WO2025100282A1 - 粉体圧延ユニット - Google Patents

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WO2025100282A1
WO2025100282A1 PCT/JP2024/038293 JP2024038293W WO2025100282A1 WO 2025100282 A1 WO2025100282 A1 WO 2025100282A1 JP 2024038293 W JP2024038293 W JP 2024038293W WO 2025100282 A1 WO2025100282 A1 WO 2025100282A1
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WO
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powder
squeegee
rolling
powder material
rolled sheet
Prior art date
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Pending
Application number
PCT/JP2024/038293
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English (en)
French (fr)
Inventor
陽亮 高山
大 上田
聡 前田
仁志 谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Energy Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Energy Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/02—Compacting only
    • B22F3/093—Compacting only using vibrations or friction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/18—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces by using pressure rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/18—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using profiled rollers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • This disclosure relates to a powder rolling unit.
  • dry coating methods which directly coat powder, have been attracting attention as a method for forming powder layers that are high-performance and have a smaller environmental impact than wet coating methods, which disperse powder in a solvent and then apply the powder.
  • the dry coating method suppresses material damage to the powder caused by the solvent, maintains high performance, and can produce powder layers that do not require drying the solvent and can significantly reduce energy consumption.
  • powder containing electrode active material is rolled into a rolled sheet such as an electrode sheet using a powder rolling device.
  • Patent Document 1 discloses a powder rolling device that includes a rolling section that rolls powder to form a rolled sheet, a hopper formed above the rolling section for storing the powder, a plurality of feeders provided in the width direction of the rolled sheet that supply powder to the hopper, and a control section that controls the level of powder in the width direction within the hopper so that the film thickness in the width direction is within a certain range.
  • Patent Document 1 the powder flows naturally into the nip region of the rolling section, so the basis weight in the direction of powder flow is not stable, resulting in variation in the basis weight of the rolled sheet obtained after passing through the rolling section.
  • the present disclosure therefore aims to provide a powder rolling unit that can suppress clogging of the powder material in the nip area and suppress variation in the basis weight of the rolled sheet.
  • a powder rolling unit includes a rolling roll for rolling a powder material to form a rolled sheet, a hopper for storing the powder material above the rolling roll, and a squeegee arranged above the rolling roll and parallel to the axial directions of the rolling rolls, the squeegee vibrating at a predetermined frequency, and when the distance between the squeegee and the rolling roll is divided by a particle diameter (D50) of the powder constituting the powder material to be rolled, 22 ⁇ (distance between the squeegee and the rolling roll)/particle diameter (D50) ⁇ 58 holds true.
  • D50 particle diameter
  • the powder rolling unit disclosed herein can prevent clogging of the powder material in the nip area and reduce variation in the basis weight of the rolled sheet.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a powder rolling unit according to an embodiment of the present disclosure as viewed from the side.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a powder rolling unit according to an embodiment of the present disclosure as viewed from above.
  • FIG. 3A is a schematic diagram illustrating particles of powder material being uniformly delivered to a nip region by a squeegee according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3B is a schematic diagram showing the positional relationship between a pair of rolling rolls and a squeegee when the powder rolling unit according to the embodiment of the present disclosure is viewed from the side.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a powder rolling unit according to an embodiment of the present disclosure as viewed from the side.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a powder rolling unit according to an embodiment of the present disclosure as viewed from above.
  • FIG. 3A is a schematic diagram illustrating particles of powder material being uniformly delivered to a nip region by a sque
  • FIG. 4 is a diagram showing the presence or absence of a squeegee, the presence or absence of vibration of the squeegee, the particle size (D50), the distance between the squeegee and the rolling roll, the distance between the squeegee and the rolling roll/particle size (D50), the presence or absence of missing material mixture, the presence or absence of a bridge in the hopper, and the variation in basis weight.
  • each figure is a schematic diagram in which emphasis, omissions, or adjustments to the ratio have been made as appropriate to illustrate the present disclosure, and is not necessarily an exact illustration, and may differ from the actual shape, positional relationship, and ratio.
  • the same reference numerals are used for substantially the same configuration, and duplicate explanations may be omitted or simplified.
  • thickness direction or cylindrical shape does not only mean that it is completely thickness direction or cylindrical, but also means that it is substantially thickness direction or cylindrical, that is, it includes an error of about a few percent.
  • thickness direction or cylindrical shape means thickness direction or cylindrical to the extent that the effects of this disclosure can be achieved. The same applies to other expressions using "direction" and "shape.”
  • the powder rolling unit applies vibrations to the powder near the rolling rolls to improve the fluidity of the powder in the nip region, preventing clogging of the powder and enabling uniformity of the basis weight of the resulting rolled sheet.
  • Such a powder rolling unit includes a hopper which is a material supply section, a pair of rolling rolls, and a squeegee.
  • the squeegee vibrates with ultrasonic waves, and imparts fluidity to the powder by transmitting the vibrations to the powder.
  • the hopper may have one or more squeegees.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a powder rolling unit according to an embodiment of the present disclosure as seen from the side. Shown in FIG. 1 are a hopper 1, rolling rolls 2a and 2b, a squeegee 3, powder material 4, and the resulting rolled sheet 5.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a powder rolling unit according to an embodiment of the present disclosure as viewed from above.
  • the axial direction of the squeegee 3 is indicated by an arrow, and the standing wave caused by the vibration of the squeegee 3 is indicated by a two-dot chain line.
  • FIG. 3A is a schematic diagram showing how particles of powder material 4 are uniformly delivered to a nip region by a squeegee 3 according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3B is a schematic diagram showing the positional relationship between a pair of rolling rolls 2a, 2b and a squeegee 3 when the powder rolling unit according to the embodiment of the present disclosure is viewed from the side.
  • Figure 4 shows whether the squeegee 3 is present, whether the squeegee 3 vibrates, particle size (D50), the distances L1a and L1b between the squeegee 3 and the rolling rolls 2a and 2b, the distances L1a and L1b between the squeegee 3 and the rolling rolls 2a and 2b/particle size (D50), whether there is a mixture dropout, whether there is a bridge in the hopper 1, and the variation in basis weight.
  • D50 particle size
  • the powder rolling unit is equipped with a hopper 1 that stores a powder material 4 made of powder above a pair of rolling rolls 2a, 2b and has the function of supplying the powder material 4 to the pair of rolling rolls 2a, 2b, and a squeegee 3 arranged inside the hopper 1.
  • the squeegee 3 is placed in the hopper 1 and is vibrated at a predetermined frequency by the vibrator 6.
  • the squeegee 3 vibrated by the vibrator 6 can impart vibrations to the powder material 4 stored inside the hopper 1. This allows the squeegee 3 to constantly supply the powder material 4 to the rolling rolls 2a, 2b so as not to cause the powder material 4 to clog the pair of rolling rolls 2a, 2b.
  • the pair of rolling rolls 2a, 2b may be simply referred to as rolling rolls 2a, 2b.
  • the powder material 4 supplied to the rolling rolls 2a and 2b at a constant rate is rolled at the compression point where the distance between the surface of the rolling roll 2a and the surface of the rolling roll 2b is the shortest. Therefore, a rolled sheet 5 made of the powder material 4 rolled by the rolling rolls 2a and 2b at the compression point can be obtained.
  • the squeegee 3 is disposed above the rolling rolls 2a, 2b, and is disposed so as to be parallel to the axial direction of each of the rolling rolls 2a, 2b. This is because if the squeegee 3 is not disposed parallel to the rolling rolls 2a, 2b, the distance from one end of the squeegee 3 to the compression point may differ from the distance from the other end of the squeegee 3 to the compression point. In this case, a difference will occur due to variation between the basis weight at one end of the obtained rolled sheet 5 and the basis weight at the other end of the rolled sheet 5.
  • the squeegee 3 is positioned parallel to the rolling rolls 2a, 2b when viewed along the flow direction of the rolled sheet 5. This is because if it is not positioned parallel, the distance from the center of the squeegee 3 to the compression point will be different from the distance from the end of the squeegee 3 to the compression point, resulting in a difference due to variation in the basis weight of the center of the resulting rolled sheet 5 and the basis weight of the end of the rolled sheet 5.
  • parallel does not only mean completely parallel, but also means substantially parallel, that is, with an error of about a few percent.
  • the squeegee 3 also vibrates at a predetermined frequency. Specifically, the squeegee 3 vibrates at a frequency of 2 kHz to 300 kHz.
  • the squeegee 3 can be vibrated efficiently by using a vibrator 6 that vibrates at a frequency of 2 kHz to 300 kHz.
  • a vibrator 6 that vibrates at a frequency of 2 kHz to 300 kHz.
  • a high-frequency vibration of 2 kHz to 300 kHz is required to impart fluidity to the powder. This is because low-frequency vibrations of less than 2 kHz do not vibrate the powder enough, making it impossible to impart sufficient fluidity.
  • High-frequency vibrations of more than 300 kHz also cause large vibration attenuation when the vibrations are transmitted through the powder, making it impossible to impart sufficient fluidity to the powder.
  • the squeegee 3 vibrating at the above frequency is in contact with the powder material 4, so when the squeegee 3 vibrates, the vibration of the squeegee 3 is transmitted to the powder material 4.
  • the powder material 4 vibrates the frictional resistance between the powder particles (between particles) is reduced, improving the fluidity of the powder.
  • the fluidity of the powder material 4 is improved by the vibration of the squeegee 3, making it possible to constantly supply the powder material 4 to the compression point.
  • the powder material 4 on the rolling rolls 2a and 2b moves with the rotation direction of the rolling rolls 2a and 2b.
  • the powder constituting the powder material 4 is not aligned and exists in a disorderly manner.
  • the powder material 4, which is composed of powders that exist in a disorderly manner passes between the rolling rolls 2a and 2b and the squeegee 3 that is arranged with a certain gap between them and is vibrating, so that the powder constituting the powder material 4 can be aligned before reaching the compression point.
  • aligning the powder constituting the powder material 4 the filling rate of the powder material 4 supplied to the compression point can be controlled, the loss of the mixture can be suppressed, and the variation in the basis weight of the obtained rolled sheet 5 can be reduced.
  • the powder material 4 when the squeegee 3 does not vibrate, the powder material 4 is not subjected to vibration from the squeegee 3, so the powder is simply present in a disorderly manner, and it is not possible to align the powder. As a result, the fluidity of the powder material 4 is not improved, and blockage of the powder material 4 may occur when the powder material 4 passes through the squeegee 3. As a result, even if clogging of the powder material 4 does not occur, the filling rate of the powder material 4 cannot be controlled, making it difficult to reduce the variation in the basis weight of the resulting rolled sheet 5.
  • the squeegee 3 only needs to vibrate in at least one of the thickness direction of the resulting rolled sheet 5, the width direction of the rolled sheet 5, and the flow direction of the rolled sheet 5.
  • the squeegee 3 vibrates in two or more directions, it is possible to further improve the fluidity of the powder material 4.
  • the squeegee 3 has the role of improving the fluidity of the powder material 4 in the nip region of the rolling rolls 2a and 2b, and is therefore preferably located as close as possible to the rolling rolls 2a and 2b.
  • at least a part of the squeegee 3 may be located between the rolling rolls 2a and 2b so as not to come into contact with the rolling rolls 2a and 2b.
  • at least a part of the squeegee 3 may be located in the nip region.
  • it is preferable that the squeegee 3 is located above the rolling rolls 2a and 2b so as to overlap both of them.
  • the nip region is the region between the rolling rolls 2a and 2b.
  • the distance L1a between the rolling roll 2a and the squeegee 3 is the shortest distance when a straight line is drawn between the axial center of the rolling roll 2a and the axial center of the squeegee 3
  • the distance L1b between the rolling roll 2b and the squeegee 3 is the shortest distance when a straight line is drawn between the axial center of the rolling roll 2b and the axial center of the squeegee 3
  • the distance of the compression point where the distance between the rolling rolls 2a and 2b is the shortest (the distance between compressions), i.e., the shortest distance Lr between the rolling roll 2a and the rolling roll 2b at the compression point, are defined.
  • At least one of the distances L1a and L1b is greater than or equal to the distance Lr and less than or equal to Lr + 50 mm. This is because, if at least one of the distances L1a and L1b is greater than Lr + 50 mm, it becomes difficult for the powder aligned by vibration to maintain that alignment up to the nip region, resulting in variation in the basis weight of the resulting rolled sheet 5. Also, if at least one of the distances L1a and L1b is smaller than Lr, the amount of powder material 4 supplied to the nip region becomes small, making it impossible to obtain the desired rolled sheet 5. Note that the distances L1a and L1b do not necessarily have to be the same distance.
  • the squeegee 3 is located in a range where either Lr ⁇ L1a ⁇ Lr+50 mm or Lr ⁇ L1a ⁇ Lr+50 mm is satisfied with respect to the rolling roll 2a. Also, it is sufficient that the squeegee 3 is located in a range where either Lr ⁇ L1b ⁇ Lr+50 mm or Lr ⁇ L1b ⁇ Lr+50 mm is satisfied with respect to the rolling roll 2b.
  • the position of the squeegee 3 in the thickness direction of the obtained rolled sheet 5, i.e., the distance between the center of the squeegee 3 and the center between the rolling rolls 2a and 2b, i.e., the distance between the center of the squeegee 3 and the compression point, is less than or equal to Lr/2 + radius rs of the squeegee 3.
