temperature roller 43 or the constant temperature roller 45 are arranged adjacent to each other.
  • a heating device is provided inside the constant temperature rollers 41 to 43, and the temperature of the constant temperature roller 41 is Ta1, the temperature of the constant temperature roller 42 is Ta2, and the temperature of the constant temperature roller 43 is Ta3.
  • a cooling device is provided inside the constant temperature rollers 45 to 47, and the constant temperature roller 45 has a constant temperature Tb1, the constant temperature roller 46 has a temperature Tb2, and the constant temperature roller 47 has a temperature Tb3.
  • the temperature of the constant temperature roller has a relationship of (T1 ⁇ ) Ta1 ⁇ Ta2 ⁇ Ta3 ( ⁇ Tp) and (Tp ⁇ ) Tb1 ⁇ Tb2 ⁇ Tb3 ( ⁇ T2).
  • the electrode 1 will be wrinkled. It is possible to prevent the occurrence.
  • the temperature Tp of the press roller is the temperature Ta3 or the temperature Tb1 of the constant temperature roller. Even if the values are separated to some extent, it is possible to prevent wrinkles from being generated on the electrodes.
  • the temperature T1 of the unwinder 11 and the temperature T2 of the winder 13 can be set, for example, as the environmental temperature in which the hot press devices 21 and 22 are installed.
  • the temperature T1 and the temperature T2 are set to values higher than the environmental temperature in which the hot press devices 21 and 22 are installed. Since it is possible to reduce the temperature difference between when passing through the press roller machine and when passing through the press machine, the electrode 1 after passing through the press roller machine can be annealed at a slower cooling rate. Therefore, it is possible to prevent the generation of wrinkles during cooling.
  • Example 1 The hot press device of FIGS. 4 and 5 and the electrode of FIG. 1 were used.
  • the numbers of press rollers and constant temperature rollers are as shown in FIGS.
  • oil was used as a circulating medium for controlling the temperature of the constant temperature roller.
