特開 2022-157900 活物質供給装置、電池用電極の製造装置及び活物質供給方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022157900

(43)【公開日】2022-10-14

(54)【発明の名称】活物質供給装置、電池用電極の製造装置及び活物質供給方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/04 20060101AFI20221006BHJP

   H01M 4/139 20100101ALI20221006BHJP

【ＦＩ】

H01M4/04 Z

H01M4/139

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021062392

(22)【出願日】2021-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】519100310

【氏名又は名称】ＡＰＢ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000002288

【氏名又は名称】三洋化成工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001771

【氏名又は名称】弁理士法人虎ノ門知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】堀江 英明

(72)【発明者】

【氏名】榎 健一郎

(72)【発明者】

【氏名】中嶋 勇輔

【テーマコード（参考）】

5H050

【Ｆターム（参考）】

5H050AA19

5H050BA17

5H050CA07

5H050CB07

5H050CB11

5H050GA27

5H050GA29

5H050GA30

5H050HA07

5H050HA12

(57)【要約】      （修正有）

【課題】粉体状の活物質を用いて電極を製造する際に基材フィルム上に形成される活物質層の均一性の低下を抑制しつつ、搬送される基材フィルム上の所望の位置に活物質を安定して供給することができる活物質供給装置、電池用電極の製造装置及び活物質供給方法を提供する。
【解決手段】基材フィルム２１Ｂ上に粉体状の活物質２２ｃを供給する活物質供給装置３００であって、内部に前記活物質が収容されるホッパ３７０と、ホッパ３７０内から、内部が大気圧よりも減圧されたチャンバ内で搬送方向Ｄに搬送される前記基材フィルム２１Ｂに向けて活物質２２ｃを押し出す活物質制御装置３８１とを備える、活物質供給装置３００。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材フィルム上に粉体状の活物質を供給する活物質供給装置であって、
内部に前記活物質が収容されるホッパと、
前記ホッパ内から、内部が大気圧よりも減圧されたチャンバ内で搬送方向に搬送される前記基材フィルムに向けて前記活物質を押し出す活物質制御装置と
を備える、活物質供給装置。

【請求項2】

前記活物質制御装置は、前記基材フィルム上に前記活物質を供給する際には、前記ホッパ内から前記基材フィルムに向けて前記活物質を押し出し、前記基材フィルム上への前記活物質の供給を停止する際には、前記ホッパ内の前記活物質に対して、前記基材フィルムから離れる方向の力を付加する、請求項１に記載の活物質供給装置。

【請求項3】

前記活物質制御装置は、前記ホッパ内の前記活物質に対して挿入され、前記基材フィルムから離れる方向及び前記基材フィルムに近付く方向に移動可能な部材である、請求項１又は２に記載の活物質供給装置。

【請求項4】

前記活物質制御装置は、前記基材フィルムに向いた先端が複数に分岐した分岐部を有し、前記ホッパ内から前記基材フィルムに向けて前記活物質を押し出す際、前記活物質を押し出す方向から見た場合に、前記分岐部の前記活物質を押し出す押出面積が増加する、請求項３に記載の活物質供給装置。

【請求項5】

分岐した前記先端の各々は、フォーク状、ループ状、又は、樹枝状の形状である、請求項４に記載の活物質供給装置。

【請求項6】

前記活物質制御装置は、前記ホッパ内の壁面に設けられ、前記基材フィルムから離れる方向及び前記基材フィルムに近付く方向と交差する軸を回転軸として回転可能な部材である、請求項１又は２に記載の活物質供給装置。

【請求項7】

前記活物質制御装置は、一部が前記ホッパ内に飛び出したプロペラ又はクローラである、請求項６に記載の活物質供給装置。

【請求項8】

前記ホッパと、搬送される前記基材フィルムとの間の位置に設けられ、前記活物質を前記基材フィルムに向けて供給するための開口を開閉するシャッタを更に備え、
前記活物質制御装置は、前記シャッタが前記開口を開いた際に、前記ホッパ内から前記基材フィルムに向けて前記活物質を押し出す、請求項１～７のいずれか一項に記載の活物質供給装置。

【請求項9】

前記シャッタを前記基材フィルムの搬送方向に移動させる開閉機構と、
前記開閉機構を制御する制御部とを更に備える、請求項８に記載の活物質供給装置。

【請求項10】

請求項９に記載の活物質供給装置と、
前記チャンバと、
前記チャンバ内に配置され、前記基材フィルム上に枠体を供給する枠体供給部とを備える、電池用電極の製造装置。

【請求項11】

基材フィルム上に粉体状の活物質を供給する活物質供給方法であって、
内部が大気圧よりも減圧されたチャンバ内に設けられ内部に前記活物質が収容されるホッパ内から、前記チャンバ内で搬送方向に搬送される基材フィルムに向けて前記活物質を押し出す、活物質供給方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、活物質供給装置、電池用電極の製造装置及び活物質供給方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、電池の製造工程において、基材フィルムへの活物質の供給が行われる場合がある。例えば、リチウムイオン二次電池の電極は、集電体上に活物質層を備えている（例えば、特許文献１及び２参照）。かかる活物質層は、一般に、液状媒体中に活物質粒子を含む電極材料が分散された活物質層形成用スラリーを集電体に供給し、乾燥させた後、圧密することで製造することができる。その一方で、液状媒体を使用することなく、乾燥工程を省略して、省エネルギーで低コストに製造する方法も知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、集電体上に粉体状の活物質を供給した後、当該活物質を圧縮することで電池用電極を製造する工程が記載されている。このような粉体状の活物質を電池用電極の製造工程に用いることで乾燥工程を省略して低コストに製造することが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６６３３８６６号公報

【特許文献2】特開２０１９－２０７７５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところが、上記特許文献１のように粉体状の活物質を用いると、基材フィルム上に活物質を供給する際に、粉体状の活物質と共に空気が巻き込まれることがある。当該空気を含む活物質層が基材フィルム上に形成され、当該活物質層を圧縮することとなると、圧縮された空気が噴出することに起因して電極形状が崩れてしまう（言い換えれば、活物質層の均一性が低下してしまう）問題があった。

【0006】

上記問題を解決することを意図して、減圧環境下において基材フィルム上に活物質を供給する構成を、本発明者らは見出した。当該本発明者らが見出した構成によれば、基材フィルム上に形成される活物質層に空気が残存することを抑制することができる。

【0007】

上記本発明者らが見出した構成を利用して、電池用電極を効率的に製造するために、基材フィルムを所定の速度で搬送しつつ、基材フィルム上の所望の位置に活物質を供給することが考えられる。例えば、鉛直方向下向きに開口を有するホッパ内に活物質を収容しておき、当該ホッパから基材フィルムに向けて活物質を供給させることが考えられる。しかしながら、ホッパ内での活物質の挙動は簡単に把握できるものではなく、また、ホッパ内で活物質が押し固められてしまっている場合も想定される。このような理由から、ホッパを用いても、基材フィルム上の搬送方向における所望の位置に活物質を供給することは容易ではない。

【0008】

本発明は、粉体状の活物質を用いて電極を製造する際に基材フィルム上に形成される活物質層の均一性の低下を抑制しつつ、搬送される基材フィルム上の所望の位置に活物質を安定して供給することができる活物質供給装置、電池用電極の製造装置及び活物質供給方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、基材フィルム上に粉体状の活物質を供給する活物質供給装置であって、内部に前記活物質が収容されるホッパと、前記ホッパ内から、内部が大気圧よりも減圧されたチャンバ内で搬送方向に搬送される前記基材フィルムに向けて前記活物質を押し出す活物質制御装置とを備える、活物質供給装置である。