  • the squeegee 3 is located above the rolling rolls 2a and 2b so as to overlap both of them. If this range is exceeded, the distance L1a or distance L1b will be large, and powder material 4 with poor powder alignment will be supplied to the nip region, causing variations in the basis weight of the rolled sheet 5.
  • the shortest distance Lr between the rolling rolls 2a and 2b is set according to the powder particle diameter (D50).
  • the squeegee 3 is formed, for example, from a metal material.
  • a metal material for the squeegee 3 high frequencies propagate through the squeegee 3 without significant attenuation. High frequencies with short wavelengths tend to attenuate easily, but metal materials have the property of easily transmitting waves, so a squeegee 3 made of a metal material can suppress the attenuation of high frequencies. As a result, the vibration state is uniform throughout the squeegee 3, suppressing variation in the basis weight in the width direction of the rolled sheet 5.
  • metal materials examples include stainless steel, titanium, aluminum, copper, iron, and nickel.
  • stainless steel or titanium is preferred as a metal material because it is highly corrosion-resistant and does not rust easily.
  • Titanium is also more preferred as a metal material because it is light and easily vibrates with ultrasonic waves.
  • the squeegee 3 may be made of a material other than a metal material.
  • the squeegee 3 may be made of a resin material or a ceramic material, or may be made of a composite member that selectively uses two or more materials from among a metal material, a resin material, and a ceramic material.
  • the shape of the squeegee 3 is cylindrical in order to apply uniform vibrations to the surrounding powder material 4.
  • the shape of the squeegee 3 is a long cylinder extending along a predetermined direction.
  • the diameter of the squeegee 3 is 2 mm or more and 30 mm or less. This is because if the diameter of the squeegee 3 is greater than 30 mm, the squeegee 3 will be difficult to vibrate, making it difficult to impart sufficient fluidity to the powder material 4.
  • the diameter is less than 2 mm, the squeegee 3 will become too thin and will deform, making it difficult to impart sufficient fluidity to the powder material 4.
  • the amplitude direction of the squeegee 3 it is desirable that it vibrates in at least one of the width direction of the resulting rolled sheet 5, the thickness direction of the rolled sheet 5, and the length direction of the rolled sheet 5. If the squeegee 3 vibrates in two or more of the above three directions, it is possible to further improve the fluidity of the powder material 4. In particular, in the case of a cylindrical squeegee 3, it is desirable that it vibrates in at least one of the thickness direction or flow direction of the rolled sheet 5 in order to efficiently transmit vibrations to the powder material 4 surrounding the squeegee 3. In this case, it is possible to further improve the fluidity of the powder material 4.
  • the amplitude of the squeegee 3 is 0.1 ⁇ m or more in at least one of the three directions mentioned above. This is because if it is less than 0.1 ⁇ m, it becomes difficult to impart sufficient fluidity to the powder material 4. From the viewpoint of improving the fluidity of the powder material 4, it is desirable that the amplitude of the squeegee 3 is as large as possible, so the amplitude of the squeegee 3 may be amplified to a practically feasible extent.
  • the squeegee 3 usually vibrates due to a standing wave. In other words, when the squeegee 3 vibrates, there are vibration antinodes where the amplitude is large and vibration nodes where the amplitude is small.
  • the squeegee 3 is vibrated by a vibrator 6 connected to the squeegee 3.
  • the squeegee 3 is vibrated at its natural frequency of 2 kHz to 300 kHz by the vibrator 6. That is, the squeegee 3 vibrates at a high frequency close to the ultrasonic band.
  • the vibration of the squeegee 3 is transmitted to the powder material 4, thereby increasing the fluidity of the powder material 4.
  • clogging is suppressed when the powder material 4 passes through the gap between the rolling rolls 2a, 2b and the squeegee 3.
  • the vibration of the squeegee 3 reduces the friction between adjacent powder particles and increases the fluidity, thereby suppressing aggregation of the powder material 4.
  • the fluidity of the powder material 4 tends to increase as the vibration frequency of the squeegee 3 increases. Therefore, if the squeegee 3 is vibrated at a frequency of 2 kHz or more, which is in the high frequency range near the ultrasonic band, the fluidity of the powder material 4 can be sufficiently increased. However, the higher the frequency, the more the vibration tends to attenuate, making it more difficult for the vibration of the squeegee 3 to be transmitted through the powder material 4. However, if the frequency is 300 kHz or less, the fluidity of the powder material 4 can be sufficiently increased.
  • the vibrating squeegee 3 allows the powder material 4 to pass through the gap between the rolling rolls 2a, 2b and the squeegee 3 without stagnation or agglomeration. This allows the film thickness and filling rate of the powder material 4 to be adjusted. As a result, a rolled sheet 5 with little variation in basis weight can be obtained.
  • the squeegee 3 is equipped with a vibrator 6. When the vibrator 6 vibrates, the vibrations are transmitted to the squeegee 3, causing the squeegee 3 to vibrate.
  • the vibrator 6 has multiple piezoelectric bodies and electrodes provided on the end faces of each of the multiple piezoelectric bodies.
  • each of the multiple piezoelectric bodies is sandwiched between electrodes.
  • the vibrator 6 has a sandwich structure of piezoelectric bodies and electrodes.
  • the number of piezoelectric bodies is an even number, such as two, four, or six.
  • the electrodes are thin metal plates made of, for example, copper, phosphor bronze, or the like.
  • the piezoelectric body may be, for example, a piezoelectric ceramic such as lead zirconate titanate ( PbTiO3 - PbZrO3 , commonly known as PZT) or barium titanate ( BaTiO3 ).
  • the piezoelectric body may be, for example, a piezoelectric single crystal such as quartz or LiNbO3 .
  • each piezoelectric body has a thickness of approximately 2 mm to 5 mm.
  • the transducer 6 has a sandwich structure in which a piezoelectric body is sandwiched between a metal front plate and a metal backing plate, and a Langevin type transducer with an overall length of half the wavelength is preferred for its high output and high reliability.
  • the Langevin type transducer has a structure in which a metal front plate and a metal backing plate are arranged on either side of a piezoelectric body such as PZT, and are fastened with bolts.
  • the metal front plate and the metal backing plate are made of duralumin.
  • the bolts are made of steel or titanium alloy.
  • a screw hole for connection is formed in the center of the metal front plate, and the squeegee 3 is inserted into the screw hole and fastened, connecting the transducer 6 and the squeegee 3 in a tight contact manner. This allows the vibration generated by the transducer 6 to be transmitted to the squeegee 3.
  • a horn that amplifies the amplitude may be connected between the transducer 6 and the squeegee 3, or a horn that disperses the direction of the vibration may be connected.
  • the vibrator 6 is a vibrator that excites waves. A positive charge and a negative charge are applied to the thin metal plates attached to both end faces of the piezoelectric body of the vibrator 6. This converts electrical energy into mechanical energy. The vibrator 6 vibrates at a high frequency as the electrical signal is converted into mechanical vibration. This vibration is propagated to the squeegee 3.
  • the polarization direction of the piezoelectric material such as PZT coincides with the longitudinal direction of each of the vibrators 6 so that the vibrators 6 have a structure in which they expand and contract in their respective longitudinal directions.
  • the vibration direction of the vibrator 6 is the longitudinal direction of the vibrator 6, making it easier to control the vibration direction of the generated vibrations.
  • the rolling rolls 2a and 2b roll the powder material 4 supplied from the hopper 1 to form the rolled sheet 5.
  • the powder material 4 whose fluidity has been improved by the vibration of the squeegee 3, is supplied to the nip area of the rolling rolls 2a and 2b, where it is compressed and stretched.
  • the shortest distance between the rolling rolls 2a and 2b which is the compression point, becomes the thickness of the rolled sheet 5.
  • the distance between the rolling rolls 2a and 2b is determined by the thickness of the rolled sheet 5, but it is desirable that the shortest distance Lr between the rolling rolls 2a and 2b is 2 mm or less.
  • the obtained rolled sheet 5 may be passed through the gap between the rolling rolls 2a and 2b multiple times.
  • the rolled sheet 5 may be stretched one or more times by using rolls having different roll diameters, peripheral speeds, gaps, etc. from the rolling rolls 2a and 2b.
  • the rolling rolls 2a and 2b have a predetermined diameter, for example, 100 mm or more and 200 mm or less.
  • the rolling rolls 2a and 2b may be heated to heat-press the powder material 4 with the rolling rolls 2a and 2b, or the rolled sheet 5 may be heat-pressed with the rolling rolls 2a and 2b.
  • the surface roughness (surface roughness) of one of the rolling rolls 2a and 2b, the rolling roll 2a is higher than the surface roughness of the other of the rolling rolls 2a and 2b, the rolling roll 2b.
  • the surface roughness of the rolling roll 2a is higher than the surface roughness of the rolling roll 2b.
  • the rolled sheet 5 obtained by supplying the powder material 4 to the nip region and pressing and stretching it is more likely to be discharged from between the rolling rolls 2a and 2b while adhering to the surface of the rolling roll 2a. This makes it possible for the rolling rolls 2a and 2b to transport the rolled sheet 5 that has passed between the rolling rolls 2a and 2b to the next roll.
  • the surface roughness A1 of the rolling roll 2a is 0.5 ⁇ m
  • the surface roughness B1 of the rolling roll 2b is 0.2 ⁇ m.
  • the surface roughness A1 of the rolling roll 2a is 2.5 times the surface roughness B1 of the rolling roll 2b.
  • the rolling sheet 5 having a weak strength may be torn off from the rolling roll 2a. In this case, the rolling sheet 5 that has passed between the rolling rolls 2a and 2b cannot be discharged toward the next roll arranged at the desired position.
  • the surface roughness A1 is higher than the surface roughness B1 so that the rolling sheet 5 can be carried to the next roll while being stuck to the rolling roll 2a.
  • the surface roughness A1 and the surface roughness B1 may be appropriately set according to the particle diameter of the powder, the material used for the surfaces of the rolling rolls 2a and 2b, the rotation speed of the rolling rolls 2a and 2b, etc. Therefore, surface roughness A1/surface roughness B1 is not limited to being 2.5.
  • the rotation speed of one of the rolling rolls 2a and 2b, the rolling roll 2a is faster than the rotation speed of the other of the rolling rolls 2a and 2b. Since the rolling roll 2a has a higher surface roughness than the rolling roll 2b, the rolling roll 2a is set to rotate faster than the rolling roll 2b so that the rolling roll 2a can easily take up the rolled sheet 5.
  • the rolling rolls 2a and 2b can transport the rolled sheet 5 that has passed between the rolling rolls 2a and 2b to the next roll.
  • the rotation speed A2 of the rolling roll 2a is 26 m/min
  • the rotation speed B2 of the rolling roll 2b is 6.5 m/min
  • the rotation speed A2 of the rolling roll 2a is four times the rotation speed B2 of the rolling roll 2b.
  • the rotation speeds A2 and B2 may be set appropriately depending on the particle size of the powder, the material used for the surfaces of the rolling rolls 2a and 2b, the surface roughnesses A1 and B1, etc. Therefore, the ratio of the rotation speed A2/the rotation speed B2 is not limited to being 4.
  • the surface roughness A1 of the rolling roll 2a is set to 0.5 ⁇ m
  • the surface roughness B1 of the rolling roll 2b is set to 0.2 ⁇ m
  • the rotation speed A2 of the rolling roll 2a is set to 26 m/min
  • the rotation speed B2 of the rolling roll 2b is set to 6.5 m/min
  • the ratio of the rotation speed A2 of the rolling roll 2a to the peripheral speed ratio of the rotation speed B2 of the rolling roll 2a is set to 4
  • the shortest distance Lr between the rolling rolls 2a and 2b is set to 455 ⁇ m
  • the width of the hopper 1 is set to 240 mm
  • the diameter of the squeegee 3 is set to 4 mm.
  • the following are shown: presence or absence of squeegee 3, presence or absence of vibration of squeegee 3 due to ultrasonic waves, particle diameter (D50), distance L1a, L1b, distance L1a, L1b/particle diameter (D50), presence or absence of missing mixture, presence or absence of bridges in hopper 1, and variation in basis weight.
  • the variation in basis weight is calculated as the average of the values obtained by subtracting the minimum value from the maximum value and dividing the value by 2.
  • the squeegee 3 vibrates at a frequency of 2 kHz to 300 kHz, a powder material 4 with a powder particle diameter of 952 ⁇ m is used, and the distances L1a, L1b are 20,000 ⁇ m, so the distance L1a, L1b/particle diameter (D50) is 21, and a bridge is formed in the hopper 1, so the rolled sheet 5 is not output from between the rolling rolls 2a and 2b.
  • the squeegee 3 vibrates at a frequency of 2 kHz to 300 kHz, a powder material 4 with a powder particle diameter of 511 ⁇ m is used, and the distances L1a, L1b are 10,000 ⁇ m, the distance L1a, L1b/particle diameter (D50) is 20, and a bridge is formed in the hopper 1, so that no rolled sheet is output from between the rolling rolls 2a and 2b.
  • the squeegee 3 vibrates at a frequency of 2 kHz to 300 kHz, a powder material 4 with a powder particle diameter of 511 ⁇ m is used, and when the distances L1a and L1b are 20,000 ⁇ m, the distance L1a and L1b/particle diameter (D50) is 39, the occurrence of mixture loss is suppressed, the occurrence of bridges in the hopper 1 is suppressed, and the variation in basis weight is ⁇ 0.79%.
