特許 5796525 電池用電極のプレス方法及びそのプレス装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5796525

(24)【登録日】2015年8月28日

(45)【発行日】2015年10月21日

(54)【発明の名称】電池用電極のプレス方法及びそのプレス装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/04 20060101AFI20151001BHJP

   B30B 3/00 20060101ALI20151001BHJP

   H01M 4/139 20100101ALN20151001BHJP

【ＦＩ】

   H01M4/04 Z

   B30B3/00 B

   !H01M4/139

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2012-74024(P2012-74024)

(22)【出願日】2012年3月28日

(65)【公開番号】特開2013-206692(P2013-206692A)

(43)【公開日】2013年10月7日

【審査請求日】2014年9月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006264

【氏名又は名称】三菱マテリアル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085372

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 正義

(72)【発明者】

【氏名】秋草 順

(72)【発明者】

【氏名】柳 繁成

(72)【発明者】

【氏名】上原 幸俊

(72)【発明者】

【氏名】中村 賢蔵

【審査官】 冨士 美香

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０４−２４９８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１８１３９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２１８１３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３４３３４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−３３５２１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ４／０４

Ｂ３０Ｂ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極箔とこの電極箔上に電極用ペーストを塗工して形成された電極膜とを有するシート状の電極を所定の速度で搬送する工程と、前記搬送された電極を一対のプレスローラにより挟んで圧縮する工程とを含む電池用電極のプレス方法において、
前記電極を前記一対のプレスローラにより圧縮する前に前記電極をその厚さ方向から一対のプレス板により挟んで圧縮する工程を更に含み、
前記一対のプレス板を前記電極の搬送方向に所定の間隔をあけて２組１セットとして、少なくとも２セット設け、
前記一対のプレス板による前記電極の圧縮中に前記一対のプレス板を前記電極の搬送速度に同期して移動させ、
前記一対のプレス板による前記電極の圧縮完了後に前記一対のプレス板を前記電極の搬送方向と反対方向に移動させる
ことを特徴とする電池用電極のプレス方法。

【請求項2】

前記一対のプレス板による前記電極の圧縮応力が１０〜５０００ＭＰａである請求項１記載の電池用電極のプレス方法。

【請求項3】

前記電極の搬送速度が０．１〜３０ｍ／分である請求項１記載の電池用電極のプレス方法。

【請求項4】

電極箔とこの電極箔上に電極用ペーストを塗工して形成された電極膜とを有するシート状の電極を所定の速度で搬送する搬送手段と、前記搬送手段により搬送された前記電極を一対のプレスローラにより挟んで圧縮するローラプレス機とを備えた電池用電極のプレス装置において、
前記電極が前記ローラプレス機の一対のプレスローラにより圧縮される前に、前記電極をその厚さ方向から一対のプレス板により挟んで圧縮する一軸プレス機を更に備え、
前記一軸プレス機が、前記一対のプレス板と、前記一対のプレス板による前記電極の圧縮中に前記一対のプレス板を前記電極の搬送速度に同期して移動させる同期手段と、前記一対のプレス板を前記電極の両面にそれぞれ圧接する圧力付与手段と、前記一対のプレス板による前記電極の圧縮完了後に前記一対のプレス板を前記電極の搬送方向と反対方向に移動させる復帰手段とを有し、
前記一対のプレス板が前記電極の搬送方向に所定の間隔をあけて２組１セットとして少なくとも２セット設けられたことを特徴とする電池用電極のプレス装置。

【請求項5】

前記一軸プレス機の一対のプレス板による前記電極の圧縮応力が１０〜５０００ＭＰａである請求項４記載の電池用電極のプレス装置。

【請求項6】

前記搬送手段による前記電極の搬送速度が０．１〜３０ｍ／分である請求項４記載の電池用電極のプレス装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リチウムイオン二次電池等の電池に用いられる電極をプレスする方法と、その電極をプレスする装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、一対の加熱機能付きプレスローラを備えた電池用電極のロールプレス装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この電池用電極のロールプレス装置では、プレスローラの電極の搬送方向上流側手前に、全幅にわたって電極を予備加熱するヒータが配置される。このように構成された電池用電極のロールプレス装置では、ヒータで予備加熱された電極の温度分布が、プレスローラの直前で、電極幅方向に略均一な温度分布となり、プレスローラによる電極の加熱プレス時に電極のうねりや歪曲等を抑制できるようになっている。

【0003】

また、芯材の上に活物質が塗布された電池用電極部材を加圧する装置が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。この電池用電極部材の加圧装置では、一対のプレスローラが電極部材を挟んでプレスするように配置される。これらのプレスローラは、外周表層と、外周表層の内側の中間層とをそれぞれ含む。また中間層は樹脂製であり、外周表層は中間層よりも硬く形成される。更に外周表層及び中間層は電極部材を挟む部分で変形し、それにより電極部材を挟む部分の前後の部分も変形するように構成される。このように構成された電池用電極部材の加圧装置では、樹脂製で弾性があり変形する内側の中間層と、中間層よりも硬い外周表層とを含むプレスローラにより電極部材を挟んでプレスする。このとき硬い外周表層により中間層の変形が抑制されるので、プレスローラ全体としては変形が抑制される。このため、電極部材を加圧する際の発熱を抑制でき、プレスローラの耐久性を向上できるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−２４５７８８号公報（請求項１、段落［０００９］、図１）