  • the constant temperature roller itself has the heating and cooling functions, so that the hot press device is more hot pressable than the case of using the heating device and the cooling device as in the first embodiment.
  • the entire device can be made small. Further, even if the temperature change of the electrodes becomes abrupt between the constant temperature rollers, it is possible to prevent wrinkles from occurring in the electrodes by sufficiently shortening the distance between the adjacent rollers.
  • the area of the electrode material is in one row in FIG. 1, the area of the electrode material may be in two or more rows.
  • the press roller is composed of two in the figure, it may be composed of three or more. 4 to 6, the number of constant temperature rollers between the unwinder and the press roller or between the press roller and the winder is 3 or 4, but may be 2 or less or 5 or more.
  • the constant temperature rollers are arranged vertically or horizontally in FIGS. 4 and 6, they may be arranged in other directions.

Abstract

正極活物質または負極活物質を含むスラリーが塗布された帯状の電極が巻回された巻き出し側のローラと、巻き出し側のローラから繰り出された帯状の電極を加熱する加熱装置と、加熱された帯状の電極を、加熱された複数のプレスローラにより機械的な力でプレスするロールプレス機と、プレスされた帯状の電極を冷却する冷却装置と、冷却された帯状の電極をロール状に巻き取る巻き取り側のローラとを備えるホットプレス装置。 図２

Description

ホットプレス装置
　本発明は、ホットプレス装置に関する。
　リチウムイオン電池は、携帯機器や自動車などのバッテリーとして広く使用されている。リチウムイオン電池は正極、負極、セパレーター、電解質などから構成されている。正極や負極などの電極は一般的に、金属箔の上に、正極活物質または負極活物質を高分子などと一緒に塗布して形成されている。実際の電極の製造過程では、ロール状の長い金属箔を用意し、加工作業は連続的に行われ、作業の度に、電極の巻き出しと巻き取りを行っている。塗布後の工程として、電極の密度を上げるために、電極をロールプレス機に掛けて圧縮する作業がある。
　ロールプレス機で電極を圧縮するとき、ロールプレスで電極材料が塗布された部分（電極の厚みのある部分）のみがよく圧延され伸長して、電極にシワが発生する問題が起きていた。特許文献１には、ロールプレス後に、別のローラで電極に機械的な力を掛け、電極材料が塗布されていない部分を引き延ばすことで、シワの発生を防止することが記載されている。
特開２０１７－２０８２８３号公報
　電極の圧縮作業では、プレスローラの温度を例えば１００℃程度に加熱してプレス（ホットプレス）をする場合がある。この場合、プレスした後に電極の温度が急に下がることがあり、急に電極が縮むことによってシワが発生していた。このように、ホットプレス装置では急激な温度変化によるシワが問題であり、特許文献１に記載された、電極の圧延による部分的な伸長が原因で起こるシワとは別の問題である。特許文献１では、プレスする前後で何らの温度制御をしていないので、電極に、温度変化（熱収縮）によるシワが発生する可能性があった。
　従って、本発明は加熱したプレスローラで電極をプレスした後でも、電極にシワが発生しないホットプレス装置を提供することを目的の一つとする。