  • the squeegee 3 vibrates at a frequency of 2 kHz to 300 kHz, a powder material 4 with a powder particle diameter of 511 ⁇ m is used, and when the distances L1a and L1b are 25,000 ⁇ m, the distance L1a and L1b/particle diameter (D50) is 49, the occurrence of mixture loss is suppressed, the occurrence of bridges in the hopper 1 is suppressed, and the variation in basis weight is ⁇ 2.51%.
  • the squeegee 3 vibrates at a frequency of 2 kHz to 300 kHz, a powder material 4 with a powder particle diameter of 511 ⁇ m is used, and when the distances L1a, L1b are 30,000 ⁇ m, the distance L1a, L1b/particle diameter (D50) is 59, the occurrence of mixture loss is suppressed, the occurrence of bridges in the hopper 1 is suppressed, and the variation in basis weight is ⁇ 3.4%.
  • the squeegee 3 vibrates at a frequency of 2 kHz to 300 kHz, a powder material 4 with a powder particle diameter of 308 ⁇ m is used, and when the distances L1a and L1b are 20,000 ⁇ m, the distance L1a and L1b/particle diameter (D50) is 65, which causes the mixture to come off and suppresses the occurrence of bridges in the hopper 1.
  • the squeegee 3 vibrates at a frequency of 2 kHz to 300 kHz, a powder material 4 with a powder particle diameter of 225 ⁇ m is used, and when the distances L1a and L1b are 20,000 ⁇ m, the distance L1a and L1b/particle diameter (D50) is 89, which causes the mixture to come off and suppresses the occurrence of bridges in the hopper 1.
  • the lower limit of the distance L1a, L1b/particle diameter (D50) was set to 22.
  • the upper limit of distance L1a, L1b/particle diameter (D50) was set to 58.
  • the powder material 4 is supplied to a hopper 1.
  • the hopper 1 temporarily stores the powder material 4 and continuously supplies the powder material 4 to the nip region of the rolling rolls 2a and 2b.
  • the method of supplying the powder material 4 to the hopper 1 may be to supply the powder material 4 intermittently to the nip region of the rolling rolls 2a and 2b, or to supply the powder material 4 continuously to the nip region of the rolling rolls 2a and 2b using a known constant-volume supply device such as a screw feeder or a vibration feeder.
  • the particle diameter (D50) of the powder in the powder material 4 is preferably, for example, 100 ⁇ m or more and 700 ⁇ m or less.
  • the smaller the particle diameter (D50) of the powder the more likely it is that the fluidity of the powder material 4 will decrease, but the vibration of the squeegee 3 improves the fluidity of the powder material 4.
  • retention and aggregation are suppressed in the powder material 4, and the powder is aligned and arranged.
  • the powder material 4 is in a high-quality state with little variation in basis weight.
  • the particle diameter (D50) is the volume-based median diameter calculated from the particle size distribution measured by a laser diffraction/scattering method or the like. This particle diameter (D50) can be measured using a commercially available laser analysis/scattering type particle size distribution measuring device.
  • the basis weight is a value expressed by weight of the powder per unit area, and the unit of the basis weight is expressed in g/cm 2 , for example.
  • the powder may contain only one type of powder, or may contain two or more types of powder.
  • Powder material 4 may be a granulated powder made by compacting a predetermined amount of powder into larger particles. Powder material 4 may be any powdery substance. In other words, the raw material of powder material 4, the composition of powder material 4, and the particle shape of powder material 4 are not particularly limited. In this embodiment, powder material 4 is a particle group containing a positive electrode active material used in lithium ion secondary batteries.
  • the manufacturing method includes supplying powder material 4 to a hopper 1 (powder supplying step), supplying powder material 4 with aligned powder to a nip region by passing the powder material 4 between rolling rolls 2a, 2b and a squeegee 3 (powder alignment step), and rolling the powder material 4 by the rolling rolls 2a, 2b to obtain a rolled sheet 5 (powder rolling step).
  • the powder material 4 is prepared.
  • the raw material of the powder material 4 is not particularly limited, but for example, a particle group containing an active material may be used.
  • the active material is mixed with appropriate additives (for example, a binder, a conductive material, etc.) to prepare the powder material 4.
  • appropriate additives for example, a binder, a conductive material, etc.
  • the mixing method include a method of mixing using a mortar, a ball mill, a mixer, etc. In particular, a method of mixing the powder without using a solvent, etc. is preferable because it does not cause material deterioration.
  • the powder material 4 is supplied to the hopper 1.
  • the powder material 4 may be supplied to the hopper 1 intermittently, or may be supplied continuously using a known constant-amount supply device such as a screw feeder or a vibrating feeder.
  • the squeegee 3 is used to supply the powder material 4 with aligned powder to the nip region. That is, in the powder alignment process, the squeegee 3 controls the amount of powder material 4 supplied to the nip region and the degree of disintegration. At this time, the squeegee 3 vibrates at a frequency of 2 kHz to 300 kHz. The squeegee 3 resonates (natural vibration) with a sine standing wave. The squeegee 3 vibrates in at least one of the thickness direction, width direction, and length direction of the resulting rolled sheet 5. This makes it possible to increase the fluidity of the powder material 4. Furthermore, when the squeegee 3 vibrates in multiple directions, the fluidity of the powder material 4 can be further increased.
  • the powder rolling process involves roll pressing using rolling rolls 2a and 2b.
  • the powder material 4, whose powder has been aligned by the vibration of the squeegee 3, is compressed from the nip region with the supply amount controlled by the vibration of the squeegee 3.
  • the powder supplying process, the powder alignment process, and the powder rolling process are carried out in this order to form the rolled sheet 5 made of the powder material 4.
  • a rolled sheet 5 can be used in an energy device.
  • an electrode sheet for an energy device can be manufactured.
  • the energy device thus produced can have an electrode sheet with little variation in basis weight, in which the powder material 4 is given fluidity and directly applied. Therefore, according to the manufacturing method of the rolled sheet 5, the powder material 4 is directly applied without dispersing it in a solvent or the like, applying it, and drying it. This makes it possible to suppress deterioration of the material caused by the solvent, and to realize a high capacity energy device. In addition, it is possible to suppress the increase in costs caused by using a solvent and drying the solvent. Furthermore, it is possible to suppress the large amount of energy consumption in the drying process, resulting in a manufacturing method with a small environmental impact. On the other hand, if the basis weight of the rolled sheet 5 is highly uniform, it is possible to improve the quality of the electrode in the energy device, and it is possible to manufacture a high-capacity energy device with good quality at low cost.
  • the rolled sheet 5 according to this embodiment is used, for example, in energy devices.
  • the formed rolled sheet 5 has a film thickness of 30 ⁇ m or more.
  • the rolled sheet 5 also contains powder composed of at least one type of particulate material.
  • the concentration of the solvent contained in the powder layer is 50 ppm or less.
  • the variation in basis weight in the powder layer is small.
  • the rolled sheet 5 of this embodiment can be used, for example, in a lithium ion secondary battery.
  • the following provides details on using the rolled sheet 5 in a lithium-ion secondary battery.
  • the rolled sheet 5 is used, for example, in combination with a known current collector as an electrode (positive or negative electrode) of a lithium-ion secondary battery.
  • a known current collector as an electrode (positive or negative electrode) of a lithium-ion secondary battery.
  • Such an electrode has a current collector and the rolled sheet 5.
  • the electrode may further include another layer located between the current collector and the rolled sheet 5.
  • the other layer may be, for example, a connection layer made of a conductive carbon material.
  • the thickness of the rolled sheet 5 is 30 ⁇ m or more. There is no particular upper limit to the thickness of the rolled sheet 5, but the thickness of the rolled sheet 5 is, for example, 2000 ⁇ m or less.
  • the rolled sheet 5 also contains a powder material 4 that is composed of at least one type of particulate material.
  • the concentration of the solvent contained in the rolled sheet 5 is 50 ppm or less.
  • the powder layer is substantially free of solvent.
  • substantially free of solvent means that the solvent is not contained at all, and that the solvent is inevitably contained at 50 ppm or less as an impurity, etc.
  • the solvent concentration is based on weight. In any region on the surface of the rolled sheet 5, the variation in the basis weight of the powder layer is, for example, 8% or less.
  • the basis weight can be measured, for example, by the following method.
  • the rolled sheet 5 is punched out into circles or polygons of the desired size, and the weight of the punched out rolled sheet 5 is measured.
  • the basis weight can be calculated by dividing this weight by the area of the punched circle or polygon.
  • the variation in basis weight can be measured, for example, by the following method.
  • an arbitrary area on the surface of the powder layer in plan view is selected.
  • This area may be the central area on the surface of the powder layer, or may be an area including the edge of the powder layer.
  • five or more circular or polygonal shapes of arbitrary size are punched out, and the basis weight is measured using the above-mentioned method.
  • Nine or more points may be punched out in order to increase the accuracy of the measurement of variation.
  • the basis weight variation is calculated by dividing the difference (more specifically, the absolute value of the difference) between the average basis weight of all punched out points and the basis weight of the point among the punched out points that differs most from the average by the average.
  • a basis weight variation of 8% or less means that the difference between the basis weight and the average at any punched out point is 8% or less of the average.
  • the rolled sheet 5 is produced, for example, through a coating process that is substantially free of solvent. Therefore, it is possible to form a rolled sheet 5 that is substantially free of solvent. As a result, the rolled sheet 5 is not damaged by the solvent. Therefore, deterioration of the rolled sheet 5 is suppressed, and the variation in the basis weight of the powder material 4 in the rolled sheet 5 is small, making it possible to form a powder layer for a large, high-capacity energy device that has high capacity and excellent quality.
  • the rolled sheet 5 can also be used, for example, as the positive or negative electrodes of energy devices such as lithium ion secondary batteries.
  • the rolled sheet 5 is used for a positive electrode
  • the rolled sheet 5 containing the powder material 4 is a positive electrode mixture layer.
  • the positive electrode mixture layer is used in combination with a positive electrode current collector.
  • the powder material 4 in the positive electrode mixture layer contains a positive electrode active material as at least one type of particle material.
  • the rolled sheet 5 is used for a negative electrode
  • the rolled sheet 5 containing the powder material 4 is a negative electrode mixture layer.
  • the negative electrode mixture layer is used in combination with a negative electrode current collector.
  • the powder material 4 in the negative electrode mixture layer contains a negative electrode active material as at least one type of particle material.
  • the concentration of the solvent contained in the positive electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer is 50 ppm or less.
  • the positive electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer are substantially free of solvent.
  • substantially free of solvent means that these layers are completely free of solvent, and that these layers unavoidably contain 50 ppm or less of solvent as impurities, etc.
  • the solvent is, for example, an organic solvent.
  • the method for measuring the solvent is not particularly limited, and can be measured using, for example, gas chromatography, mass change method, etc.
  • organic solvents include non-polar organic solvents such as heptane, xylene, and toluene, polar organic solvents such as tertiary amine solvents, ether solvents, thiol solvents, and ester solvents, and combinations thereof.
  • tertiary amine solvents include triethylamine, tributylamine, and triamylamine.
  • ether solvents include tetrahydrofuran and cyclopentyl methyl ether.
  • thiol solvents include ethane mercaptan.
  • ester solvents include butyl butyrate, ethyl acetate, and butyl acetate.
  • the positive electrode active material is a material in which metal ions such as lithium (Li) are inserted or removed from the crystal structure at a higher potential than the negative electrode, and oxidation or reduction occurs as the metal ions such as lithium are inserted or removed.
  • the type of positive electrode active material is appropriately selected, and examples include oxide active materials.
  • the positive electrode active material in the present embodiment may be, for example, lithium transition metal oxide particles containing a transition metal element such as Co, Mn, or Ni.
  • the lithium transition metal oxide particles include LixCoO2 , LixNiO2 , LixMnO2 , LixCoyNi1 - yO2 , LixCoyM1- yOz , LixNi1 - yMyOz , LixMn2O4 , LixMn2- yMyO4, LiMPO4 , and Li2MPO4F (M: at least one of Na , Mg , Sc , Y , Mn , Fe, Co , Ni, Cu, Zn , Al , Cr , Pb, Sb, and B; 0 ⁇ x ⁇ 1.2, 0 ⁇ y ⁇ 0.9, and 2.0 ⁇ z ⁇ 2.3).
  • the positive electrode active material particles contain lithium nickel composite oxide particles such as Li x NiO 2 , Li x Co y Ni 1-y O 2 , or Li x Ni 1-y M y O z (M; at least one of Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, and B, 0 ⁇ x ⁇ 1.2, 0 ⁇ y ⁇ 0.9, 2.0 ⁇ z ⁇ 2.3).
  • lithium nickel composite oxide particles such as Li x NiO 2 , Li x Co y Ni 1-y O 2 , or Li x Ni 1-y M y O z (M; at least one of Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, and B, 0 ⁇ x ⁇ 1.2, 0 ⁇ y ⁇ 0.9, 2.0 ⁇ z ⁇ 2.3).
  • the shape of the positive electrode active material may be, for example, particulate.
  • the particle diameter of the positive electrode active material is, for example, in the range of 0.05 ⁇ m to 30 ⁇ m, and may be in the range of 1 ⁇ m to 15 ⁇ m. If the particle diameter of the positive electrode active material is 0.05 ⁇ m or more, it is easy to handle. On the other hand, if the particle diameter is 30 ⁇ m or less, a small particle size active material is used, which increases the surface area and makes it easier to obtain a high-capacity positive electrode.
