WO2020170607A1 - 電極製造システム、クリーニングユニット、及び電極製造方法 - Google Patents

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

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electrode
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cleaning
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直井 雅也
相田 一成
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Jmエナジー株式会社
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Definitions

  • a process in which the electrode is preliminarily doped with an alkali metal is adopted for various purposes.
  • a method of pre-doping the electrode with an alkali metal for example, there is a continuous method.
  • pre-doping is performed while transferring the strip electrode in the dope solution.
  • the continuous method is disclosed in Patent Documents 1 to 4.
  • the strip-shaped electrode includes a current collector and an active material layer.
  • a part of the surface of the current collector may be a part where the active material layer is not formed.
  • the active material layer-unformed portion is a portion in which the active material layer is not formed.
  • the dope solution also adheres to the part where the active material layer is not formed.
  • the residue of the dope solution attached to the active material layer non-formed portion has an adverse effect on welding between the current collecting tab of the battery and the active material layer non-formed portion, and is therefore preferably removed.
  • an electrode manufacturing system a cleaning unit, and an electrode manufacturing method capable of cleaning an active material layer-unformed portion.
  • One aspect of the present disclosure is an active material layer forming part in which an active material layer containing an active material is formed on the surface of a current collector, and an active material layer in which the active material layer is not formed on the surface of the current collector.
  • a doping unit configured to perform a treatment of doping the active material with an alkali metal in a strip electrode having an unformed portion, and the active material layer adjacent to the treated active material layer forming portion
  • An electrode manufacturing system comprising: a cleaning unit configured to clean an unformed portion; and a transport unit configured to transport the electrode from the dope unit to the cleaning unit.
  • Another aspect of the present disclosure is an active material layer forming part in which an active material layer containing an active material is formed on the surface of a current collector, and an active material in which the active material layer is not formed on the surface of the current collector.
  • a cleaning unit for cleaning a strip-shaped electrode having a layer-unformed part, wherein the active-material-layer-unformed part adjacent to the active-material-layer-formed part in which the active material is doped with an alkali metal is formed.
  • a cleaning unit configured to be cleaned.
  • a cleaning unit according to another aspect of the present disclosure can clean an active material layer-unformed portion.
  • Another aspect of the present disclosure is an active material layer forming part in which an active material layer containing an active material is formed on the surface of a current collector, and an active material in which the active material layer is not formed on the surface of the current collector.
  • a band-shaped electrode having a layer-unformed part is subjected to a treatment of doping the active material with an alkali metal, and the electrode having been subjected to the treatment is transported, and the active material layer-formed portion is subjected to the treatment.
  • the method for producing an electrode is to clean the portion where the active material layer is not formed.
  • the active material layer-unformed portion can be cleaned.
  • Electrode manufacturing system 15... Electrolyte treatment tank, 17,19, 21... Doping tank, 23... Cleaning tank, 25, 27, 29, 31, 33, 35, 37, 39, 40, 41, 43, 45, 46, 47, 49, 51, 52, 53, 55, 57, 58, 59, 61, 63, 64, 65, 67, 69, 70, 71, 73, 75, 77, 79, 81, 83, 85, 87, 89, 91, 93... Conveying rollers, 101... Supplying rolls, Reference numeral 103...
  • Winding roll 105... Support base, 107... Circulation filtration unit, 109, 110, 111, 112, 113, 114... Power supply, 117... Tab cleaner, 119... Recovery unit, 121... End sensor, 131... Upstream Tank, 133... Downstream tank, 137, 139, 141, 143... Counter unit, 149, 151... Space, 153... Conductive base material, 155... Alkali metal containing plate, 157... Porous insulating member, 161... Filter, 163 ... pump, 165... piping, 201, 203... cleaning roller unit, 205... cleaning liquid tank, 207... pump, 209... drying unit, 211... first part, 213... second part, 215... support plate, 217...
  • the configuration of the electrode 1 will be described based on FIGS. 1 and 2.
  • the electrode 1 has a strip shape.
  • the electrode 1 includes a current collector 3 and an active material layer 5.
  • the current collector 3 has a strip shape.
  • the active material layers 5 are formed on both sides of the current collector 3, respectively.
  • the surface of the electrode 1 has an active material layer forming portion 6 and an active material layer non-forming portion 7.
  • the active material layer forming portion 6 is a portion where the active material layer 5 is formed on the surface of the current collector 3.
  • the active material layer-unformed portion 7 is a portion where the active material layer 5 is not formed on the surface of the current collector 3. In the active material layer-unformed portion 7, the current collector 3 is exposed.
  • the active material layer-unformed portion 7 has a strip shape extending in the longitudinal direction L of the electrode 1.
  • the active material layer-unformed portion 7 is located at the end of the electrode 1 in the width direction W of the electrode 1.
  • the current collector 3 for example, a metal foil of copper, nickel, stainless steel or the like is preferable. Further, the current collector 3 may be one in which a conductive layer containing a carbon material as a main component is formed on the metal foil. The thickness of the current collector 3 is, for example, 5 to 50 ⁇ m.
  • the active material layer 5 can be produced, for example, by applying a slurry containing an active material, a binder and the like onto the current collector 3 and drying it.
  • binder examples include rubber-based binders such as styrene-butadiene rubber (SBR) and NBR; fluorine-based resins such as polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride; polypropylene, polyethylene; disclosed in JP 2009-246137 A.
  • SBR styrene-butadiene rubber
  • NBR fluorine-based resins
  • polypropylene, polyethylene disclosed in JP 2009-246137 A.
  • fluorine-modified (meth)acrylic binder is used.
  • the slurry may contain other components in addition to the active material and the binder.
  • Other components include, for example, conductive agents such as carbon black, graphite, vapor-grown carbon fibers, metal powders; carboxymethyl cellulose, its Na salt or ammonium salt, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidation Thickening agents such as starch, phosphorylated starch and casein can be mentioned.
  • the thickness of the active material layer 5 is not particularly limited.
  • the thickness of the active material layer 5 is, for example, 5 to 500 ⁇ m, preferably 10 to 200 ⁇ m, and particularly preferably 10 to 100 ⁇ m.
  • the active material contained in the active material layer 5 is not particularly limited as long as it is an electrode active material applicable to a battery or a capacitor utilizing insertion/desorption of alkali metal ions.
  • the active material may be a negative electrode active material or a positive electrode active material.
  • the negative electrode active material is not particularly limited.
  • the negative electrode active material for example, carbon materials such as graphite, easily graphitizable carbon, non-graphitizable carbon, and composite carbon materials in which graphite particles are coated with a carbide of pitch or resin; Examples thereof include materials containing metals or semimetals or oxides thereof.
  • Specific examples of the carbon material include the carbon material described in JP2013-258392A.
  • Specific examples of the material containing a metal or metalloid capable of alloying with lithium or oxides thereof include those described in JP-A-2005-123175 and JP-A-2006-107795.
  • the positive electrode active material examples include transition metal oxides such as cobalt oxide, nickel oxide, manganese oxide, and vanadium oxide; sulfur-based active materials such as elemental sulfur and metal sulfide. Both the positive electrode active material and the negative electrode active material may be composed of a single material or may be composed of a mixture of two or more kinds of materials.
  • the active material contained in the active material layer 5 is pre-doped with an alkali metal using the electrode manufacturing system 11 described later.
  • the alkali metal to be pre-doped in the active material lithium or sodium is preferable, and lithium is particularly preferable.
  • the density of the active material layer 5 is preferably 1.30 to 2.00 g/cc, particularly preferably 1.40 to 1.90 g/cc. Is.
  • the electrode manufacturing system 11 includes an electrolytic solution treatment tank 15, a dope tank 17, 19, 21, a cleaning tank 23, and conveyance rollers 25, 27, 29, 31, 33, 35, 37,.
  • the dope tanks 17, 19 and 21 correspond to a part of the dope unit.
  • the transport roller group corresponds to the transport unit.
  • the electrolytic solution treatment tank 15 is a rectangular tank with an open top.
  • the bottom surface of the electrolytic solution treatment tank 15 has a substantially U-shaped cross section.
  • the electrolytic solution treatment tank 15 includes a partition plate 123.
  • the partition plate 123 is supported by a support rod 125 penetrating its upper end.
  • the support rod 125 is fixed to a wall or the like (not shown).
  • the partition plate 123 extends in the vertical direction and divides the inside of the electrolytic solution treatment tank 15 into two spaces.
  • the conveyance roller 33 is attached to the lower end of the partition plate 123.
  • the partition plate 123 and the transport roller 33 are supported by a support rod 127 that penetrates them.
  • the vicinity of the lower end of the partition plate 123 is cut out so as not to contact the transport roller 33.
  • the configuration of the dope tank 17 will be described based on FIG.
  • the dope tank 17 is composed of an upstream tank 131 and a downstream tank 133.
  • the upstream tank 131 is arranged on the side of the supply roll 101 (hereinafter referred to as the upstream side), and the downstream tank 133 is arranged on the side of the winding roll 103 (hereinafter referred to as the downstream side).
  • the upstream tank 131 is a rectangular tank having an open top.
  • the bottom surface of the upstream tank 131 has a substantially U-shaped cross section.
  • the upstream tank 131 includes a partition plate 135 and four counter electrode units 137, 139, 141 and 143.
  • the partition plate 135 is supported by a support rod 145 that penetrates the upper end of the partition plate 135.
  • the support rod 145 is fixed to a wall or the like (not shown).
  • the partition plate 135 extends in the vertical direction and divides the inside of the upstream tank 131 into two spaces.
  • the transport roller 40 is attached to the lower end of the partition plate 135.
  • the partition plate 135 and the transport roller 40 are supported by a support rod 147 that penetrates them. The vicinity of the lower end of the partition plate 135 is cut out so as not to contact the transport roller 40. A space exists between the transport roller 40 and the bottom surface of the upstream tank 131.
  • the counter electrode unit 137 is arranged on the upstream side of the upstream tank 131.
  • the counter electrode units 139 and 141 are arranged so as to sandwich the partition plate 135 from both sides.
  • the counter electrode unit 143 is arranged on the downstream side of the upstream tank 131.
  • a space 149 exists between the counter electrode unit 137 and the counter electrode unit 139.
  • a space 151 exists between the counter electrode unit 141 and the counter electrode unit 143.
  • the counter electrode units 137, 139, 141, 143 are connected to the terminal 109B of the power source 109.
  • the counter electrode units 137, 139, 141, 143 have the same structure. Here, the configuration of the counter electrode units 137 and 139 will be described with reference to FIG.
  • the counter electrode units 137 and 139 have a configuration in which a conductive base material 153, an alkali metal containing plate 155, and a porous insulating member 157 are laminated.
  • Examples of the material of the conductive base material 153 include copper, stainless steel, nickel and the like.
  • the form of the alkali metal-containing plate 155 is not particularly limited, and examples thereof include an alkali metal plate and an alkali metal alloy plate.
  • the thickness of the alkali metal containing plate 155 is, for example, 0.03 to 6 mm.
  • the porous insulating member 157 has a plate shape.
  • the porous insulating member 157 is laminated on the alkali metal containing plate 155.
  • the plate-like shape of the porous insulating member 157 is a shape when the porous insulating member 157 is laminated on the alkali metal-containing plate 155.
  • the porous insulating member 157 may be a member that maintains a constant shape by itself, or may be a member that can be easily deformed, such as a net.
  • the porous insulating member 157 is porous. Therefore, the dope solution described below can pass through the porous insulating member 157. As a result, the alkali metal-containing plate 155 can come into contact with the dope solution.
  • the porous insulating member 157 may be, for example, a resin mesh.
  • the resin include polyethylene, polypropylene, nylon, polyether ether ketone, polytetrafluoroethylene and the like.
  • the mesh openings can be set appropriately.
  • the mesh opening is, for example, 0.1 ⁇ m to 10 mm, preferably 0.1 to 5 mm.
  • the thickness of the mesh can be set appropriately.
  • the thickness of the mesh is, for example, 1 ⁇ m to 10 mm, preferably 30 ⁇ m to 1 mm.
  • the mesh opening ratio can be appropriately set.
  • the mesh opening ratio is, for example, 5 to 98%, preferably 5 to 95%, and more preferably 50 to 95%.
  • the entire porous insulating member 157 may be made of an insulating material, or a part thereof may be provided with an insulating layer.
  • the downstream tank 133 basically has the same configuration as the upstream tank 131. However, inside the downstream tank 133, there is the transport roller 46 instead of the transport roller 40. Further, the counter electrode units 137, 139, 141, and 143 included in the downstream tank 133 are connected to one pole of the power source 110.
  • the dope tank 19 basically has the same configuration as the dope tank 17. However, inside the dope tank 19, not the transport rollers 40 and 46, but the transport rollers 52 and 58 are present. Further, the counter electrode units 137, 139, 141 and 143 provided in the upstream tank 131 of the dope tank 19 are connected to one pole of the power source 111. Further, the counter electrode units 137, 139, 141 and 143 provided in the downstream tank 133 of the dope tank 19 are connected to one pole of the power source 112.
  • the dope tank 21 basically has the same configuration as the dope tank 17. However, inside the dope tank 21, the conveying rollers 64 and 70 exist instead of the conveying rollers 40 and 46. Further, the counter electrode units 137, 139, 141 and 143 provided in the upstream tank 131 of the dope tank 21 are connected to one pole of the power source 113. Further, the counter electrode units 137, 139, 141 and 143 provided in the downstream tank 133 of the dope tank 21 are connected to one pole of the power source 114.
  • the cleaning tank 23 basically has the same configuration as the electrolytic solution processing tank 15. However, inside the cleaning tank 23, there is the transport roller 75 instead of the transport roller 33.
  • the transport rollers 37, 39, 43, 45, 49, 51, 55, 57, 61, 63, 67, 69 are made of a conductive material.
  • the other transport rollers of the transport roller group are made of an elastomer except for the bearing portion.
  • the transport roller group transports the electrode 1 along a fixed path.
  • the path along which the transport roller group transports the electrode 1 is from the supply roll 101 to the electrolytic solution treatment tank 15, the dope tank 17, the dope tank 19, the dope tank 21, the cleaning tank 23, and the tab. It is a path that sequentially passes through the cleaner 117 and reaches the winding roll 103.
  • the part of the path that passes through the electrolytic solution treatment tank 15 first moves downward via the transfer rollers 29 and 31, and then the transfer roller 33 can change the moving direction upward.