　本発明は、例えば、正極活物質または負極活物質を含むスラリーが塗布された帯状の電極が巻回された巻き出し側のローラと、
　巻き出し側のローラから繰り出された帯状の電極を加熱する加熱装置と、
　加熱された帯状の電極を、加熱された複数のプレスローラにより機械的な力でプレスするロールプレス機と、
　プレスされた帯状の電極を冷却する冷却装置と、
　冷却された帯状の電極をロール状に巻き取る巻き取り側のローラとを備えるホットプレス装置である。
　本発明の少なくとも実施の形態によれば、電極がロールプレスされる前後に、電極の加熱や冷却を行うことで、電極の急激な温度変化を防ぎ、電極のロールプレス後に、電極にシワが発生することを防止することができる。なお、本明細書で例示された効果により本発明の内容が限定して解釈されるものではない。
図１は、本発明に適用できる電極の一例である。 図２は、第１の実施形態によるホットプレス装置の構成図である。 図３は、第２の実施形態によるホットプレス装置の構成図である。 図４は、第３の実施形態によるホットプレス装置の構成図である。 図５は、図４の一部を説明するための拡大図である。 図６は、第３の実施形態の変形例を説明するホットプレス装置の他の構成図である。
　以下、本発明の実施の形態等について図面を参照しながら説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
＜１．第１の実施形態＞
＜２．第２の実施形態＞
＜３．第３の実施形態＞
＜４．変形例＞
　以下に説明する実施の形態等は本発明の好適な具体例であり、本発明の内容がこれらの実施の形態等に限定されるものではない。
＜１．第１の実施形態＞
　第１の実施形態で使用する電極の一例を図１に示す。本発明の電極とは例えば、リチウムイオン電池の正極または負極である。図１の電極１は細長い金属箔２の上に、電極材料３を塗布したものである。金属箔２の材料は例えば、アルミニウムや銅などの金属である。電極材料３は正極活物質または負極活物質に、高分子でできた結着剤などを混ぜたもので、必要であれば導電材なども含んでいる。
　電極１は量産の都合上、薄く長い金属箔２の上に不連続な多数の電極材料３の領域を有する。電極１の幅は例えば６０ｃｍから１００ｃｍ程度であり、電極１は電極材料３の塗布後に、電極材料３の密度を上げるために、ロールプレス機に掛けられる。電極１は、ロールプレスなどの作業工程後、電池の正極または負極として配置する前に、ある特定の形に切断される。電極材料３が塗布されていない（金属箔が剥き出しの）部分２は切断後に電極取出し用のリードが接続される箇所である。
　電極材料３には熱可塑性の接着剤が含まれることがあり、この場合、電極１をプレスする作業工程では、ロールプレス機のプレスローラを高温（接着剤の軟化点の温度、例えば１００℃）に設定する。このとき、電極材料３が塗布されていない金属箔２の部分は薄く変形しやすく、電極材料３が塗布された部分より、熱容量が低く温度変化が大きいので、電極１が高温のプレスローラを通った後に、急激な温度変化、例えば、ロールプレス後に常温の大気に触れると、電極材料３が塗布されていない金属箔２の部分が急冷されてシワが発生しやすい。もし、電極１にシワがあると、例えば、電極が電池の中で嵩張ってしまい、設計通りの電池を作製することができない不都合が起こる。この不都合を回避するため、第１の実施形態では、電極がロールプレスされる前後に、電極に急激な温度変化が与えられることを防止するホットプレス装置について述べる。
　第１の実施形態の構成として、ロールプレス機の両側で、電極に急激な温度変化が与えられることを防止するホットプレス装置の一例を図２に示す。図２のホットプレス装置５は従来のホットプレス装置（巻き出し機、ロールプレス機、巻き取り機により構成）に加えて、加熱装置１４と冷却装置１５を備える構成である。巻き出し機１１、ロールプレス機、巻き取り機１３、加熱装置１４と冷却装置１５の温度はそれぞれ、Ｔ１、Ｔｐ、Ｔ２、ＴａとＴｂである。図２以降の図では、太実線は電極１を示し、電極が走行する方向（進行方向）は図面の左側から右側へと向かう方向である。ロールプレス機は２つの対向するプレスローラ１２で構成されている。
　プレスローラ１２と巻き出し機１１との間に加熱装置１４が配置され、プレスローラ１２と巻き取り機１３との間に冷却装置１５が配置されている。電極１の製造過程では、量産の都合上、電極１がロール状に巻かれている。電極材料３のロールプレスの作業工程のときに、巻き出し機１１を使ってロール状の電極を解き、帯状にしている。巻き出し機１１から出た帯状の電極１は加熱装置１４の中に搬送され加熱され、プレスローラ１２でプレスされた後、冷却装置１５の中に搬送され冷却される。その後、電極１は巻き取り機１３に巻き取られて、再びロール状となる。