  • the particle diameter of the material contained in the positive electrode mixture layer or the negative electrode mixture layer in this specification is, for example, the above-mentioned D50.
  • a negative electrode active material is a material in which metal ions such as lithium are inserted or removed from the crystal structure at a lower potential than the positive electrode, and oxidation or reduction occurs as the metal ions such as lithium are inserted or removed.
  • Examples of the negative electrode active material in this embodiment include lithium alloys such as metallic lithium, lithium-aluminum alloys, lithium-lead alloys, lithium-silicon alloys, and lithium-tin alloys, carbon materials such as graphite, coke, and organic sintered bodies, and metal oxides such as SnO 2 , SnO, and TiO 2. These may be used alone or in combination of two or more. In addition, as the negative electrode active material, a composite in which the above-mentioned negative electrode active materials are appropriately mixed may also be used.
  • the particle diameter of the negative electrode active material is, for example, 30 ⁇ m or less. By using an active material with a small particle size, the surface area is increased, resulting in a high capacity.
  • the positive electrode in this embodiment includes a positive electrode current collector made of, for example, a metal foil.
  • the positive electrode current collector may be, for example, a foil, plate, mesh, or the like made of aluminum, gold, platinum, zinc, copper, stainless steel (SUS), nickel, tin, titanium, or an alloy of two or more of these metals.
  • the thickness and shape of the positive electrode current collector may be appropriately selected depending on the application of the positive electrode.
  • the negative electrode in this embodiment includes a negative electrode current collector made of, for example, a metal foil.
  • the negative electrode current collector may be, for example, a foil, plate, mesh, or the like made of stainless steel, gold, platinum, zinc, copper, nickel, titanium, tin, or an alloy of two or more of these metals.
  • the thickness and shape of the negative electrode current collector may be appropriately selected depending on the application of the negative electrode.
  • the powder rolling unit of the technique 1 in this embodiment includes the rolling rolls 2a and/or 2b for rolling the powder material 4 to form the rolled sheet 5, the hopper 1 for storing the powder material 4 above the rolling rolls 2a and/or 2b, and the squeegee 3 arranged above the rolling rolls 2a and 2b, arranged parallel to the axial directions of the rolling rolls 2a and 2b, and vibrating at a predetermined frequency.
  • the squeegee 3 can impart vibrations to the powder material 4 stored inside the hopper 1.
  • This allows the powder material 4 to be supplied constantly to the rolling rolls 2a and/or 2b (uniform powder supply amount) so that the powder material 4 is not blocked by the rolling rolls 2a and/or 2b. This improves the fluidity of the powder material 4 near the nip region inside the hopper 1.
  • clogging of the powder material 4 in the nip region can be suppressed, and the variation in the basis weight of the rolled sheet 5 can be suppressed.
  • a rolled sheet 5 with a uniform basis weight can be obtained.
  • the powder rolling unit of Technology 2 in this embodiment is the powder rolling unit described in Technology 1.
  • a pair of rolling rolls 2a, 2b is provided.
  • the pair of rolling rolls 2a, 2b roll the powder material 4 to form a rolled sheet 5.
  • the squeegee 3 is positioned parallel to the rolling rolls 2a, 2b, so the distance from one end of the squeegee 3 to the compression point is similar to the distance from the other end of the squeegee 3 to the compression point, making it less likely that differences due to variations will occur between the basis weight at one end of the resulting rolled sheet 5 and the basis weight at the other end of the rolled sheet 5.
  • the powder rolling unit of Technology 3 in this embodiment is the powder rolling unit described in Technology 2.
  • the surface roughness of one of the pair of rolling rolls 2a, 2b, the rolling roll 2a is higher than the surface roughness of the other of the pair of rolling rolls 2a, 2b, the rolling roll 2b.
  • the powder rolling unit of Technology 4 in this embodiment is the powder rolling unit described in any one of Technology 1 to 3.
  • the rotation speed of one rolling roll 2a is faster than the rotation speed of the other rolling roll 2b.
  • the rolled sheet 5 is more easily discharged from between the rolls 2a and 2b while adhering to the surface of the roll 2a. This allows the rolls 2a and 2b to more easily transport the rolled sheet 5 that has passed between the rolls 2a and 2b to the next roll.
  • the powder rolling unit of Technology 5 in this embodiment is the powder rolling unit described in any one of Technology 2 to 4.
  • at least a portion of the squeegee 3 is disposed between the pair of rolling rolls 2a, 2b so as not to come into contact with the pair of rolling rolls 2a, 2b.
  • the squeegee 3 can impart vibrations to the powder material 4.
  • the vibration of the squeegee 3 improves the fluidity of the powder material 4, making it possible to obtain a rolled sheet 5 with little variation in basis weight.
  • the powder rolling unit of Technology 6 in this embodiment is the powder rolling unit described in any one of Technologies 1 to 5.
  • the predetermined frequency at which the squeegee 3 vibrates is 2 kHz or more and 300 kHz or less.
  • the number of vibrations applied to the powder may be insufficient, making it impossible to impart sufficient fluidity to the powder.
  • vibration attenuation increases as the vibrations are transmitted through the powder, making it impossible to impart sufficient fluidity to the powder.
  • the powder rolling unit according to this embodiment is not limited to one squeegee 3. That is, the powder rolling unit may further include a multi-stage squeegee.
  • the multi-stage squeegee may be arranged in the hopper 1 so that the axial direction of the multi-stage squeegee is parallel to the axial direction of the rolling rolls 2a and 2b.
  • the multi-stage squeegee can gently break down the powder material 4 in advance so that the powder material 4 does not become blocked between the rolling rolls 2a and 2b and the squeegee 3.
  • multiple multi-stage squeegees may be arranged above the squeegee 3.
  • a multi-stage squeegee may be arranged above the squeegee 3 and the rolling roll 2a, and another multi-stage squeegee may be arranged above the squeegee 3 and the rolling roll 2b.
  • the powder rolling unit disclosed herein can form a uniform powder layer without using a solvent, making it suitable for applications such as the composite layer of high-quality lithium-ion secondary batteries.