【発明の効果】

【0010】

本発明の活物質供給装置、電池用電極の製造装置及び活物質供給方法によれば、粉体状の活物質を用いて電極を製造する際に基材フィルム上に形成される活物質層の均一性の低下を抑制しつつ、搬送される基材フィルム上の所望の位置に活物質を安定して供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、第１実施形態の電池用電極の製造装置を用いて製造される電池の単セルの断面模式図である。

【図2】図２は、同電池用電極の製造装置の概略図である。

【図3】図３は、同電池用電極の製造装置を構成する活物質供給装置の斜視図である。

【図4】図４は、同活物質供給装置におけるシャッタユニットの斜視図である。

【図5】図５は、シャッタの開閉及び活物質制御装置の制御を説明するための図である。

【図6】図６は、シャッタの開閉及び活物質制御装置の制御を説明するための図である。

【図7】図７は、シャッタの開閉及び活物質制御装置の制御を説明するための図である。

【図8】図８は、シャッタの開閉及び活物質制御装置の制御を説明するための、枠体の平面図である。

【図9】図９は、シャッタの開閉及び活物質制御装置の制御を説明するための図である。

【図10】図１０は、シャッタの開閉及び活物質制御装置の制御を説明するための図である。

【図11】図１１は、シャッタの開閉及び活物質制御装置の制御を説明するための図である。

【図12】図１２は、シャッタの開閉及び活物質制御装置の制御を説明するための図である。

【図13A】図１３Ａは、活物質制御装置の一例を示す図である。

【図13B】図１３Ｂは、活物質制御装置の一例を示す図である。

【図14】図１４は、活物質制御装置の一例を示す図である。

【図15】図１５は、活物質制御装置の一例を示す図である。

【図16A】図１６Ａは、活物質制御装置の一例を示す図である。

【図16B】図１６Ｂは、活物質制御装置の一例を示す図である。

【図17】図１７は、活物質制御装置の一例を示す図である。

【図18】図１８は、活物質制御装置の一例を示す図である。

【図19】図１９は、活物質制御装置の一例を示す図である。

【図20A】図２０Ａは、シャッタが設けられていない場合における活物質制御装置の制御を説明するための図である。

【図20B】図２０Ｂは、シャッタが設けられていない場合における活物質制御装置の制御を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（第１実施形態）
以下、図面を参照して、本発明を適用した第１実施形態について説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴部分を強調する目的で、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、同様の目的で、一部を省略して図示している場合がある。

【0013】

＜組電池（二次電池）＞
実施形態の活物質供給装置、電池用電極の製造装置及び活物質供給方法は、例えば、リチウムイオン電池の製造に適用される。リチウムイオン電池は、複数のリチウムイオン単電池（単セル又は電池セルとも記載する）を組み合わせてモジュール化した組電池、或いは、このような組電池を複数組み合わせて電圧及び容量を調整した電池パックの形態で使用される。

【0014】

＜単セル（電池セル）＞
図１は、単セル１０の断面模式図である。単セル１０を複数組み合わせることで上記の組電池を作製することが可能である。例えば、単セル１０は、２つの電極（電池用電極）としての正極２０ａ及び負極２０ｂと、セパレータ３０とを有する。

【0015】

セパレータ３０は、正極２０ａと負極２０ｂとの間に配置される。組電池において、複数の単セル１０は、正極２０ａと負極２０ｂとを同方向に向けて積層される。

【0016】

セパレータ３０には、電解質が保持される。これにより、セパレータ３０は、電解質層として機能する。セパレータ３０は、正極２０ａ及び負極２０ｂの電極活物質層２２の間に配置され、これらが互いに接触することを抑制する。これにより、セパレータ３０は、正極２０ａと負極２０ｂとの間の隔壁として機能する。

【0017】

セパレータ３０に保持される電解質としては、例えば、電解液またはゲルポリマー電解質などが挙げられる。これらの電解質を用いることで、高いリチウムイオン伝導性が確保される。セパレータの形態としては、例えば、上記電解質を吸収保持するポリマーや繊維からなる多孔性シートのセパレータや不織布セパレータなどを挙げることができる。

【0018】

正極２０ａ及び負極２０ｂは、それぞれ、集電体２１と、電極活物質層２２と、枠体３５とを有する。電極活物質層２２と集電体２１とは、セパレータ３０側からこの順に並ぶ。枠体３５は、額縁状（環状）である。枠体３５は、電極活物質層２２の周囲を囲む。正極２０ａの枠体３５と負極２０ｂの枠体３５とは、互いに溶着され一体化されている。以下の説明において、正極２０ａ及び負極２０ｂの電極活物質層２２を互いに区別する場合、これらをそれぞれ正極活物質層２２ａ、負極活物質層２２ｂと呼ぶ。

【0019】

＜正極集電体の具体例＞
正極集電体層２１ａを構成する正極集電体としては、公知のリチウムイオン単電池に用いられる集電体を用いることができ、例えば、公知の金属集電体及び導電材料と樹脂とから構成されてなる樹脂集電体（特開２０１２－１５０９０５号公報及び国際公開第２０１５－００５１１６号等に記載の樹脂集電体等）を用いることができる。正極集電体層２１ａを構成する正極集電体は、電池特性等の観点から、樹脂集電体であることが好ましい。

【0020】

金属集電体としては、例えば、銅、アルミニウム、チタン、ニッケル、タンタル、ニオブ、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス、アンチモン及びこれらの金属を１種以上含む合金、並びに、ステンレス合金からなる群から選択される一種以上の金属材料が挙げられる。これらの金属材料は、薄板や金属箔等の形態で用いてもよい。また、上記金属材料以外で構成される基材表面にスパッタリング、電着、塗布等の方法により上記金属材料を形成したものを金属集電体として用いてもよい。

【0021】

樹脂集電体としては、導電性フィラーとマトリックス樹脂とを含むことが好ましい。マトリックス樹脂としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）等が挙げられるが、特に限定されない。また、導電性フィラーは、導電性を有する材料から選択されれば特に限定されない。導電性フィラーは、その形状が繊維状である導電性繊維であってもよい。

【0022】

樹脂集電体は、マトリックス樹脂及び導電性フィラーのほかに、その他の成分（分散剤、架橋促進剤、架橋剤、着色剤、紫外線吸収剤、可塑剤等）を含んでいてもよい。また、複数の樹脂集電体を積層して用いてもよく、樹脂集電体と金属箔とを積層して用いても良い。

【0023】

正極集電体層２１ａの厚さは、特に限定されないが、５～１５０μｍであることが好ましい。複数の樹脂集電体を積層して正極集電体層２１ａとして用いる場合には、積層後の全体の厚さが５～１５０μｍであることが好ましい。正極集電体層２１ａは、例えば、マトリックス樹脂、導電性フィラー及び必要により用いるフィラー用分散剤を溶融混練して得られる導電性樹脂組成物を公知の方法でフィルム状に成形することにより得ることができる。

【0024】

＜正極活物質の具体例＞
正極活物質層２２ａは、正極活物質を含む混合物の非結着体であることが好ましい。ここで、非結着体とは、正極活物質層中において正極活物質の位置が固定されておらず、正極活物質同士及び正極活物質同士及び正極活物質と集電体とが不可逆的に固定されていないことを意味する。正極活物質層２２ａが非結着体である場合、正極活物質同士は不可逆的に固定されていないため、正極活物質同士の界面を機械的に破壊することなく分離することができ、正極活物質層２２ａに応力がかかった場合でも正極活物質が移動することで正極活物質層２２ａの破壊を防止することができ好ましい。非結着体である正極活物質層２２ａは、正極活物質層２２ａを、正極活物質と電解液とを含みかつ結着剤を含まない正極活物質層２２ａにする等の方法で得ることができる。なお、本明細書において、結着剤とは、正極活物質同士及び正極活物質と集電体とを可逆的に固定することができない薬剤を意味し、デンプン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、スチレン－ブタジエンゴム、ポリエチレン及びポリプロピレン等の公知の溶剤乾燥型のリチウムイオン電池用結着剤等が挙げられる。これらの結着剤は、溶剤に溶解又は分散して用いられ、溶剤を揮発、留去することで表面が粘着性を示すことなく固体化するので正極活物質同士及び正極活物質と集電体とを可逆的に固定することができない。