  • the parts that pass through the dope tank 17 are as follows. First, the moving direction is changed downward by the transport roller 37, and the space 149 of the upstream tank 131 is moved downward. Next, the movement direction is changed upward by the conveyance roller 40, and the space 151 of the upstream tank 131 is moved upward. Next, the moving direction is changed downward by the transport rollers 41 and 43, and the space 149 of the downstream tank 133 is moved downward. Next, the moving direction is changed upward by the transport roller 46, and the space 151 of the downstream tank 133 is moved upward. Finally, the transport roller 47 changes the moving direction to the horizontal direction, and the head moves toward the dope tank 19.
  • the parts that pass through the dope tank 19 are as follows. First, the moving direction is changed downward by the transport roller 49, and the space 149 of the upstream tank 131 is moved downward. Next, the moving direction is changed upward by the transport roller 52, and the space 151 of the upstream tank 131 is moved upward. Next, the moving direction is changed downward by the transport rollers 53 and 55, and the space 149 of the downstream tank 133 is moved downward. Next, the transport roller 58 changes the moving direction upward, and moves the space 151 of the downstream tank 133 upward. Finally, the moving direction is changed to the horizontal direction by the conveying roller 59, and it moves toward the dope tank 21.
  • the parts that pass through the dope tank 21 are as follows. First, the moving direction is changed downward by the transport roller 61, and the space 149 of the upstream tank 131 is moved downward. Next, the moving direction is changed upward by the conveying roller 64, and the space 151 of the upstream tank 131 is moved upward. Next, the moving direction is changed downward by the transport rollers 65 and 67, and the space 149 of the downstream tank 133 is moved downward. Next, the moving direction is changed upward by the transport roller 70, and the space 151 of the downstream tank 133 is moved upward. Finally, the moving direction is changed to the horizontal direction by the transport roller 71, and the cleaning tank 23 is headed.
  • a portion passing through the cleaning tank 23 is first moved downward by the conveying roller 73 and moved downward, and then changed by the conveying roller 75 in the upward direction. It is a route to be done.
  • the supply roll 101 winds around the electrode 1. That is, the supply roll 101 holds the electrode 1 in a wound state.
  • the active material in the electrode 1 held by the supply roll 101 has not yet been doped with an alkali metal.
  • the transport roller group pulls out and transports the electrode 1 held by the supply roll 101.
  • the winding roll 103 winds up and stores the electrode 1 conveyed by the conveying roller group.
  • the electrode 1 stored in the winding roll 103 is subjected to pre-doping treatment in the dope tanks 17, 19 and 21. Therefore, the active material in the electrode 1 stored in the winding roll 103 is doped with alkali metal.
  • the support table 105 supports the electrolytic solution treatment tank 15, the dope tanks 17, 19, 21 and the cleaning tank 23 from below.
  • the height of the support 105 can be changed.
  • the circulation filtration unit 107 is provided in each of the dope tanks 17, 19, and 21.
  • the circulation filtration unit 107 includes a filter 161, a pump 163, and a pipe 165.
  • a pipe 165 is a circulation pipe that goes out from the dope tank 17, sequentially passes through the pump 163 and the filter 161, and returns to the dope tank 17.
  • the dope solution in the dope tank 17 is circulated in the pipe 165 and the filter 161 by the driving force of the pump 163, and returns to the dope tank 17 again.
  • foreign substances and the like in the dope solution are filtered by the filter 161.
  • Examples of the foreign matter include foreign matter deposited from the dope solution and foreign matter generated from the electrode 1.
  • the material of the filter 161 is, for example, resin such as polypropylene or polytetrafluoroethylene.
  • the hole diameter of the filter 161 can be set appropriately.
  • the pore diameter of the filter 161 is, for example, 0.2 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the circulation filtration unit 107 provided in the dope tanks 19 and 21 also has the same configuration and has the same operation effect. 3 and 4, the description of the dope solution is omitted for convenience.
  • the terminal 109A of the power supply 109 is connected to the transport rollers 37 and 39. Further, the terminal 109B of the power source 109 is connected to the counter electrode units 137, 139, 141, 143 provided in the upstream tank 131 of the dope tank 17.
  • the electrode 1 contacts the transport rollers 37 and 39.
  • the electrode 1 and the counter electrode units 137, 139, 141, 143 are in a dope solution which is an electrolytic solution. Therefore, in the upstream tank 131 of the dope tank 17, the electrode 1 and the counter electrode units 137, 139, 141, 143 are electrically connected via the electrolytic solution.
  • the terminal 110A of the power supply 110 is connected to the transport rollers 43 and 45. Further, the terminal 110B of the power source 110 is connected to the counter electrode units 137, 139, 141, 143 provided in the downstream tank 133 of the dope tank 17.
  • the electrode 1 contacts the transport rollers 43 and 45.
  • the electrode 1 and the counter electrode units 137, 139, 141, 143 are in a dope solution which is an electrolytic solution. Therefore, in the downstream tank 133 of the dope tank 17, the electrode 1 and the counter electrode units 137, 139, 141 and 143 are electrically connected via the electrolytic solution.
  • One terminal of the power supply 111 is connected to the transport rollers 49 and 51.
  • the other terminal of the power source 111 is connected to the counter electrode units 137, 139, 141, 143 provided in the upstream tank 131 of the dope tank 19.
  • the electrode 1 contacts the transport rollers 49 and 51.
  • the electrode 1 and the counter electrode units 137, 139, 141, 143 are in a dope solution which is an electrolytic solution. Therefore, in the upstream tank 131 of the dope tank 19, the electrode 1 and the counter electrode units 137, 139, 141 and 143 are electrically connected via the electrolytic solution.
  • One terminal of the power supply 112 is connected to the transport rollers 55 and 57.
  • the other terminal of the power supply 112 is connected to the counter electrode units 137, 139, 141, 143 provided in the downstream tank 133 of the dope tank 19.
  • the electrode 1 contacts the transport rollers 55 and 57.
  • the electrode 1 and the counter electrode units 137, 139, 141, 143 are in a dope solution which is an electrolytic solution. Therefore, in the downstream tank 133 of the dope tank 19, the electrode 1 and the counter electrode units 137, 139, 141 and 143 are electrically connected via the electrolytic solution.
  • One terminal of the power supply 113 is connected to the transport rollers 61 and 63.
  • the other terminal of the power supply 113 is connected to the counter electrode units 137, 139, 141, 143 provided in the upstream tank 131 of the dope tank 21.
  • the electrode 1 contacts the transport rollers 61 and 63.
  • the electrode 1 and the counter electrode units 137, 139, 141, 143 are in a dope solution which is an electrolytic solution. Therefore, in the upstream tank 131 of the dope tank 21, the electrode 1 and the counter electrode units 137, 139, 141 and 143 are electrically connected via the electrolytic solution.
  • One terminal of the power supply 114 is connected to the transport rollers 67 and 69.
  • the other terminal of the power supply 114 is connected to the counter electrode units 137, 139, 141, 143 provided in the downstream tank 133 of the dope tank 21.
  • the electrode 1 contacts the transport rollers 67 and 69.
  • the electrode 1 and the counter electrode units 137, 139, 141, 143 are in a dope solution which is an electrolytic solution. Therefore, in the downstream tank 133 of the dope tank 21, the electrode 1 and the counter electrode units 137, 139, 141 and 143 are electrically connected via the electrolytic solution.
  • the tab cleaner 117 cleans the active material layer-unformed portion 7 of the electrode 1.
  • the detailed configuration of the tab cleaner 117 will be described later.
  • the recovery unit 119 is arranged in each of the electrolytic solution treatment tank 15, the dope tanks 17, 19, 21 and the cleaning tank 23. The recovery unit 119 recovers the liquid brought out of the tank by the electrode 1 and returns it to the tank.
  • the end sensor 121 detects the position of the end of the electrode 1 in the width direction W.
  • the end position adjusting unit 241 described later adjusts the positions of the supply roll 101 and the winding roll 103 in the width direction W based on the detection result of the end sensor 121.
  • the configuration of the tab cleaner 117 will be described based on FIGS. 6 to 9.
  • the tab cleaner 117 corresponds to a cleaning unit.
  • the tab cleaner 117 includes cleaning roller units 201 and 203, a cleaning liquid tank 205, a pump 207, a drying unit 209, an overflow pipe 248, and a waste liquid tank 250.
  • the cleaning roller unit 201 is provided between the transport roller 79 and the transport roller 81.
  • the cleaning roller unit 201 includes a first part 211 and a second part 213.
  • the first portion 211 and the second portion 213 are arranged so as to sandwich the electrode 1 from both sides.
  • the first part 211 includes a support plate 215, a brush roller 217, a cleaning tank 219, and a motor 221.
  • the brush roller 217 corresponds to the cleaning roller.
  • the cleaning tank 219 corresponds to a tab cleaning tank.
  • the first portion 211 also includes a pulley 223, a pulley 225, and a shaft 227, as shown in FIG. 7. In FIG. 6, the pulley 223 and the pulley 225 are omitted for convenience.
  • the support plate 215 is a plate-shaped member.
  • the brush roller 217 is attached to the shaft 227.
  • the outer peripheral portion of the brush roller 217 is composed of a brush.
  • Hardness of the brush roller 217 which is defined by JIS S 3016-1995 usually, 1N / cm 2 or more 1000 N / cm 2 or less, preferably 5N / cm 2 or more 500 N / cm 2 or less, 10 N / more preferably cm 2 or more 300N / cm 2 or less, particularly preferably 20 N / cm 2 or more 100 N / cm 2 or less.
  • the hardness of the brush roller 217 means the hardness of the brush existing in the outer peripheral portion.
  • the brush material is a material of the brush roller 217.
  • the plastic include polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, acrylic, nylon, polycarbonate, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, polytetrafluoroethylene and the like.
  • animal fibers include horse hair, pig hair, goat hair and the like.
  • the shaft 227 is pivotally supported by a bearing 229 provided on the support plate 215.
  • the axial direction of the shaft 227 and the brush roller 217 is parallel to the width direction W of the electrode 1.
  • the brush roller 217 is used as the cleaning roller, but a sponge roller may be used as the cleaning roller.
  • a sponge roller is used as the cleaning roller, it is preferable that the hardness of the sponge roller measured by a type E durometer specified in JIS K 6253-3 is 1 or more and 40 or less.
  • a sponge material having such hardness is an elastomer.
  • the sponge material is a material for the sponge roller.
  • the elastomer include polyolefin rubber, styrene rubber, styrene butadiene rubber, polyurethane, chloroprene rubber, ethylene propylene diene rubber, nitrile rubber, silicone rubber, fluororubber, polyvinyl alcohol and the like.
  • the cleaning tank 219 is fixed to the support plate 215 below the brush roller 217.
  • the cleaning tank 219 contains a cleaning liquid.
  • the cleaning liquid contained in the cleaning tank 219 is, for example, a carbonate-based solvent.
  • Examples of the carbonate-based solvent include dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, diethyl carbonate and the like.
  • the cleaning tank 219 is open on the upper side. A part of the lower side of the brush roller 217 enters the inside of the cleaning tank 219 and is immersed in the cleaning liquid.
  • the motor 221 is attached to the support plate 215.
  • the pulley 223 is attached to the motor 221.
  • the pulley 225 is attached to the shaft 227.
  • the second part 213 basically has a configuration in which the first part 211 is horizontally inverted in FIG. 6. However, the second portion 213 does not include the motor 221. A pulley 231 is attached to the shaft 227 of the second portion 213, as shown in FIG. 7.
  • the first part 211 and the second part 213 are respectively movable between a position close to the electrode 1 (hereinafter referred to as an approach position) and a position separated from the electrode 1 (hereinafter referred to as a separated position). is there.
  • the positions of the first portion 211 and the second portion 213 are set to the approaching position.
  • the brush roller 217 of the first portion 211 and the brush roller 217 of the second portion 213 respectively have the electrode 1 And contact the active material layer-unformed portion 7 of.
  • the brush roller 217 of the first portion 211 and the brush roller 217 of the second portion 213 do not contact the active material layer forming portion 6.
  • the brush roller 217 of the first part 211 and the brush roller 217 of the second part 213 do not contact any part of the electrode 1.
  • the positions of the first part 211 and the second part 213 are set to the separated positions.
  • a belt 233 is stretched over the pulley 223, the pulley 225, and the pulley 231.
  • the belt 233 is bridged in a figure 8 shape at the pulley 225 and the pulley 231.
  • the pulley 225 and the brush roller 217 of the first portion 211 also rotate clockwise.
  • the pulley 231 and the brush roller 217 of the second portion 213 rotate counterclockwise. That is, the brush roller 217 of the first portion 211 and the brush roller 217 of the second portion 213 rotate in opposite directions.
  • the cleaning roller unit 203 is provided between the transport roller 83 and the transport roller 85.
  • the cleaning roller unit 203 has the same configuration as the cleaning roller unit 201.
  • the cleaning liquid tank 205 holds the cleaning liquid.
  • the cleaning liquid tank 205 communicates with the cleaning tanks 219 of the cleaning roller units 201 and 203 via the pump 207 and the pipe 235.
  • the pump 207 supplies the cleaning liquid to the cleaning tank 219 of the cleaning roller units 201 and 203.
  • the cleaning liquid tank 205, the pump 207, and the pipe 235 correspond to the cleaning liquid supply unit.
  • the drying unit 209 is provided between the cleaning roller unit 203 and the transport roller 85.
  • the drying unit 209 includes a plurality of blow nozzles 237.
  • the plurality of blow nozzles 237 blow nitrogen having a dew point of ⁇ 40° C. or lower onto the electrode 1 to dry the electrode 1.
  • the overflow pipe 248 causes the cleaning liquid overflowing in the cleaning tank 219 to flow into the waste liquid tank 250.
  • the waste liquid tank 250 stores the cleaning liquid flowing down the overflow pipe 248.
  • the electrode manufacturing system 11 includes a control system 239 shown in FIG.
  • the control system 239 includes an end position adjustment unit 241, two end sensors 121, and a roll drive unit 243.
  • One of the two end sensors 121 is arranged near the supply roll 101 as shown in FIG.
  • the other of the two end sensors 121 is arranged near the winding roll 103.
  • the end position adjustment unit 241 is a computer including a CPU, a memory and the like.
  • the roll driving unit 243 can change the positions of the supply roll 101 and the winding roll 103 in the width direction W. When the positions of the supply roll 101 and the winding roll 103 in the width direction W change, the positions of the electrode 1 in the width direction W change.
  • the processing executed by the control system 239 is as follows.