【特許文献2】特開２０１１−１８１３９１号公報（請求項１、段落［００１３］、図１、図２）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記両特許文献の電極は、いずれもアルミ箔や銅箔等からなる電極箔と、この電極箔上に活物質の分散した電極用ペーストを塗工することにより形成された電極膜とを有する長いシート状に形成される。しかし、上記従来の特許文献１に示された電池用電極のロールプレス装置や、上記従来の特許文献２に示された電池用電極部材の加圧装置では、上記シート状の電極を一対のプレスローラにより圧縮すると、プレスローラによる縦方向（電極の厚さ方向）の圧縮応力に加えて、プレスローラが回転する際の横方向（電極の搬送方向）への剪断応力（ずり応力）が電極に作用し、この剪断応力により電極箔は変形し難いけれども電極膜は変形し易いため、上記剪断応力により電極膜が電極箔から剥離するおそれがあった。ここで、一対のプレスローラによるシート状の電極のプレス後に、電極膜がその長手方向（電極の搬送方向）に約０．５％程度伸びたことを実験的に確認した。この電極膜の伸びは電極膜に剪断応力が作用したことにより生じ、上記電極膜の伸びにより電極膜が電極箔から剥離したものと考えられる。

【0006】

この点を解消するために、プレスローラの回転速度を小さくして、電極をゆっくり圧縮する方法が考えられる。しかし、この方法では、電極のプレスローラによる圧縮工程の時間が長くなるため、電極箔への電極膜の塗工工程や、電極膜の乾燥工程の速度も遅くなり、電極の製造時間が著しく長くなる問題点がある。

【0007】

また、一対のプレスローラの直径を大きくすることにより、一対のプレスローラにより電極に作用する応力のうち、剪断応力を抑制して、殆ど全てを圧縮応力とする方法が考えられる。しかし、この方法では、一対のプレスローラの直径を大きくすることに伴って、これに付随する設備を大型化しなければならず、設備投資が巨額となり、また一対のプレスローラを大きくしても、電極に剪断応力が全く作用しなくなることはなく、依然として電極箔から電極膜が剥離するおそれがあった。

【0008】

本発明の目的は、電極膜を電極箔から剥離させず、また電極の製造時間を増大させず、更にプレスローラを含む設備を大型化しなくても、電極箔が破れることなく、電極を効率良く圧縮できる、電池用電極のプレス方法及びそのプレス装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の第１の観点は、電極箔とこの電極箔上に電極用ペーストを塗工して形成された電極膜とを有するシート状の電極を所定の速度で搬送する工程と、この搬送された電極を一対のプレスローラにより挟んで圧縮する工程とを含む電池用電極のプレス方法において、電極を一対のプレスローラにより圧縮する前に電極をその厚さ方向から一対のプレス板により挟んで圧縮する工程を更に含み、一対のプレス板を電極の搬送方向に所定の間隔をあけて２組１セットとして、少なくとも２セット設け、一対のプレス板による電極の圧縮中に一対のプレス板を電極の搬送速度に同期して移動させ、一対のプレス板による電極の圧縮完了後に一対のプレス板を電極の搬送方向と反対方向に移動させることを特徴とする。

【0011】

本発明の第２の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更に一対のプレス板による電極の圧縮応力が１０〜５０００ＭＰａであることを特徴とする。

【0012】

本発明の第３の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更に電極の搬送速度が０．１〜３０ｍ／分であることを特徴とする。

【0013】

本発明の第４の観点は、電極箔とこの電極箔上に電極用ペーストを塗工して形成された電極膜とを有するシート状の電極を所定の速度で搬送する搬送手段と、搬送手段により搬送された電極を一対のプレスローラにより挟んで圧縮するローラプレス機とを備えた電池用電極のプレス装置において、電極がローラプレス機の一対のプレスローラにより圧縮される前に、電極をその厚さ方向から一対のプレス板により挟んで圧縮する一軸プレス機を更に備え、一軸プレス機が、一対のプレス板と、一対のプレス板を電極の両面にそれぞれ圧接する圧力付与手段と、一対のプレス板による電極の圧縮中に一対のプレス板を電極の搬送速度に同期して移動させる同期手段と、一対のプレス板による電極の圧縮完了後に一対のプレス板を電極の搬送方向と反対方向に移動させる復帰手段とを有し、一対のプレス板が電極の搬送方向に所定の間隔をあけて２組１セットとして少なくとも２セット設けられたことを特徴とする。