【0025】

正極活物質としては、例えば、リチウムと遷移金属との複合酸化物、遷移金属元素が２種である複合酸化物、金属元素が３種類以上である複合酸化物等が挙げられるが、特に限定されない。

【0026】

正極活物質は、その表面の少なくとも一部が高分子化合物を含む被覆材により被覆された被覆正極活物質であってもよい。正極活物質の周囲が被覆材で被覆されていると、正極の体積変化が緩和され、正極の膨張を抑制することができる。

【0027】

被覆材を構成する高分子化合物としては、特開２０１７－０５４７０３号公報及び国際公開第２０１５－００５１１７号等に活物質被覆用樹脂として記載されたものを好適に用いることができる。

【0028】

被覆材には、導電剤が含まれていてもよい。導電剤としては、正極集電体層２１ａに含まれる導電性フィラーと同様のものを好適に用いることができる。

【0029】

正極活物質層２２ａには、粘着性樹脂が含まれていてもよい。粘着性樹脂としては、例えば、特開２０１７－０５４７０３号公報に記載された非水系二次電池活物質被覆用樹脂に少量の有機溶剤を混合してそのガラス転移温度を室温以下に調節したもの、及び、特開平１０－２５５８０５号公報に粘着剤として記載されたもの等を好適に用いることができる。なお、粘着性樹脂は、溶媒成分を揮発させて乾燥させても固体化せずに粘着性（水、溶剤、熱などを使用せずに僅かな圧力を加えることで接着する性質）を有する樹脂を意味する。一方、結着剤として用いられる溶液乾燥型の電極用バインダーは、溶媒成分を揮発させることで乾燥、固体化して活物質同士を強固に接着固定するものを意味する。したがって、上述した結着剤（溶液乾燥型の電極バインダー）と粘着性樹脂とは、異なる材料である。

【0030】

正極活物質層２２ａには、電解質と非水溶媒を含む電解液が含まれていてもよい。電解質としては、公知の電解液に用いられているもの等が使用できる。非水溶媒としては、公知の電解液に用いられているもの（例えば、リン酸エステル、ニトリル化合物等及びこれらの混合物等）等が使用できる。例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）の混合液、又は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とプロピレンカーボネート（ＰＣ）の混合液を用いることができる。

【0031】

正極活物質層２２ａには、導電助剤が含まれていてもよい。導電助剤としては、正極集電体層２１ａに含まれる導電性フィラーと同様の導電性材料を好適に用いることができる。

【0032】

正極活物質層２２ａの厚さは、特に限定されるものではないが、電池性能の観点から、１５０～６００μｍであることが好ましく、２００～４５０μｍであることがより好ましい。

【0033】

＜負極集電体の具体例＞
負極集電体層２１ｂを構成する負極集電体としては、正極集電体で記載した構成と同様のものを適宜選択して用いることができ、同様の方法により得ることができる。負極集電体層２１ｂは、電池特性等の観点から、樹脂集電体であることが好ましい。負極集電体層２１ｂの厚さは、特に限定されないが、５～１５０μｍであることが好ましい。

【0034】

＜負極活物質の具体例＞
負極活物質層２２ｂは、負極活物質を含む混合物の非結着体であることが好ましい。負極活物質層が非結着体であることが好ましい理由、及び非結着体である負極活物質層２２ｂを得る方法等は、正極活物質層２２ａが非結着体であることが好ましい理由、及び非結着体である正極活物質層２２ａを得る方法と同様である。

【0035】

負極活物質としては、例えば、炭素系材料、珪素系材料及びこれらの混合物などを用いることができるが、特に限定されない。

【0036】

負極活物質は、その表面の少なくとも一部が高分子化合物を含む被覆材により被覆された被覆負極活物質であってもよい。負極活物質の周囲が被覆材で被覆されていると、負極の体積変化が緩和され、負極の膨張を抑制することができる。

【0037】

被覆材としては、被覆正極活物質を構成する被覆材と同様のものを好適に用いることができる。

【0038】

負極活物質層２２ｂは、電解質と非水溶媒を含む電解液を含有する。電解液の組成は、正極活物質層２２ａに含まれる電解液と同様の電解液を好適に用いることができる。

【0039】

負極活物質層２２ｂには、導電助剤が含まれていてもよい。導電助剤としては、正極活物質層２２ａに含まれる導電性フィラーと同様の導電性材料を好適に用いることができる。

【0040】

負極活物質層２２ｂには、粘着性樹脂が含まれていてもよい。粘着性樹脂としては、正極活物質層２２ａの任意成分である粘着性樹脂と同様のものを好適に用いることができる。

【0041】

負極活物質層２２ｂの厚さは、特に限定されるものではないが、電池性能の観点から、１５０～６００μｍであることが好ましく、２００～４５０μｍであることがより好ましい。

【0042】

＜セパレータの具体例＞
セパレータ３０に保持される電解質としては、例えば、電解液又はゲルポリマー電解質などが挙げられる。セパレータ３０は、これらの電解質を用いることで、高いリチウムイオン伝導性が確保される。セパレータ３０の形態としては、例えば、ポリエチレン又はポリプロピレン製の多孔性フィルム等が挙げられるが、特に限定されない。

【0043】

＜枠体の具体例＞
枠体３５としては、電解液に対して耐久性のある材料であれば特に限定されないが、例えば、高分子材料が好ましく、熱硬化性高分子材料がより好ましい。枠体３５を構成する材料としては、絶縁性、シール性（液密性）、電池動作温度下での耐熱性等を有するものであればよく、樹脂材料が好適に採用される。より具体的には、枠体３５としては、例えば、エポキシ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂及びポリフッ化ビニリデン樹脂等が挙げられ、耐久性が高く取り扱いが容易であることからエポキシ系樹脂が好ましい。

【0044】

＜製造装置及び電池用電極の製造方法＞
次に、本実施形態の製造装置及び電池用電極の製造方法（以下、製造方法と略して呼ぶ）について説明する。例えば、電池製造装置及び製造方法では、まず正極２０ａ及び負極２０ｂが製造される。正極２０ａの製造方法と負極２０ｂの製造方法とは、主に電極活物質層２２に含まれる電極活物質が異なる。ここでは、電極２０の製造方法として、正極２０ａ及び負極２０ｂの製造方法をまとめて説明する。

【0045】

図２は、製造装置１０００の概略図である。例えば、製造装置１０００は、チャンバ１００、枠体供給装置（枠体供給部）２００、活物質供給装置（活物質供給部）３００、及び、ロールプレス４００を含む。

【0046】

なお、以下では、基材フィルムが帯状の集電体２１Ｂである場合を一例として説明する。即ち、以下では、電池用電極製造装置１０００として、集電体への活物質の供給を行なう装置について説明する。但し、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、基材フィルムは、集電体、セパレータ、転写用のフィルムのいずれでもよい。基材フィルムがセパレータや転写用のフィルムである場合でも、以下で説明する実施形態は同様に適用が可能である。