  • the end position adjusting unit 241 uses the end sensor 121 to detect the position of the end part of the electrode 1 in the width direction W near the supply roll 101 and near the winding roll 103.
  • the end position adjustment unit 241 adjusts the positions of the supply roll 101 and the winding roll 103 in the width direction W using the roll drive unit 243 based on the detection result.
  • the positions of the supply roll 101 and the winding roll 103 after the adjustment are positions where the brush roller 217 comes into contact with the active material layer-unformed portion 7 and does not come into contact with the active material layer-formed portion 6.
  • the electrolytic solution treatment tank 15 and the dope tanks 17, 19 and 21 contain the dope solution.
  • the dope solution contains an alkali metal ion and a solvent.
  • the dope solution is an electrolytic solution.
  • the solvent examples include organic solvents.
  • an aprotic organic solvent is preferable.
  • the aprotic organic solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, 1-fluoroethylene carbonate, ⁇ -butyrolactone, acetonitrile, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane, methylene chloride.
  • an ionic liquid such as a quaternary imidazolium salt, a quaternary pyridinium salt, a quaternary pyrrolidinium salt or a quaternary piperidinium salt can be used.
  • the organic solvent may be composed of a single component, or may be a mixed solvent of two or more components.
  • the organic solvent may be composed of a single component, or may be a mixed solvent of two or more components.
  • the alkali metal ion contained in the dope solution is an ion that constitutes an alkali metal salt.
  • the alkali metal salt is preferably a lithium salt or a sodium salt.
  • a phosphorus anion having a fluoro group such as PF 6 ⁇ , PF 3 (C 2 F 5 ) 3 ⁇ , PF 3 (CF 3 ) 3 ⁇ ; BF 4 ⁇ , BF 2 Boron anion having a fluoro group or a cyano group such as (CF) 2 - , BF 3 (CF 3 ) - , and B(CN) 4 - ; N(FSO 2 ) 2 - , N(CF 3 SO 2 ) 2 - , Examples thereof include a sulfonylimide anion having a fluoro group such as N(C 2 F 5 SO 2 ) 2 ⁇ and an organic sulfonate anion having a fluoro
  • the concentration of the alkali metal salt in the dope solution is preferably 0.1 mol/L or more, more preferably 0.5 to 1.5 mol/L. When the concentration of the alkali metal salt is within this range, pre-doping of the alkali metal proceeds efficiently.
  • the dope solution further contains additives such as vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, 1-fluoroethylene carbonate, 1-(trifluoromethyl)ethylene carbonate, succinic anhydride, maleic anhydride, propane sultone and diethyl sulfone. be able to.
  • additives such as vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, 1-fluoroethylene carbonate, 1-(trifluoromethyl)ethylene carbonate, succinic anhydride, maleic anhydride, propane sultone and diethyl sulfone.
  • the above dope solution may further contain a flame retardant such as a phosphazene compound.
  • the amount of the flame retardant added is preferably 1 part by mass or more, and 3 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the dope solution, from the viewpoint of effectively controlling the thermal runaway reaction at the time of doping the alkali metal. It is more preferable that the amount is 5 parts by mass or more.
  • the amount of the flame retardant added is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 15 parts by mass or less, and more preferably 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the dope solution. It is more preferable that the amount is not more than part.
  • Electrode Manufacturing Method Using Electrode Manufacturing System 11 The manufacturing method for manufacturing the pre-doped electrode 1 is as follows. The electrode 1 before pre-doping is wound around the supply roll 101. Next, the electrode 1 before pre-doping is pulled out from the supply roll 101 and is passed through the winding roll 103 along the above-mentioned path. At this time, the positions of the first portion 211 and the second portion 213 forming the cleaning roller units 201 and 203 of the tab cleaner 117 are set to the separated positions. Then, the electrolytic solution treatment tank 15, the dope tanks 17, 19, 21 and the cleaning tank 23 are raised and set to the fixed positions shown in FIG.
  • the dope solution is stored in the electrolytic solution treatment tank 15 and the dope tanks 17, 19 and 21.
  • the dope solution is as described in “4. Composition of dope solution” above.
  • a cleaning liquid is stored in the cleaning tank 23.
  • the cleaning liquid contained in the cleaning tank 23 is an organic solvent. Examples of the organic solvent include dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, diethyl carbonate and the like.
  • the positions of the first portion 211 and the second portion 213 that form the cleaning roller units 201 and 203 of the tab cleaner 117 are referred to as approaching positions.
  • the path for transporting the electrode 1 is a path that passes through the inside of the dope tanks 17, 19 and 21.
  • the active material contained in the active material layer 5 is pre-doped with alkali metal.
  • the transport roller group transports the electrode 1 to the cleaning tank 23.
  • the electrode 1 is cleaned in the cleaning tank 23 while being transported by the transport roller group.
  • the transport roller group continuously transports the electrode 1 to the tab cleaner 117.
  • the portion of the electrode 1 that has been transported to the tab cleaner 117 is the portion that has been pre-doped.
  • the cleaning roller units 201 and 203 of the tab cleaner 117 respectively clean the active material layer-unformed portion 7 of the electrode 1.
  • the portion to be cleaned is the active material layer-unformed portion 7 adjacent to the active material layer-formed portion 6 on which the pre-doping process has already been performed.
  • To be adjacent means to be adjacent in the width direction W, for example.
  • the cleaning performed by the cleaning roller units 201 and 203 is as follows.
  • the brush roller 217 of the first portion 211 and the brush roller 217 of the second portion 213 contact the active material layer-unformed portion 7 while rotating. Since the brush roller 217 of the first portion 211 and the brush roller 217 of the second portion 213 are respectively immersed in the cleaning liquid in the cleaning tank 219, the active material layer-unformed portion in the state containing the cleaning liquid. Touch 7. As a result, the active material layer-unformed portion 7 is cleaned.
  • the peripheral speed of the brush roller 217 at the portion in contact with the electrode 1 is V1.
  • the transport speed of the electrode 1 is V2.
  • V2 is a positive value.
  • the unit of V1 and the unit of V2 are the same. If the portion of the brush roller 217 that contacts the electrode 1 is moving in the transport direction of the electrode 1, V1 has a positive value. When the portion of the brush roller 217 that contacts the electrode 1 is moving in the direction opposite to the transport direction of the electrode 1, V1 is a negative value.
  • the ratio of V1 to V2 is defined as V1/V2 ratio.
  • the V1/V2 ratio is a value obtained by dividing V1 by V2.
  • the V1/V2 ratio is ⁇ 5.0 or more and 0.99 or less, or 1.01 or more and 5 or more from the viewpoint of effectively cleaning the active material layer-unformed portion 7 and stably transporting the electrode 1. It is preferably 0 or less.
  • the V1/V2 ratio is more preferably 0.01 or more and 0.95 or less, or 1.05 or more and 3.0 or less.
  • the V1/V2 ratio is more preferably 0.1 or more and 0.9 or less, or 1.1 or more and 2.0 or less.
  • the V1/V2 ratio is preferably not 0.
  • the drying unit 209 of the tab cleaner 117 dries the electrode 1 that has passed through the cleaning roller units 201 and 203. Next, the electrode 1 is wound around the winding roll 103.
  • the electrode 1 may be a positive electrode or a negative electrode.
  • the electrode manufacturing system 11 dopes the positive electrode active material with an alkali metal
  • the electrode manufacturing system 11 dopes the negative electrode active material with an alkali metal.
  • the amount of the alkali metal doped is preferably 70 to 95% of the theoretical capacity of the negative electrode active material when the negative electrode active material of the lithium ion capacitor stores lithium. In the case of occluding TiO2, it is preferably 10 to 30% with respect to the theoretical capacity of the negative electrode active material.
  • the tab cleaner 117 cleans the active material layer-unformed portion 7. Therefore, the electrode manufacturing system 11 can suppress the dope solution and the like from remaining in the active material layer-unformed portion 7 of the manufactured electrode 1.
  • the hardness of the brush roller 217 defined by JIS S 3016-1995 is 1 N/cm 2 or more and 1000 N/cm 2 or less. Therefore, it is possible to clean the active material layer-unformed portion 7 while suppressing damage to the active material layer-unformed portion 7.
  • the V1/V2 ratio is -5.0 or more and 0.99 or less, or particularly in the range of 1.01 or more and 5.0 or less, 0.01 or more and 0.95 or less, or 1.05 or more and 3.0.
  • the tab cleaner 117 includes a cleaning tank 219.
  • the cleaning tank 219 contains a part of the brush roller 217 and a cleaning liquid. Therefore, the brush roller 217 comes into contact with the active material layer-unformed portion 7 while containing the cleaning liquid. As a result, the tab cleaner 117 can more effectively clean the active material layer-unformed portion 7.
  • the (1F) tab cleaner 117 can supply the cleaning liquid to the cleaning tank 219 by the pump 207. Further, the tab cleaner 117 can sequentially discharge the cleaning liquid used for the cleaning process from the cleaning tank 219 to the waste liquid tank 250 through the overflow pipe 248. Therefore, it is possible to prevent the cleaning liquid contained in the cleaning tank 219 from decreasing or becoming dirty.
  • the (1G) active material layer-unformed portion 7 has a strip shape extending in the longitudinal direction of the electrode 1. Therefore, the tab cleaner 117 can easily clean the active material layer-unformed portion 7.
  • the brush roller 217 of the cleaning roller units 201 and 203 is rotated by the mechanism shown in FIG.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that the brush roller 217 of the cleaning roller units 201 and 203 is rotated by the mechanism shown in FIG.
  • a gear 245 and a small motor 247 are attached to the shaft 227 of the first portion 211.
  • the small motor 247 is fixed.
  • the shaft 227, the brush roller 217, and the gear 245 are rotated by the driving force of the small motor 247.
  • a gear 249 is attached to the shaft 227 of the second portion 213.
  • the gear 249 meshes with the gear 245.
  • the gear 245 rotates
  • the gear 249, the shaft 227 of the second portion 213, and the brush roller 217 also rotate. Therefore, the brush roller 217 of the first portion 211 and the brush roller 217 of the second portion 213 are rotated by the driving force of the small motor 247.
  • the rotation direction of the brush roller 217 of the first portion 211 is opposite to the rotation direction of the brush roller 217 of the second portion 213.
  • the tab cleaner 117 includes the cleaning roller units 201 and 203 shown in FIGS. 6 and 7.
  • a cleaning roller unit 301 shown in FIGS. 11 and 12 is provided instead of the cleaning roller units 201 and 203.
  • the cleaning roller unit 301 is provided at the positions of the cleaning roller units 201 and 203 in the first embodiment.
  • the cleaning roller unit 301 includes a first part 311 and a second part 313.
  • the first portion 311 and the second portion 313 are arranged so as to sandwich the electrode 1 from both sides.
  • the first portion 311 includes a brush arm 315, a support shaft 317, a fixing portion 318, a brush roller 217, a brush shaft 319, and a motor 321.
  • the brush arm 315 is rotatably attached to the support shaft 317.
  • the brush arm 315 is provided with a greaseless bearing 323 at a portion to which the support shaft 317 is attached.
  • the brush arm 315 includes a main body 325, a first protrusion 327, a second protrusion 329, a third protrusion 331, and a fourth protrusion 333.
  • the main body portion 325 is a portion through which the support shaft 317 passes. As shown in FIG. 12, the first projecting portion 327, the second projecting portion 329, and the third projecting portion 331 project more toward the electrode 1 than the body portion 325.
  • the first protruding portion 327, the second protruding portion 329, and the third protruding portion 331 are arranged along the width direction W at intervals.
  • the fourth protrusion 333 protrudes from the main body 325 in the direction opposite to the electrode 1.
  • the support shaft 317 and the fixing portion 318 are fixed to the frame of the electrode manufacturing system 11, respectively.
  • the fixing portion 318 may be a part of the frame of the electrode manufacturing system 11. Therefore, the positions of the support shaft 317 and the fixed portion 318 are fixed with respect to the transport roller group.
  • the axial direction of the support shaft 317 is parallel to the width direction W.
  • the fourth projecting portion 333 is fixed to the fixing portion 318 with the fixing screw 335. As a result, the position of the brush arm 315 is fixed.
  • the brush shaft 319 is rotatably supported by the first protrusion 327 and the second protrusion 329.
  • the first protrusion 327 and the second protrusion 329 each include a greaseless bearing 323 at a portion to which the brush shaft 319 is attached.
  • the axial direction of the brush shaft 319 is parallel to the width direction W.
  • the brush roller 217 is pivotally supported by the brush shaft 319.
  • the brush roller 217 is in contact with the active material layer-unformed portion 7.
  • the brush roller 217 does not contact the active material layer forming portion 6.
  • the position of the brush arm 315 in the width direction W can be adjusted. By adjusting the position of the brush arm 315 in the width direction W, the position of the brush roller 217 in the width direction W can be adjusted.
  • the motor 321 is arranged between the second protrusion 329 and the third protrusion 331.
  • the motor 321 rotationally drives the brush shaft 319 and the brush roller 217.
  • the second portion 313 basically has a configuration in which the first portion 311 is horizontally inverted in FIGS. 11 and 12. However, the second portion 313 does not include the fixing portion 318.
  • the brush arm 315 of the second portion 313 can rotate around the support shaft 317.
  • a weight 337 is suspended from the fourth protrusion 333 of the second portion 313. Therefore, the brush arm 315 of the second portion 313 is biased in the direction in which the brush roller 217 is pressed against the electrode 1.
  • the tab cleaner 117 may clean the active material layer non-formed portion 7 by a method other than the method using the cleaning roller.
  • the number of cleaning roller units included in the tab cleaner 117 may be other than 2, and can be 1, 3, 4, 5,...
  • the following processing may be performed.
  • the electrode 1 that has been treated to dope the alkali metal is placed on the supply roll 101.
  • the electrode 1 is conveyed from the supply roll 101 to the tab cleaner 117 for cleaning.
  • the cleaned electrode 1 is wound on a winding roll 103 and stored.
  • each of the above embodiments may be shared by a plurality of constituent elements, or the function of a plurality of constituent elements may be exerted by one constituent element. Moreover, you may omit a part of structure of each said embodiment. Further, at least a part of the configuration of each of the above-described embodiments may be added to or replaced with the configuration of the other above-described embodiments.
  • a higher-level system having the electrode manufacturing system as a component, a program for causing a computer to function as the end position adjustment unit 241, and a non-transition such as a semiconductor memory storing this program
  • the present disclosure can be realized in various forms such as a physical recording medium and a doping method.