　加熱装置１４と冷却装置１５は例えば、赤外炉、電気炉や熱交換器などであり、ＴａとＴｂの値は例えば、約６０℃以上約７０℃以下である。加熱装置１４は電極１がプレスローラ１２でプレスされる前の徐熱としての役割を担い、冷却装置１５は電極１がプレスローラ１２でプレスされた後の徐冷としての役割を担う。このように、電極１をプレスローラ１２より低い温度に、且つ、巻き出し機や巻き取り機より高い温度に冷却することで、電極１が特に、ロールプレスされてから巻き取り機に至るまでの間に急冷されることを防ぐことができる。
　図２の構成では、巻き出し機１１と巻き取り機１３の温度であるＴ１とＴ２の温度を例えば、ホットプレス装置５が設置されている環境温度に設定できるが、それよりも高い値に設定することも可能である。環境温度より高い値に設定する場合、巻き出し機１１と加熱装置１４または巻き取り機１３と冷却装置１５の温度差を縮めることができるので、電極１がロールプレスされる前後で急激な温度変化が与えられることをより良く防止することが可能である。
　以上のように、第１の実施形態のホットプレス装置では、電極がロールプレスされる前後に、電極に急激な温度変化が与えられることを防止することで、電極のロールプレス後に、電極にシワの発生を防止することができる。
＜２．第２の実施形態＞
　本技術の第２の実施形態は、加熱装置および冷却装置を備える点で第１の実施形態と同様であるが、第２の実施形態は、加熱装置および冷却装置の内部に送風機を備える点で第１の実施形態より具体的であり、第１の実施形態の特殊なケースとも言える。電極は第１の実施形態と同様のものである。
　第２の実施形態の構成として、図２の加熱装置１４と冷却装置１５の中に送風機をそれぞれ加えた例を図３に示す。図３の加熱装置１４と冷却装置１５には、装置内を一様な温度に保つための送風機１６と、電極のガイド用としてのサブローラ１７が配置されている。図３の各部分の温度は図２と同様である。加熱装置１４の中では、送風機１６により、熱風（加熱装置１４に入る電極１より高い温度の空気または窒素ガスなど）が循環していて、冷却装置１５の中では、送風機１６により、冷風（冷却装置１５に入る電極１より低い温度の空気または窒素ガスなど）が循環している。
　図３の加熱装置１４は熱風のみで電極１を搬送する経路で加熱をし、冷却装置１５は冷風のみで電極１を搬送する経路で冷却をしていて、電極１に対して赤外炉や電気炉などの加熱機器で直接加熱や、熱交換器やペルチェ素子などの冷却機器を接触させるなどの直接冷却を行ってはいない。熱風での加熱または冷風での冷却の場合、電極１と空気との熱交換率は比較的低いことから、図３の加熱装置は、図２の加熱装置に比べて電極１の加熱速度がより遅く、電極１を徐熱する装置である。図３の冷却装置は、図２の冷却装置に比べて電極の冷却速度がより遅く、電極１を徐冷する装置である。特に、冷風での電極１の徐冷により、ロールプレス後の急激な冷却を良く防止することが可能である。
　以上のように、第２の実施形態のホットプレス装置では、電極がロールプレスされる前後に、電極に急激な温度変化が与えられることを、第１の実施形態よりも強く防止することで、電極のロールプレス後に、電極にシワの発生を防止することができる。
＜３．第３の実施形態＞
　本技術の第３の実施形態は、加熱装置および冷却装置を備える点で第１および第２の実施形態と同様であるが、第３の実施形態は、定温ローラを設置することと定温ローラの内部に加熱装置または冷却装置を備える点で第１および第２の実施形態と異なる。電極は第１および第２の実施形態と同様のものである。
　第３の実施形態の構成として、内部に加熱装置または冷却装置を備えた定温ローラを用いた一例を図４に示す。図４のホットプレス装置２１では、巻き出し機１１とプレスローラ１２の間に４つの定温ローラ３１，３２，３３，３４が直列に配置され、プレスローラ１２と巻き取り機１３の間にさらに４つの定温ローラ３５，３６，３７，３８が直列に配置されている。
　定温ローラ３１～３４の内部には加熱装置が備えられていて、定温ローラ３１の温度がＴａ１、定温ローラ３２の温度がＴａ２、定温ローラ３３の温度がＴａ３、定温ローラ３４の温度がＴａ４と、一定の温度である。定温ローラ３５～３８の内部には冷却装置が備えられていて、定温ローラ３５の温度がＴｂ１、定温ローラ３６の温度がＴｂ２、定温ローラ３７の温度がＴｂ３、定温ローラ３８の温度がＴｂ４と、一定の温度である。
　定温ローラ３１～３４の温度は（Ｔ１≦）Ｔａ１≦Ｔａ２≦Ｔａ３≦Ｔａ４（≦Ｔｐ）と、巻き出し機１１側の定温ローラ３１からプレスローラ１２側の定温ローラ３４に向かって徐々に温度が高くなるように設定されている。定温ローラ３５～３８の温度は（Ｔｐ≧）Ｔｂ１≧Ｔｂ２≧Ｔｂ３≧Ｔｂ４（≧Ｔ２）と、プレスローラ側の定温ローラ３５から巻き取り機側の定温ローラ３８に向かって徐々に温度が低くなるように設定されている。