【0047】

チャンバ１００は、内部を大気圧よりも減圧された状態に保持できる部屋である。チャンバ１００の内部は、図示しない減圧ポンプにより大気圧よりも減圧される。なお、標準大気圧は、約１０１３ｈＰａ（約１０^５Ｐａ）である。

【0048】

例えば、チャンバ１００の外部に集電体ロール２１Ｒが配置され、集電体ロール２１Ｒから引き出された帯状の集電体２１Ｂが、スリットを通してチャンバ１００の内部に搬送される。なお、集電体２１Ｂは、前記集電体２１が所定の形状に切り出される前のものである。集電体２１Ｂは、搬送方向Ｄに沿って搬送される。例えば、集電体２１Ｂは、ベルトコンベア等の搬送装置によって、所定の速度で搬送される。以下では、集電体２１Ｂが搬送される方向を下流側Ｄ１、その反対方向を上流側Ｄ２として説明する。なお、集電体ロール２１Ｒが配置されるチャンバ１００の外部空間は、常圧であってもよいし、チャンバ１００と異なるチャンバによって減圧されていてもよい。

【0049】

枠体供給装置２００は、搬送される集電体２１Ｂに対して枠体３５を供給する。なお、図２では枠体供給装置２００がチャンバ１００の内部に配置される場合を示すが、枠体供給装置２００はチャンバ１００の外部に配置されてもよい。例えば、枠体供給装置２００は、ロボットアームを有し、事前に製造された枠体３５を、搬送される集電体２１Ｂ上の所定の位置に配置する。なお、枠体３５を集電体２１Ｂに配置した後、集電体２１Ｂ及び枠体３５を挟み込むようにロールプレスで圧縮することとしてもよい。

【0050】

なお、枠体３５を製造する方法については特に限定されるものではない。例えば、枠体３５は、高分子材料等の所定の材料から成るシート乃至ブロックに対する切削加工によって、所定の形状に形成することができる。一例を挙げると、枠体３５は、所定の材料から成る素材シートから打ち抜くことで得られる。

【0051】

また、例えば、枠体３５は、射出成形等の枠型を用いた手法によって、所定の形状に形成することができる。一例を挙げると、所定の形状の内部空間を有する金型が事前に作製され、当該金型に対する射出成形を行なうことにより、枠体３５を所定の形状に形成することができる。

【0052】

また、例えば、枠体３５は、基材上に所定の材料を吐出したり塗布したりすることで、所定の形状に形成することができる。一例を挙げると、枠体３５は、ディスペンサーによって所定の形状に形成することができる。即ち、ディスペンサーによる制御の下、ノズルから基材に対して所定の材料を所定の量だけ吐出させることにより、枠体３５を形成することができる。別の例を挙げると、スクリーン印刷機等のコーターによって、基材上に所定の材料を所定の形状に塗布することで、枠体３５を形成することができる。

【0053】

より具体的には、枠体３５は、ディスペンサーやコーター等によって、基材上に、所定の材料を所定の形状となるように吐出又は塗布し、乾燥後に基材から剥離させることで形成することができる。或いは、枠体３５は、ディスペンサーやコーター等によって、基材上に、２液硬化樹脂やＵＶ硬化用樹脂といった所定の材料を所定の形状となるように吐出又は塗布し、硬化後に基材から剥離させることで形成することができる。

【0054】

その他、枠体３５は、種々の手法によって所定の形状に形成することが可能である。例えば、所定の形状となるように、所定の材料から成るシート乃至ブロックを組むことによって、枠体３５を所定の形状に形成してもよい。また、例えば、所定の材料から成るシートを基材の長手方向に配置し、垂直方向に当該材料を吐出又は塗布することで、枠体３５を所定の形状に形成してもよい。或いは、枠体３５は、任意方式の３Ｄプリンタによって製造することもできる。

【0055】

また、図２においては予め製造された枠体３５を集電体２１Ｂ上に置くものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、枠体３５は、集電体２１Ｂの上で製造されてもよい。一例を挙げると、集電体２１Ｂを基材とし、ディスペンサーやコーター等によって集電体２１Ｂ上に所定の材料を所定の形状に吐出又は塗布することで、集電体２１Ｂ上に枠体３５を形成することができる。

【0056】

活物質供給装置３００は、図２に示す通り、チャンバ１００内で搬送される集電体２１Ｂ上に、粉体状の活物質２２ｃを供給する。活物質２２ｃは、電極活物質及び導電助剤を含む、複数の電極用造粒粒子のことを意味する。

【0057】

例えば、活物質供給装置３００は、図３に示すように、スクリューコンベア３１０と、投入シュート３２０と、排出シュート３３０と、シャッタユニット３４０と、超音波振動機３５０と、ならしブラシ３６０と、を備える。なお、図３はあくまで一例であり、集電体２１Ｂへの活物質２２ｃの供給を実現できる限り、任意の変形が可能である。

【0058】

投入シュート３２０及び排出シュート３３０で、ホッパ３７０が構成される。ホッパ３７０は、チャンバ１００内に配置される。なお、図３では図示を省略するが、活物質供給装置３００は、ホッパ３７０内から集電体２１Ｂに向けて活物質２２ｃを押し出す活物質制御装置３８０を更に備える。活物質制御装置３８０については後述する。前記枠体供給装置２００は、ホッパ３７０よりも上流側Ｄ２に配置される。すなわち、集電体２１Ｂ上に枠体３５を供給した後で、集電体２１Ｂ上に活物質２２ｃを供給する。スクリューコンベア３１０は、活物質２２ｃを投入シュート３２０へ運搬する。スクリューコンベア３１０の一方の端部は、チャンバ１００の外部に配置された、活物質２２ｃの貯蔵部など（不図示）へ接続されている。また、スクリューコンベア３１０の他方の端部は、投入シュート３２０へ接続されている。

【0059】

投入シュート３２０は、スクリューコンベア３１０から運搬された活物質２２ｃを、排出シュート３３０内に落とす。すなわち、ホッパ３７０は、チャンバ１００内に設けられ、内部に活物質２２ｃが収容される。排出シュート３３０は、上下方向に延びる筒状である。排出シュート３３０の下端部には、開口３３１が形成されている。排出シュート３３０は、投入シュート３２０よりも下方に配置されている。すなわち、ホッパ３７０の下端部には、開口３３１が形成される。開口３３１は、水平面に沿うように形成される。開口３３１は、チャンバ１００内に配置された集電体２１Ｂ上に（集電体２１Ｂに向けて）活物質２２ｃを供給する。スクリューコンベア３１０から投入シュート３２０に運搬された活物質２２ｃは、排出シュート３３０内に自由落下する。ホッパ３７０の内部には、活物質２２ｃが収容される。なお、スクリューコンベア３１０上で活物質２２ｃが塊状となっている場合に、その塊状となっている活物質２２ｃを粉砕する解砕機を、活物質供給装置３００が備えてもよい。

【0060】

図３及び図４に示すように、シャッタユニット３４０は、第１シャッタ扉（シャッタ）３４１と、第２シャッタ扉（シャッタ）３４２と、第１開閉機構（開閉機構）３４３と、第２開閉機構（開閉機構）３４４と、を有する。すなわち、活物質供給装置３００は、シャッタとして２枚のシャッタ扉３４１，３４２を有する。シャッタ扉３４１，３４２は、それぞれ平板状である。シャッタ扉３４１，３４２は、それぞれ水平面に沿うように配置されている。