  • a long strip-shaped current collector 3 was prepared.
  • the current collector 3 is a negative electrode current collector.
  • the size of the current collector 3 was 150 mm in width, 100 m in length, and 8 ⁇ m in thickness.
  • the surface roughness Ra of the current collector 3 was 0.1 ⁇ m.
  • the current collector 3 was made of copper foil. Negative electrode active material layers 5 were formed on both surfaces of the current collector 3.
  • the coating amount of the negative electrode active material layer 5 formed on one side of the current collector 3 was 50 g/m 2 .
  • the negative electrode active material layer 5 was formed along the longitudinal direction of the current collector 3.
  • the negative electrode active material layer 5 was formed over a width of 130 mm from the end portion of the current collector 3 in the width direction W.
  • the negative electrode active material layer-unformed portion at the other end in the width direction W of the current collector 3 was 20 mm.
  • the negative electrode active material layer-unformed portion is a portion where the negative electrode active material layer 5 is not formed. Then, the electrode 1 was obtained by performing drying and pressing.
  • the negative electrode active material layer 5 contained the negative electrode active material, carboxymethyl cellulose, acetylene black, a binder, and a dispersant in a mass ratio of 88:3:5:3:1.
  • the negative electrode active material was a mixture of Si-based active material and graphite-based active material.
  • the negative electrode active material contained a Si-based active material and a graphite-based active material in a mass ratio of 2:8. Acetylene black corresponds to a conductive agent.
  • the electrode manufacturing system 11 shown in FIG. 3 was prepared, and the electrode 1 was passed through. Further, counter electrode units 139, 141 and 143 were installed in the dope tanks 17, 19 and 21, respectively. Next, the dope solution was supplied into the dope tanks 17, 19 and 21.
  • the dope solution was a solution containing 1.4 M LiPF 6 .
  • the solvent of the dope solution was a mixed solution containing EC (ethylene carbonate), EMC (ethyl methyl carbonate), and DMC (dimethyl carbonate) at a volume ratio of 1:1:1.
  • the electrode 1 passed through the electrode manufacturing system 11 and the counter electrode units 139, 141, and 143 were connected to a DC power supply with a current/voltage monitor, and the electrode 1 was conveyed at a speed of 0.1 m/min, and a 5 A Energized with current.
  • the center in the width direction W of the negative electrode active material layer 95 included in the electrode 1 was aligned with the center in the width direction W of the lithium metal plate included in the counter electrode unit 51.
  • the energization time was set such that the lithium doping ratio in the negative electrode active material layer 5 was 15% of the negative electrode discharge capacity C2 in consideration of the irreversible capacity.
  • the irreversible capacity was estimated in advance by measuring the discharge capacity of the electrode 1 after doping lithium. Through this step, the negative electrode active material in the negative electrode active material layer 95 was doped with lithium, and the electrode 1 became a pre-doped negative electrode.
  • the electrode 1 is a negative electrode for a lithium ion secondary battery.
  • the electrode 1 was passed through the cleaning tank 23 and then wound up.
  • the cleaning tank 23 contained DMC (dimethyl carbonate) at 25° C.
  • the pre-doped electrode 1 was manufactured as described above.
  • Example 1 The electrode 1 manufactured as described above was passed through the electrode manufacturing system 11 of the third embodiment again.
  • the brush roller 217 a polypropylene brush roller having a wire diameter of 0.1 mm was used.
  • the hardness of the brush roller defined by JIS S 3016-1995 was 40 N/cm 2 .
  • the weight of the weight 337 was set to 300 g.
  • the dope solution was supplied to the dope tanks 17, 19 and 21.
  • the 4 m long portion of the electrode 1 wound on the winding roll 103 was laminated using a winding machine.
  • the laminated electrode 1 and the battery current collector were laser-welded. No copper spatter occurred during laser welding. No blowhole was found in the weld.
  • Example 1 the V1/V2 ratio was smaller than 1. As a result, the active material layer-unformed portion 7 was sufficiently cleaned, and the tab portion could be welded well.
  • Example 2 Basically, the same operation as in Example 1 was performed. However, the peripheral velocity V1 of the brush roller 217 was set to 1.0 m/min. The V1/V2 ratio was 1. The active material layer-unformed portion 7 was cleaned. However, a certain amount of copper spatter was generated during laser welding. In addition, a blowhole was found in part of the weld.
  • Example 2 the V1/V2 ratio was 1. As a result, compared to Example 2, in Example 1, the active material layer-unformed portion 7 was cleaned more sufficiently.
  • Example 3 Basically, the same operation as in Example 1 was performed. However, the peripheral speed V1 of the brush roller 217 was set to 1.18 m/min. The V1/V2 ratio was 1.18. No copper spatter occurred during laser welding. No blowhole was found in the weld.
  • Example 3 the V1/V2 ratio was larger than 1. As a result, the active material layer-unformed portion 7 was sufficiently cleaned, and the tab portion could be welded well.
  • Example 4 Basically, the same operation as in Example 1 was performed. However, the peripheral speed V1 of the brush roller 217 was set to 1.57 m/min. The V1/V2 ratio was 1.57. No copper spatter occurred during laser welding. No blowhole was found in the weld.
  • Example 4 the V1/V2 ratio was larger than 1. As a result, the active material layer-unformed portion 7 was sufficiently cleaned, and the tab portion could be welded well.
  • Example 5 Basically, the same operation as in Example 1 was performed. However, the peripheral velocity V1 of the brush roller 217 was set to 2.36 m/min. The V1/V2 ratio was 2.36. The active material layer-unformed portion 7 was cleaned. However, since the brush rollers 217 were easily caught in each other, wrinkles were generated in the electrode 1 and the position shift of the active material layer-unformed portion 7 was generated. Therefore, the transportation of the electrode 1 became unstable. As a result, compared with Example 5, in Example 1, the active material layer-unformed portion 7 was cleaned more sufficiently.
  • Example 6 Basically, the same operation as in Example 1 was performed. However, the peripheral speed V1 of the brush roller 217 was set to 4.71 m/min. The transport speed V2 of the electrode 1 was set to 3.0 m/min. The V1/V2 ratio was 1.57. No copper spatter occurred during laser welding. No blowhole was found in the weld.
  • Example 6 even if the transport speed V2 was high, by setting the V1/V2 ratio within an appropriate range, the active material layer-unformed portion 7 was sufficiently cleaned, and the tab portion was welded well. ..
  • Example 7 Basically, the same operation as in Example 1 was performed. However, the peripheral speed V1 of the brush roller 217 was set to -0.39 m/min. Further, the transport speed V2 of the electrode 1 was set to 1.0 m/min. The V1/V2 ratio was -0.39.
  • Example 7 The part 7 where the active material layer was not formed was cleaned. However, since the brush rollers 217 were easily caught in each other, wrinkles were generated in the electrode 1 and the position shift of the active material layer-unformed portion 7 was generated. Therefore, the transportation of the electrode 1 became unstable. As a result, compared to Example 7, in Example 1, the active material layer-unformed portion 7 was cleaned more sufficiently.
  • Example 8 Basically, the same operation as in Example 4 was performed. However, a brush roller having a wire diameter of 0.3 mm was used as the brush roller 217. The V1/V2 ratio was 1.57. The active material layer-unformed portion 7 was cleaned. However, a certain amount of copper spatter was generated during laser welding. In addition, a blowhole was found in part of the weld.
  • Example 8 since the wire diameter of the brush roller 217 was too large, the contact area between the active material layer-unformed portion 7 and the brush roller 217 was reduced. Therefore, as compared with Example 8, in Example 1, the active material layer-unformed portion 7 was cleaned more sufficiently, and the tab portion was welded more favorably.
  • Example 9 Basically, the same operation as in Example 4 was performed. However, a goat wool brush roller was used as the brush roller 217. The hardness of the brush roller defined by JIS S 3016-1995 was 10 N/cm 2 . The V1/V2 ratio was 1.57. No copper spatter occurred during laser welding. No blowhole was found in the weld.
  • Example 9 since the brush roller 217 made of an appropriate material was used, the active material layer-unformed portion 7 was sufficiently cleaned, and the tab portion could be welded well.
  • Example 10 Basically, the same operation as in Example 4 was performed. However, a goat wool brush roller was used as the brush roller 217. The peripheral speed V1 of the brush roller 217 was set to -0.39 m/min. The V1/V2 ratio was -0.39.
  • Example 10 even if the material of the brush rollers 217 was a soft natural material, if the direction of V1 was opposite to the direction of V2, the brush rollers 217 could easily bite into each other.
  • Example 11 Basically, the same operation as in Example 10 was performed. However, the tab cleaner 117 including the cleaning roller units 201 and 203 shown in FIG. 10 was used. The V1/V2 ratio was -0.39.
  • the brush rollers 217 did not bite each other, and the current collector 3 did not break. No copper spatter occurred during laser welding. No blowhole was found in the weld.
  • Example 11 the position of the brush roller 217 was fixed, and the distance between the brush roller 217 and the electrode 1 was constant. By keeping the distance between the brush roller 217 and the electrode 1 constant, even if the direction of V1 is opposite to the direction of V2, the electrode 1 does not break and the active material layer-unformed portion 7 is sufficiently cleaned. The tab portion was welded well.
  • Example 12 Basically, the same operation as in Example 11 was performed. However, the peripheral speed V1 of the brush roller 217 was set to 1.57 m/min. The V1/V2 ratio was ⁇ 1.57. No copper spatter occurred during laser welding. No blowhole was found in the weld.
  • Example 12 the position of the brush roller 217 was fixed, and the distance between the brush roller 217 and the electrode 1 was constant. By keeping the distance between the brush roller 217 and the electrode 1 constant, the rotation of the brush roller 217 is high speed, and even if the direction of V1 is reversed with respect to the direction of V2, the electrode 1 does not break, The active material layer-unformed portion 7 was sufficiently cleaned, and the tab portion was welded well.
  • Example 13 Basically, the same operation as in Example 4 was performed. However, instead of the brush roller 217 used in Example 4, a sponge roller whose material is an olefin sponge was used. JIS The sponge roller had a hardness of 20 as measured by a type E durometer specified by K 6253-3. The V1/V2 ratio was 1.57.
  • Example 13 even if the cleaning roller was a sponge roller, the active material layer-unformed portion 7 was sufficiently cleaned and the tab portion was well welded.
  • Comparative Example 1 Basically, the same operations as in Examples 1 to 5 and 7 to 13 were performed. However, the tab cleaner 117 was not used. A large amount of copper spatter was generated during laser welding. In addition, blow holes were occasionally found in the welds. When the tab cleaner 117 was not used, laser welding had a problem.