【0015】

本発明の第５の観点は、第４の観点に基づく発明であって、更に一軸プレス機の一対のプレス板による電極の圧縮応力が１０〜５０００ＭＰａであることを特徴とする。

【0016】

本発明の第６の観点は、第４の観点に基づく発明であって、更に搬送手段による電極の搬送速度が０．１〜３０ｍ／分であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明の第１の観点のプレス方法及び本発明の第４の観点にプレス装置では、電極を所定の速度で搬送している状態で、一対のプレス板を電極の搬送速度に同期して移動させながら、電極をその厚さ方向から一対のプレス板により挟んで圧縮するので、一対のプレス板による縦方向（電極の厚さ方向）の圧縮応力のみが電極に作用し、一対のプレス板による横方向（電極の搬送方向）への剪断応力（ずり応力）が電極に作用することはなく、更に一対のプレス板により電極を横方向（電極の搬送方向）に引っ張る力が電極に作用することもない。この結果、電極膜が電極箔から剥離することはなく、電極箔が破れることもない。また一対のプレス板による電極の圧縮完了後に、これらのプレス板を電極の搬送方向と反対方向に移動させて、再びこれらのプレス板により電極を圧縮するので、一対のプレス板により電極の全面を圧縮できる。更に一対のプレス板による電極の圧縮完了後に、所定の速度で搬送された電極を一対のプレスローラにより挟んで圧縮するので、一対のプレス板により二度圧縮されて潰れ方が多少大きくなった部分が電極表面に生じるけれども、この潰れ方が多少大きくなった部分が一対のプレスローラにより均されて、表面が平らな電極を作製できる。

【0018】

ここで、一対のプレス板による電極の圧縮応力を比較的大きくして、電極膜の空隙率が所定値近くになるように電極を圧縮し、一対のプレスローラによる電極の圧縮応力を比較的小さくして、電極の潰れ方が多少大きくなった部分を除去するとともに、電極膜の空隙率が所定値になるように電極を圧縮する。これにより、電極膜が電極箔から剥離することはなく、電極箔が破れることもなく、電極を効率良く圧縮でき、表面が平らな電極が得られる。一方、プレスローラの回転速度を小さくして、電極をゆっくり圧縮する方法を採用しなくて済むので、電極の製造時間は増大しない。また、一対のプレスローラの直径を大きくすることにより、剪断応力を抑制して、殆ど全てを圧縮応力とする方法を採用しなくて済むので、プレスローラを含む設備の大型化を防止できるとともに、電極膜の電極箔からの剥離を防止できる。

【0019】

更に、本発明の第１の観点のプレス方法及び本発明の第４の観点にプレス装置では、一対のプレス板を電極の搬送方向に所定の間隔をあけて２組１セットとして、少なくとも２セット設けたので、各プレス板の面積を比較的小さくすることができる。この結果、一対のプレス板による電極の圧縮に必要な圧縮応力を比較的小型のプレス装置で得ることができるとともに、電極膜の空隙率を所定値まで効率良く低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明実施形態の電池用電極のプレス装置を示す構成図である。

【図2】そのプレス装置によるシート状の電極のプレス工程のうち（ａ）から（ｄ）までの工程図である。

【図3】そのプレス装置によるシート状の電極のプレス工程のうち（ｅ）から（ｈ）までの工程図である。

【図4】そのプレス装置によるシート状の電極のプレス工程のうち（ｉ）から（ｌ）までの工程図である。

【図5】そのプレス装置によるシート状の電極のプレス工程のうち（ｍ）から（ｐ）までの工程図である。

【図6】そのプレス装置によるシート状の電極のプレス工程のうち（ｑ）から（ｔ）までの工程図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、電池用電極のプレス装置１０は、シート状の電極１１を所定の速度で搬送する搬送手段１２と、搬送手段１２により搬送された電極１１を一対のプレスローラ１３ａ，１３ａにより挟んで圧縮するローラプレス機１３とを備える。電池としては、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池等が挙げられる。また電極１１としては、上記電池の正極又は負極が挙げられる。この電極１１は、図示しないが、電極箔と、この電極箔上に電極用ペーストを塗工して形成された電極膜とを有する。例えば、電極１１がリチウムイオン二次電池の正極である場合、電極箔はアルミ箔又は銅箔のいずれかであり、電極用ペーストは導電助剤と結着剤と活物質とを含む。導電助剤としては、アセチレンブラック（ＡＢ）、ケッチェンブラック（ＫＢ）等のカーボンブラックが挙げられ、結着剤としては、有機系のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）が挙げられ、活物質としては、ＬｉＣｏＯ₂、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄、ＬｉＮｉＯ₂、ＬｉＦｅＰＯ₄等の正極活物質が挙げられる。一方、電極がリチウムイオン二次電池の負極である場合、活物質として天然黒鉛や人造黒鉛等の黒鉛からなる負極活物質が用いられること以外は、正極と略同一に構成される。

