特開 2022-158011 活物質層形成装置

(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】P2022158011

(43)【公開日】2022-10-14

(54)【発明の名称】活物質層形成装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/04 20060101AFI20221006BHJP

   H01M 4/62 20060101ALI20221006BHJP

   H01M 4/36 20060101ALI20221006BHJP

   H01M 4/139 20100101ALI20221006BHJP

【ＦＩ】

H01M4/04 Z

H01M4/62 Z

H01M4/36 C

H01M4/139

【審査請求】有

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021062593

(22)【出願日】2021-04-01

(71)【出願人】

【識別番号】520184767

【氏名又は名称】プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】宮島 桃香

(72)【発明者】

【氏名】上薗 知之

(72)【発明者】

【氏名】大久保 壮吉

(72)【発明者】

【氏名】嶋崎 汀

(72)【発明者】

【氏名】松山 美由紀

【テーマコード（参考）】

5H050

【Ｆターム（参考）】

5H050AA19

5H050BA17

5H050DA09

5H050DA10

5H050DA11

5H050EA08

5H050EA23

5H050FA17

5H050GA10

5H050GA11

5H050GA29

5H050HA01

5H050HA12

(57)【要約】

【課題】集電箔上に形成する活物質層の目付（単位面積当たりの重量）を増大させることができる活物質層形成装置を提供する。
【解決手段】活物質層形成装置１０３は、磁性粒子２０１と磁性粒子２０１の表面を被覆する被膜２０２とからなるキャリア粒子２００と、複合粒子１５とキャリア粒子２００とを混合する粒子混合部１２０と、集電箔３を搬送するバックアップロール１３０と、粒子混合部１２０において混合された複合粒子１５及びキャリア粒子２００を、第１間隙Ｋ１を含む成膜領域ＭＲに向けて搬送するマグネットロール１４０と、バックアップロール１３０とマグネットロール１４０との間に直流電圧を印加する直流電源１５０と、を備える。キャリア粒子２００の被膜２０２は、電気絶縁性樹脂からなる樹脂膜２０３内に複数の導電性粒子２０４が分散した構造である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

帯状の集電箔上に、活物質粒子及びバインダ粒子を含む活物質層を形成する、活物質層形成装置において、
磁性粒子と前記磁性粒子の表面を被覆する被膜とからなるキャリア粒子と、
前記活物質粒子の表面に前記バインダ粒子が結合した複合粒子と、前記キャリア粒子とを混合する粒子混合部と、
前記集電箔をその長手方向に沿った搬送方向に搬送するバックアップロールと、
前記バックアップロールの外周面に沿って周方向に搬送される前記集電箔に第１間隙を空けて、前記バックアップロールに平行に配置されたマグネットロールであって、前記粒子混合部において前記複合粒子と混合された前記キャリア粒子を当該マグネットロールの外周面に磁気吸着することによって、当該マグネットロールの外周面に磁気吸着した前記キャリア粒子に前記複合粒子が保持された状態として、前記第１間隙に向けて、前記複合粒子及び前記キャリア粒子を当該マグネットロールの周方向に搬送するマグネットロールと、
前記バックアップロールと前記マグネットロールとの間に直流電圧を印加して、前記第１間隙を含む成膜領域において、前記キャリア粒子によって保持されていた前記複合粒子を、前記バックアップロールによって搬送されている前記集電箔に向けて空中移動させて、前記集電箔上に堆積させる直流電源と、を備え、
前記キャリア粒子の前記被膜は、電気絶縁性樹脂からなる樹脂膜内に複数の導電性粒子が分散した構造の被膜である
活物質層形成装置。