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Abstract

電極製造システムは、ドープユニットと、クリーニングユニットと、搬送ユニットとを備える。ドープユニットは、活物質を含む活物質層が形成された活物質層形成部と、前記活物質層が形成されていない活物質層未形成部とを有する帯状の電極における前記活物質にアルカリ金属をドープする処理を行う。クリーニングユニットは、前記処理が行われた前記活物質層形成部に隣接する前記活物質層未形成部をクリーニングする。搬送ユニットは、前記電極を前記ドープユニットから前記クリーニングユニットに搬送する。

Description

電極製造システム、クリーニングユニット、及び電極製造方法 関連出願の相互参照
 本国際出願は、2019年2月20日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第2019-28605号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第2019-28605号の全内容を本国際出願に参照により援用する。
 本開示は電極製造システム、クリーニングユニット、及び電極製造方法に関する。
 近年、電子機器の小型化・軽量化は目覚ましく、それに伴い、当該電子機器の駆動用電源として用いられる蓄電デバイスに対しても小型化・軽量化の要求が一層高まっている。
 このような小型化・軽量化の要求を満足する蓄電デバイスとして、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池が開発されている。また、高エネルギー密度特性及び高出力特性を必要とする用途に対応する蓄電デバイスとして、リチウムイオンキャパシタが知られている。更に、リチウムより低コストで資源的に豊富なナトリウムを用いたナトリウムイオン型の電池やキャパシタも知られている。
 このような電池やキャパシタにおいては、様々な目的のために、予めアルカリ金属を電極にドープするプロセス(一般にプレドープと呼ばれている)が採用されている。アルカリ金属を電極にプレドープする方法として、例えば、連続式の方法がある。連続式の方法では、帯状の電極をドープ溶液中で移送させながらプレドープを行う。連続式の方法は、特許文献1~4に開示されている。
特開平10-308212号公報 特開2008-77963号公報 特開2012-49543号公報 特開2012-49544号公報
 帯状の電極は、集電体と、活物質層とを備える。集電体の表面の一部を、活物質層未形成部とすることがある。活物質層未形成部とは、活物質層が形成されていない部分である。プレドープを行うとき、活物質層未形成部にもドープ溶液が付着する。活物質層未形成部に付着したドープ溶液の残渣は、電池の集電タブと活物質層未形成部との溶接に対し悪影響を及ぼすため、除去されることが好ましい。
 本開示の一局面では、活物質層未形成部をクリーニングすることができる電極製造システム、クリーニングユニット、及び電極製造方法を提供することが望ましい。
 本開示の一局面は、集電体の表面に活物質を含む活物質層が形成された活物質層形成部と、前記集電体の表面に前記活物質層が形成されていない活物質層未形成部とを有する帯状の電極における前記活物質にアルカリ金属をドープする処理を行うように構成されたドープユニットと、前記処理が行われた前記活物質層形成部に隣接する前記活物質層未形成部をクリーニングするように構成されたクリーニングユニットと、前記電極を前記ドープユニットから前記クリーニングユニットに搬送するように構成された搬送ユニットと、を備える電極製造システムである。
 本開示の一局面である電極製造システムは、クリーニングユニットにより、活物質層未形成部をクリーニングすることができる。
 本開示の別の局面は、集電体の表面に活物質を含む活物質層が形成された活物質層形成部と、前記集電体の表面に前記活物質層が形成されていない活物質層未形成部とを有する帯状の電極をクリーニングするクリーニングユニットであって、前記活物質にアルカリ金属をドープする処理が行われた前記活物質層形成部に隣接する前記活物質層未形成部をクリーニングするように構成されたクリーニングユニットである。
 本開示の別の局面であるクリーニングユニットは、活物質層未形成部をクリーニングすることができる。
 本開示の別の局面は、集電体の表面に活物質を含む活物質層が形成された活物質層形成部と、前記集電体の表面に前記活物質層が形成されていない活物質層未形成部とを有する帯状の電極における前記活物質にアルカリ金属をドープする処理を行い、前記処理が行われた前記電極を搬送し、前記処理が行われた前記活物質層形成部に隣接する前記活物質層未形成部をクリーニングする電極製造方法である。
 本開示の別の局面である電極製造方法によれば、活物質層未形成部をクリーニングすることができる。
電極の構成を表す平面図である。 図1におけるII-II断面を表す断面図である。 電極製造システムの構成を表す説明図である。 ドープ槽の構成を表す説明図である。 対極ユニットの構成を表す説明図である。 タブクリーナーの構成を表す説明図である。 上方から見たときの洗浄ローラユニットの構成を表す説明図である。 正面から見たときのプーリー及びベルトの構成を表す説明図である。 制御系の構成を表すブロック図である。 洗浄ローラユニットの構成を表す説明図である。 洗浄ローラユニットの構成を表す平面図である。 洗浄ローラユニットの構成を表す正面図である。
1…電極、3…集電体、5…活物質層、6…活物質層形成部、7…活物質層未形成部、11…電極製造システム、15…電解液処理槽、17、19、21…ドープ槽、23…洗浄槽、25、27、29、31、33、35、37、39、40、41、43、45、46、47、49、51、52、53、55、57、58、59、61、63、64、65、67、69、70、71、73、75、77、79、81、83、85、87、89、91、93…搬送ローラ、101…供給ロール、103…巻取ロール、105…支持台、107…循環濾過ユニット、109、110、111、112、113、114…電源、117…タブクリーナー、119…回収ユニット、121…端部センサ、131…上流槽、133…下流槽、137、139、141、143…対極ユニット、149、151…空間、153…導電性基材、155…アルカリ金属含有板、157…多孔質絶縁部材、161…フィルタ、163…ポンプ、165…配管、201、203…洗浄ローラユニット、205…洗浄液タンク、207…ポンプ、209…乾燥ユニット、211…第1部、213…第2部、215…支持板、217…ブラシローラ、219…クリーニング槽、221…モーター、223、225、231…プーリー、227…軸、229…軸受、233…ベルト、235…配管、237…ブローノズル、239…制御系、241…端部位置調整ユニット、243…ロール駆動ユニット、245、249…歯車、247…小型モーター、248…オーバーフロー配管、250…廃液タンク、301…洗浄ローラユニット、311…第1部、313…第2部、315…ブラシアーム、317…支持軸、318…固定部、319…ブラシ軸、321…モーター、323…グリースレスベアリング、325…本体部、327…第1突出部、329…第2突出部、331…第3突出部、333…第4突出部、335…固定ねじ
 本開示の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
<第1実施形態>
 1.電極1の構成
 図1、図2に基づき、電極1の構成を説明する。電極1は帯状の形状を有する。電極1は、集電体3と、活物質層5とを備える。集電体3は帯状の形状を有する。活物質層5は、集電体3の両面にそれぞれ形成されている。
 電極1の表面には、活物質層形成部6と、活物質層未形成部7とがある。活物質層形成部6は、集電体3の表面に活物質層5が形成された部分である。活物質層未形成部7は、集電体3の表面に活物質層5が形成されていない部分である。活物質層未形成部7では、集電体3が露出している。
 活物質層未形成部7は、電極1の長手方向Lに延びる帯状の形態を有する。活物質層未形成部7は、電極1の幅方向Wにおいて、電極1の端部に位置する。
 集電体3として、例えば、銅、ニッケル、ステンレス等の金属箔が好ましい。また、集電体3は、前記金属箔上に炭素材料を主成分とする導電層が形成されたものであってもよい。集電体3の厚みは、例えば、5~50μmである。
 活物質層5は、例えば、活物質及びバインダー等を含有するスラリーを集電体3上に塗布し、乾燥させることにより作製できる。
 前記バインダーとして、例えば、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、NBR等のゴム系バインダー;ポリ四フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系樹脂;ポリプロピレン、ポリエチレン、特開2009-246137号公報に開示されているようなフッ素変性(メタ)アクリル系バインダー等が挙げられる。
 前記スラリーは、活物質及びバインダーに加えて、その他の成分を含んでいてもよい。その他の成分として、例えば、カーボンブラック、黒鉛、気相成長炭素繊維、金属粉末等の導電剤;カルボキシルメチルセルロース、そのNa塩又はアンモニウム塩、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン等の増粘剤が挙げられる。
 活物質層5の厚さは特に限定されない。活物質層5の厚さは、例えば、5~500μm、好ましくは10~200μm、特に好ましくは10~100μmである。活物質層5に含まれる活物質は、アルカリ金属イオンの挿入/脱離を利用する電池又はキャパシタに適用可能な電極活物質であれば特に限定されない。活物質は、負極活物質であってもよいし、正極活物質であってもよい。
 負極活物質は特に限定されない。負極活物質として、例えば、黒鉛、易黒鉛化炭素、難黒鉛化炭素、黒鉛粒子をピッチや樹脂の炭化物で被覆した複合炭素材料等の炭素材料;リチウムと合金化が可能なSi、Sn等の金属若しくは半金属又はこれらの酸化物を含む材料等が挙げられる。炭素材料の具体例として、特開2013-258392号公報に記載の炭素材料が挙げられる。リチウムと合金化が可能な金属若しくは半金属又はこれらの酸化物を含む材料の具体例として、特開2005-123175号公報、特開2006-107795号公報に記載の材料が挙げられる。
 正極活物質として、例えば、コバルト酸化物、ニッケル酸化物、マンガン酸化物、バナジウム酸化物等の遷移金属酸化物;硫黄単体、金属硫化物等の硫黄系活物質が挙げられる。正極活物質、及び負極活物質のいずれにおいても、単一の物質から成るものであってもよいし、2種以上の物質を混合して成るものであってもよい。
 活物質層5が含む活物質は、後述する電極製造システム11を用いて、アルカリ金属がプレドープされる。活物質にプレドープするアルカリ金属として、リチウム又はナトリウムが好ましく、特にリチウムが好ましい。電極1をリチウムイオン二次電池の電極の製造に用いる場合、活物質層5の密度は、好ましくは1.30~2.00g/ccであり、特に好ましくは1.40~1.90g/ccである。
 2.電極製造システム11の構成
 電極製造システム11の構成を、図3~図5に基づき説明する。図3に示すように、電極製造システム11は、電解液処理槽15と、ドープ槽17、19、21と、洗浄槽23と、搬送ローラ25、27、29、31、33、35、37、39、40、41、43、45、46、47、49、51、52、53、55、57、58、59、61、63、64、65、67、69、70、71、73、75、77、79、81、83、85、87、89、91、93(以下ではこれらをまとめて搬送ローラ群と呼ぶこともある)と、供給ロール101と、巻取ロール103と、支持台105と、循環濾過ユニット107と、6つの電源109、110、111、112、113、114と、タブクリーナー117と、回収ユニット119と、端部センサ121と、を備える。
 ドープ槽17、19、21はドープユニットの一部に対応する。搬送ローラ群は搬送ユニットに対応する。
 電解液処理槽15は、上方が開口した角型の槽である。電解液処理槽15の底面は、略U字型の断面形状を有する。電解液処理槽15は、仕切り板123を備える。仕切り板123は、その上端を貫く支持棒125により支持されている。支持棒125は図示しない壁等に固定されている。仕切り板123は上下方向に延び、電解液処理槽15の内部を2つの空間に分割している。電解液処理槽15の中を電極1が通過するとき、電解液が電極1に含浸される。電解液が電極1に含浸されることにより、ドープ槽17、19、21で電極1がプレドープされ易くなる。
 仕切り板123の下端に、搬送ローラ33が取り付けられている。仕切り板123と搬送ローラ33とは、それらを貫く支持棒127により支持されている。なお、仕切り板123の下端付近は、搬送ローラ33と接触しないように切り欠かれている。搬送ローラ33と、電解液処理槽15の底面との間には空間が存在する。
 ドープ槽17の構成を図4に基づき説明する。ドープ槽17は、上流槽131と下流槽133とから構成される。上流槽131は供給ロール101の側(以下では上流側とする)に配置され、下流槽133は巻取ロール103の側(以下では下流側とする)に配置されている。
 まず、上流槽131の構成を説明する。上流槽131は上方が開口した角型の槽である。上流槽131の底面は、略U字型の断面形状を有する。上流槽131は、仕切り板135と、4個の対極ユニット137、139、141、143と、を備える。
 仕切り板135は、その上端を貫く支持棒145により支持されている。支持棒145は図示しない壁等に固定されている。仕切り板135は上下方向に延び、上流槽131の内部を2つの空間に分割している。仕切り板135の下端に、搬送ローラ40が取り付けられている。仕切り板135と搬送ローラ40とは、それらを貫く支持棒147により支持されている。なお、仕切り板135の下端付近は、搬送ローラ40と接触しないように切り欠かれている。搬送ローラ40と、上流槽131の底面との間には空間が存在する。
 対極ユニット137は、上流槽131のうち、上流側に配置されている。対極ユニット139、141は、仕切り板135を両側から挟むように配置されている。対極ユニット143は、上流槽131のうち、下流側に配置されている。
 対極ユニット137と対極ユニット139との間には空間149が存在する。対極ユニット141と対極ユニット143との間には空間151が存在する。対極ユニット137、139、141、143は、電源109の端子109Bに接続される。対極ユニット137、139、141、143は同様の構成を有する。ここでは、図5に基づき、対極ユニット137、139の構成を説明する。
 対極ユニット137、139は、導電性基材153と、アルカリ金属含有板155と、多孔質絶縁部材157とを積層した構成を有する。導電性基材153の材質として、例えば、銅、ステンレス、ニッケル等が挙げられる。アルカリ金属含有板155の形態は特に限定されず、例えば、アルカリ金属板、アルカリ金属の合金板等が挙げられる。アルカリ金属含有板155の厚さは、例えば、0.03~6mmである。
 多孔質絶縁部材157は、板状の形状を有する。多孔質絶縁部材157は、アルカリ金属含有板155の上に積層されている。多孔質絶縁部材157が有する板状の形状とは、多孔質絶縁部材157がアルカリ金属含有板155の上に積層されている際の形状である。多孔質絶縁部材157は、それ自体で一定の形状を保つ部材であってもよいし、例えばネット等のように、容易に変形可能な部材であってもよい。
 多孔質絶縁部材157は多孔質である。そのため、後述するドープ溶液は、多孔質絶縁部材157を通過することができる。そのことにより、アルカリ金属含有板155は、ドープ溶液に接触することができる。
 多孔質絶縁部材157として、例えば、樹脂製のメッシュ等が挙げられる。樹脂として、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられる。メッシュの目開きは適宜設定できる。メッシュの目開きは、例えば、0.1μm~10mmであり、0.1~5mmであることが好ましい。メッシュの厚みは適宜設定できる。メッシュの厚みは、例えば、1μm~10mmであり、30μm~1mmであることが好ましい。メッシュの目開き率は適宜設定できる。メッシュの目開き率は、例えば、5~98%であり、5~95%であることが好ましく、50~95%であることがさらに好ましい。
 多孔質絶縁部材157は、その全体が絶縁性の材料から成っていてもよいし、その一部に絶縁性の層を備えていてもよい。
 下流槽133は、基本的には上流槽131とは同様の構成を有する。ただし、下流槽133の内部には、搬送ローラ40ではなく、搬送ローラ46が存在する。また、下流槽133が備える対極ユニット137、139、141、143は、電源110の一方の極に接続される。