【0061】

図４及び図５に示すように、第１シャッタ扉３４１は、平面視で矩形状を呈する平板である。第１シャッタ扉３４１における一つの縁部には傾斜面３４１ａが形成される。傾斜面３４１ａは、第１シャッタ扉３４１の幅方向Ｅの全長にわたって形成される。同様に、第２シャッタ扉３４２には、傾斜面３４２ａが形成される。なお、図５は、図３中の切断線Ａ１－Ａ１の断面図である。

【0062】

第２シャッタ扉３４２は、第１シャッタ扉３４１よりも下流側Ｄ１に配置され、傾斜面３４１ａは、第１シャッタ扉（シャッタ）３４１における下流側Ｄの端部に配置され、傾斜面３４２ａは、第２シャッタ扉３４２における上流側Ｄ２の端部に配置される。すなわち、第１シャッタ扉３４１の傾斜面３４１ａ及び第２シャッタ扉３４２の傾斜面３４２ａは、搬送方向Ｄに対向する。

【0063】

シャッタ扉３４１，３４２は、排出シュート３３０の開口３３１を開閉する。ここでシャッタ扉３４１，３４２が開口３３１を開くとは、シャッタ扉３４１，３４２が開口３３１の少なくとも一部を覆わない状態にあることを意味する。シャッタ扉３４１，３４２が開口３３１を閉じるとは、シャッタ扉３４１，３４２が開口３３１を塞ぐ状態にあることを意味する。

【0064】

第１開閉機構３４３は、モータ３４５と、アーム３４６とを有する。モータ３４５では、本体３４７に対して回転軸３４８が、回転軸３４８の軸線回りに回転する。回転軸３４８の外周面には、雄ネジが形成されている。モータ３４５は、回転軸３４８が搬送方向Ｄに延びるように配置されている。本体３４７は、チャンバ１００の床などに固定されている。アーム３４６の第１端部には、図示しない雌ネジが形成されている。この雌ネジは、モータ３４５の回転軸３４８の雄ネジに嵌め合っている。アーム３４６における第１端部とは反対の第２端部は、第１シャッタ扉３４１の上面に固定されている。

【0065】

以上のように構成された第１シャッタ扉３４１及び第１開閉機構３４３では、例えば、モータ３４５に対して所定の向きに電圧を印加すると、回転軸３４８が所定の向きに回転する。これにより、回転軸３４８にアーム３４６を介して接続された第１シャッタ扉３４１は、下流側Ｄ１に移動する。同様に、モータ３４５に対して所定の向きと反対の向きに電圧を印加すると、回転軸３４８が所定の向きと反対の向きに回転する。これにより、第１シャッタ扉３４１は、上流側Ｄ２に移動する。

【0066】

このように、第１開閉機構３４３は、第１シャッタ扉３４１を搬送方向Ｄに移動させる。第２開閉機構３４４は、第１開閉機構３４３と同様に構成され、第２シャッタ扉３４２を搬送方向Ｄに移動させる。第１開閉機構３４３及び第２開閉機構３４４によって、第１シャッタ扉３４１及び第２シャッタ扉３４２は互いに独立して移動することができる。

【0067】

図３に示すように、超音波振動機３５０は、排出シュート３３０下部の外壁に設けられている。つまり、超音波振動機３５０は、排出シュート３３０における活物質２２ｃが堆積する部位の外側に設けられている。超音波振動機３５０は、超音波を発生することで排出シュート３３０の下部に堆積した活物質２２ｃを振動させる。超音波振動機３５０は、排出シュート３３０内に堆積した活物質２２ｃを均一にならす役割を有する。

【0068】

ならしブラシ３６０は、図示しないモータにより水平面に沿って移動する。ならしブラシ３６０は、排出シュート３３０内に堆積した活物質２２ｃの上面を平坦にならす役割を有する。以上のように、本実施形態では、開口３３１を有する活物質供給装置３００の一部が、チャンバ１００内に配置される。なお、活物質供給装置３００は、少なくとも開口３３１がチャンバ１００内に配置されていればよい。活物質供給装置３００の全体が、チャンバ１００内に配置されてもよい。

【0069】

活物質供給装置３００は、開口３３１の下方に枠体３５の内部空間３５ａが位置するときに、シャッタ扉３４１，３４２が開くように制御される。これにより、開口３３１から供給された活物質２２ｃは、集電体２１Ｂ上であって枠体３５の内部空間３５ａに第１の厚さで配置される。このように、活物質供給装置３００は、集電体２１Ｂ上に設けられた枠体３５内に活物質２２ｃを供給する。例えば、第１の厚さは、枠体３５の厚さよりも厚い。シャッタ扉３４１，３４２が開くタイミングを、開口３３１の下方に枠体３５の内部空間３５ａが位置するときに合わせるのには、搬送速度、枠体３５の搬送方向Ｄの長さなどを考慮した、公知の時間制御などが用いられる。なお、製造装置１０００が枠体３５の搬送方向Ｄの位置を検出する位置センサを備えてもよい。そして、位置センサが検出した枠体３５の位置に基づいて、制御部（図示せず）が開閉機構３４３，３４４によりシャッタ扉３４１，３４２が開くタイミングを合わせてもよい。シャッタ扉３４１，３４２の開閉制御については、後で詳しく述べる。

【0070】

ロールプレス４００は、集電体２１Ｂ上に供給された活物質２２ｃを圧縮する。ロールプレス４００は、一対の圧縮ローラ４０１と、駆動部４０２とを有する。一対の圧縮ローラ４０１の間には、集電体２１Ｂ、枠体３５、及び活物質２２ｃが挟まれる。ロールプレス４００は、第１の厚さの活物質２２ｃを、第１の厚さよりも薄い第２の厚さに圧縮する。例えば、第２の厚さは、枠体３５の厚さである。なお、ロールプレス４００の構成は、これらに限定されない。

【0071】

制御部は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリと、を有する。メモリには、ＣＰＵを動作させるための制御プログラム、各種データなどが記憶される。制御部は、第１開閉機構３４３、第２開閉機構などに接続されている。制御部は、第１開閉機構３４３、第２開閉機構３４４などを制御する。制御部は、第１開閉機構３４３、第２開閉機構３４４により、枠体３５の内部空間３５ａに活物質２２ｃを供給する。

【0072】

次に、シャッタ扉３４１，３４２の開閉制御について説明する。なお、本実施形態では、チャンバ１００内でホッパ３７０は固定されている。制御部は、開口３３１のうちシャッタ扉３４１，３４２により閉じられていない部分の下方に枠体３５の内部空間３５ａが位置するように、開閉機構３４３，３４４によりシャッタ扉３４１，３４２をそれぞれ移動させる。言い換えれば、制御部は、開口３３１の下方に枠体３５の内部空間３５ａが位置する場合のみ開口３３１を開くよう制御する。

【0073】

以下、シャッタ扉３４１，３４２及び活物質制御装置３８０の制御について、図面を参照しながら具体的に説明する。図５に示すように、制御部は、予め、開閉機構３４３，３４４により、第２シャッタ扉３４２のみが開口３３１を閉じるように配置する。すなわち、搬送方向Ｄにおいて、第２シャッタ扉３４２の上流側Ｄ２の端が、開口３３１の上流側Ｄ２の端に一致するように配置する。第１シャッタ扉３４１は、第２シャッタ扉３４２よりも上流側Ｄ２で、第２シャッタ扉３４２に突き合わせるように配置される。集電体２１Ｂ及び枠体３５は、矢印Ｂ１で示すように下流側Ｄ１に搬送される。

【0074】

また、図５に示すように、制御部は、活物質制御装置３８１を、ホッパ３７０内の活物質２２ｃに対して挿入する。活物質制御装置３８１は、活物質制御装置３８０の一例であり、集電体２１Ｂから離れる方向及び集電体２１Ｂに近付く方向に移動可能な部材である。具体的には、図５に示す場合、活物質制御装置３８１は、例えばモータによって駆動され、上下方向（搬送方向Ｄ及び幅方向Ｅに垂直な方向）に移動可能に構成される。