【請求項2】

請求項１に記載の活物質層形成装置であって、
前記キャリア粒子の前記被膜において、前記電気絶縁性樹脂はシリコーン樹脂であり、前記導電性粒子はカーボン粒子であり、
前記被膜における前記カーボン粒子の含有率が、５ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下である
活物質層形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、活物質層形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、帯状の集電箔上に、活物質粒子及びバインダ粒子を含む活物質層を形成する、活物質層形成装置が開示されている。この活物質層形成装置は、キャリア粒子と粒子混合部とバックアップロールとマグネットロールと直流電源とを備える。このうち、キャリア粒子は、磁性粒子と、この磁性粒子の表面を被覆する被膜とからなる。また、粒子混合部は、活物質粒子の表面にバインダ粒子が結合した複合粒子と、キャリア粒子とを混合して、磁性キャリア粒子の表面に複合粒子が付着した複合キャリア粒子を作製する。また、バックアップロールは、集電箔をその長手方向に沿った搬送方向に搬送する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１４９８６２号公報

【0004】

また、マグネットロールは、バックアップロールの外周面に沿って周方向に搬送される集電箔に第１間隙を空けて、バックアップロールに平行に配置されている。このマグネットロールは、粒子混合部において作製された複合キャリア粒子を当該マグネットロールの外周面に磁気吸着して、第１間隙に向けて当該マグネットロールの周方向に搬送する。直流電源は、バックアップロールとマグネットロールとの間に直流電圧を印加して、第１間隙を含む成膜領域（電界）において、キャリア粒子の表面に付着していた複合粒子を、バックアップロールによって搬送されている集電箔に向けて空中移動させて、集電箔上に堆積させる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上述の活物質層形成装置では、キャリア粒子として、磁性粒子とこの磁性粒子の表面を被覆する被膜とからなるキャリア粒子を用いている。詳細には、磁性粒子の表面を被覆する被膜として、電気絶縁性樹脂（例えば、シリコーン樹脂）のみからなる被膜を有している。このため、粒子混合部において複合粒子とキャリア粒子とが擦り合わされることで、キャリア粒子の被膜に大きな帯電量の静電気が発生する。

【0006】

従って、粒子混合部において複合粒子とキャリア粒子とを混合して作製した複合キャリア粒子は、強い静電気力によってキャリア粒子の表面に複合粒子が付着する態様で、複合粒子がキャリア粒子に保持された形態となる。このため、成膜領域において、マグネットロールによって搬送されているキャリア粒子による保持から複合粒子が解放され難く、キャリア粒子によって保持されて搬送されている複合粒子が、成膜領域に放出され難くなっていた。従って、上述の活物質層形成装置では、集電箔上に多くの複合粒子を堆積させることが難しく、集電箔上に形成する活物質層の目付（単位面積当たりの重量）を増大させることが難しかった。

【0007】

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、集電箔上に形成する活物質層の目付（単位面積当たりの重量）を増大させることができる活物質層形成装置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】

【0008】

本発明の一態様は、帯状の集電箔上に、活物質粒子及びバインダ粒子を含む活物質層を形成する、活物質層形成装置において、磁性粒子と前記磁性粒子の表面を被覆する被膜とからなるキャリア粒子と、前記活物質粒子の表面に前記バインダ粒子が結合した複合粒子と、前記キャリア粒子とを混合する粒子混合部と、前記集電箔をその長手方向に沿った搬送方向に搬送するバックアップロールと、前記バックアップロールの外周面に沿って周方向に搬送される前記集電箔に第１間隙を空けて、前記バックアップロールに平行に配置されたマグネットロールであって、前記粒子混合部において前記複合粒子と混合された前記キャリア粒子を当該マグネットロールの外周面に磁気吸着することによって、当該マグネットロールの外周面に磁気吸着した前記キャリア粒子に前記複合粒子が保持された状態として、前記第１間隙に向けて、前記複合粒子及び前記キャリア粒子を当該マグネットロールの周方向に搬送するマグネットロールと、前記バックアップロールと前記マグネットロールとの間に直流電圧を印加して、前記第１間隙を含む成膜領域において、前記キャリア粒子によって保持されていた前記複合粒子を、前記バックアップロールによって搬送されている前記集電箔に向けて空中移動させて、前記集電箔上に堆積させる直流電源と、を備え、前記キャリア粒子の前記被膜は、電気絶縁性樹脂からなる樹脂膜内に複数の導電性粒子が分散した構造の被膜である活物質層形成装置である。