【0022】

一方、搬送手段１２は、一対の搬送ローラ１２ａ，１２ａと、第１ガイドローラ１２ｂと、第２ガイドローラ１２ｃとを有する。一対の搬送ローラ１２ａ，１２ａは電極１１を挟持して搬送するように構成される。また第１ガイドローラ１２ｂは一対の搬送ローラ１２ａ，１２ａより電極１１の搬送方向上流側に設けられ、電極１１の搬送角度を調整して電極１１を一対の搬送ローラ１２ａ，１２ａに案内するように構成される。更に第２ガイドローラ１２ｃは一対の搬送ローラ１２ａ，１２ａより電極１１の搬送方向下流側に設けられ、電極１１の搬送角度を調整して電極１１を一対のプレスローラ１３ａ，１３ａに案内するように構成される。なお、上記搬送手段１２による電極１１の搬送速度は、好ましくは０．１〜３０ｍ／分、更に好ましくは１〜１０ｍ／分に設定される。ここで、搬送手段１２による電極１１の搬送速度を０．１〜３０ｍ／分の範囲内に限定したのは、０．１ｍ／分未満では電極１１の搬送速度が遅すぎて電極１１の生産性が低下してしまい、３０ｍ／分を越えると電極１１の搬送速度が速すぎて後述の一軸プレス機１６，１７で電極膜を所定の空隙率まで低減できないからである。

【0023】

ローラプレス機１３の一対のプレスローラ１３ａ，１３ａのうち下側のプレスローラ１３ａはロアブロック１３ｂ上面にロア圧力付与手段１３ｃを介して回転可能に取付けられ、上側のプレスローラ１３ａはアッパブロック１３ｄ下面にアッパ圧力付与手段１３ｅを介して回転可能に取付けられる。一対のプレスローラ１３ａ，１３ａは互いに対向するように配設される。またロアブロック１３ｂ及びアッパブロック１３ｄはロア圧力付与手段１３ｃ及びアッパ圧力付与手段１３ｅの圧力が作用しても上下動しないように堅牢に形成される。更にロア圧力付与手段１３ｃ及びアッパ圧力付与手段１３ｅとしては、油圧などを用いた液圧プレスが用いられる。なお、ロア圧力付与手段及びアッパ圧力付与手段として、フライホイールやクランクシャフトなどの機械的機構を用いた機械プレスを用いてもよい。

【0024】

一方、第２ガイドローラ１２ｃと一対のプレスローラ１３ａ，１３ａとの間には、電極１１がローラプレス機１３の一対のプレスローラ１３ａ，１３ａにより圧縮される前に、電極１１をその厚さ方向から一対のプレス板２１〜２４，２１〜２４により挟んで圧縮する一軸プレス機１６，１７が設けられる。一対のプレス板２１〜２４，２１〜２４は、この実施の形態では、電極１１の搬送方向に所定の間隔をあけて２組１セットとして２セット設けられる。即ち、一対のプレス板２１〜２４，２１〜２４は、電極１１の搬送方向の上流側から下流側に向って所定の間隔をあけ、一対の第１プレス板２１，２１、一対の第２プレス板２２，２２、一対の第３プレス板２３，２３及び一対の第４プレス板２４，２４の順に４組配設される。そして、一対の第１プレス板２１，２１及び一対の第２プレス板２２，２２は前側一軸プレス機１６に設けられ、一対の第３プレス板２３，２３及び一対の第４プレス板２４，２４は後側一軸プレス機１７に設けられる。

【0025】

前側一軸プレス機１６は、一対の第１プレス板２１，２１と、一対の第２プレス板２２，２２と、これらのプレス板２１，２２を電極１１の両面にそれぞれ圧接する前側圧力付与手段（図示せず）と、これらのプレス板２１，２２による電極１１の圧縮中にプレス板２１，２２を電極１１の搬送速度に同期して移動させる前側同期手段１８と、プレス板２１，２２による電極１１の圧縮完了後にプレス板２１，２２を電極１１の搬送方向と反対方向に移動させる前側復帰手段１９とを有する。電極１１の下方には電極１１の搬送方向に延びるロアレール２６が設けられ、電極１１の上方には電極１１の搬送方向に延びるアッパレール２７が設けられる。またロアレール２６にはこのロアレール２６に沿って摺動する前側ロアスライダ２８が設けられ、アッパレール２７にはこのアッパレール２７に沿って摺動する前側アッパスライダ２９が設けられる。前側ロアスライダ２８には略逆Ｔ字状の前側ロアアーム３１が取付けられ、前側アッパスライダ２９には略Ｔ字状の前側アッパアーム３２が取付けられる。更に前側ロアアーム３１は下側の第１プレス板２１及び下側の第２プレス板２２にそれぞれ取付けられた第１ロッド２１ａ及び第２ロッド２２ａを上下動可能に保持し、前側アッパアーム３２は上側の第１プレス板２１及び上側の第２プレス板２２にそれぞれ取付けられた第１ロッド２１ａ及び第２ロッド２２ａを上下動可能に保持するように構成される。

【0026】

ロアレール２６及びアッパレール２７は前側圧力付与手段の圧力が作用しても上下動しないように堅牢に形成される。また前側圧力付与手段は、前側ロアアーム３１及び前側アッパアーム３２にそれぞれ設けられ、フライホイールやクランクシャフトなどの機械的機構を用いた機械プレス、或いは油圧などを用いた液圧プレスである。更に前側ロアスライダ２８にはロアレール２６に沿って前側ロアスライダ２８を移動させる前側ロアスライダ駆動モータ（図示せず）が設けられ、前側アッパスライダ２９にはアッパレール２７に沿って前側アッパスライダ２９を移動させる前側アッパスライダ駆動モータ（図示せず）が設けられる。