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Abstract

粉体圧延ユニットは、粉体材料（４）を圧延することにより圧延シート（５）を成形する圧延ロール（２ａ）および／または（２ｂ）と、圧延ロール（２ａ）および／または（２ｂ）の上方部に粉体材料（４）を貯蔵するホッパー（１）と、圧延ロール（２ａ、２ｂ）の上方部に配置され、かつ、圧延ロール（２ａ、２ｂ）におけるそれぞれの軸方向と平行となるように配置され、所定の周波数で振動するスキージ（３）とを備える。そして、スキージ（３）と圧延ロール（２ａ、２ｂ）との間の距離を、圧延される粉体材料（４）を構成する粉体の粒子径（Ｄ５０）で除算した場合、２２≦（スキージ（３）と圧延ロール（２ａ、２ｂ））との間の距離（Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ）／粒子径（Ｄ５０）≦５８が成立する。

Description

粉体圧延ユニット
　本開示は、粉体圧延ユニットに関する。
　近年では、粉体を直接成膜する乾式成膜方法は、溶媒中に粉体を分散させて塗工する湿式成膜法に比べ、高性能かつ環境負荷が小さい粉体層を形成できる工法として注目されている。乾式成膜方法によれば、溶媒による粉体への材料ダメージが抑制され、高性能を維持でき、溶媒を乾燥する必要がなく、消費エネルギー量を大幅に削減可能な粉体層を得ることができる。
　従来の粉体の乾式成膜方法では、例えば、電極活物質を含む粉体から電極シート等の圧延シートを製造するために粉体圧延装置を用いた粉体の圧延成形が行われている。
　例えば特許文献１には、粉体を圧延することにより圧延シートを成形する圧延部と、圧延部の上方に形成され粉体を貯槽するホッパーと、圧延シートの幅方向に複数設けられ、ホッパーに粉体を供給するフィーダーと、幅方向の膜厚が一定の範囲となるようにホッパー内の幅方向の粉体のレベルを制御する制御部とを備える粉体圧延装置が開示されている。
特許第５７７２４２７号公報
　しかしながら、特許文献１では、粉体は成り行きで圧延部のニップ領域に流れるため、粉体の流れ方向の目付量が安定せず、圧延部を経て得られた圧延シートの目付量にばらつきが生じてしまう。
　そこで本開示は、ニップ領域における粉体材料の閉塞を抑制し、圧延シートの目付量ばらつきを抑制することができる粉体圧延ユニットを提供することを目的とする。
　本開示の一態様に係る粉体圧延ユニットは、粉体材料を圧延することにより圧延シートを成形する圧延ロールと、前記圧延ロールの上方部に前記粉体材料を貯蔵するホッパーと、前記圧延ロールの上方部に配置され、かつ、前記圧延ロールにおけるそれぞれの軸方向と平行となるように配置され、所定の周波数で振動するスキージとを備え、前記スキージと前記圧延ロールとの間の距離を、圧延される前記粉体材料を構成する粉体の粒子径（Ｄ５０）で除算した場合、
２２≦（前記スキージと前記圧延ロールとの間の距離）／前記粒子径（Ｄ５０）≦５８
が成立する。
　本開示の粉体圧延ユニットによれば、ニップ領域における粉体材料の閉塞を抑制し、圧延シートの目付量ばらつきを抑制することができる。
図１は、本開示の実施の形態に係る粉体圧延ユニットを側面から見た場合を示す概略図である。 図２は、本開示の実施の形態に係る粉体圧延ユニットを上から見た場合を示す概略図である。 図３Ａは、本開示の実施の形態に係るスキージによって粉体材料の粒子が均一にニップ領域へ供給されることを示す概略図である。 図３Ｂは、本開示の実施の形態に係る粉体圧延ユニットを横から見た場合における一対の圧延ロールと、スキージとの位置関係を示す概略図である。 図４は、スキージの存在の有無、スキージの振動の有無、粒子径（Ｄ５０）、スキージと圧延ロールとの距離、スキージと圧延ロールとの距離／粒子径（Ｄ５０）、合剤抜けの有無、ホッパー内のブリッジの有無、目付量のばらつきを示す図である。
　なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態等は、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　また、各図は、本開示を示すために適宜強調、省略、または比率の調整を行った模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではなく、実際の形状、位置関係、および比率とは異なる場合がある。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡素化される場合がある。
　また、以下の実施の形態において、厚み方向または円柱状等の表現を用いている。例えば、厚み方向または円柱状は、完全に厚み方向または円柱であることを意味するだけでなく、実質的に厚み方向または円柱である、すなわち数％程度の誤差を含むことも意味する。また、厚み方向または円柱状は、本開示による効果を奏し得る範囲において厚み方向または円柱という意味である。他の「方向」および「状」を用いた表現についても同様である。
　（概要）
　以下、本開示に係る粉体圧延ユニットについて示す。
　本開示の一態様に係る粉体圧延ユニットは、圧延ロール近傍の粉体に振動を加えることでニップ領域における粉体の流動性を向上させ、粉体の閉塞抑制および得られる圧延シートの目付量の均一化を可能にする。
　このような粉体圧延ユニットは、材料供給部であるホッパーと、一対の圧延ロールと、スキージとを含む。スキージは、超音波により振動しており、振動を粉体に伝えることで粉体に流動性を付与する。また、スキージは、ホッパー内において１本備わっていても良く、複数本備わっていても良い。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
　（実施の形態）
　以下では、図１～図４を参照して、本実施の形態について説明する。
　図１は、本開示の実施の形態に係る粉体圧延ユニットを側面から見た場合を示す概略図である。図１では、ホッパー１と、圧延ロール２ａ、２ｂと、スキージ３と、粉体材料４と、得られる圧延シート５とを示している。
　図２は、本開示の実施の形態に係る粉体圧延ユニットを上から見た場合を示す概略図である。図２では、スキージ３の軸方向を矢印で示し、スキージ３が振動する定常波を二点鎖線で示している。
　図３Ａは、本開示の実施の形態に係るスキージ３によって粉体材料４の粒子が均一にニップ領域へ供給されることを示す概略図である。
　図３Ｂは、本開示の実施の形態に係る粉体圧延ユニットを横から見た場合における一対の圧延ロール２ａ、２ｂと、スキージ３との位置関係を示す概略図である。
　図４は、スキージ３の存在の有無、スキージ３の振動の有無、粒子径（Ｄ５０）、スキージ３と圧延ロール２ａ、２ｂとの距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、スキージ３と圧延ロール２ａ、２ｂとの距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ／粒子径（Ｄ５０）、合剤抜けの有無、ホッパー１内のブリッジの有無、目付量のばらつきを示す図である。
　［粉体圧延ユニット］
　（粉体圧延ユニットの機能構成）
　図１および図２に示すように、粉体圧延ユニットは、一対の圧延ロール２ａ、２ｂの上方部に粉体からなる粉体材料４を貯蔵し、一対の圧延ロール２ａ、２ｂへ粉体材料４を供給する役目を有するホッパー１と、ホッパー１の内部に配置されたスキージ３とを備えている。
　スキージ３は、ホッパー１に配置されており、振動子６によって所定の周波数で振動させられる。振動子６によって振動するスキージ３は、ホッパー１の内部に貯蔵されている粉体材料４に振動を与えることができる。これにより、スキージ３は、一対の圧延ロール２ａ、２ｂに粉体材料４を閉塞させないように、粉体材料４を圧延ロール２ａ、２ｂに対して一定に供給することができる。本実施の形態では、一対の圧延ロール２ａ、２ｂを単に圧延ロール２ａ、２ｂと呼ぶことがある。
　圧延ロール２ａ、２ｂに対して一定に供給された粉体材料４は、圧延ロール２ａの表面と圧延ロール２ｂの表面との距離が最短となる圧縮点にて圧延される。このため、圧縮点で圧延ロール２ａ、２ｂによって圧延された粉体材料４からなる圧延シート５を得ることができる。
　スキージ３は、圧延ロール２ａ、２ｂの上方部に配置され、かつ、圧延ロール２ａ、２ｂにおけるそれぞれの軸方向と平行となるように配置されている。これは、圧延ロール２ａ、２ｂに対してスキージ３が平行に配置されていない場合、スキージ３における一方の端部から圧縮点までの距離と、スキージ３における他方の端部から圧縮点までの距離とが異なってしまうことがある。この場合、得られる圧延シート５における一方の端部の目付量と圧延シート５における他方の端部の目付量とにばらつきによる差が発生してしまうからである。
　また、スキージ３は、圧延ロール２ａ、２ｂに対して、圧延シート５の流れ方向に沿って見た場合も、平行に位置していることが望ましい。これは、平行に位置していない場合、スキージ３の中心から圧縮点までの距離とスキージ３の端部から圧縮点までの距離とが異なることで、得られる圧延シート５における中央部の目付量と圧延シート５における端部の目付量とにばらつきによる差が発生してしまうからである。なお、本実施の形態における平行とは、完全な平行であることを意味するだけでなく、実質的に平行である、すなわち数％程度の誤差を含むことも意味する。
　また、スキージ３は、所定の周波数で振動している。具体的には、スキージ３は、周波数２ｋＨｚ以上３００ｋＨｚ以下で振動している。振動子６は、２ｋＨｚ以上３００ｋＨｚ以下で振動するものを用いることで、スキージ３を効率よく振動させることができる。例えば、粉体の粒子径が１００μｍ以上７００μｍ以下の粉体を取り扱うことを想定した場合、粉体に対して流動性を付与するためには、２ｋＨｚ以上３００ｋＨｚ以下の高周波な振動が必要となる。これは、２ｋＨｚ未満の低周波な振動の場合、粉体に対する振動回数が不足し、十分な流動性を付与することができなくなるからである。また、３００ｋＨｚより大きい高周波な振動の場合、粉体を振動が伝わる際の振動減衰が大きくなり、粉体に対して十分な流動性を付与することができなくなるからである。
　図１および図３Ａに示すように、上記周波数で振動するスキージ３が粉体材料４と接しているため、スキージ３が振動すると、粉体材料４にスキージ３の振動が伝わる。粉体材料４が振動することで、粉体材料４は、粉体間（粒子間）の摩擦抵抗が軽減され、粉体の流動性が向上する。つまり、スキージ３が振動していることによって粉体材料４の流動性が向上し、粉体材料４を圧縮点に一定に供給することが可能となる。
　例えば、圧延ロール２ａ、２ｂの上に存在する粉体材料４が圧延ロール２ａ、２ｂの回転方向に伴い移動する。この時、粉体材料４を構成する粉体は、整列しておらず、無秩序に存在している。圧延ロール２ａ、２ｂと一定の隙間をもって配置されており振動しているスキージ３との間を、無秩序に存在している粉体で構成される粉体材料４が通過することで、圧縮点に到達する前に粉体材料４を構成する粉体を整列させることが可能となる。粉体材料４を構成する粉体が整列することにより、圧縮点に供給される粉体材料４の充填率を制御することができ、合剤抜けを抑制し、得られる圧延シート５の目付量のばらつきを少なくすることができる。これは、例えば、スキージ３が振動しない場合、粉体材料４にスキージ３からの振動が付与されないため、粉体が無秩序に存在しているだけとなるため、粉体を整列させることができなくなる。これにより、粉体材料４の流動性が向上せず、粉体材料４がスキージ３を通過するときに粉体材料４の閉塞が発生してしまうことがある。その結果、粉体材料４の閉塞が発生しない場合でも、粉体材料４の充填率を制御できず、得られる圧延シート５の目付量のばらつきを低減させることが困難になるからである。
　スキージ３は、得られる圧延シート５の厚み方向、圧延シート５の幅方向、および、圧延シート５の流れ方向うちの少なくとも一方向に対して振動していればよい。粉体材料４を構成する粒子の一粒の動きに着目した場合、隣接する粒子に全方向を囲まれて接触しているため、各方向に振動することにより、それぞれの方向において接触している粒子との摩擦係数を低減させることができる。このため、粉体材料４の流動性を向上させることが可能となる。スキージ３が二方向以上に振動している場合、さらに粉体材料４の流動性を向上させることが可能となる。
　（スキージ３と圧延ロール２ａ、２ｂの距離）
　次に、スキージ３と圧延ロール２ａ、２ｂとの距離について説明する。
　図１および図３Ｂに示すように、スキージ３は、圧延ロール２ａ、２ｂのニップ領域における粉体材料４の流動性を向上させる役目を有するため、なるべく圧延ロール２ａ、２ｂの近傍に存在することが望ましい。本実施の形態では、スキージ３の少なくとも一部は、圧延ロール２ａ、２ｂと接触しないように、圧延ロール２ａと圧延ロール２ｂとの間に配置されていてもよい。つまり、スキージ３の少なくとも一部は、ニップ領域に配置されていてもよい。また、スキージ３の位置は、圧延ロール２ａ、２ｂの両方に重なるように、圧延ロール２ａ、２ｂの上方にスキージ３が存在していることが望ましい。これは、スキージ３が圧延ロール２ａまたは２ｂから離れすぎると、距離Ｌ１ａまたは距離Ｌ１ｂが大きくなり、粉体の整列が不十分な粉体材料４がニップ領域に供給され、圧延シート５に目付量のばらつきが発生してしまうからである。ここで、ニップ領域とは、圧延ロール２ａと圧延ロール２ｂとの間の領域である。
　具体的には、圧延ロール２ａの軸方向の中心とスキージ３の軸方向の中心とを直線で結んだ際の最短距離である圧延ロール２ａとスキージ３との距離Ｌ１ａ、圧延ロール２ｂの軸方向の中心とスキージ３の軸方向の中心とを直線で結んだ際の最短距離である圧延ロール２ｂとスキージ３との距離Ｌ１ｂ、圧延ロール２ａ、２ｂの間の距離が最短となる圧縮点の距離（圧縮間の距離）、つまり圧縮点における圧延ロール２ａと圧延ロール２ｂとの間の最短距離Ｌｒをそれぞれ定義する。
　スキージ３と圧延ロール２ａ、２ｂとの間の距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂを、圧延される粉体材料４を構成する粉体の粒子径（Ｄ５０）で除算した場合、
２２≦（スキージ３と圧延ロール２ａ、２ｂとの間の距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ）／粒子径（Ｄ５０）≦５８
が成立する。
　距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂのうちの少なくとも一方が距離Ｌｒ以上Ｌｒ＋５０ｍｍ以下であることが望ましい。これは、距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂのうちの少なくとも一方がＬｒ＋５０ｍｍより大きい場合、振動により整列された粉体がニップ領域までその整列を維持することが難しくなり、得られる圧延シート５の目付量にばらつきが発生してしまうからである。また、距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂのうちの少なくとも一方がＬｒよりも小さい場合、ニップ領域に供給される粉体材料４の量が少なくなり、所望の圧延シート５を得ることができなくなるからである。なお、距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂは、必ずしも同じ距離である必要はない。