 ドープ槽19は、基本的にはドープ槽17と同様の構成を備える。ただし、ドープ槽19の内部には、搬送ローラ40、46ではなく、搬送ローラ52、58が存在する。また、ドープ槽19の上流槽131が備える対極ユニット137、139、141、143は、電源111の一方の極に接続される。また、ドープ槽19の下流槽133が備える対極ユニット137、139、141、143は、電源112の一方の極に接続される。
 ドープ槽21は、基本的にはドープ槽17と同様の構成を備える。ただし、ドープ槽21の内部には、搬送ローラ40、46ではなく、搬送ローラ64、70が存在する。また、ドープ槽21の上流槽131が備える対極ユニット137、139、141、143は、電源113の一方の極に接続される。また、ドープ槽21の下流槽133が備える対極ユニット137、139、141、143は、電源114の一方の極に接続される。
 洗浄槽23は、基本的には電解液処理槽15と同様の構成を有する。ただし、洗浄槽23の内部には、搬送ローラ33ではなく、搬送ローラ75が存在する。
 搬送ローラ群のうち、搬送ローラ37、39、43、45、49、51、55、57、61、63、67、69は、導電性の材料から成る。搬送ローラ群のうち、その他の搬送ローラは、軸受部分を除き、エラストマーから成る。搬送ローラ群は、電極1を一定の経路に沿って搬送する。搬送ローラ群が電極1を搬送する経路は、供給ロール101から、電解液処理槽15の中、ドープ槽17の中、ドープ槽19の中、ドープ槽21の中、洗浄槽23の中、タブクリーナー117の中を順次通り、巻取ロール103に至る経路である。
 その経路のうち、電解液処理槽15の中を通る部分は、まず、搬送ローラ29、31を経て下方に移動し、次に、搬送ローラ33により移動方向を上向きに変えられるという経路である。
 また、上記の経路のうち、ドープ槽17の中を通る部分は以下のとおりである。まず、搬送ローラ37により移動方向を下向きに変えられ、上流槽131の空間149を下方に移動する。次に、搬送ローラ40により移動方向を上向きに変えられ、上流槽131の空間151を上方に移動する。次に、搬送ローラ41、43により移動方向を下向きに変えられ、下流槽133の空間149を下方に移動する。次に、搬送ローラ46により移動方向を上向きに変えられ、下流槽133の空間151を上方に移動する。最後に、搬送ローラ47により移動方向を水平方向に変えられ、ドープ槽19に向かう。
 また、上記の経路のうち、ドープ槽19の中を通る部分は以下のとおりである。まず、搬送ローラ49により移動方向を下向きに変えられ、上流槽131の空間149を下方に移動する。次に、搬送ローラ52により移動方向を上向きに変えられ、上流槽131の空間151を上方に移動する。次に、搬送ローラ53、55により移動方向を下向きに変えられ、下流槽133の空間149を下方に移動する。次に、搬送ローラ58により移動方向を上向きに変えられ、下流槽133の空間151を上方に移動する。最後に、搬送ローラ59により移動方向を水平方向に変えられ、ドープ槽21に向かう。
 また、上記の経路のうち、ドープ槽21の中を通る部分は以下のとおりである。まず、搬送ローラ61により移動方向を下向きに変えられ、上流槽131の空間149を下方に移動する。次に、搬送ローラ64により移動方向を上向きに変えられ、上流槽131の空間151を上方に移動する。次に、搬送ローラ65、67により移動方向を下向きに変えられ、下流槽133の空間149を下方に移動する。次に、搬送ローラ70により移動方向を上向きに変えられ、下流槽133の空間151を上方に移動する。最後に、搬送ローラ71により移動方向を水平方向に変えられ、洗浄槽23に向かう。
 また、上記の経路のうち、洗浄槽23の中を通る部分は、まず、搬送ローラ73により移動方向を下向きに変えられて下方に移動し、次に、搬送ローラ75により移動方向を上向きに変えられるという経路である。
 供給ロール101は、電極1を巻き回している。すなわち、供給ロール101は、巻き取られた状態の電極1を保持している。供給ロール101に保持されている電極1における活物質には、未だアルカリ金属がドープされていない。
 搬送ローラ群は、供給ロール101に保持された電極1を引き出し、搬送する。巻取ロール103は、搬送ローラ群により搬送されてきた電極1を巻き取り、保管する。なお、巻取ロール103に保管されている電極1は、ドープ槽17、19、21において、プレドープの処理を受けている。そのため、巻取ロール103に保管されている電極1における活物質には、アルカリ金属がドープされている。
 支持台105は、電解液処理槽15、ドープ槽17、19、21、及び洗浄槽23を下方から支持する。支持台105は、その高さを変えることができる。循環濾過ユニット107は、ドープ槽17、19、21にそれぞれ設けられている。循環濾過ユニット107は、フィルタ161と、ポンプ163と、配管165と、を備える。
 ドープ槽17に設けられた循環濾過ユニット107において、配管165は、ドープ槽17から出て、ポンプ163、及びフィルタ161を順次通り、ドープ槽17に戻る循環配管である。ドープ槽17内ドープ溶液は、ポンプ163の駆動力により、配管165、及びフィルタ161内を循環し、再びドープ槽17に戻る。このとき、ドープ溶液中の異物等は、フィルタ161により濾過される。異物として、ドープ溶液から析出した異物や、電極1から発生する異物等が挙げられる。フィルタ161の材質は、例えば、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン等の樹脂である。フィルタ161の孔径は適宜設定できる。フィルタ161の孔径は、例えば、0.2μm以上50μm以下である。
 ドープ槽19、21に設けられた循環濾過ユニット107も、同様の構成を有し、同様の作用効果を奏する。なお、図3、図4において、ドープ溶液の記載は便宜上省略している。
 図4に示すように、電源109の端子109Aは、搬送ローラ37、39と接続する。また、電源109の端子109Bは、ドープ槽17の上流槽131が備える対極ユニット137、139、141、143と接続する。電極1は搬送ローラ37、39と接触する。電極1と対極ユニット137、139、141、143とは、電解液であるドープ溶液中にある。そのため、ドープ槽17の上流槽131において、電極1と対極ユニット137、139、141、143とは電解液を介して電気的に接続する。
 図4に示すように、電源110の端子110Aは、搬送ローラ43、45と接続する。また、電源110の端子110Bは、ドープ槽17の下流槽133が備える対極ユニット137、139、141、143と接続する。電極1は搬送ローラ43、45と接触する。電極1と対極ユニット137、139、141、143とは、電解液であるドープ溶液中にある。そのため、ドープ槽17の下流槽133において、電極1と対極ユニット137、139、141、143とは電解液を介して電気的に接続する。
 電源111の一方の端子は、搬送ローラ49、51と接続する。また、電源111の他方の端子は、ドープ槽19の上流槽131が備える対極ユニット137、139、141、143と接続する。電極1は搬送ローラ49、51と接触する。電極1と対極ユニット137、139、141、143とは、電解液であるドープ溶液中にある。そのため、ドープ槽19の上流槽131において、電極1と対極ユニット137、139、141、143とは電解液を介して電気的に接続する。
 電源112の一方の端子は、搬送ローラ55、57と接続する。また、電源112の他方の端子は、ドープ槽19の下流槽133が備える対極ユニット137、139、141、143と接続する。電極1は搬送ローラ55、57と接触する。電極1と対極ユニット137、139、141、143とは、電解液であるドープ溶液中にある。そのため、ドープ槽19の下流槽133において、電極1と対極ユニット137、139、141、143とは電解液を介して電気的に接続する。
 電源113の一方の端子は、搬送ローラ61、63と接続する。また、電源113の他方の端子は、ドープ槽21の上流槽131が備える対極ユニット137、139、141、143と接続する。電極1は搬送ローラ61、63と接触する。電極1と対極ユニット137、139、141、143とは、電解液であるドープ溶液中にある。そのため、ドープ槽21の上流槽131において、電極1と対極ユニット137、139、141、143とは電解液を介して電気的に接続する。
 電源114の一方の端子は、搬送ローラ67、69と接続する。また、電源114の他方の端子は、ドープ槽21の下流槽133が備える対極ユニット137、139、141、143と接続する。電極1は搬送ローラ67、69と接触する。電極1と対極ユニット137、139、141、143とは、電解液であるドープ溶液中にある。そのため、ドープ槽21の下流槽133において、電極1と対極ユニット137、139、141、143とは電解液を介して電気的に接続する。
 タブクリーナー117は、電極1の活物質層未形成部7を洗浄する。タブクリーナー117の詳しい構成は後述する。回収ユニット119は、電解液処理槽15、ドープ槽17、19、21、及び洗浄槽23のそれぞれに配置されている。回収ユニット119は、電極1が槽から持ち出す液を回収し、槽に戻す。
 端部センサ121は、電極1の幅方向Wにおける端部の位置を検出する。後述する端部位置調整ユニット241は、端部センサ121の検出結果に基づき、供給ロール101及び巻取ロール103の幅方向Wにおける位置を調整する。
 3.タブクリーナー117の構成
 タブクリーナー117の構成を、図6~図9に基づき説明する。タブクリーナー117はクリーニングユニットに対応する。図6に示すように、タブクリーナー117は、洗浄ローラユニット201、203、洗浄液タンク205、ポンプ207、乾燥ユニット209、オーバーフロー配管248、及び廃液タンク250を備える。
 洗浄ローラユニット201は、搬送ローラ79と、搬送ローラ81との間に設けられている。
 洗浄ローラユニット201は、第1部211と、第2部213とを備える。第1部211と第2部213とは、電極1を両側から挟むように配置されている。
 第1部211は、図6に示すように、支持板215と、ブラシローラ217と、クリーニング槽219と、モーター221とを備える。ブラシローラ217は洗浄ローラに対応する。クリーニング槽219はタブクリーニング槽に対応する。また、第1部211は、図7に示すように、プーリー223と、プーリー225と、軸227とを備える。なお、図6では、プーリー223と、プーリー225との記載を便宜上省略している。
 支持板215は板状の部材である。ブラシローラ217は、軸227に取り付けられている。ブラシローラ217の外周部分はブラシにより構成されている。JIS S 3016‐1995で規定されるブラシローラ217の硬さは、通常、1N/cm2以上1000N/cm2以下であり、5N/cm2以上500N/cm2以下であることが好ましく、10N/cm2以上300N/cm2以下であることがより好ましく、20N/cm2以上100N/cm2以下であることが特に好ましい。ブラシローラ217の硬さとは、外周部分に存在するブラシの硬さを意味する。
 このような硬さを有するブラシ素材として、プラスチック、動物繊維等が挙げられる。ブラシ素材とは、ブラシローラ217の素材である。プラスチックとして、例えば、ポリエチレン、ポリプロプレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、アクリル、ナイロン、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられる。動物繊維として、例えば、馬毛、豚毛、山羊毛等が挙げられる。
 軸227は、支持板215に設けられた軸受229に軸支されている。軸227及びブラシローラ217の軸方向は電極1の幅方向Wと平行である。
 なお、本実施形態では、洗浄ローラとしてブラシローラ217を採用しているが、洗浄ローラとしてスポンジローラを採用することもできる。洗浄ローラとしてスポンジローラを採用した場合、JIS K 6253‐3で規定されるタイプEデュロメーターで測定したスポンジローラの硬さが、1以上40以下であることが好ましい。
 このような硬さのスポンジ素材として、例えば、エラストマー等が挙げられる。スポンジ素材とは、スポンジローラの素材である。エラストマーとして、例えば、ポリオレフィンゴム、スチレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ポリウレタン、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ニトリルゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、ポリビニルアルコール等が挙げられる。
 クリーニング槽219は、ブラシローラ217の下方において、支持板215に固定されている。クリーニング槽219は洗浄液を収容する。クリーニング槽219に収容される洗浄液は、例えば、カーボネート系溶剤である。カーボネート系溶剤として、例えば、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等が挙げられる。クリーニング槽219は、上側において開放されている。ブラシローラ217のうち、下側の一部は、クリーニング槽219の内部に入り、洗浄液に浸漬される。
 モーター221は支持板215に取り付けられている。プーリー223はモーター221に取り付けられている。プーリー225は軸227に取り付けられている。
 第2部213は、基本的には、第1部211を、図6において左右反転させた構成を有する。ただし、第2部213はモーター221を備えない。また、第2部213における軸227には、図7に示すように、プーリー231が取り付けられている。
 第1部211及び第2部213は、それぞれ、電極1に接近した位置(以下では接近位置とする)と、電極1から離れた位置(以下では離間位置とする)との間を移動可能である。電極1にプレドープを行うときは、第1部211及び第2部213の位置を接近位置とする。第1部211及び第2部213の位置が接近位置であるとき、図7に示すように、第1部211のブラシローラ217と、第2部213のブラシローラ217とは、それぞれ、電極1の活物質層未形成部7に接する。第1部211のブラシローラ217と、第2部213のブラシローラ217とは、活物質層形成部6には接しない。
 第1部211及び第2部213が離間位置にあるとき、第1部211のブラシローラ217と、第2部213のブラシローラ217とは、それぞれ、電極1のいずれの部分にも接触しない。電極1を電極製造システム11に通すときは、第1部211及び第2部213の位置を離間位置とする。
 図8に示すように、プーリー223、プーリー225、及びプーリー231には、ベルト233が架け渡されている。ベルト233は、プーリー225とプーリー231の部分では、8の字状に架け渡されている。図8において、モーター221が時計回りに回転すると、プーリー225及び第1部211のブラシローラ217も時計回りに回転する。一方、プーリー231及び第2部213のブラシローラ217は反時計回りに回転する。すなわち、第1部211のブラシローラ217と、第2部213のブラシローラ217とは反対方向に回転する。
 図6に示すように、洗浄ローラユニット203は、搬送ローラ83と、搬送ローラ85との間に設けられている。洗浄ローラユニット203は、洗浄ローラユニット201と同様の構成を有する。
 洗浄液タンク205は洗浄液を保持している。洗浄液タンク205は、ポンプ207、及び配管235を介して、洗浄ローラユニット201、203のクリーニング槽219と連通している。ポンプ207の動作により、洗浄ローラユニット201、203のクリーニング槽219内の洗浄液は、少しずつ、洗浄液タンク205内の洗浄液と入れ替えられる。すなわち、ポンプ207は、洗浄ローラユニット201、203のクリーニング槽219に洗浄液を供給する。洗浄液タンク205、ポンプ207、及び配管235は洗浄液供給ユニットに対応する。
 乾燥ユニット209は、洗浄ローラユニット203と、搬送ローラ85との間に設けられている。乾燥ユニット209は、複数のブローノズル237を備えている。複数のブローノズル237は、露点が-40℃以下である窒素を電極1に吹きつけ、電極1を乾燥させる。
 オーバーフロー配管248は、クリーニング槽219においてオーバーフローした洗浄液を廃液タンク250に流す。廃液タンク250は、オーバーフロー配管248を流下した洗浄液を貯留する。
 電極製造システム11は、図9に示す制御系239を備える。制御系239は、端部位置調整ユニット241と、2つの端部センサ121と、ロール駆動ユニット243と、を備える。2つの端部センサ121のうち一方は、図3に示すように、供給ロール101の付近に配置されている。2つの端部センサ121のうち他方は、巻取ロール103の付近に配置されている。