【0009】

上述の活物質層形成装置は、キャリア粒子として、磁性粒子と、この磁性粒子の表面を被覆する被膜と、からなるキャリア粒子を備える。さらに、このキャリア粒子の被膜は、電気絶縁性樹脂と導電性粒子とからなる。詳細には、この被膜は、電気絶縁性樹脂からなる樹脂膜内に、複数の導電性粒子が分散した構造を有する。

【0010】

このキャリア粒子は、被膜内部に導電性粒子を含んでいるため、電気絶縁性樹脂のみからなる被膜を有する従来のキャリア粒子と比較して、粒子混合部において複合粒子と擦り合わされたときの被膜の帯電量（静電気の量）が小さくなる。このため、上述の活物質層形成装置では、粒子混合部において複合粒子とキャリア粒子とを混合したときに、キャリア粒子と複合粒子との間に働く静電気力を低減させることができる。これにより、キャリア粒子と複合粒子との間の結合力を弱めることができ、複合粒子がキャリア粒子から離れ易くなる。

【0011】

従って、第１間隙を含む成膜領域において、マグネットロールによって搬送されているキャリア粒子による保持から複合粒子が解放され易くなるので、キャリア粒子によって保持されて搬送される複合粒子の多くを、成膜領域に放出することができる。これにより、成膜領域において、多くの複合粒子を、バックアップロールによって搬送されている集電箔に向けて空中移動させることができ、集電箔上に多くの複合粒子を堆積させることができる。なお、キャリア粒子による保持から解放されて成膜領域に放出された複合粒子は、直流電源によってマグネットロールとバックアップロールとの間に生じさせた電位差による静電気力によって、バックアップロールによって搬送されている集電箔に引き寄せられて、集電箔上に付着する。

【0012】

また、上述の活物質層形成装置では、マグネットロールの外周面に磁気吸着したキャリア粒子に複合粒子が保持される形態が、以下の２つの形態になる。１つ目は、弱い静電気力によってキャリア粒子の表面に複合粒子が付着する態様で、キャリア粒子に複合粒子が保持される形態である。２つ目は、静電気力による付着ではなく、隣り合うキャリア粒子間に複合粒子が挟まれる態様で、キャリア粒子に複合粒子が保持される形態である。すなわち、上述の活物質層形成装置では、弱い静電気力によってキャリア粒子の表面に付着する形態でキャリア粒子に保持された複合粒子と、（静電気力による付着ではなく）隣り合うキャリア粒子間に挟まれる態様でキャリア粒子に保持された複合粒子とが混在して、複合粒子と共にキャリア粒子がマグネットロールの外周面に磁気吸着して搬送される。

【0013】

以上説明したように、上述の活物質層形成装置は、従来の活物質層形成装置（電気絶縁性樹脂のみからなる被膜を有するキャリア粒子を用いた活物質層形成装置）に比べて、集電箔の表面に付着する複合粒子の量を増大させることができるので、活物質層の目付（単位面積当たりの重量）を増大させることができる。

【0014】

さらに、前記の活物質層形成装置であって、前記キャリア粒子の前記被膜において、前記電気絶縁性樹脂はシリコーン樹脂であり、前記導電性粒子はカーボン粒子であり、前記被膜における前記カーボン粒子の含有率が、５ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下である活物質層形成装置とすると良い。