　これらのため、圧延ロール２ａに対してスキージ３が、Ｌｒ≦Ｌ１ａ≦Ｌｒ＋５０ｍｍまたはＬｒ≦Ｌ１ａ＜Ｌｒ＋５０ｍｍのいずれかが成り立つ範囲に位置していれば良い。また、圧延ロール２ｂに対してスキージ３が、Ｌｒ≦Ｌ１ｂ≦Ｌｒ＋５０ｍｍもしくはＬｒ≦Ｌ１ｂ＜Ｌｒ＋５０ｍｍのいずれかが成り立つ範囲に位置していれば良い。
　また、得られる圧延シート５の厚み方向におけるスキージ３の位置は、スキージ３の中心と圧延ロール２ａと圧延ロール２ｂと間の中心との距離、つまりスキージ３の中心と圧縮点との距離がＬｒ／２＋スキージ３の半径ｒｓ以下であることが望ましい。言い換えれば、圧延ロール２ａ、２ｂの両方に重なるように、圧延ロール２ａ、２ｂの上方にスキージ３が存在していることが望ましい。この範囲を逸脱すると、距離Ｌ１ａまたは距離Ｌ１ｂが大きくなり、粉体の整列が不十分な粉体材料４がニップ領域に供給され、圧延シート５に目付量のばらつきが発生してしまう。
　なお、圧延ロール２ａと圧延ロール２ｂとの間の最短距離Ｌｒは、粉体の粒子径（Ｄ５０）に対して長すぎると粉体材料４が圧延ロール２ａと圧延ロール２ｂとの間から抜けてしまい、所望の圧延シート５を形成することができなくなる。また、最短距離Ｌｒは、狭すぎると粉体材料４に対する負荷が高くなり過ぎてしまい、所望の圧延シート５を形成することができなくなる。このため、本実施の形態では、最短距離Ｌｒは、粉体の粒子径（Ｄ５０）に応じて設定されている。
　（スキージ３の材料および形状）
　次に、スキージ３の材料および形状について説明する。
　スキージ３は、例えば、金属材料で形成されている。スキージ３に金属材料を用いることで、高周波がさほど減衰することなくスキージ３を伝搬する。波長の短い高周波は減衰しやすいという性質があるが、金属材料には波が伝わりやすい性質があるため、金属材料を用いたスキージ３は高周波の減衰を抑制できる。このため、スキージ３全体において、振動状態が均一となるため、圧延シート５の幅方向における、目付量のばらつきが抑制される。
　金属材料としては、例えば、ステンレス、チタン、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル等が用いられる。特に、金属材料としては、耐食性が高く、錆びにくいという観点から、ステンレスまたはチタンが好ましい。また、チタンは、軽く超音波で振動しやすいため、金属材料として用いる場合により好ましい。
　なお、スキージ３は、金属材料以外の材料で形成されていてもよい。例えば、スキージ３は、樹脂材料またはセラミックス材料で形成されていてもよく、金属材料、樹脂材料およびセラミックス材料のうちから２以上の材料を選択的に用いた複合部材で形成されていてもよい。
　また、スキージ３の形状は、周囲の粉体材料４に対して一様に振動を与える目的のために、円柱状であることが望ましい。例えば、スキージ３の形状は、所定の方向に沿って延びた長尺の円柱状である。この場合、スキージ３の直径は、２ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが望ましい。これは、スキージ３の直径が３０ｍｍより大きい場合、スキージ３が振動しづらく、粉体材料４に対して十分な流動性を付与することが困難になるからである。そして、２ｍｍより小さい場合、スキージ３が細くなり過ぎることで、スキージ３が変形してしまい、粉体材料４に対して十分な流動性を付与することが困難になるからである。
　（スキージ３の振幅）
　次に、スキージ３の振幅について説明する。
　スキージ３の振幅方向については、得られる圧延シート５の幅方向、圧延シート５の厚み方向および圧延シート５の長さ方向のうちの少なくとも一方向に振動していることが望ましい。上記、３つの方向のうち二方向以上にスキージ３が振動していれば、粉体材料４の流動性をさらに向上させることが可能である。特に、円柱状のスキージ３の場合、スキージ３の周囲を囲む粉体材料４に効率的に振動を伝えるためには、圧延シート５の厚み方向もしくは流れ方向のうちの少なくとも一方に振動していることが望ましい。この場合、粉体材料４の流動性をさらに向上させることが可能となる。
　また、スキージ３の振幅量については、上記、３つの方向のうちの少なくとも一方向に対して０．１μｍ以上であることが望ましい。これは、０．１μｍ未満である場合、粉体材料４に十分な流動性を付与することが困難になるからである。粉体材料４の流動性を向上させる観点から、スキージ３の振幅量が大きければ大きいほど望ましいので、実用上増幅可能な程度までスキージ３の振幅を増幅させても良い。
　また、図２の二点鎖線で示すように、スキージ３は、通常、定常波により振動する。つまり、スキージ３が振動する場合、スキージ３には、振幅が大きくなる振動の腹部分と振幅が小さくなる振動の節部分が存在する。スキージ３の振動を減衰させないように粉体材料４に伝えるためには、振動の節部分に図２のホッパー１の壁面を配置することが望ましい。つまり、スキージ３の軸方向と平行なホッパー１の幅に応じてスキージ３の周波数を調整するように振動子６を制御することが望ましい。
　（スキージ３を振動させる周波数）
　次に、スキージ３を振動させる周波数について説明する。
　図１および図２に示すように、スキージ３は、スキージ３に接続された振動子６によって振動する。この時、スキージ３は、振動子６によって周波数２ｋＨｚ以上３００ｋＨｚ以下で固有振動する。すなわち、スキージ３は、超音波帯近傍の高周波で振動する。具体的には、ホッパー１に供給された粉体材料４が圧延ロール２ａ、２ｂとスキージ３との間（圧延ロール２ａとスキージ３との間および圧延ロール２ｂとスキージ３との間）を通過する際に、スキージ３の振動が粉体材料４に伝わることで、粉体材料４の流動性が高まる。このため、粉体材料４が圧延ロール２ａ、２ｂとスキージ３との間の間隔を通過する際の閉塞が抑制される。
　これは、スキージ３が高周波で振動することで、スキージ３に接する粉体材料４は粉体圧による摩擦抵抗を受けにくくなることによる。これにより、スキージ３に接する粉体材料４の流動性が高まることで、粉体材料４の滞留および凝集が抑制される。
　また、スキージ３の近傍に位置する粉体材料４についても、スキージ３の振動により、隣接する粉体間の摩擦力が低下して流動性が高まることで、粉体材料４の凝集が抑制される。
　粉体材料４の流動性は、スキージ３の振動の周波数が高いほど高くなりやすいという傾向にある。そのため、超音波帯近傍の高周波領域である２ｋＨｚ以上の周波数でスキージ３を振動させれば、粉体材料４の流動性を十分に高めることができる。ただし、周波数が高くなるほど振動は減衰する傾向にあるため、スキージ３の振動が粉体材料４の中を伝わり難くなる。しかし、周波数が３００ｋＨｚ以下であれば、粉体材料４の流動性を十分に高めることができる。
　これにより、粒子径（Ｄ５０）が７００μｍ以下の流動性が低い粉体材料４を用いた場合でも、振動するスキージ３によって、粉体材料４は、滞留したり凝集したりすることなく圧延ロール２ａ、２ｂとスキージ３との間の間隔を通過できる。これにより、粉体材料４の膜厚と充填率とを整えることができる。よって、目付量のばらつきの少ない圧延シート５を得ることができる。
　（振動子６）
　次に、振動子６について説明する。
　スキージ３には、振動子６が備え付けられている。振動子６が振動することにより、振動がスキージ３に伝わりスキージ３が振動する。
　振動子６は、複数の圧電体と、複数の圧電体のそれぞれの端面に設けられる電極とを有する。振動子６において、複数の圧電体のそれぞれは、電極に挟まれている。つまり、振動子６は、圧電体と電極とのサンドイッチ構造となっている。例えば、圧電体の数は、２枚、４枚、６枚等の偶数枚である。電極は、例えば銅、リン青銅製等の薄い金属板である。
　圧電体としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛系（ＰｂＴｉＯ３－ＰｂＺｒＯ３系、通称ＰＺＴ）、および、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）等の圧電セラミックスを用いてもよい。また、圧電体としては、例えば、水晶、および、ＬｉＮｂＯ３等の圧電単結晶を用いてもよい。
　圧電体が圧電セラミックス（例えばＰＺＴ）の場合、圧電体は、一枚あたりおよそ２ｍｍ以上５ｍｍ以下の厚みである。
　また、振動子６は、圧電体を金属の前面板および金属の裏打ち板で挟み込んだサンドイッチ構造をなし、その全体の長さを、半波長の長さとしたランジュバン型振動子は出力が高く、信頼性も高く好ましい。
　具体的には、ランジュバン型振動子は、ＰＺＴ等の圧電体の両側に配置された、金属の前面板と金属の裏打ち板とをボルトで締め込む構造となっている。金属の前面板と金属の裏打ち板とは、ジュラルミン製である。ボルトは、鉄鋼製またはチタン合金製等である。金属の前面板の中心には、連結するためのネジ穴が形成されており、そのネジ穴にスキージ３が挿入されて締め込まれ、振動子６とスキージ３とを強固に密着させて接続している。これにより、振動子６から発生した振動を、スキージ３に伝達できる。この時、振動子６とスキージ３の間に振幅を増幅させるホーンが接続されていても良く、振動の方向を分散させるホーンが接続されていても良い。
　振動子６は、波を励振させる振動子である。振動子６の圧電体における両側の端面に設けられた薄い金属板には、それぞれにプラス極の電荷とマイナス極の電荷とが加えられる。これにより、電気エネルギーが機械エネルギーに変換される。電気信号が機械振動に変換されることで、振動子６が高周波で振動する。この振動は、スキージ３に伝搬する。
　振動子６が長尺な場合、ＰＺＴ等の圧電体の分極方向は、振動子６がそれぞれの長手方向に伸縮する構造となるように、振動子６がそれぞれの長手方向と一致していることが好ましい。この場合、振動子６の振動方向は、振動子６の長手方向になるので、発生させた振動の振動方向をコントロールしやすくなる。
　（圧延ロール２ａ、２ｂ）
　次に、圧延ロール２ａ、２ｂについて説明する。
　圧延ロール２ａ、２ｂは、ホッパー１から供給される粉体材料４を圧延することにより圧延シート５を成形する。具体的には、スキージ３の振動により流動性が向上した粉体材料４は、圧延ロール２ａ、２ｂのニップ領域に供給され加圧および延伸される。この時、圧縮点である圧延ロール２ａ、２ｂ間の最短距離が圧延シート５の厚みとなる。圧延シート５の厚みによって圧延ロール２ａと圧延ロール２ｂとの間の距離は決定されるが、この圧延ロール２ａと圧延ロール２ｂとの間の最短距離Ｌｒは、２ｍｍ以下であることが望ましい。これは、粉体の粒子径が７００μｍ以下の粉体材料４を用いた場合、圧延ロール２ａと圧延ロール２ｂとの間の距離が２ｍｍより大きいとき、粉体材料４に対する圧縮力が不十分となり、粉体材料４を十分に圧延することができず、所望の圧延シート５を得ることができなくなる場合があるからである。
　なお、得られた圧延シート５は、さらに、圧延ロール２ａ、２ｂの間隙を複数回、通されてもよい。また、圧延ロール２ａ、２ｂのロール径、周速、ギャップ等が、圧延ロール２ａ、２ｂと異なる他のロールを用いることで、圧延シート５は、１回以上延伸されてもよい。
　また、圧延ロール２ａ、２ｂは、所定の直径を有し、例えば１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下である。この場合、圧延ロール２ａ、２ｂを加熱することで、圧延ロール２ａ、２ｂで粉体材料４を熱プレスしてもよく、圧延ロール２ａ、２ｂで圧延シート５を熱プレスしてもよい。
　（圧延ロール２ａ、２ｂの表面における面粗度）
　次に、圧延ロール２ａ、２ｂの表面における面粗度について説明する。
　圧延ロール２ａ、２ｂのうちの一方の圧延ロール２ａの表面の面粗度（表面粗さ）は、圧延ロール２ａ、２ｂのうちの他方の圧延ロール２ｂの表面の面粗度よりも粗い。言い換えれば、圧延ロール２ａの表面粗さは、圧延ロール２ｂの表面粗さよりも粗い。
　圧延ロール２ａの表面粗さを圧延ロール２ｂの表面粗さよりも粗くすることで、粉体材料４がニップ領域へ供給され加圧および延伸されて得られた圧延シート５は、圧延ロール２ａの表面に張り付いた状態で、圧延ロール２ａと圧延ロール２ｂとの間から排出されやすくなる。これにより、圧延ロール２ａ、２ｂでは、圧延ロール２ａ、２ｂの間を通過した圧延シート５を次のロールへ運ぶことができるようになる。
　例えば、圧延ロール２ａの表面の面粗度Ａ１は０．５μｍであり、圧延ロール２ｂの表面の面粗度Ｂ１が０．２μｍである。圧延ロール２ａの表面の面粗度Ａ１は、圧延ロール２ｂの表面の面粗度Ｂ１の２．５倍である。これは、例えば圧延ロール２ａの面粗度が圧延ロール２ｂよりも僅かに高い程度であれば、強度の弱い圧延シート５では圧延ロール２ａから千切れてしまうことがある。この場合、圧延ロール２ａ、２ｂの間を通過した圧延シート５を所望の位置に配置されている次のロールへ向けて排出できなくなる。このため、面粗度Ａ１は、圧延シート５を圧延ロール２ａに張り付かせた状態で次のロールに運べるように面粗度Ｂ１よりも高いことが望ましい。なお、面粗度Ａ１および面粗度Ｂ１は、粉体の粒子径、圧延ロール２ａ、２ｂの表面に用いられる材質、圧延ロール２ａ、２ｂの回転速度等に応じて適宜設定されてもよい。このため、面粗度Ａ１／面粗度Ｂ１が２．５となることに限定されない。
　（圧延ロール２ａ、２ｂの回転速度）
　次に、圧延ロール２ａ、２ｂの回転速度について説明する。
　圧延ロール２ａ、２ｂのうちの一方の圧延ロール２ａの回転速度は、圧延ロール２ａ、２ｂのうちの他方の圧延ロール２ｂの回転速度よりも速い。また、圧延ロール２ａは圧延ロール２ｂよりも面粗度が高いため、圧延ロール２ａの回転速度を圧延ロール２ｂよりも速くすることで、圧延ロール２ａが圧延シート５を巻き取りやすいように設定されている。つまり、圧延ロール２ａの回転速度を圧延ロール２ｂの回転速度よりも速くすることで、粉体材料４がニップ領域へ供給され加圧および延伸されて得られた圧延シート５は、圧延ロール２ａの表面に張り付いた状態で、圧延ロール２ａと圧延ロール２ｂとの間から排出されやすくなる。これにより、圧延ロール２ａ、２ｂでは、圧延ロール２ａ、２ｂの間を通過した圧延シート５をより次のロールへ運ぶことができるようになる。
　例えば、圧延ロール２ａの回転速度Ａ２が２６ｍ／ｍｉｎであり、圧延ロール２ｂの回転速度Ｂ２が６．５ｍ／ｍｉｎである。圧延ロール２ａの回転速度Ａ２は、圧延ロール２ａの回転速度Ｂ２の４倍である。なお、回転速度Ａ２および回転速度Ｂ２は、粉体の粒子径、圧延ロール２ａ、２ｂの表面に用いられる材質、面粗度Ａ１、Ｂ１等に応じて適宜設定されてもよい。このため、回転速度Ａ２／回転速度Ｂ２が４となることに限定されない。
　（距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂと粒子径（Ｄ５０）との関係）
　次に、図４を参照し、スキージ３と圧延ロール２ａ、２ｂとの間の距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂと粒子径（Ｄ５０）との関係から、
２２≦（距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ）／粒子径（Ｄ５０）≦５８
とした理由について説明する。
　ここでは、粉体圧延ユニットの各構成要素を次のように設定した粉体圧延ユニットを用いて合剤抜けの有無、ホッパー１内のブリッジの有無、および、目付量のばらつきを調べた。