 端部位置調整ユニット241は、CPU、メモリ等を備えるコンピュータである。ロール駆動ユニット243は、供給ロール101及び巻取ロール103の幅方向Wにおける位置を変化させることができる。供給ロール101及び巻取ロール103の幅方向Wにおける位置が変化すると、電極1の幅方向Wにおける位置が変化する。
 制御系239が実行する処理は以下のとおりである。端部位置調整ユニット241は、端部センサ121を用いて、供給ロール101の付近及び巻取ロール103の付近において、電極1の幅方向Wにおける端部の位置を検出する。端部位置調整ユニット241は、その検出結果に基づき、ロール駆動ユニット243を用いて、供給ロール101及び巻取ロール103の幅方向Wにおける位置を調整する。調整後の供給ロール101及び巻取ロール103の位置は、ブラシローラ217が活物質層未形成部7と接触し、活物質層形成部6とは接触しなくなる位置である。
 4.ドープ溶液の組成
 電極製造システム11を使用するとき、電解液処理槽15、及びドープ槽17、19、21に、ドープ溶液を収容する。ドープ溶液は、アルカリ金属イオンと、溶媒とを含む。ドープ溶液は電解液である。
 溶媒として、例えば、有機溶媒が挙げられる。有機溶媒として、非プロトン性の有機溶媒が好ましい。非プロトン性の有機溶媒として、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、1-フルオロエチレンカーボネート、γ-ブチロラクトン、アセトニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、塩化メチレン、スルホラン、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグライム)、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル(トリグライム)、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル(テトラグライム)等が挙げられる。
 また、前記有機溶媒として、第4級イミダゾリウム塩、第4級ピリジニウム塩、第4級ピロリジニウム塩、第4級ピペリジニウム塩等のイオン液体を使用することもできる。前記有機溶媒は、単一の成分から成るものであってもよいし、2種以上の成分の混合溶媒であってもよい。有機溶媒は、単一の成分から成るものであってもよいし、2種以上の成分の混合溶媒であってもよい。
 前記ドープ溶液に含まれるアルカリ金属イオンは、アルカリ金属塩を構成するイオンである。アルカリ金属塩は、好ましくはリチウム塩又はナトリウム塩である。アルカリ金属塩を構成するアニオン部として、例えば、PF6 -、PF3(C253 -、PF3(CF33 -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(FSO22 -、N(CF3SO22 -、N(C25SO22 -等のフルオロ基を有するスルホニルイミドアニオン;CF3SO3 -等のフルオロ基を有する有機スルホン酸アニオンが挙げられる。
 前記ドープ溶液におけるアルカリ金属塩の濃度は、好ましくは0.1モル/L以上であり、より好ましくは0.5~1.5モル/Lの範囲内である。アルカリ金属塩の濃度がこの範囲内である場合、アルカリ金属のプレドープが効率よく進行する。
 前記ドープ溶液は、さらに、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、1-フルオロエチレンカーボネート、1-(トリフルオロメチル)エチレンカーボネート、無水コハク酸、無水マレイン酸、プロパンスルトン、ジエチルスルホン等の添加剤を含有することができる。
 前記ドープ溶液は、ホスファゼン化合物等の難燃剤をさらに含有することができる。難燃剤の添加量は、アルカリ金属をドープする際の熱暴走反応を効果的に制御する観点から、ドープ溶液100質量部に対して1質量部以上であることが好ましく、3質量部以上であることがより好ましく、5質量部以上であることがさらに好ましい。また、難燃剤の添加量は、高品質のドープ電極を得る観点から、ドープ溶液100質量部に対して20質量部以下であることが好ましく、15質量部以下であることがより好ましく、10質量部以下であることがさらに好ましい。
 5.電極製造システム11を使用した電極製造方法
 プレドープされた電極1を製造する製造方法は以下のとおりである。プレドープ前の電極1を供給ロール101に巻き回す。次に、プレドープ前の電極1を供給ロール101から引き出し、上述した経路に沿って巻取ロール103まで通紙する。このとき、タブクリーナー117の洗浄ローラユニット201、203を構成する第1部211及び第2部213の位置は、離間位置にしておく。そして、電解液処理槽15と、ドープ槽17、19、21と、洗浄槽23とを上昇させ、図3に示す定位置へセットする。
 次に、電解液処理槽15、及びドープ槽17、19、21にドープ溶液を収容する。ドープ溶液は、前記「4.ドープ溶液の組成」で述べたものである。洗浄槽23に洗浄液を収容する。洗浄槽23に収容される洗浄液は有機溶剤である。有機溶剤として、例えば、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等が挙げられる。タブクリーナー117の洗浄ローラユニット201、203を構成する第1部211及び第2部213の位置を接近位置とする。
 次に、搬送ローラ群により、供給ロール101から巻取ロール103まで、上述した経路に沿って電極1を搬送する。電極1を搬送する経路は、ドープ槽17、19、21内を通過する経路である。電極1がドープ槽17、19、21内を通過するとき、活物質層5に含まれる活物質にアルカリ金属がプレドープされる。
 さらに、搬送ローラ群は、電極1を洗浄槽23に搬送する。電極1は、搬送ローラ群により搬送されながら、洗浄槽23で洗浄される。
 さらに、搬送ローラ群は、電極1をタブクリーナー117に連続的に搬送する。電極1のうち、タブクリーナー117に搬送された部分は、プレドープの処理が既に行われた部分である。
 タブクリーナー117の洗浄ローラユニット201、203は、それぞれ、電極1のうち、活物質層未形成部7をクリーニングする。クリーニングされる部分は、プレドープの処理が既に行われた活物質層形成部6に隣接する活物質層未形成部7である。隣接するとは、例えば、幅方向Wにおいて隣接することである。洗浄ローラユニット201、203が行うクリーニングは以下のとおりである。クリーニングとは、少なくとも活物質未形成部7において、ドープ溶液の少なくとも一部を除去することを意味する。
 第1部211のブラシローラ217と、第2部213のブラシローラ217とは、それぞれ、回転しながら、活物質層未形成部7に接触する。第1部211のブラシローラ217と、第2部213のブラシローラ217とは、それぞれ、クリーニング槽219の中の洗浄液に浸漬されているので、洗浄液を含んだ状態で、活物質層未形成部7に接触する。その結果、活物質層未形成部7はクリーニングされる。
 電極1に接触する部分でのブラシローラ217の周速度をV1とする。電極1の搬送速度をV2とする。V2は正の値である。V1の単位とV2の単位とは同じである。ブラシローラ217のうち、電極1に接触する部分が電極1の搬送方向に移動している場合、V1は正の値である。ブラシローラ217のうち、電極1に接触する部分が電極1の搬送方向とは反対方向に移動している場合、V1は負の値である。V2に対するV1の比を、V1/V2比とする。V1/V2比は、V1をV2で除した値である。V1/V2比は、効果的に活物質層未形成部7をクリーニングし、かつ電極1を安定して搬送する観点から、-5.0以上0.99以下、又は、1.01以上5.0以下であることが好ましい。V1/V2比は、0.01以上0.95以下、又は、1.05以上3.0以下であることがより好ましい。V1/V2比は、0.1以上0.9以下、又は、1.1以上2.0以下であることがさらに好ましい。また、V1/V2比は、0でないことが好ましい。
 タブクリーナー117の乾燥ユニット209は、洗浄ローラユニット201、203を通過した電極1を乾燥させる。次に、電極1は巻取ロール103に巻き取られる。
 電極1は、正極であってもよいし、負極であってもよい。正極を製造する場合、電極製造システム11は、正極活物質にアルカリ金属をドープし、負極を製造する場合、電極製造システム11は、負極活物質にアルカリ金属をドープする。
 アルカリ金属のドープ量は、リチウムイオンキャパシタの負極活物質にリチウムを吸蔵させる場合、負極活物質の理論容量に対して好ましくは70~95%であり、リチウムイオン二次電池の負極活物質にリチウムを吸蔵させる場合、負極活物質の理論容量に対して好ましくは10~30%である。
 6.電極製造システム11が奏する効果
 (1A)タブクリーナー117は活物質層未形成部7をクリーニングする。そのため、電極製造システム11は、製造した電極1の活物質層未形成部7にドープ溶液等が残留することを抑制できる。
 (1B)タブクリーナー117は、活物質層未形成部7と接触するブラシローラ217を用いて活物質層未形成部7をクリーニングする。そのため、タブクリーナー117は、活物質層未形成部7を一層効果的にクリーニングできる。
 (1C)JIS S 3016‐1995で規定されるブラシローラ217の硬さは、1N/cm2以上1000N/cm2以下である。そのため、活物質層未形成部7を傷つけることを抑制しつつ、活物質層未形成部7をクリーニングすることができる。
 (1D)V1/V2比が、-5.0以上0.99以下、又は、1.01以上5.0以下である場合、電極1の搬送速度とブラシローラ217の周速度との間に差があることにより、ブラシローラ217は、活物質層未形成部7に触れる状態となるだけでなく、活物質層未形成部7からドープ溶液の残渣を拭きとることが可能となる。そのため、活物質層未形成部7を一層効果的にクリーニングすることができる。
 V1/V2比が、-5.0以上0.99以下、又は、1.01以上5.0以下の範囲の中でも特に、0.01以上0.95以下、又は、1.05以上3.0以下である場合、前記の効果に加え、ブラシローラ217同士が噛み合うことによって集電体3等を傷つけたり切断したりすることを抑制できる。その結果、活物質層未形成部7に対し、一層安定したクリーニングが可能となる。
 (1E)タブクリーナー117は、クリーニング槽219を備える。クリーニング槽219は、ブラシローラ217の一部、及び洗浄液を収容する。そのため、ブラシローラ217は、洗浄液を含んだ状態で活物質層未形成部7と接触する。その結果、タブクリーナー117は、活物質層未形成部7を一層効果的にクリーニングできる。
 (1F)タブクリーナー117は、ポンプ207により、クリーニング槽219に洗浄液を供給することができる。また、タブクリーナー117は、オーバーフロー配管248により、洗浄処理に使用済みの洗浄液を、クリーニング槽219から廃液タンク250に順次排出することができる。そのため、クリーニング槽219に収容された洗浄液が減少したり、汚れたりすることを抑制できる。
 (1G)活物質層未形成部7は、電極1の長手方向に延びる帯状の形態を有する。そのため、タブクリーナー117は、活物質層未形成部7を容易にクリーニングすることができる。
 (1H)搬送ローラ群は、電極1を、ドープ槽17、19、21の中を通過し、タブクリーナー117に至る経路に沿って搬送する。そのため、プレドープの処理と、活物質層未形成部7のクリーニングとを連続して行うことができる。
<第2実施形態>
 1.第1実施形態との相違点
 第2実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
 前述した第1実施形態では、図7に示す機構によって、洗浄ローラユニット201、203のブラシローラ217を回転させていた。これに対し、第2実施形態では、図10に示す機構によって、洗浄ローラユニット201、203のブラシローラ217を回転させる点で、第1実施形態と相違する。
 図10に示すように、第1部211の軸227には、歯車245と、小型モーター247とが取り付けられている。小型モーター247は固定されている。小型モーター247の駆動力により、軸227、ブラシローラ217及び歯車245は回転する。
 第2部213の軸227には、歯車249が取り付けられている。歯車249は歯車245と噛み合っている。歯車245が回転すると、歯車249、第2部213の軸227、及びブラシローラ217も回転する。よって、小型モーター247の駆動力により、第1部211のブラシローラ217と、第2部213のブラシローラ217とがそれぞれ回転する。第1部211のブラシローラ217の回転方向と、第2部213のブラシローラ217の回転方向とは反対方向である。
 2.電極製造システム11が奏する効果
 以上詳述した第2実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果を奏する。
<第3実施形態>
 1.第1実施形態との相違点
 第3実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
 第1実施形態では、タブクリーナー117は、図6及び図7に示す洗浄ローラユニット201、203を備えていた。これに対し、第3実施形態では、洗浄ローラユニット201、203の代わりに、図11、図12に示す洗浄ローラユニット301を備える。
 洗浄ローラユニット301は、第1実施形態における洗浄ローラユニット201、203の位置に設けられている。洗浄ローラユニット301は、第1部311と、第2部313と、を備える。第1部311と第2部313とは、電極1を両側から挟むように配置されている。
 第1部311は、ブラシアーム315と、支持軸317と、固定部318と、ブラシローラ217と、ブラシ軸319と、モーター321と、を備える。
 ブラシアーム315は、支持軸317に対し回転可能に取り付けられている。ブラシアーム315は、支持軸317が取り付けられる部分に、グリースレスベアリング323を備える。
 図12に示すように、ブラシアーム315は、本体部325と、第1突出部327と、第2突出部329と、第3突出部331と、第4突出部333と、を備える。
 本体部325は、支持軸317が通る部分である。図12に示すように、第1突出部327、第2突出部329、及び第3突出部331は、本体部325よりも、電極1の方向に突出している。第1突出部327、第2突出部329、及び第3突出部331は、幅方向Wに沿って、互いに間隔をおいて並んでいる。第4突出部333は、本体部325から、電極1とは反対方向に突出している。
 支持軸317及び固定部318は、それぞれ、電極製造システム11のフレームに固定されている。固定部318は、電極製造システム11のフレームの一部であってもよい。よって、支持軸317及び固定部318の位置は、搬送ローラ群に対し固定された位置である。支持軸317の軸方向は幅方向Wと平行である。
 第4突出部333は、固定ねじ335により、固定部318に固定される。そのことにより、ブラシアーム315の位置は固定される。
 ブラシ軸319は、第1突出部327、及び第2突出部329により、回転可能に支持されている。第1突出部327、及び第2突出部329は、それぞれ、ブラシ軸319が取り付けられる部分に、グリースレスベアリング323を備える。ブラシ軸319の軸方向は、幅方向Wと平行である。
 ブラシローラ217は、ブラシ軸319に軸支されている。ブラシローラ217は、活物質層未形成部7に接する。ブラシローラ217は、活物質層形成部6には接しない。ブラシアーム315は、幅方向Wにおける位置を調整可能である。ブラシアーム315の幅方向Wにおける位置を調整することにより、ブラシローラ217の幅方向Wにおける位置を調整することができる。
 モーター321は、第2突出部329と第3突出部331との間に配置されている。モーター321は、ブラシ軸319及びブラシローラ217を回転駆動する。
 第2部313は、基本的には、第1部311を、図11、図12において左右反転させた構成を有する。ただし、第2部313は固定部318を備えない。第2部313のブラシアーム315は、支持軸317を中心として回転可能である。第2部313の第4突出部333には重り337が吊り下げられる。そのため、第2部313のブラシアーム315は、ブラシローラ217を電極1に押し付ける方向に付勢される。
<他の実施形態>
 以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
 (1)ブラシローラ217の代わりに、他の洗浄ローラを使用してもよい。
 (2)タブクリーナー117は、洗浄ローラを使用する方法以外の方法で活物質層未形成部7をクリーニングしてもよい。