　巻き出し機１１から出た帯状の電極１は、定温ローラ３１、定温ローラ３２、定温ローラ３３、定温ローラ３４の順にガイドされて搬送され、定温ローラが変わる毎に段々と加熱される。電極１はプレスローラ１２でホットプレスされた後、定温ローラ３５、定温ローラ３６、定温ローラ３７、定温ローラ３８の順にガイドされて搬送され、定温ローラが変わる毎に段々と冷却される。その後、電極１は巻き取り機１３に巻き取られて、再びロール状となる。
　図４のプレスローラ１２と巻き取り機１３との間にある４つの定温ローラ３５～３８を拡大した図を図５に示す。電極の厚みをｔ、定温ローラの半径をｒとすると、定温ローラ間について、図５の縦方向の距離Ｌは、Ｌ＝２ｒ＋ｔと表せる。隣接する定温ローラは距離ａだけ、図の横方向に中心がずれている。定温ローラの中心をずらすのは、寸法誤差などにより、装置の動作中に定温ローラや電極に傷が入ることを防止するためである。
　図５の定温ローラ３５～３８は、上述のように定温ローラごとに所定の温度に設定されている。定温ローラと電極との直接の接触による熱交換率は比較的高いため、第１の実施形態（図２や図３の構成）に比べて、電極１に急な温度変化が与えられる。隣接する定温ローラの中心軸がずれる距離ａだけの区間は、電極１はどの定温ローラにも接触せずに走行している。電極１がこの区間を通るときに、電極にシワが発生する可能性があるが、距離ａが十分短いとき、例えば１０ｍｍであるとき、隣り合う定温ローラの温度が異なっていてもシワの発生を防止できる。
　定温ローラ内の加熱装置および冷却装置は例えば、温度を制御するために循環する媒体（オイルなどの液体，気体）の内包や、ヒータなどの熱源や放熱板などの熱放射機構の内包などにより構成されている。このような場合（図４のホットプレス装置２１の場合）は、加熱装置と冷却装置を設ける第１の実施形態（図２や図３の構成）より、装置全体を小さくすることが可能である。
　図６に、図４の装置の定温ローラを図の横方向に並べ変えた変形例を示す。図６のホットプレス装置２２では、巻き出し機１１とプレスローラ１２の間に３つの定温ローラ４１,４２，４３が直列に配置され、プレスローラ１２と巻き取り機１３の間にさらに３つの定温ローラ４５，４６，４７が直列に配置されている。プレスローラ１２と定温ローラ４３または定温ローラ４５は隣接して配置されている。
　定温ローラ４１～４３の内部には加熱装置が備えられていて、定温ローラ４１の温度がＴａ１、定温ローラ４２の温度がＴａ２、定温ローラ４３の温度がＴａ３と、一定の温度である。定温ローラ４５～４７の内部には冷却装置が備えられていて、定温ローラ４５の温度がＴｂ１、定温ローラ４６の温度がＴｂ２、定温ローラ４７の温度がＴｂ３と、一定の温度である。定温ローラの温度は図４のケースと同様に、（Ｔ１≦）Ｔａ１≦Ｔａ２≦Ｔａ３（≦Ｔｐ）、（Ｔｐ≧）Ｔｂ１≧Ｔｂ２≧Ｔｂ３（≧Ｔ２）の関係がある。
　図６の構成では、図４と同様に、隣り合う定温ローラ間で温度が異なっていても、電極が定温ローラやプレスローラに接触しないで走行する距離ａが十分短いと、電極１にシワが発生することを防止することが可能である。さらに、図６の構成では、プレスローラ１２と、プレスローラ１２に隣接する定温ローラ３３または定温ローラ３５との距離ａが十分短いとき、プレスローラの温度Ｔｐが定温ローラの温度Ｔａ３または温度Ｔｂ１とある程度離れた値であっても、電極にシワが発生しすることを防止することができる。
　図４および図６では、巻き出し機１１の温度Ｔ１と巻き取り機１３の温度Ｔ２は例えば、ホットプレス装置２１，２２の設置された環境温度と設定できる。第２の実施形態でも第１の実施形態と同様に、温度Ｔ１と温度Ｔ２をホットプレス装置２１，２２の設置された環境温度よりも高い値に設定することで、特に、電極が定温ローラを通るときと巻き取り機に収まるときとの温度差を縮めることができるので、プレスローラ機を通過した後の電極１に、冷却速度がより遅い徐冷を行うことができる。よって、冷却のときのシワの発生を防止できる。
　以下、図４，５に示されるホットプレス装置と図１に示される電極を用いての実施例に基づいて、本発明を具体的に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
　図４，５のホットプレス装置と図１の電極を用いた。プレスローラと定温ローラの数は図４，５に示される通りである。図５における定温ローラの各値は、定温ローラの半径をｒ＝１７５（ｍｍ）、定温ローラに接触しないで走行する距離をａ＝１０（ｍｍ）、電極１の厚みをｔ＝０．１（ｍｍ）とした。巻き出し機の温度と巻き取り機の温度をＴ１＝Ｔ２＝２５（℃）と環境温度に設定し、定温ローラ３１の温度をＴａ１＝２５（℃）、定温ローラ３２～３４の温度をＴａ２＝Ｔａ３＝Ｔａ４＝１００（℃）、定温ローラ３５の温度をＴｂ１＝１００（℃）、定温ローラ３６～３８の温度をＴｂ２＝Ｔｂ３＝Ｔｂ４＝２５（℃）に設定し、プレスローラ１２の温度をＴｐ＝１００（℃）に設定した。このとき、定温ローラの温度を制御するために循環する媒体をオイルとした。以上の設定でホットプレス装置２１により電極１をプレスする作業を行ったところ、電極１にシワが発生しなかった。