　具体的には、粉体圧延ユニットの各構成要素において、圧延ロール２ａの表面の面粗度Ａ１を０．５μｍに設定し、圧延ロール２ｂの表面の面粗度Ｂ１を０．２μｍに設定し、圧延ロール２ａの回転速度Ａ２を２６ｍ／ｍｉｎに設定し、圧延ロール２ｂの回転速度Ｂ２を６．５ｍ／ｍｉｎに設定し、圧延ロール２ａの回転速度Ｂ２との周速比に対する圧延ロール２ａの回転速度Ａ２の比を４に設定し、圧延ロール２ａと圧延ロール２ｂとの間の最短距離Ｌｒを４５５μｍに設定し、ホッパー１の幅を２４０ｍｍに設定し、スキージ３の径を４ｍｍに設定した。
　この場合における、スキージ３の存在の有無、超音波によるスキージ３の振動の有無、粒子径（Ｄ５０）、距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ／粒子径（Ｄ５０）、合剤抜けの有無、ホッパー１内のブリッジの有無、目付量のばらつきを示している。また、目付量のばらつきは、最大値から最小値を減算した値を２で除算した値の平均で算出される。
　まず、（１）では、スキージ３が設けられていない粉体圧延ユニットの場合に、粉体の粒子径が５１１μｍの粉体材料４を用いたとき、合剤抜けの発生が抑制され、ホッパー１内におけるブリッジの発生が抑制され、目付量のばらつきが±２．８８％となった。
　次に、（２）では、スキージ３が設けられている粉体圧延ユニットの場合、スキージ３が周波数２ｋＨｚ以上３００ｋＨｚ以下で振動し、粉体の粒子径が９５２μｍの粉体材料４を用い、距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂが２００００μｍの場合、距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ／粒子径（Ｄ５０）が２１となり、ホッパー１内にブリッジが形成されたため、圧延ロール２ａと圧延ロール２ｂとの間から圧延シート５が出力されなかった。
　次に、（３）では、スキージ３が設けられている粉体圧延ユニットの場合、スキージ３が周波数２ｋＨｚ以上３００ｋＨｚ以下で振動し、粉体の粒子径が５１１μｍの粉体材料４を用い、距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂが１００００μｍの場合、距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ／粒子径（Ｄ５０）が２０となり、ホッパー１内にブリッジが形成されたため、圧延ロール２ａと圧延ロール２ｂとの間から圧延シートが出力されなかった。
　次に、（４）では、スキージ３が設けられている粉体圧延ユニットの場合、スキージ３が周波数２ｋＨｚ以上３００ｋＨｚ以下で振動し、粉体の粒子径が５１１μｍの粉体材料４を用い、距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂが２００００μｍの場合、距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ／粒子径（Ｄ５０）が３９となり、合剤抜けの発生が抑制され、ホッパー１内におけるブリッジの発生が抑制され、目付量のばらつきが±０．７９％となった。
　次に、（５）では、スキージ３が設けられている粉体圧延ユニットの場合、スキージ３が周波数２ｋＨｚ以上３００ｋＨｚ以下で振動し、粉体の粒子径が５１１μｍの粉体材料４を用い、距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂが２５０００μｍの場合、距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ／粒子径（Ｄ５０）が４９となり、合剤抜けの発生が抑制され、ホッパー１内におけるブリッジの発生が抑制され、目付量のばらつきが±２．５１％となった。
　次に、（６）では、スキージ３が設けられている粉体圧延ユニットの場合、スキージ３が周波数２ｋＨｚ以上３００ｋＨｚ以下で振動し、粉体の粒子径が５１１μｍの粉体材料４を用い、距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂが３００００μｍの場合、距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ／粒子径（Ｄ５０）が５９となり、合剤抜けの発生が抑制され、ホッパー１内におけるブリッジの発生が抑制され、目付量のばらつきが±３．４％となった。
　次に、（７）では、スキージ３が設けられている粉体圧延ユニットの場合、スキージ３が周波数２ｋＨｚ以上３００ｋＨｚ以下で振動し、粉体の粒子径が３０８μｍの粉体材料４を用い、距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂが２００００μｍの場合、距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ／粒子径（Ｄ５０）が６５となり、合剤抜けが発生し、ホッパー１内におけるブリッジの発生が抑制された。
　次に、（８）では、スキージ３が設けられている粉体圧延ユニットの場合、スキージ３が周波数２ｋＨｚ以上３００ｋＨｚ以下で振動し、粉体の粒子径が２２５μｍの粉体材料４を用い、距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂが２００００μｍの場合、距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ／粒子径（Ｄ５０）が８９となり、合剤抜けが発生し、ホッパー１内におけるブリッジの発生が抑制された。
　以上の（１）から（８）より、ホッパー１内におけるブリッジは距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ／粒子径（Ｄ５０）が２１以下になると発生し、距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ／粒子径（Ｄ５０）が６５以上になると合剤抜けが発生することが判った。（１）から（８）のうち、合剤抜けの発生が抑制され、ホッパー１内におけるブリッジの発生が抑制されているものは、（４）から（６）となった。（６）では、目付量のばらつきは、±３．４％であり、（１）の目付量のばらつきよりも高くなった。このため、合剤抜けの発生が抑制され、ホッパー１内におけるブリッジの発生が抑制され、目付量のばらつきの小さい（４）、（５）が望ましいと分かった。
　（３）ではホッパー１内にブリッジが形成されるため、距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ／粒子径（Ｄ５０）＝２０を除外すべきである。また、（２）では、距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ／粒子径（Ｄ５０）＝２１も除外すべきである。
　このため、距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ／粒子径（Ｄ５０）の下限値を２２とした。
　また、（６）を除外するため、（６）の距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ／粒子径（Ｄ５０）＝５９も除外すべきである。
　このため、距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ／粒子径（Ｄ５０）の上限値を５８とした。
　（粉体材料４の供給方法）
　次に、粉体圧延ユニットへの粉体材料４の供給方法について説明する。
　図１および図２に示すように、粉体材料４は、ホッパー１へ供給される。ホッパー１は、粉体材料４の一時的な貯蔵と、圧延ロール２ａ、２ｂのニップ領域への継続的な粉体材料４の供給とを行う。ホッパー１への粉体材料４の供給方法は、圧延ロール２ａ、２ｂのニップ領域に対して断続的に粉体材料４を供給しても良く、公知のスクリューフィーダー、振動フィーダー等の定量供給装置を用いて圧延ロール２ａ、２ｂのニップ領域に対して連続的に粉体材料４を供給しても良い。圧延ロール２ａ、２ｂとスキージ３との間に発生する粉体圧を一定に保つ観点から、スクリューフィーダー、振動フィーダー等の定量供給装置を用いて圧延ロール２ａ、２ｂのニップ領域に対して連続的に粉体材料４を供給することが望ましい。これにより圧延ロール２ａ、２ｂとスキージ３との間に発生する粉体圧を一定に保つことができ、目付量のばらつきが少ない圧延シート５を得ることができる。
　（粉体の粒子径）
　次に、粉体材料４における粉体の粒子径について説明する。
　粉体材料４における粉体の粒子径（Ｄ５０）は、例えば、１００μｍ以上７００μｍ以下であることが好ましい。この場合、粉体の粒子径（Ｄ５０）が小さくなるほど、粉体材料４の流動性は低下しやすくなるが、スキージ３の振動によって粉体材料４の流動性が向上する。よって、粉体材料４では、滞留および凝集が抑制され、粉体が整列して配列される。このため、粉体材料４は、目付量のばらつきの少ない高品質な状態となる。
　ここで、粒子径（Ｄ５０）とは、レーザ回折・散乱法等による粒度分布の測定値から算出される体積基準のメディアン径である。この粒子径（Ｄ５０）は、市販のレーザ解析・散乱式粒度分布測定装置を用いて測定することができる。
　ここで、目付量とは、単位面積当たりの粉体量を重さで示した値であり、目付量の単位は例えばｇ／ｃｍ２で示される。
　また、粉体は、１種類の粉体のみを含有してもよく、２種類以上の粉体を含有してもよい。また、粉体材料４は、所定量の粉体を固めて大きくした造粒粉であってもよい。粉体材料４は、粉状の物質であればよい。つまり、粉体材料４の原料、粉体材料４の組成、および粉体材料４の粒子形状は、特に限定されない。本実施の形態では、粉体材料４は、リチウムイオン二次電池に用いられる正極活物質を含む粒子群である。
　［製造方法］
　次に、粉体圧延ユニットを用いることで、目付量のばらつきの少ない圧延シート５の製造方法について説明する。
　製造方法は、ホッパー１に粉体材料４を供給すること（粉体供給工程）と、圧延ロール２ａ、２ｂとスキージ３との間を粉体材料４が通過することによりニップ領域へ粉体が整列された粉体材料４を供給すること（粉体整列工程）と、圧延ロール２ａ、２ｂとによって粉体材料４が圧延されて圧延シート５を得ることと（粉体圧延工程）とを含む。
　まず、粉体材料４を作製する。粉体材料４の原料は特に限定されないが、例えば活物質を含む粒子群を用いてもよい。活物質を含む粒子群を用いる場合、活物質に適宜の添加物（例えば、結着剤、導電材等）を加えたものを混合し、粉体材料４を作製する。混合する方法としては、例えば、乳鉢、ボールミルまたはミキサー等で混合する方法がある。特に溶剤等を用いず、粉体を混合する方法が、材料劣化がなく好ましい。
　次に、粉体供給工程では、粉体材料４をホッパー１へ供給する。粉体材料４は、ホッパー１に断続的に供給されても良いし、公知のスクリューフィーダー、振動フィーダー等の定量供給装置を用いて連続的に供給されても良い。
　粉体整列工程では、スキージ３を用いて、粉体が整列した粉体材料４をニップ領域へ供給する。すなわち、粉体整列工程では、ニップ領域へ供給される粉体材料４の供給量と解砕度合いとをスキージ３により制御する。この時、スキージ３は、周波数２ｋＨｚ以上３００ｋＨｚ以下となるように振動している。スキージ３は、正弦定常波で、共振（固有振動）している。スキージ３は、得られる圧延シート５の厚み方向、圧延シート５の幅方向、圧延シート５の長さ方向のうちの少なくとも一方向に振動している。このため、粉体材料４の流動性を高めることができる。また、スキージ３が複数方向に振動している場合、さらに粉体材料４の流動性を高めることができる。
　次に、粉体圧延工程は、圧延ロール２ａ、２ｂを用いてロールプレスされる。スキージ３の振動によって粉体が整列した粉体材料４は、スキージ３の振動により供給量が制御されニップ領域から圧縮される。これにより、スキージ３により粉体が整列された粉体材料４を圧縮した圧延シート５が形成される。
　以上のように、圧延シート５の製造方法において、粉体供給工程、粉体整列工程および粉体圧延工程をこの順番で行うことによって、粉体材料４によって構成された圧延シート５が形成される。このような、圧延シート５は、エネルギーデバイスに用いることができる。例えば、粉体材料４として活物質を含む粒子群を用いる場合、エネルギーデバイス用の電極シートを製造することができる。
　作製されたエネルギーデバイスは、粉体材料４に流動性が付与されて直接塗工された、目付量ばらつきの少ない電極シートを有することができる。したがって、圧延シート５の製造方法によれば、粉体材料４を溶剤等に分散させて塗工し、乾燥させる工程を用いずに、粉体材料４を直接塗工している工程を用いているので、溶剤による材料の劣化を抑制することができ、エネルギーデバイスの高容量化を実現することができる。また、溶剤を使用すること、および、溶剤を乾燥することによるコストアップを抑制することができる。さらには、乾燥工程におけるエネルギーの大量消費を抑制することができ、環境負荷の小さい製造方法となる。一方、圧延シート５の目付量の均一性が高い場合、エネルギーデバイス内の電極としての品質を高めることができ、良好な品質を有する高容量なエネルギーデバイスを低コストで製造することができる。
　（圧延シート５）
　次に、粉体圧延ユニットを用いて形成される圧延シート５について説明する。
　本実施の形態に係るにおける圧延シート５は、例えば、エネルギーデバイスに用いられる。形成された圧延シート５の膜厚は、３０μｍ以上である。また、圧延シート５は、少なくとも１種類の粒子材料で構成される粉体を含む。また、粉体層に含まれる溶剤の濃度は５０ｐｐｍ以下である。また、粉体層における目付量のばらつきは小さい。
　これにより、目付量ばらつきが小さく、溶剤による劣化が抑制された圧延シート５を形成することができる。また、溶剤の乾燥を必要としないので、溶剤を乾燥させるための消費エネルギーを削減することができるため、環境負荷を抑制し、かつ、製造コストの高騰化を抑制することができる。よって、このような粉体層をエネルギーデバイスに用いることで、エネルギーデバイスの容量および品質を高め、環境負荷が小さく、かつ、低コスト化を実現することができる。
　本実施の形態の圧延シート５は、例えばリチウムイオン二次電池に用いることができる。
　以下、圧延シート５をリチウムイオン二次電池に用いる場合の詳細について説明する。
　圧延シート５は、例えば、公知の集電体と組み合わせて、リチウムイオン二次電池の電極（正極または負極）に用いられる。このような電極は、集電体と圧延シート５とを有している。
　なお、電極は、集電体と圧延シート５との間に位置する他の層をさらに備えていてもよい。他の層は、例えば、導電性炭素材料等からなる接続層等である。
　圧延シート５の膜厚は、３０μｍ以上である。また、圧延シート５の膜厚の上限値は、特に制限されないが、圧延シート５の膜厚は、例えば、２０００μｍ以下である。
　また、圧延シート５は、少なくとも１種類の粒子材料で構成される粉体材料４を含む。
　圧延シート５に含まれる溶剤の濃度は、５０ｐｐｍ以下である。つまり、粉体層は、溶剤を実質的に含まない。ここで、実質的に含まないとは、全く含まない場合、および、不純物等として不可避的に５０ｐｐｍ以下で含まれる場合を意味する。溶剤の濃度は、重量基準の濃度である。圧延シート５の表面における任意の領域において、粉体層の目付量ばらつきは、例えば、８％以下である。
　目付量の測定方法としては、例えば、以下の方法で行われる。
　まず、圧延シート５を任意の大きさの円形もしくは多角形に打ち抜き、打ち抜かれた圧延シート５の重量を測定する。この重量を打ち抜いた円形もしくは多角形の面積で除算することで、目付量を求めることができる。