【0027】

前側同期手段１８は、ロアレール２６と、アッパレール２７と、前側ロアスライダ２８と、前側アッパスライダ２９と、電極１１の搬送速度と同一速度で前側ロアスライダ２８を移動させる前側ロアスライダ駆動モータと、電極１１の搬送速度と同一速度で前側アッパスライダ２９を移動させる前側アッパスライダ駆動モータとを有する。また前側復帰手段１９は、ロアレール２６と、アッパレール２７と、前側ロアスライダ２８と、前側アッパスライダ２９と、電極１１の搬送方向とは反対方向に前側ロアスライダ２８を移動させる前側ロアスライダ駆動モータと、電極１１の搬送方向とは反対方向に前側アッパスライダ２９を移動させる前側アッパスライダ駆動モータとを有する。

【0028】

一方、後側一軸プレス機１７は、一対の第３プレス板２３，２３と、一対の第４プレス板２４，２４と、これらのプレス板２３，２４を電極１１の両面にそれぞれ圧接する後側圧力付与手段（図示せず）と、これらのプレス板２３，２４による電極１１の圧縮中にプレス板２３，２４を電極１１の搬送速度に同期して移動させる後側同期手段３３と、プレス板２３，２４による電極１１の圧縮完了後にプレス板２３，２４を電極１１の搬送方向と反対方向に移動させる後側復帰手段３４とを有する。ロアレール２６にはこのロアレール２６に沿って摺動する後側ロアスライダ３６が設けられ、アッパレール２７にはこのアッパレール２７に沿って摺動する後側アッパスライダ３７が設けられる。後側ロアスライダ３６には略逆Ｔ字状の後側ロアアーム３８が取付けられ、後側アッパスライダ３７には略Ｔ字状の後側アッパアーム３９が取付けられる。更に後側ロアアーム３８は下側の第３プレス板２３及び下側の第４プレス板２４にそれぞれ取付けられた第３ロッド２３ａ及び第４ロッド２４ａを上下動可能に保持し、後側アッパアーム３９は上側の第３プレス板２３及び上側の第４プレス板２４にそれぞれ取付けられた第３ロッド２３ａ及び第４ロッド２４ａを上下動可能に保持するように構成される。

【0029】

ロアレール２６及びアッパレール２７は後側圧力付与手段の圧力が作用しても上下動しないように堅牢に形成される。また後側圧力付与手段は、後側ロアアーム３８及び後側アッパアーム３９にそれぞれ設けられ、フライホイールやクランクシャフトなどの機械的機構を用いた機械プレス、或いは油圧などを用いた液圧プレスである。更に後側ロアスライダ３６にはロアレール２６に沿って後側ロアスライダ３６を移動させる後側ロアスライダ駆動モータ（図示せず）が設けられ、後側アッパスライダ３７にはアッパレール２７に沿って後側アッパスライダ３７を移動させる後側アッパスライダ駆動モータ（図示せず）が設けられる。

【0030】

後側同期手段３３は、ロアレール２６と、アッパレール２７と、後側ロアスライダ３６と、後側アッパスライダ３８と、電極１１の搬送速度と同一速度で後側ロアスライダ３６を移動させる後側ロアスライダ駆動モータと、電極１１の搬送速度と同一速度で後側アッパスライダ３７を移動させる後側アッパスライダ駆動モータとを有する。また後側復帰手段３４は、ロアレール２６と、アッパレール２７と、後側ロアスライダ３６と、後側アッパスライダ３７と、電極１１の搬送方向とは反対方向に後側ロアスライダ３６を移動させる後側ロアスライダ駆動モータと、電極１１の搬送方向とは反対方向に後側アッパスライダ３７を移動させる後側アッパスライダ駆動モータとを有する。

【0031】

なお、第１〜第４プレス板２１〜２４による電極１１の圧縮応力は、好ましくは１０〜５０００ＭＰａ、更に好ましくは１００〜８００ＭＰａに設定される。また一対のプレスローラ１３ａ，１３ａよる電極１１の圧縮応力は、好ましくは５０〜５０００ＭＰａ、更に好ましくは１００〜８００ＭＰａに設定される。ここで、第１〜第４プレス板２１〜２４による電極１１の圧縮応力を１０〜５０００ＭＰａの範囲内に限定したのは、１０ＭＰａ未満では電極膜が所定の空隙率近くになるまで低減できず、５０００ＭＰａを越えると電極１１を必要以上に圧縮して電極膜の空隙率が所定値を下回ってしまうからである。また、一対のプレスローラ１３ａ，１３ａによる電極１１の圧縮応力を５０〜５０００ＭＰａの範囲内に限定したのは、５０ＭＰａ未満では一軸プレス機１６，１７によって電極１１の潰れ方が多少大きくなった部分を除去できず、また電極膜の空隙率を所定値まで低減できず、５０００ＭＰａを越えると電極１１を必要以上に圧縮して電極膜の空隙率が所定値を下回ってしまうからである。また電極１１の第１〜第４プレス板２１〜２４による圧縮後の電極膜の空隙率は２５〜４５％の範囲内に設定されることが好ましく、電極１１を第１〜第４プレス板２１〜２４により圧縮し、更にこの電極１１を一対のプレスローラ１３ａ，１３ａにより圧縮した後の電極膜の空隙率は、電極１１の第１〜第４プレス板２１〜２４による圧縮後の電極膜の空隙率２５〜４５％より小さい範囲内であって、２０〜４０％の範囲内に設定されることが好ましい。