　以上のように、第２の実施形態のホットプレス装置では、定温ローラ自体が加熱や冷却機能を備えることで、第１の実施形態のような加熱装置と冷却装置を用いた場合より、ホットプレス装置全体を小さい構成とすることができる。また、電極の温度変化が定温ローラ間で急となっても、隣り合うローラ間の距離を十分短くすることで、電極にシワが発生することを防止できる。
＜３．変形例＞
　以上、本発明の一実施の形態について具体的に説明したが、本発明の内容は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
　例えば、図１では電極材料の領域は１列としていたが、電極材料の領域は２列以上であってもよい。また、図中でプレスローラは２つで構成されていたが、３つ以上で構成されていてもよい。図４から図６では巻き出し機とプレスローラの間またはプレスローラと巻き取り機の間の定温ローラの個数を３または４としていたが、２以下でも５以上であってもよい。図４および図６では、定温ローラが縦または横に並んでいたが、それ以外の向きに配置されていてもよい。
１・・・電極，２・・・金属箔，３・・・電極材料，５，６・・・ホットプレス装置，１１・・・巻き出し機，１２・・・プレスローラ，１３・・・巻き取り機，１４・・・加熱装置，１５・・・冷却装置，１６・・・送風機，１７・・・サブローラ，２１，２２・・・ホットプレス装置，３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８，４１，４２，４３，４５，４６，４７・・・定温ローラ

Claims (7)

  1. 　正極活物質または負極活物質を含むスラリーが塗布された帯状の電極が巻回された巻き出し側のローラと、
    　前記巻き出し側のローラから繰り出された前記帯状の電極を加熱する加熱装置と、
    　加熱された前記帯状の電極を、加熱された複数のプレスローラにより機械的な力でプレスするロールプレス機と、
    　プレスされた前記帯状の電極を冷却する冷却装置と、
    　冷却された前記帯状の電極をロール状に巻き取る巻き取り側のローラとを備えるホットプレス装置。
  2. 　前記巻き出し側のローラの温度は温度Ｔ１であり、前記巻き取り側のローラの温度は温度Ｔ２であり、前記加熱装置の温度は温度Ｔａであり、前記冷却装置の温度は温度Ｔｂであり、前記プレスローラの温度は温度Ｔｐであって、
    　前記温度Ｔａは前記温度Ｔ１より高く且つ前記温度Ｔｐより低く設定され、
    　前記温度Ｔｂは前記温度Ｔ２より高く且つ前記温度Ｔｐより低く設定された請求項１に記載のホットプレス装置。
  3. 　前記冷却装置は、前記温度Ｔｂの冷風を循環させることで、前記帯状の電極を徐冷する請求項２に記載のホットプレス装置。
  4. 　前記加熱装置は、前記温度Ｔａの熱風を循環させることで、前記帯状の電極を徐熱する請求項２に記載のホットプレス装置。
  5. 　前記温度Ｔ１と前記温度Ｔ２は、前記ホットプレス装置の設置された場所の環境温度と同じ値または前記環境温度より高い値とされる請求項２から４の何れか一つに記載のホットプレス装置。
  6. 　前記巻き出し側のローラの温度は温度Ｔ１であり、前記巻き取り側のローラの温度は温度Ｔ２であり、前記プレスローラの温度は温度Ｔｐであって、
    　前記冷却装置は、ｍ個（ｍは自然数）の定温ローラの中に備えられ、
    　前記ｍ個の定温ローラが温度Ｔｂｉに設定され、
    　前記温度Ｔｂｉは前記温度Ｔ２以上且つ前記温度Ｔｐ以下に設定され、
    　ｉが電極の進行方向の順に１，２，３・・・と番号付けされているとき、
    　Ｔｂ１≧・・・≧Ｔｂｍである請求項１に記載のホットプレス装置。
  7. 　前記巻き出し側のローラの温度は温度Ｔ１であり、前記巻き取り側のローラの温度は温度Ｔ２であり、前記プレスローラの温度は温度Ｔｐであって、
    　前記加熱装置は、ｎ個（ｎは自然数）の定温ローラの中に備えられ、
    　前記ｎ個の定温ローラが温度Ｔａｊに設定され、
    　前記温度Ｔａｊは前記温度Ｔ１以上且つ前記温度Ｔｐ以下に設定され、
    　ｊが電極の進行方向の順に１，２，３・・・と番号付けされているとき、
    　Ｔａ１≦・・・≦Ｔａｎである請求項１に記載のホットプレス装置。
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