【0075】

なお、図５及び図６に示すように、活物質制御装置３８１の先端は分岐部となっている。即ち、活物質制御装置３８１は、集電体２１Ｂに向いた先端が複数に分岐した分岐部を有する。当該分岐部は、ホッパ３７０内から集電体２１Ｂに向けて活物質２２ｃを押し出す際、活物質２２ｃを押し出す方向から見た場合に、分岐部の活物質２２ｃを押し出す押出面積が増加するように構成される。即ち、活物質２２ｃを押し出す際、活物質制御装置３８１の先端は、活物質２２ｃの中を下方向に移動して、進行方向から受ける抵抗の力によって開度が増加し、活物質２２ｃを押し出す押出面積が増加する。これにより、活物質制御装置３８１は、ホッパ３７０内から集電体２１Ｂに向けて活物質２２ｃを効率的に押し出すことができる。

【0076】

制御部は、活物質供給工程と活物質停止工程とを行なう。活物質供給工程では、制御部は、第２開閉機構３４４により、第２シャッタ扉３４２を、枠体３５の移動に同期して下流側Ｄ１に移動させて、開口３３１を開く。言い換えれば、制御部は、枠体３５の移動と第２シャッタ扉３４２の移動とを時間的に一致させて、開口３３１を開く。更に、活物質供給工程では、活物質制御装置３８１は、集電体２１Ｂに向けて、ホッパ３７０内から活物質２２ｃを押し出す。

【0077】

より詳しく説明すると、搬送方向Ｄにおいて、活物質２２ｃを供給する対象となる枠体３５（以下では枠体３５Ａと呼ぶ）の下流側Ｄ１の内縁３５ｂが、活物質供給装置３００の開口３３１の上流側Ｄ２の端に一致したときに、第２開閉機構３４４により第２シャッタ扉３４２を下流側Ｄ１に移動させる。この時、図７に示すように、搬送方向Ｄにおいて、枠体３５Ａの下流側Ｄ１の内縁３５ｂと、第２シャッタ扉３４２の上流側Ｄ２の端とが一致するように、第２シャッタ扉３４２を下流側Ｄ１に所定の速度で移動させる。すなわち、枠体３５Ａの移動に合わせて、第２シャッタ扉３４２を移動させる。また、第２シャッタ扉３４２が移動する間、活物質制御装置３８１は、集電体２１Ｂに向けて、ホッパ３７０内から活物質２２ｃを押し出す。図７に示すように、活物質２２ｃを押し出している間、活物質制御装置３８１の先端における押出面積は増加しており、ホッパ３７０内から集電体２１Ｂに向けて活物質２２ｃを効率的に押し出すことができる。これにより、図７及び図８に示す通り、排出シュート３３０内の活物質２２ｃが、開口３３１を通して、枠体３５の内部空間３５ａにおける内縁３５ｂの近くに供給される。

【0078】

図９に示すように、搬送方向Ｄにおいて、第２シャッタ扉３４２の上流側Ｄ２の端が開口３３１の下流側Ｄ１の端に達したら、制御部は第２開閉機構３４４により第２シャッタ扉３４２を停止させる。図９においても、活物質制御装置３８１は、集電体２１Ｂに向けて、ホッパ３７０内から活物質２２ｃを押し出す処理を継続する。

【0079】

ホッパ３７０が、枠体３５の内部空間３５ａに活物質２２ｃを所定の量、供給し終えると、活物質供給工程を終了し、活物質停止工程に移行する。活物質停止工程では、制御部は、第１開閉機構３４３により第１シャッタ扉３４１を下流側Ｄ１に移動させて、開口３３１を閉じる。

【0080】

より詳しく説明すると、図１０に示すように、搬送方向Ｄにおいて、枠体３５Ａの上流側Ｄ２の内縁３５ｃが第１シャッタ扉３４１の下流側Ｄ１の端に達したら、制御部は第１開閉機構３４３により第１シャッタ扉３４１を下流側Ｄ１に移動させる。活物質制御装置３８１は、枠体３５Ａの上流側Ｄ２の内縁３５ｃが第１シャッタ扉３４１の下流側Ｄ１の端に達するまでの間、集電体２１Ｂに向けてホッパ３７０内から活物質２２ｃを押し出す処理を継続する。このとき図１０に示すように、搬送方向Ｄにおいて、枠体３５Ａの上流側Ｄ２の内縁３５ｃと、第１シャッタ扉３４１の下流側Ｄ１の端とが一致するように、第１シャッタ扉３４１を下流側Ｄ１に所定の速度で移動させる。すなわち、枠体３５Ａの移動に合わせて、第１シャッタ扉３４１を移動させる。そして、搬送方向Ｄにおいて、第１シャッタ扉３４１の下流側Ｄ１の端が開口３３１の下流側Ｄ１の端に達したら、制御部は、第１開閉機構３４３により第１シャッタ扉３４１を停止させる。このとき、第１シャッタ扉３４１は、第２シャッタ扉３４２に突き合わせるように配置される。

【0081】

次に、制御部は図１２に示すように、開閉機構３４３，３４４によりシャッタ扉３４１，３４２を一体にして上流側Ｄ２に移動させ、待機させる。この時、活物質制御装置３８１は、ホッパ３７０内の活物質２２ｃに対して、集電体２１Ｂから離れる方向の力を付加する。即ち、活物質制御装置３８１は、集電体２１Ｂ上への活物質２２ｃの供給を停止する際には、ホッパ３７０内の活物質２２ｃに対して、集電体２１Ｂから離れる方向の力を付加する。例えば、活物質制御装置３８１は、図１２に示す通り、集電体２１Ｂから離れる方向（上方向）に移動しながら、周囲の活物質２２ｃに対して上方向の力を付加する。この時、活物質制御装置３８１の先端の分岐部は開度が低下している。即ち、活物質２２ｃの供給を停止する際、活物質制御装置３８１の先端は、活物質２２ｃの中を上方向に移動して、進行方向から受ける抵抗の力によって開度が低下する。これにより、活物質制御装置３８１は、活物質２２ｃの中を少ない抵抗で移動し、例えば図５に示した位置まで容易に戻ることができる。そして、制御部は、シャッタ扉３４１，３４２を図５に示した位置まで移動させ、待機させる。

【0082】

以上で、活物質停止工程を終了する。制御部は、活物質２２ｃを供給する対象となる枠体３５Ａを、１つ上流側Ｄ２の枠体３５に変更し、変更した枠体３５に対して、活物質供給工程及び活物質停止工程を繰り返す。このように、本実施形態の活物質供給方法では、ホッパ３７０の開口３３１をシャッタ扉３４１，３４２で開閉しつつ、活物質制御装置３８１によって、ホッパ３７０内から活物質２２ｃを押し出すことで、活物質の供給を行なうことができる。

【0083】

上述した通り、シャッタを用いた活物質供給方法には、例えば図１０及び図１１に示した通り、シャッタを閉じる工程が含まれる。当該工程は、活物質２２ｃの中にシャッタを差し込むことで、集電体２１Ｂへの活物質２２ｃの供給を停止させるものと言える。ここで、第１シャッタ扉３４１や第２シャッタ扉３４２のようなシャッタは一定の体積を有する部材であるところ、シャッタを閉じる際には、一定量の活物質２２ｃがホッパ３７０内に押し戻される。そして、ホッパ３７０内に押し戻された活物質２２ｃの体積に応じてホッパ３７０内の圧力が上昇し、活物質２２ｃが押し固められてしまう場合がある。