【0032】

一方、第１〜第４プレス板２１〜２４のうち隣り合うプレス板の間隔は、第１〜第４プレス板２１〜２４の電極１１の搬送方向の長さより僅かに短く形成される。これにより、プレス板２１〜２４により二度圧縮されて潰れ方が多少大きくなった部分が電極１１表面に僅かに生じるようになっている。また各プレス板２１〜２４には、図示しないが、電極膜を変形し易くするために電極１１を加熱するヒータ等により構成された加熱手段と、プレス板２１〜２４を電極１１から離脱し易くするために電極１１を冷却する冷却水が通る通路等により構成された冷却手段とがそれぞれ設けられる。

【0033】

このように構成されたプレス装置１０を用いて電極１１をプレスする方法を説明する。先ず電極箔とこの電極箔上に電極用ペーストを塗工して形成された電極膜とを有するシート状の電極１１を搬送手段１２にセットする。具体的には、電極１１を搬送手段１２の第１ガイドローラ１２ｂ、一対の搬送ローラ１２ａ，１２ａ及び第２ガイドローラ１２ｃに掛け渡した後、電極１１の先端を一対のプレスローラ１３ａ，１３ａにより挟む。このとき第１〜第４プレス板２１〜２４は電極１１から離れた状態に保持される（図２（ａ））。次いで一対の搬送ローラ１２ａ，１２ａと一対のプレスローラ１３ａ，１３ａを駆動して電極１１を図１の矢印で示す方向に搬送し、前側同期手段１８及び後側同期手段３３により第１〜第４プレス板２１〜２４を電極１１の搬送速度に同期して移動させる。この状態で前側圧力付与手段及び後側圧力付与手段を駆動して電極１１を第１〜第４プレス板２１〜２４により挟んで圧縮する（図２（ｂ））。そして第４プレス板２４の後端が一対のプレスローラ１３ａ，１３ａに近付いて図２の二点鎖線Ｃの位置に達したときに（図２（ｃ））、前側圧力付与手段及び後側圧力付与手段を駆動して第１〜第４プレス板２１〜２４を電極１１から離す（図２（ｄ））。

【0034】

次に第１〜第４プレス板２１〜２４を前側復帰手段１９及び後側復帰手段３４により電極１１の搬送方向とは反対方向に移動させ、第１プレス板２１の前端が第２ガイドローラ１２ｃに近付いて図３の一点鎖線Ｂの位置に達したときに（図３（ｅ））、前側同期手段１８及び後側同期手段３３により第１〜第４プレス板２１〜２４を電極１１の搬送速度に同期して移動させる。この状態で前側圧力付与手段及び後側圧力付与手段を駆動して電極１１を第１〜第４プレス板２１〜２４により挟んで圧縮する（図３（ｆ））。このとき電極１１の第３及び第４プレス板２３，２４により挟んで圧縮される部分は、既に所定の間隔をあけて圧縮された４つの部分の間に位置する３つの圧縮されていない部分１１ａ，１１ａ，１１ａのうち電極１１の搬送方向上流側の２つの部分１１ａ，１１ａである。なお、上記３つの圧縮されていない部分１１ａ，１１ａ，１１ａのうち電極１１の搬送方向の最も下流側の部分１１ａは、第４プレス板２４が電極１１の搬送方向とは反対側に復帰する距離が短すぎ、電極１１の搬送方向の最も下流側の部分１１ａを第４プレス板２４により十分に圧縮できないため、第４プレス板２４により圧縮されずに、電極１１を全長にわたって圧縮した後に切取って破棄される。そして第４プレス板２４の後端が一対のプレスローラ１３ａ，１３ａに近付いて図３の二点鎖線Ｃの位置に達したときに（図３（ｇ））、前側圧力付与手段及び後側圧力付与手段を駆動して第１〜第４プレス板２１〜２４を電極１１から離す（図３（ｈ））。