　また、目付量のばらつきの測定は、例えば、以下の方法で行われる。
　まず、平面視での粉体層の表面における任意の領域を選択する。この領域は、粉体層の表面における中央部の領域であってもよく、粉体層の端部を含む領域であってもよい。そして、この領域の範囲内で、例えば、任意の大きさの円形もしくは多角形で５箇所以上打ち抜いて、上述の方法を用いて目付量を測定する。ばらつきの測定の精度を高める観点から９箇所以上打ち抜いてもよい。打ち抜いた全箇所の目付量の平均と、打ち抜いた各箇所の目付量のうち最も当該平均との差が大きい箇所の目付量との差（詳細には差の絶対値）を、当該平均で割ることで目付量ばらつきが算出される。つまり、目付量ばらつきが８％以下であるとは、打ち抜いたいずれの箇所においても、目付量の当該平均との差が、当該平均の８％以下であることを意味する。
　また、圧延シート５は、例えば、溶剤を実質的に含まない塗工工程を経て作製される。このため、溶剤を実質的に含まない圧延シート５を形成できる。これにより、圧延シート５には、溶剤によるダメージがない。したがって、圧延シート５の劣化が抑制され、かつ、圧延シート５における粉体材料４の目付量ばらつきが小さいので、高容量で優れた品質を有する、大型高容量のエネルギーデバイスの粉体層が形成可能となる。
　また、圧延シート５は、例えば、リチウムイオン二次電池等のエネルギーデバイスの正極、負極等に用いることができる。
　圧延シート５が正極に用いられる場合は、例えば、粉体材料４を含む圧延シート５は正極合剤層である。つまり、正極合剤層は、正極集電体と組み合わせて使用される。正極合剤層における粉体材料４は、少なくとも１種類の粒子材料として、正極活物質を含む。圧延シート５が負極に用いられる場合は、例えば、粉体材料４を含む圧延シート５は負極合剤層である。つまり、負極合剤層は、負極集電体と組み合わせて使用される。負極合剤層における粉体材料４は、少なくとも１種類の粒子材料として、負極活物質を含む。
　正極合剤層、負極合剤層に含まれる溶剤の濃度は、５０ｐｐｍ以下である。すなわち、正極合剤層、負極合剤層は、溶剤を実質的に含まない。ここで、溶剤を実質的に含まないとは、これらの層が溶剤を全く含まない場合、および、これらの層で不純物等として不可避的に５０ｐｐｍ以下の溶剤が含まれる場合を意味する。
　なお、溶剤とは、例えば、有機溶剤である。また、溶剤の測定方法は、特に限定されず、例えば、ガスクロマトグラフィー、質量変化法等を用いて測定できる。有機溶剤としては、例えば、ヘプタン、キシレンおよびトルエン等の無極性有機溶剤、第三級アミン系溶剤、エーテル系溶剤、チオール系溶剤およびエステル系溶剤等の極性有機溶剤、並びに、これらの組み合わせを含む。第三級アミン系溶剤の例は、トリエチルアミン、トリブチルアミンおよびトリアミルアミンを含む。エーテル系溶剤の例は、テトラヒドロフランおよびシクロペンチルメチルエーテルを含む。チオール系溶剤の例は、エタンメルカプタンを含む。エステル系溶剤の例は、酪酸ブチル、酢酸エチルおよび酢酸ブチルを含む。
　次に、正極合剤層、負極合剤層に用いられる材料の詳細について述べる。
　正極活物質は、負極よりも高い電位で結晶構造内にリチウム（Ｌｉ）等の金属イオンが挿入または離脱され、リチウム等の金属イオンの挿入または離脱に伴って酸化または還元が行われる物質である。正極活物質の種類は、適宜選択され、例えば、酸化物活物質が挙げられる。
　本実施の形態における正極活物質は、例えばＣｏ、Ｍｎ、Ｎｉ等の遷移金属元素を含有するリチウム遷移金属酸化物粒子が挙げられる。リチウム遷移金属酸化物粒子は、例えばＬｉｘＣｏＯ２、ＬｉｘＮｉＯ２、ＬｉｘＭｎＯ２、ＬｉｘＣｏｙＮｉ１－ｙＯ２、ＬｉｘＣｏｙＭ１－ｙＯｚ、ＬｉｘＮｉ１－ｙＭｙＯｚ、ＬｉｘＭｎ２Ｏ４、ＬｉｘＭｎ２－ｙＭｙＯ４、ＬｉＭＰＯ４、Ｌｉ２ＭＰＯ４Ｆ（Ｍ；Ｎａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｙ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂのうち少なくとも１種、０＜ｘ≦１．２、０＜ｙ≦０．９、２．０≦ｚ≦２．３）である。これらは、１種単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよい。リチウムイオン二次電池の高容量化を図ることができる点で、正極活物質粒子は、ＬｉｘＮｉＯ２、ＬｉｘＣｏｙＮｉ１－ｙＯ２、ＬｉｘＮｉ１－ｙＭｙＯｚ（Ｍ；Ｎａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｙ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂのうち少なくとも１種、０＜ｘ≦１．２、０＜ｙ≦０．９、２．０≦ｚ≦２．３）等のリチウムニッケル複合酸化物粒子を含むことが好ましい。
　正極活物質の形状としては、例えば、粒子状等が挙げられる。正極活物質が粒子状である場合、正極活物質の粒子径は、例えば、０．０５μｍ以上３０μｍ以下の範囲であり、１μｍ以上１５μｍ以下の範囲内であってもよい。正極活物質の粒子径を０．０５μｍ以上とすれば、取扱性が良くなりやすい。一方、粒子径を３０μｍ以下とすれば、小粒径の活物質を用いることで、表面積が大きくなり、高容量な正極が得られやすい。なお、本明細書における正極合剤層または負極合剤層に含まれる材料の粒子径は、例えば、上述したＤ５０である。
　負極活物質は、正極よりも低い電位で結晶構造内にリチウム等の金属イオンが挿入または離脱され、リチウム等の金属イオンの挿入または離脱に伴って酸化または還元が行われる物質である。
　本実施の形態における負極活物質としては、例えば、金属リチウム、リチウム－アルミニウム合金、リチウム－鉛合金、リチウム－シリコン合金、リチウム－スズ合金等のリチウム合金、黒鉛、コークス、有機物焼成体等の炭素材料、ＳｎＯ２、ＳｎＯ、ＴｉＯ２等の金属酸化物等が挙げられる。これらは、１種単独でもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。また、負極活物質としては、上述した負極活物質を適宜混合した複合体等も用いてもよい。
　負極活物質の粒子径は、例えば、３０μｍ以下である。小粒径の活物質を用いることで、表面積が大きくなり、高容量にできる。
　次に、正極集電体および負極集電体の詳細について述べる。
　本実施の形態における正極は、例えば、金属箔等からなる正極集電体を備える。正極集電体には、例えば、アルミニウム、金、白金、亜鉛、銅、ステンレス（ＳＵＳ）、ニッケル、スズ、チタン、または、これらの２種以上の合金等からなる箔状体、板状体、網目状体等が用いられる。また、正極集電体の厚さおよび形状等については、正極の用途に応じて適宜選択してもよい。
　本実施の形態における負極は、例えば、金属箔等からなる負極集電体を備える。負極集電体には、例えば、ステンレス、金、白金、亜鉛、銅、ニッケル、チタン、スズ、または、これらの２種以上の合金等からなる箔状体、板状体、網目状体等が用いられる。また、負極集電体の厚さおよび形状等については、負極の用途に応じて適宜選択してもよい。
　（作用効果）
　以下、本実施の形態における粉体圧延ユニットの作用効果について説明する。
　上述したように、本実施の形態における技術１の粉体圧延ユニットは、粉体材料４を圧延することにより圧延シート５を成形する圧延ロール２ａおよび／または２ｂと、圧延ロール２ａおよび／または２ｂの上方部に粉体材料４を貯蔵するホッパー１と、圧延ロール２ａ、２ｂの上方部に配置され、かつ、圧延ロール２ａ、２ｂにおけるそれぞれの軸方向と平行となるように配置され、所定の周波数で振動するスキージ３とを備える。そして、スキージ３と圧延ロール２ａ、２ｂとの間の距離を、圧延される粉体材料４を構成する粉体の粒子径（Ｄ５０）で除算した場合、
２２≦（スキージ３と圧延ロール２ａ、２ｂとの間の距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ）／粒子径（Ｄ５０）≦５８
が成立する。
　これによれば、スキージ３は、ホッパー１の内部に貯蔵されている粉体材料４に振動を与えることができる。これにより、粉体材料４が圧延ロール２ａおよび／または２ｂに閉塞されないように、粉体材料４を圧延ロール２ａおよび／または２ｂに対して一定に供給（粉体供給量の均一化）することができるようになる。これにより、ホッパー１内におけるニップ領域近傍の粉体材料４の流動性を改善することができる。
　また、２２≦距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ／粒子径（Ｄ５０）≦５８を満たせば、合剤抜けの発生が抑制され、ホッパー１内におけるブリッジの発生が抑制され、圧延シート５における目付量のばらつきを小さくすることが期待できる。
　したがって、本実施の形態によれば、ニップ領域における粉体材料４の閉塞を抑制し、圧延シート５の目付量ばらつきを抑制することができる。その結果、目付量の均一な圧延シート５を得ることができる。特に、本実施の形態によれば、所望の圧延シート５を得ることが可能となるため、歩留まりの低下を抑制することができる。
　また、本実施の形態における技術２の粉体圧延ユニットは、技術１に記載の粉体圧延ユニットである。この場合、圧延ロール２ａ、２ｂは、一対設けられる。そして、一対の圧延ロール２ａ、２ｂは、粉体材料４を圧延することにより圧延シート５を成形する。
　これによれば、スキージ３が圧延ロール２ａ、２ｂに対して平行に位置しているため、スキージ３における一方の端部から圧縮点までの距離とスキージ３における他方の端部から圧縮点までの距離が同様となり、得られる圧延シート５における一方の端部の目付量と圧延シート５における他方の端部の目付量とにばらつきによる差が生じ難くなる。
　また、本実施の形態における技術３の粉体圧延ユニットは、技術２に記載の粉体圧延ユニットである。この場合、一対の圧延ロール２ａ、２ｂのうちの一方の圧延ロール２ａの表面の面粗度は、一対の圧延ロール２ａ、２ｂのうちの他方の圧延ロール２ｂの表面の面粗度よりも粗い。
　これによれば、圧延シート５は、圧延ロール２ａの表面に張り付いた状態で、圧延ロール２ａと圧延ロール２ｂとの間から排出されやすくなる。これにより、圧延ロール２ａと圧延ロール２ｂとの間を通過した圧延シート５を次のロールへ運ぶことができるようになる。
　また、本実施の形態における技術４の粉体圧延ユニットは、技術１～３のいずれか１つに記載の粉体圧延ユニットである。この場合、一方の圧延ロール２ａの回転速度は、他方の圧延ロール２ｂの回転速度よりも速い。
　これによれば、圧延シート５は、圧延ロール２ａの表面に張り付いた状態で、圧延ロール２ａと圧延ロール２ｂとの間から排出されやすくなる。これにより、圧延ロール２ａ、２ｂでは、圧延ロール２ａ、２ｂの間を通過した圧延シート５をより次のロールへ運ぶことができるようになる。
　また、本実施の形態における技術５の粉体圧延ユニットは、技術２～４のいずれか１つに記載の粉体圧延ユニットである。この場合、スキージ３の少なくとも一部は、一対の圧延ロール２ａ、２ｂと接触しないように、一対の圧延ロール２ａ、２ｂの間に配置される。
　これによれば、ホッパー１の内部に貯蔵されている粉体材料４が圧延ロール２ａ、２ｂの間のニップ領域に供給される際に、スキージ３が粉体材料４に対して振動を与えることができる。このため、スキージ３の振動により粉体材料４の流動性が向上するため、目付量のばらつきが少ない圧延シート５を得ることができる。
　また、本実施の形態における技術６の粉体圧延ユニットは、技術１～５のいずれか１つに記載の粉体圧延ユニットである。この場合、スキージ３が振動する所定の周波数は、２ｋＨｚ以上３００ｋＨｚ以下である。
　例えば、２ｋＨｚ以下の低周波な振動の場合、粉体に対する振動回数が不足し、十分な流動性を付与することができなくなる場合がある。また、３００ｋＨｚ以上の高周波な振動の場合、粉体を振動が伝わる際の振動減衰が大きくなり、粉体に対して十分な流動性を付与することができなくなる場合がある。
　しかしながら、本実施の形態によれば、粉体の粒子径が１００μｍ以上７００μｍ以下の粉体を取り扱うことを想定した場合、粉体に対して流動性を付与することができる。このため、スキージ３の振動により粉体材料４の流動性が向上するため、目付量のばらつきが少ない圧延シート５を得ることができる。
　（その他の実施の形態）
　以上、本開示に係る粉体圧延ユニットについて、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態に限定されるものではない。
　例えば、本実施の形態に係る粉体圧延ユニットにおいて、１本のスキージ３には限定されない。つまり、粉体圧延ユニットは、多段スキージをさらに有していても良い。具体的には、多段スキージは、多段スキージの軸方向が圧延ロール２ａ、２ｂの軸方向と平行になるように、ホッパー１に配置されていてもよい。多段スキージは、圧延ロール２ａ、２ｂとスキージ３との間で粉体材料４が閉塞しないように、あらかじめ粉体材料４を緩やかに解砕できる。また、複数の多段スキージがスキージ３よりも上方部に配置されていてもよい。例えば、スキージ３と圧延ロール２ａとの間の上方部に多段スキージが配置され、スキージ３と圧延ロール２ｂとの間の上方部に別の多段スキージが配置されてもよい。
　なお、本開示の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態に施したもの、および、実施の形態における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本開示の範囲に含まれる。
　本開示の粉体圧延ユニットは、溶剤を用いずに均一な粉体層を形成することで、高品質なリチウムイオン二次電池の合剤層等の用途に適用できる。
　１　ホッパー
　２ａ、２ｂ　圧延ロール
　３　スキージ
　４　粉体材料
　５　圧延シート
　６　振動子

Claims (5)

  1. 　粉体材料を圧延することにより圧延シートを成形する圧延ロールと、
    　前記圧延ロールの上方部に前記粉体材料を貯蔵するホッパーと、
    　前記圧延ロールの上方部に配置され、かつ、前記圧延ロールにおけるそれぞれの軸方向と平行となるように配置され、所定の周波数で振動するスキージとを備え、
    　前記スキージと前記圧延ロールとの間の距離を、圧延される前記粉体材料を構成する粉体の粒子径（Ｄ５０）で除算した場合、
    　２２≦（前記スキージと前記圧延ロールとの間の距離）／前記粒子径（Ｄ５０）≦５８が成立する
    　粉体圧延ユニット。
  2. 　前記圧延ロールは、一対設けられ、
    　一対の前記圧延ロールは、前記粉体材料を圧延することにより圧延シートを成形する
    　請求項１に記載の粉体圧延ユニット。
  3. 　一対の前記圧延ロールのうちの一方の圧延ロールの表面の面粗度は、一対の前記圧延ロールのうちの他方の圧延ロールの表面の面粗度よりも粗い
    　請求項２に記載の粉体圧延ユニット。
  4. 　一方の前記圧延ロールの回転速度は、他方の前記圧延ロールの回転速度よりも速い
    　請求項３に記載の粉体圧延ユニット。
  5. 　前記スキージの少なくとも一部は、一対の前記圧延ロールと接触しないように、一対の前記圧延ロールの間に配置される
    　請求項２から４のいずれか１項に記載の粉体圧延ユニット。
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