【0084】

このような場合であっても、活物質制御装置３８１によれば、ホッパ３７０内から活物質２２ｃを押し出すことができる。即ち、活物質制御装置３８１によれば、ホッパ３７０内の活物質２２ｃに対して直接的な力を付加することができ、活物質の供給及び供給停止を精度良く切り替えて、搬送される集電体２１Ｂ上の所望の位置に活物質２２ｃを安定して供給することができる。

【0085】

なお、図５～図１２では、活物質制御装置３８０の一例として、先端が二股に分岐した活物質制御装置３８１について説明した。しかしながら、活物質制御装置３８０の形状については種々の変形が可能である。

【0086】

例えば、図５～図１２における活物質制御装置３８１に代えて、図１３Ａ及び図１３Ｂに示す活物質制御装置３８２、図１４に示す活物質制御装置３８３、或いは、図１５に示す活物質制御装置３８４を使用することとしても構わない。活物質制御装置３８２、活物質制御装置３８３及び活物質制御装置３８４のぞれぞれは、集電体２１Ｂに向いた先端が複数に分岐した分岐部を有し、ホッパ３７０内から集電体２１Ｂに向けて活物質２２ｃを押し出す際、活物質２２ｃを押し出す方向から見た場合に、分岐部の活物質２２ｃを押し出す押出面積が増加するよう構成される。例えば、活物質制御装置３８２は、ホッパ３７０内から集電体２１Ｂに向けて活物質２２ｃを押し出す際には図１３Ａに示すように押出面積が増加し、活物質２２ｃの供給を停止する際には図１３Ｂに示すように押出面積が低下するように構成される。活物質制御装置３８２の分岐した先端の各々は、段階的に更に分岐する樹枝状の形状となっている。また、活物質制御装置３８３の分岐した先端の各々は、フォーク状の形状となっている。また、活物質制御装置３８４の分岐した先端の各々は、ループ状の形状となっている。

【0087】

これまで、ホッパ３７０内から集電体２１Ｂに向けて活物質２２ｃを押し出す活物質制御装置３８０の例として、ホッパ３７０内の活物質２２ｃに対して挿入される活物質制御装置３８１～３８４について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。

【0088】

活物質制御装置３８０の別の例として、図１６Ａ及び図１６Ｂに活物質制御装置３８５ａ及び活物質制御装置３８５ｂを示す。なお、以下の説明において活物質制御装置３８５ａと活物質制御装置３８５ｂとを特に区別しない場合、単に活物質制御装置３８５とも記載する。活物質制御装置３８５は、ホッパ３７０内の壁面に設けられ、集電体２１Ｂから離れる方向及び集電体２１Ｂに近付く方向と交差する軸を回転軸として回転可能な部材である。例えば、活物質制御装置３８５は、例えばモータによって駆動され、幅方向Ｅを回転軸として回転可能に構成される。図１６Ｂに示す通り、活物質制御装置３８５ａ及び活物質制御装置３８５ｂは、一部がホッパ３７０内に飛び出したプロペラである。

【0089】

例えば、集電体２１Ｂ上に活物質２２ｃを供給する際、活物質制御装置３８５ａ及び活物質制御装置３８５ｂの各々は、図１６Ｂにおいて矢印で示す方向に回転する。これにより、活物質制御装置３８５ａ及び活物質制御装置３８５ｂは、ホッパ３７０内から集電体２１Ｂに向けて活物質２２ｃを押し出すことができる。また、集電体２１Ｂ上への活物質２２ｃの供給を停止する際、活物質制御装置３８５ａ及び活物質制御装置３８５ｂは、停止（一方が停止又は両方が停止、いずれの場合も含む）、又は、図１６Ｂにおいて矢印で示す方向と反対方向に回転（一方が停止し他方が反対方向に回転又は両方が反対方向に回転、いずれの場合も含む）する。これにより、活物質制御装置３８５ａ及び活物質制御装置３８５ｂは、ホッパ３７０内の活物質２２ｃに対して集電体２１Ｂから離れる方向の力を付加し、活物質２２ｃの供給を停止させることができる。

【0090】

なお、図１６Ａ及び図１６Ｂでは、活物質制御装置３８５を３枚の羽根を有するプロペラの形状で示したが、活物質制御装置３８５の形状については特に限定されるものではない。即ち、プロペラにおける羽根の個々の形状や、羽根の数などについては適宜変更が可能である。また、活物質制御装置３８５は、プロペラでなくクローラであってもよい。例えば、図１６Ｂに示した活物質制御装置３８５ａ及び活物質制御装置３８５ｂにおいて、羽根の先端を結合するようにカバーを設けてクローラとすることとしてもよい。

【0091】

活物質制御装置３８０の別の例として、図１７に活物質制御装置３８６を示す。活物質制御装置３８６は、ホッパ３７０内の壁面に設けられ、ホッパ３７０内の壁面と垂直な方向に移動可能に構成される。図１７に示す場合、活物質制御装置３８６は、例えばモータによって駆動され、搬送方向Ｄに移動可能に構成される。

【0092】

例えば、集電体２１Ｂ上に活物質２２ｃを供給する際、活物質制御装置３８６は、搬送方向Ｄの下流側Ｄ１に移動する。これにより、活物質制御装置３８６は、ホッパ３７０内の圧力を上昇させて、ホッパ３７０内から集電体２１Ｂに向けて活物質２２ｃを押し出すことができる。また、集電体２１Ｂ上への活物質２２ｃの供給を停止する際、活物質制御装置３８６は、搬送方向Ｄの上流側Ｄ２に移動する。これにより、活物質制御装置３８６は、ホッパ３７０内の圧力を低下させて、活物質２２ｃの供給を停止させることができる。なお、図１７では活物質制御装置３８６を１つ示すが、例えばホッパ３７０内の壁面における複数の位置に活物質制御装置３８６が設けられる場合であっても構わない。

【0093】

活物質制御装置３８０の別の例として、図１８に活物質制御装置３８７ａ及び活物質制御装置３８７ｂを示す。なお、以下の説明において活物質制御装置３８７ａと活物質制御装置３８７ｂとを特に区別しない場合、単に活物質制御装置３８７とも記載する。活物質制御装置３８７は、ホッパ３７０内の壁面に設けられた変形可能な壁面部材と、当該壁面部材を変形される変形機構とを含む。壁面部材は、例えばシリコンによって作製される。

【0094】

例えば、集電体２１Ｂ上に活物質２２ｃを供給する際、活物質制御装置３８７ａ及び活物質制御装置３８７ｂにおける壁面部材は、変形機構によってホッパ３７０内に押し込まれるように駆動され、ホッパ３７０内の圧力を上昇させる。例えば図１８に示す場合、集電体２１Ｂ上に活物質２２ｃを供給する際において、活物質制御装置３８７ａにおける変形部材は下流側Ｄ１に押し込まれ、活物質制御装置３８７ｂにおける変形部材は上流側Ｄ２に押し込まれる。これにより、活物質制御装置３８７は、ホッパ３７０内の圧力を上昇させて、ホッパ３７０内から集電体２１Ｂに向けて活物質２２ｃを押し出すことができる。

【0095】

また、集電体２１Ｂ上への活物質２２ｃの供給を停止する際、活物質制御装置３８７ａ及び活物質制御装置３８７ｂにおける壁面部材は、変形機構によってホッパ３７０内から引き出されるように駆動され、ホッパ３７０内の圧力を低下させる。例えば図１８に示す場合、集電体２１Ｂ上への活物質２２ｃの供給を停止する際において、活物質制御装置３８７ａにおける変形部材は上流側Ｄ２に引き出され、活物質制御装置３８７ｂにおける変形部材は下流側Ｄ１に引き出される。これにより、活物質制御装置３８７は、ホッパ３７０内の圧力を低下させて、活物質２２ｃの供給を停止させることができる。