【0035】

次に第１〜第４プレス板２１〜２４を前側復帰手段１９及び後側復帰手段３４により電極１１の搬送方向とは反対方向に移動させ、第１プレス板２１の前端が第２ガイドローラ１２ｃに近付いて図４の破線Ａの位置に達したときに（図４（ｉ））、前側同期手段１８及び後側同期手段３３により第１〜第４プレス板２１〜２４を電極１１の搬送速度に同期して移動させる。この状態で前側圧力付与手段及び後側圧力付与手段を駆動して電極１１を第１〜第４プレス板２１〜２４により挟んで圧縮する（図４（ｊ））。このとき電極１１の第４プレス板２４により挟んで圧縮される部分は、第１及び第２プレス板２１，２２により圧縮された部分の間に位置する１つの圧縮されていない部分１１ａである。そして第４プレス板２４の後端が一対のプレスローラ１３ａ，１３ａに近付いて図４の二点鎖線Ｃの位置に達したときに（図４（ｋ））、前側圧力付与手段及び後側圧力付与手段を駆動して第１〜第４プレス板２１〜２４を電極１１から離す（図４（ｌ））。

【0036】

次に第１〜第４プレス板２１〜２４を前側復帰手段１９及び後側復帰手段３４により電極１１の搬送方向とは反対方向に移動させ、第１プレス板２１の前端が第２ガイドローラ１２ｃに近付いて図５の一点鎖線Ｂの位置に達したときに（図５（ｍ））、前側同期手段１８及び後側同期手段３３により第１〜第４プレス板２１〜２４を電極１１の搬送速度に同期して移動させる。この状態で前側圧力付与手段及び後側圧力付与手段を駆動して電極１１を第１〜第４プレス板２１〜２４により挟んで圧縮する（図５（ｎ））。このとき電極１１の第３及び第４プレス板２３，２４により挟んで圧縮される部分は、第２〜第４プレス板２２〜２４により圧縮された部分の間に位置する２つの圧縮されていない部分１１ａ，１１ａである。そして第４プレス板２４の後端が一対のプレスローラ１３ａ，１３ａに近付いて図５の二点鎖線Ｃの位置に達したときに（図５（ｏ））、前側圧力付与手段及び後側圧力付与手段を駆動して第１〜第４プレス板２１〜２４を電極１１から離す（図５（ｐ））。

【0037】

次に第１〜第４プレス板２１〜２４を前側復帰手段１９及び後側復帰手段３４により電極１１の搬送方向とは反対方向に移動させ、第１プレス板２１の前端が第２ガイドローラ１２ｃに近付いて図６の破線Ａの位置に達したときに（図６（ｑ））、前側同期手段１８及び後側同期手段３３により第１〜第４プレス板２１〜２４を電極１１の搬送速度に同期して移動させる。この状態で前側圧力付与手段及び後側圧力付与手段を駆動して電極１１を第１〜第４プレス板２１〜２４により挟んで圧縮する（図６（ｒ））。このとき電極１１の第４プレス板２４により挟んで圧縮される部分は、第１及び第２プレス板２１，２２により圧縮された部分の間に位置する１つの圧縮されていない部分１１ａである。そして第４プレス板２４の後端が一対のプレスローラ１３ａ，１３ａに近付いて図６の二点鎖線Ｃの位置に達したときに（図６（ｓ））、前側圧力付与手段及び後側圧力付与手段を駆動して第１〜第４プレス板２１〜２４を電極１１から離す（図６（ｔ））。上記動作を繰り返して電極１１が略全長にわたって圧縮される。また第１〜第４プレス板２１〜２４による電極１１の圧縮の前半において各プレス板２１〜２４に設けられた加熱手段を作動させることにより、電極１１が加熱されて電極膜が変形し易くなり、第１〜第４プレス板２１〜２４による電極１１の圧縮の後半において各プレス板２１〜２４に設けられた冷却手段を作動させることにより、電極１１が冷却されてプレス板２１〜２４が電極１１から離脱し易くなる。

【0038】

このように電極１１を所定の速度で搬送している状態で、第１〜第４プレス板２１〜２４を電極１１の搬送速度に同期して移動させながら、電極１１をその厚さ方向から第１〜第４プレス板２１〜２４により挟んで圧縮するので、第１〜第４プレス板２１〜２４による縦方向（電極１１の厚さ方向）の圧縮応力のみが電極１１に作用し、第１〜第４プレス板２１〜２４による横方向（電極１１の搬送方向）への剪断応力（ずり応力）が電極１１に作用することはなく、更に第１〜第４プレス板２１〜２４により電極１１を横方向（電極１１の搬送方向）に引っ張る力が電極１１に作用することもない。この結果、電極膜が電極箔から剥離することはなく、電極箔が破れることもない。また第１〜第４プレス板２１〜２４による電極１１の圧縮完了後に、これらのプレス板２１〜２４を電極１１の搬送方向と反対方向に移動させて、再び第１〜第４プレス板２１〜２４により電極１１を圧縮するので、第１〜第４プレス板２１〜２４により電極１１の先端部分を除いた略全面を圧縮できる。更に第１〜第４プレス板２１〜２４による電極１１の圧縮完了後に、所定の速度で搬送された電極を一対のプレスローラ１３ａ，１３ａにより挟んで圧縮するので、第１〜第４プレス板２１〜２４により二度圧縮されて潰れ方が多少大きくなった部分が電極１１表面に生じるけれども、この潰れ方が多少大きくなった部分が一対のプレスローラ１３ａ，１３ａにより均されて、表面が平らな電極１１を作製できる。