 (3)タブクリーナー117が備える洗浄ローラユニットの数は2以外でもよく、例えば、1、3、4、5・・・とすることができる。
 (4)以下の処理を行ってもよい。アルカリ金属をドープする処理が行われた電極1を供給ロール101に設置する。電極1を供給ロール101からタブクリーナー117に搬送してクリーニングを行う。クリーニングされた電極1を巻取ロール103に巻取り、保管する。
 (5)上記各実施形態における1つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。
 (6)上述した電極製造システムの他、当該電極製造システムを構成要素とする上位のシステム、端部位置調整ユニット241としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、ドーピング方法等、種々の形態で本開示を実現することもできる。
 <実施例>
 (各実施例及び比較例1で使用する電極1の製造)
 長尺の帯状の集電体3を用意した。集電体3は負極集電体である。集電体3のサイズは、幅150mm、長さ100m、厚さ8μmであった。集電体3の表面粗さRaは0.1μmであった。集電体3は銅箔から成っていた。集電体3の両面に、それぞれ負極活物質層5を形成した。
 集電体3の片側に形成された負極活物質層5の塗工量は50g/m2であった。負極活物質層5は、集電体3の長手方向に沿って形成された。負極活物質層5は、集電体3の幅方向Wにおける端部から幅130mmにわたって形成された。集電体3の幅方向Wにおけるもう一方の端部での負極活物質層未形成部は20mmであった。負極活物質層未形成部とは、負極活物質層5が形成されていない部分である。その後、乾燥、及びプレスを行うことにより、電極1を得た。
 負極活物質層5は、負極活物質、カルボキシメチルセルロース、アセチレンブラック、バインダー及び分散剤を、質量比で88:3:5:3:1の比率で含んでいた。負極活物質は、Si系活物質と黒鉛系活物質の混合物であった。負極活物質は、Si系活物質と、黒鉛系活物質とを、質量比で2:8の比率で含んでいた。アセチレンブラックは導電剤に対応する。
 図3に示す電極製造システム11を用意し、電極1を通紙した。また、ドープ槽17、19、21にそれぞれ対極ユニット139、141、143を設置した。次に、ドープ槽17、19、21内にドープ溶液を供給した。ドープ溶液は、1.4MのLiPF6を含む溶液であった。ドープ溶液の溶媒は、EC(エチレンカーボネート)とEMC(エチルメチルカーボネート)とDMC(ジメチルカーボネート)とを、1:1:1の体積比で含む混合液であった。
 次に、電極製造システム11に通紙した電極1及び対極ユニット139、141、143を電流・電圧モニター付き直流電源に接続し、電極1を0.1m/minの速度で搬送しながら、5Aの電流を通電した。このとき、電極1が備える負極活物質層95の幅方向Wにおける中心と、対極ユニット51が備えるリチウム金属板の幅方向Wにおける中心とが一致していた。通電時間は、不可逆容量を考慮した上、負極活物質層5におけるリチウムドープ割合が負極の放電容量C2の15%になる時間とした。
 なお、不可逆容量は、リチウムをドープした後の電極1の放電容量を測定することにより予め見積もっておいた。この工程により、負極活物質層95中の負極活物質にリチウムがドープされ、電極1はプレドープされた負極となった。なお、電極1はリチウムイオン二次電池用負極である。
 電極1を、洗浄槽23を通過させた後、巻き取った。洗浄槽23には、25℃のDMC(ジメチルカーボネート)を収容しておいた。以上のようにして、プレドープされた電極1を製造した。
 (実施例1)
 上記のように製造した電極1を、再び、第3実施形態の電極製造システム11に通紙した。ブラシローラ217として、ポリプロピレン製の線径0.1mmのブラシローラを用いた。JIS S 3016‐1995で規定されるブラシローラの硬さは40N/cm2であった。重り337の重さを300gとした。ドープ槽17、19、21にドープ溶液を供給した。
 電極1を、搬送速度1.0m/minで搬送しながら、タブクリーナー117を用いてクリーニングを行った。ブラシローラ217の周速度V1は0.79m/minであった。V1/V2比は、0.79であった。
 巻取ロール103に巻き取られた電極1のうち、長さ4mの部分を、捲回機を用いて積層させた。積層させた電極1と、電池用集電体とをレーザー溶接した。レーザー溶接のとき、銅のスパッタは発生しなかった。また、溶接部にブロウホールは見られなかった。
 実施例1では、V1/V2比が1より小さかった。そのことにより、活物質層未形成部7のクリーニングが十分に行われ、タブ部が良好に溶接できた。
 なお、本実施例、後述する各実施例、及び比較例1において、クリーニングが十分に行われた否かは、以下のように判断した。溶接前のタブを目視にて確認し、ドープ溶液由来の固形成分が見られなかった場合は、クリーニングが十分に行われたと判断した。ドープ溶液由来の固形成分が見られた場合は、クリーニングが十分に行われなかったと判断した。
(実施例2)
 基本的には実施例1と同様の操作を行った。ただし、ブラシローラ217の周速度V1を1.0m/minとした。V1/V2比は、1であった。活物質層未形成部7はクリーニングされていた。ただし、レーザー溶接のとき、銅のスパッタが一定量発生した。また、溶接部の一部にブロウホールが見られた。
 実施例2では、V1/V2比が1であった。そのことにより、実施例2と比べて、実施例1の方が、活物質層未形成部7のクリーニングが一層十分に行われていた。
 (実施例3)
 基本的には実施例1と同様の操作を行った。ただし、ブラシローラ217の周速度V1を1.18m/minとした。V1/V2比は、1.18であった。レーザー溶接のとき、銅のスパッタは発生しなかった。また、溶接部にブロウホールは見られなかった。
 実施例3では、V1/V2比が1より大きかった。そのことにより、活物質層未形成部7のクリーニングが十分に行われ、タブ部が良好に溶接できた。
 (実施例4)
 基本的には実施例1と同様の操作を行った。ただし、ブラシローラ217の周速度V1を1.57m/minとした。V1/V2比は、1.57であった。レーザー溶接のとき、銅のスパッタは発生しなかった。また、溶接部にブロウホールは見られなかった。
 実施例4では、V1/V2比が1より大きかった。そのことにより、活物質層未形成部7のクリーニングが十分に行われ、タブ部が良好に溶接できた。
 (実施例5)
 基本的には実施例1と同様の操作を行った。ただし、ブラシローラ217の周速度V1を2.36m/minとした。V1/V2比は、2.36であった。活物質層未形成部7はクリーニングされていた。ただし、ブラシローラ217同士が噛み込み易くなることで電極1にしわが発生し、活物質層未形成部7の位置ずれが発生した。このため、電極1の搬送が不安定になった。その結果、実施例5と比べて、実施例1の方が、活物質層未形成部7のクリーニングが一層十分に行われていた。
 (実施例6)
 基本的には実施例1と同様の操作を行った。ただし、ブラシローラ217の周速度V1を4.71m/minとした。また、電極1の搬送速度V2を3.0m/minとした。V1/V2比は、1.57であった。レーザー溶接のとき、銅のスパッタは発生しなかった。また、溶接部にブロウホールは見られなかった。
 実施例6では、搬送速度V2が速くても、V1/V2比を適切な範囲内とすることによって、活物質層未形成部7のクリーニングが十分に行われ、タブ部が良好に溶接できた。
 (実施例7)
 基本的には実施例1と同様の操作を行った。ただし、ブラシローラ217の周速度V1を-0.39m/minとした。また、電極1の搬送速度V2を1.0m/minとした。V1/V2比は-0.39であった。
 活物質層未形成部7はクリーニングされていた。ただし、ブラシローラ217同士が噛み込み易くなることで電極1にしわが発生し、活物質層未形成部7の位置ずれが発生した。このため、電極1の搬送が不安定になった。その結果、実施例7と比べて、実施例1の方が、活物質層未形成部7のクリーニングが一層十分に行われていた。
 (実施例8)
 基本的には実施例4と同様の操作を行った。ただし、ブラシローラ217として、線径が0.3mmのブラシローラを使用した。V1/V2比は、1.57であった。活物質層未形成部7はクリーニングされていた。ただし、レーザー溶接のとき、銅のスパッタが一定量発生した。また、溶接部の一部にブロウホールが見られた。
 実施例8では、ブラシローラ217の線径が大きすぎたため、活物質層未形成部7とブラシローラ217との接触面積が減少した。そのため、実施例8と比べて、実施例1の方が、活物質層未形成部7のクリーニングが一層十分に行われ、タブ部の溶接が一層良好に行われた。
 (実施例9)
 基本的には実施例4と同様の操作を行った。ただし、ブラシローラ217として、素材が山羊毛のブラシローラを使用した。JIS S 3016‐1995で規定されるブラシローラの硬さは10N/cm2であった。V1/V2比は、1.57であった。レーザー溶接のとき、銅のスパッタは発生しなかった。また、溶接部にブロウホールは見られなかった。
 実施例9では、適切な素材のブラシローラ217を使用したため、活物質層未形成部7のクリーニングが十分に行われ、タブ部が良好に溶接できた。
(実施例10)
 基本的には実施例4と同様の操作を行った。ただし、ブラシローラ217として、素材が山羊毛のブラシローラを使用した。また、ブラシローラ217の周速度V1を-0.39m/minとした。V1/V2比は、-0.39であった。
 活物質層未形成部7はクリーニングされていた。ただし、ブラシローラ217同士が噛み込み易くなることで電極1にしわが発生し、活物質層未形成部7の位置ずれが発生した。このため、電極1の搬送が不安定になった。その結果、実施例9と比べて、実施例1の方が、活物質層未形成部7のクリーニングが一層十分に行われていた。
 実施例10では、ブラシローラ217の素材が柔らかい天然素材であっても、V1の方向がV2の方向と反対である場合、ブラシローラ217同士が噛み込み易くなった。
 (実施例11)
 基本的には実施例10と同様の操作を行った。ただし、図10に示す洗浄ローラユニット201、203を備えたタブクリーナー117を使用した。V1/V2比は、-0.39であった。
 ブラシローラ217同士が噛み込むことはなく、集電体3の破断は発生しなかった。レーザー溶接のとき、銅のスパッタは発生しなかった。また、溶接部にブロウホールは見られなかった。
 実施例11では、ブラシローラ217の位置を固定し、ブラシローラ217と電極1との距離を一定とした。ブラシローラ217と電極1との距離を一定とすることにより、V1の方向がV2の方向と反対である場合でも、電極1が破断せず、活物質層未形成部7のクリーニングが十分に行われ、タブ部が良好に溶接された。
 (実施例12)
 基本的には実施例11と同様の操作を行った。ただし、ブラシローラ217の周速度V1を1.57m/minとした。V1/V2比は、-1.57であった。レーザー溶接のとき、銅のスパッタは発生しなかった。また、溶接部にブロウホールは見られなかった。
 実施例12では、ブラシローラ217の位置を固定し、ブラシローラ217と電極1との距離を一定とした。ブラシローラ217と電極1との距離を一定とすることで、ブラシローラ217の回転が高速であり、V1の方向がV2の方向に対して逆転している場合でも、電極1が破断せず、活物質層未形成部7のクリーニングが十分に行われ、タブ部が良好に溶接された。
 (実施例13)
 基本的には実施例4と同様の操作を行った。ただし、実施例4で使用したブラシローラ217に代えて、素材がオレフィン系スポンジであるスポンジローラを使用した。JIS
 K 6253‐3で規定されるタイプEデュロメーターで測定したスポンジローラの硬さは20であった。V1/V2比は、1.57であった。
 集電体3の破断は発生しなかった。レーザー溶接のとき、銅のスパッタは発生しなかった。また、溶接部にブロウホールは見られなかった。
 実施例13では、洗浄ローラがスポンジローラであっても、活物質層未形成部7のクリーニングが十分に行われ、タブ部が良好に溶接された。
 (比較例1)
 基本的には実施例1~5、7~13と同様の操作を行った。ただし、タブクリーナー117を使用しなかった。レーザー溶接のとき、銅のスパッタが大量に発生した。また、溶接部にブロウホールが散見された。タブクリーナー117を使用しない場合、レーザー溶接に不具合が発生した。

Claims (16)

  1.  集電体の表面に活物質を含む活物質層が形成された活物質層形成部と、前記集電体の表面に前記活物質層が形成されていない活物質層未形成部とを有する帯状の電極における前記活物質にアルカリ金属をドープする処理を行うように構成されたドープユニットと、
     前記処理が行われた前記活物質層形成部に隣接する前記活物質層未形成部をクリーニングするように構成されたクリーニングユニットと、
     前記電極を前記ドープユニットから前記クリーニングユニットに搬送するように構成された搬送ユニットと、
     を備える電極製造システム。
  2.  請求項1に記載の電極製造システムであって、
     前記搬送ユニットは、前記電極を前記ドープユニットから前記クリーニングユニットに連続的に搬送するように構成された、
     電極製造システム。
  3.  請求項1又は2に記載の電極製造システムであって、
     前記クリーニングユニットは、前記活物質層未形成部と接触する洗浄ローラを有する電極製造システム。
  4.  請求項3に記載の電極製造システムであって、
     前記洗浄ローラがブラシローラである電極製造システム。
  5.  請求項3又は4に記載の電極製造システムであって、
     JIS S 3016‐1995で規定される前記洗浄ローラの硬さが、1N/cm2以上1000N/cm2以下である電極製造システム。
  6.  請求項3~5のいずれか1項に記載の電極製造システムであって、
     前記洗浄ローラの少なくとも一部、及び洗浄液を収容するように構成されたタブクリーニング槽をさらに備える電極製造システム。
  7.  請求項6に記載の電極製造システムであって、
     前記タブクリーニング槽に前記洗浄液を供給するように構成された洗浄液供給ユニットをさらに備える電極製造システム。
  8.  請求項1~7のいずれか1項に記載の電極製造システムであって、
     前記活物質層未形成部は、前記電極の長手方向に延びる帯状の形態を有する電極製造システム。
  9.  請求項1~8のいずれか1項に記載の電極製造システムであって、
     前記ドープユニットは、
      アルカリ金属イオンを含む溶液を収容するように構成されたドープ槽と、
      前記ドープ槽に収容される対極ユニットと、
      を備え、
     前記搬送ユニットは、前記電極を、前記ドープ槽内を通過する経路に沿って搬送するように構成された電極製造システム。
  10.  集電体の表面に活物質を含む活物質層が形成された活物質層形成部と、前記集電体の表面に前記活物質層が形成されていない活物質層未形成部とを有する帯状の電極をクリーニングするクリーニングユニットであって、
     前記活物質にアルカリ金属をドープする処理が行われた前記活物質層形成部に隣接する前記活物質層未形成部をクリーニングするように構成されたクリーニングユニット。
  11.  請求項10に記載のクリーニングユニットと、
     前記電極における前記活物質にアルカリ金属をドープする処理を行うように構成されたドープユニットと、
     を備える電極製造システム。
  12.  集電体の表面に活物質を含む活物質層が形成された活物質層形成部と、前記集電体の表面に前記活物質層が形成されていない活物質層未形成部とを有する帯状の電極における前記活物質にアルカリ金属をドープする処理を行い、
     前記処理が行われた前記電極を搬送し、
     前記処理が行われた前記活物質層形成部に隣接する前記活物質層未形成部をクリーニングする電極製造方法。
  13.  請求項12に記載の電極製造方法であって、
     前記処理が行われた前記電極を連続的に搬送する、
     電極製造方法。
  14.  請求項12又は13に記載の電極製造方法であって、
     洗浄ローラを前記活物質層未形成部に接触させることで、前記活物質層未形成部をクリーニングする電極製造方法。
  15.  請求項14に記載の電極製造方法であって、
     前記電極の搬送速度V2(m/min)に対する、前記洗浄ローラの周速度V1(m/min)の比であるV1/V2比が、-5.0以上0.99以下、又は、1.01以上5.0以下である電極製造方法。
  16.  請求項15に記載の電極製造方法であって、
     前記V1/V2比が、0.1以上0.9以下、又は、1.1以上2.0以下である電極製造方法。
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