【0096】

活物質制御装置３８０の別の例として、図１９に活物質制御装置３８８ａ及び活物質制御装置３８８ｂを示す。なお、以下の説明において活物質制御装置３８８ａと活物質制御装置３８８ｂとを特に区別しない場合、単に活物質制御装置３８８とも記載する。例えば、活物質制御装置３８８は、ホッパ３７０内の壁面に設けられたベルトコンベアである。例えば、活物質制御装置３８８は、回転ローラと、当該回転ローラにより駆動される輪状のベルトとから構成される。

【0097】

例えば、集電体２１Ｂ上に活物質２２ｃを供給する際、活物質制御装置３８８ａ及び活物質制御装置３８８ｂは、近傍の活物質２２ｃを図１９下方に搬送するように、ベルトを駆動する。言い換えると、図１９に示す場合、活物質２２ｃを図１９下方に搬送するようにホッパ３７０の内壁が駆動される。これにより、活物質制御装置３８８ａ及び活物質制御装置３８８ｂは、ホッパ３７０内から集電体２１Ｂに向けて活物質２２ｃを押し出すことができる。また、集電体２１Ｂ上への活物質２２ｃの供給を停止する際、活物質制御装置３８８ａ及び活物質制御装置３８８ｂは、停止（一方が停止又は両方が停止、いずれの場合も含む）、又は、活物質供給時と反対方向に回転（一方が停止し他方が反対方向に回転又は両方が反対方向に回転、いずれの場合も含む）する。これにより、活物質制御装置３８８ａ及び活物質制御装置３８８ｂは、近傍の活物質２２ｃを図１９上方に搬送するようにベルトを駆動し、活物質２２ｃの供給を停止させることができる。なお、図１９に示す場合、第１シャッタ扉３４１又は第２シャッタ扉３４２の開閉によって、活物質２２ｃが追従する（第１シャッタ扉３４１又は第２シャッタ扉３４２の表面に載置された活物質２２ｃが、第１シャッタ扉３４１、第２シャッタ扉３４２の開閉する方向と同じ方向に動く）。

【0098】

なお、上述した各種工程の後、帯状の集電体２１Ｂから集電体３１が適宜切り出されるなどして、電極２０が製造される。また、一対の電極２０（すなわち、正極２０ａ及び負極２０ｂ）を、セパレータ３０を介して互いに向かい合わせに積層するなどして、単セル１０が製造される。また、複数の単セル１０を厚さ方向に積層し、複数の単セル１０を外装体でシーリングすることなどにより、電池が製造される。外装体でシーリングする際にも、活物質２２ｃに含まれる空気が膨張するのが抑制される。

【0099】

以上説明したように、本実施形態の活物質供給装置３００は、内部が大気圧よりも減圧されたチャンバ１００内で搬送方向Ｄに搬送される集電体２１Ｂ上に粉体状の活物質２２ｃを供給する活物質供給装置であって、チャンバ１００内に設けられ、内部に活物質２２ｃが収容されるホッパ３７０と、ホッパ３７０内から集電体２１Ｂに向けて活物質２２ｃを押し出す活物質制御装置３８０と、を備える。これにより、活物質供給装置３００は、粉体状の活物質２２ｃを用いて電極２０を製造する際に集電体上に形成される活物質層の均一性の低下を抑制しつつ、搬送される集電体２１Ｂ上の所望の位置に活物質２２ｃを安定して供給することができる。例えば、ホッパ３７０内の活物質２２ｃの一部が押し固められている場合であっても、活物質制御装置３８０は、ホッパ３７０内から活物質２２ｃを押し出し、適切な量の活物質２２ｃを集電体２１Ｂに供給させることができる。

【0100】

なお、これまで、第１シャッタ扉３４１及び第２シャッタ扉３４２によって開口３３１を開閉する場合について説明した。即ち、複数枚のシャッタによって開口３３１を開閉する場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、１枚のシャッタによって開口３３１を開閉することも可能である。例えば、第１シャッタ扉３４１を省略し、第２シャッタ扉３４２によって開口３３１を開閉することとしても構わない。この場合においても、上述した活物質制御装置３８０は同様に適用が可能であり、ホッパ３７０内から活物質２２ｃを押し出して、搬送される集電体２１Ｂ上の所望の位置に活物質２２ｃを安定して供給することができる。

【0101】

或いは、シャッタは用いないこととしてもよい。即ち、開口３３１は常に開いた状態とし、活物質制御装置３８０のみによって、活物質の供給及び供給停止を制御してもよい。以下、この点を図２０Ａ及び図２０Ｂを用いて説明する。なお、図２０Ａ及び図２０Ｂでは、活物質制御装置３８０の一例として活物質制御装置３８２を図示する。例えば、活物質制御装置３８２は、図２０Ａの矢印で示すように、ホッパ３７０内から活物質２２ｃを押し出して活物質供給工程を実行する。例えば、活物質制御装置３８２は、開口３３１の下方に枠体３５の内部空間３５ａが位置する場合のみ活物質供給工程を実行する。また、例えば、活物質制御装置３８２は、図２０Ｂの矢印で示すように、ホッパ３７０内の活物質２２ｃに対して、集電体２１Ｂから離れる方向の力を付加することにより、活物質停止工程を実行する。

【0102】

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。更に、各実施形態で示した構成のそれぞれを適宜組み合わせて利用できることは、言うまでもない。例えば、枠体供給装置２００は、ホッパ３７０よりも下流側Ｄ１に配置されてもよい。すなわち、集電体２１Ｂ上に活物質２２ｃを供給した後で、集電体２１Ｂ上に枠体３５を供給してもよい。この場合、制御部は、集電体２１Ｂ上に供給した活物質２２ｃが枠体３５の内部空間３５ａに入るように、集電体２１Ｂ上に枠体３５を供給する。この変形例のように構成することにより、集電体２１Ｂ上に活物質２２ｃを供給した後で、集電体２１Ｂ上に枠体３５を供給することができる。また、集電体２１Ｂ等に枠体３５を供給する前に基材フィルム上にマスクを形成しておき、その後の任意のタイミングで、マスクの位置に枠体３５を供給してもよい。

【0103】

開閉機構３４３，３４４を制御する制御部を、活物質供給装置３００が備えてもよい。製造装置１０００は、枠体供給装置２００を備えなくてもよい。更に、活物質供給装置３００は、開閉機構３４３，３４４を備えなくてもよい。

【符号の説明】

【0104】

２１Ｂ 集電体
２２ｃ 活物質
３５ 枠体
１００ チャンバ
３００ 活物質供給装置
３２０ 投入シュート
３３０ 排出シュート
３３１ 開口
３４１ 第１シャッタ扉（シャッタ）
３４２ 第２シャッタ扉（シャッタ）
３４３ 第１開閉機構（開閉機構）
３４４ 第２開閉機構（開閉機構）
３７０ ホッパ
３８０ 活物質制御装置
３８１ 活物質制御装置
３８２ 活物質制御装置
３８３ 活物質制御装置
３８４ 活物質制御装置
３８５ 活物質制御装置
３８５ａ 活物質制御装置
３８５ｂ 活物質制御装置
４００ ロールプレス
１０００ 製造装置（電池用電極の製造装置）
Ｄ 搬送方向
Ｄ１ 下流側
Ｄ２ 上流側

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13A】

【図13B】

【図14】

【図15】

【図16A】

【図16B】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20A】

【図20B】