【0039】

ここで、第１〜第４プレス板２１〜２４による電極１１の圧縮応力を比較的大きくして、電極膜の空隙率が所定値近くになるように電極を圧縮し、一対のプレスローラ１３ａ，１３ａによる電極１１の圧縮応力を比較的小さくして、電極１１の潰れ方が多少大きくなった部分を除去するとともに、電極膜の空隙率が所定値になるように電極１１を圧縮する。これにより、電極膜が電極箔から剥離することはなく、電極箔が破れることもなく、電極１１を効率良く圧縮でき、表面が平らな電極１１が得られる。またプレス板を電極の搬送方向に所定の間隔をあけて２組１セットとして、２セット設けたので、各プレス板２１〜２４の面積を比較的小さくすることができる。この結果、プレス板２１〜２４による電極１１の圧縮に必要な圧縮応力を比較的小型のプレス装置で得ることができるとともに、電極膜の空隙率を所定値まで効率良く低減できる。

【0040】

なお、上記実施の形態では、一対のプレス板を電極の搬送方向に所定の間隔をあけて２組１セットとして、２セット設けたが、電極の生産性よりも電極膜の正確な空隙率が要求される場合には、一対のプレス板を１組だけ設けたり、２組１セット設けてもよく、電極膜の正確な空隙率に加えて電極の生産性の更なる向上が要求される場合には、一対のプレス板を電極の搬送方向に所定の間隔をあけて２組１セットとして、３セット以上設けてもよい。

【実施例】

【0041】

次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。

【0042】

＜実施例１＞
先ず幅及び長さがそれぞれ２００ｍｍ及び１００ｍであるロール状のアルミ箔からなる電極箔を用意した。次いでＬｉＦｅＰＯ₄からなる正極活物質９０質量％と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）からなる結着剤５質量％と、アセチレンブラック（ＡＢ）からなる導電助剤５質量％とを混合して電極用ペーストを調製した。次に塗工機により電極用ペーストを電極箔上に塗工して、電極箔上に厚さ５０μｍ程度の電極膜を形成した。更にこの電極膜が形成された電極箔を１３０℃の熱風炉に入れて乾燥して空隙率７３％の電極を作製し、この電極をプレス装置で圧縮して電極の空隙率を低減した。

【0043】

上記プレス装置は、図１に示すように、電極１１を搬送する搬送手段１２と、第１及び第２プレス板２１，２２を有する前側一軸プレス機１６と、第３及び第４プレス板２３，２４を有する後側一軸プレス機１７と、一対のプレスローラ１３ａ，１３ａを有するローラプレス機１３とを備えた。搬送手段１２により１ｍ／分の速度で搬送された電極１１を圧力８９ＭＰａの第１〜第４プレス板２１〜２４で挟んで圧縮し電極１１の空隙率を３６％に低減させた後、この電極１１を圧力１００ＭＰａの一対のプレスローラ１３ａ，１３ａで挟んで圧縮し電極１１の空隙率を３５％に低減させた。この電極１１を実施例１とした。なお、第１〜第４プレス板２１〜２４のプレス面は２００ｍｍ及び１００ｍｍの長方形であった。

【0044】

＜比較例１＞
第１〜第４プレス板を用いずに、電極を圧力１００ＭＰａの一対のプレスローラにより挟んで圧縮し電極の空隙率を３５％に低減させたこと以外は、実施例１と同様にして電極を作製した。この電極を比較例１とした。

【0045】

＜比較試験１及び評価＞
実施例１及び比較例１の電極を、幅及び長さがそれぞれ２５ｍｍ及び３０ｍｍになるように打抜いた。そして電極の下面、即ち電極箔の露出する面に両面粘着テープを貼付け、この両面粘着テープの露出面をステンレス製の平板に貼付けることにより、電極をステンレス製の平板上に固定した。次に電極のうち電極膜の露出する上面に粘着テープ（ニチバン社製の登録商標セロテープNo.４０５）を全面にわたって貼付け、この粘着テープの一端を把持して、１０ｍｍ／秒の速度で上方に引上げ、粘着テープを電極から剥がした。そして粘着テープを画像解析して、電極膜が剥離して粘着テープに付着した電極膜の面積を求め、テープ剥離率（％）を算出した。その結果を表１に示す。

【0046】

【表1】

表１から明らかなように、一対のプレスローラのみにより電極を圧縮した比較例１ではテープ剥離率が４１％と大きかったのに対し、第１〜第４プレス板により電極を圧縮した後に、一対のプレスローラで電極を圧縮した実施例１ではテープ剥離率が７％と小さくなった。このことから実施例１の方法で電極を圧縮すると、電極膜が電極箔から剥がれ難い電極を作製できることが分かった。

【符号の説明】

【0047】

１０ プレス装置
１１ 電極
１２ 搬送手段
１３ ローラプレス機
１３ａ プレスローラ
１６，１７ 一軸プレス機
１８，３３ 同期手段
１９，３４ 復帰手段
２１〜２４ プレス板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】