【0015】

上述の活物質層形成装置では、キャリア粒子として、シリコーン樹脂（電気絶縁性樹脂）からなる樹脂膜内に、複数のカーボン粒子（導電性粒子）が分散した構造の被膜を有するキャリア粒子を備える。そして、このキャリア粒子の被膜は、カーボン粒子の含有率を５ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下とされている。このようなキャリア粒子は、粒子混合部において複合粒子と擦り合わされたときの被膜の帯電量が小さくなる。このため、粒子混合部において複合粒子とキャリア粒子とを混合したときに、キャリア粒子と複合粒子との間に働く静電気力を小さくすることができる。これにより、キャリア粒子と複合粒子との間の結合力が弱くなるので、複合粒子がキャリア粒子から離れ易くなる。

【0016】

従って、上述の活物質層形成装置では、成膜領域において、マグネットロールによって搬送されているキャリア粒子による保持から複合粒子が解放され易くなるので、キャリア粒子によって保持されて搬送されている複合粒子の多くを、成膜領域に放出することができる。これにより、成膜領域において、多くの複合粒子を、バックアップロールによって搬送されている集電箔に向けて空中移動させて、集電箔上に多くの複合粒子を堆積させることができるので、活物質層の目付を大きくすることができる。

【0017】

なお、上述のキャリア粒子を用いた場合、静電気力によってキャリア粒子の表面に付着する複合粒子の量は少なくなるが、マグネットロールの外周面に磁気吸着した隣り合うキャリア粒子間に複数の複合粒子が挟まれる態様で、多くの複合粒子がキャリア粒子に保持される。これにより、多くの複合粒子をマグネットロールによって成膜領域まで搬送することができる。

【0018】

さらに、前記いずれかの活物質層形成装置であって、前記キャリア粒子は、三菱化学アナリテック社製の粉体抵抗測定システムＭＣＰ－ＰＤ５１を用いて、設定荷重を８ｋＮにして、複数の前記キャリア粒子を加圧して測定した体積抵抗率の値が、３．８４×１０^４（Ω・ｃｍ）以上２．２２×１０^５（Ω・ｃｍ）以下の範囲内となるキャリア粒子である活物質層形成装置とするのが好ましい。

【0019】

上述の条件で測定した体積抵抗率の値が、３．８４×１０^４（Ω・ｃｍ）以上２．２２×１０^５（Ω・ｃｍ）以下の範囲内となるキャリア粒子は、粒子混合部において複合粒子と擦り合わされたときの被膜の帯電量が小さくなる。このため、粒子混合部において複合粒子とキャリア粒子とを混合したときに、キャリア粒子と複合粒子との間に働く静電気力を小さくすることができる。従って、上述の活物質層形成装置では、成膜領域において、マグネットロールによって搬送されているキャリア粒子による保持から複合粒子が解放され易くなる。これにより、成膜領域において、多くの複合粒子を、バックアップロールによって搬送されている集電箔に向けて空中移動させて、集電箔上に多くの複合粒子を堆積させることができるので、活物質層の目付を大きくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】実施形態にかかる活物質層形成装置を有する電極シート製造装置の側面視概略図である。

【図2】キャリア粒子の断面概略図である。

【図3】図１のＢ部拡大図である。

【図4】マグネットロールの説明図である。

【図5】図１のＣ部拡大図である。

【図6】集電箔上に活物質層が形成された電極シートの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明を具体化した実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。実施形態にかかる電極シート製造装置１００は、活物質層形成装置１０３とロールプレス装置１０５とを備える。活物質層形成装置１０３は、帯状の集電箔３の第１表面３ｂ上に、活物質粒子１１及びバインダ粒子１３を含む活物質層５を形成する。この活物質層形成装置１０３は、粒子供給部１１０とキャリア粒子２００と粒子混合部１２０とバックアップロール１３０とマグネットロール１４０と直流電源１５０とを備える（図１参照）。

【0022】

粒子供給部１１０は、粒子混合部１２０の上方に配置されており、複合粒子１５を収容する収容部１１１と、この収容部１１１内に設けられた攪拌翼１１３及び送りロール１１５とを有する（図１参照）。この粒子供給部１１０は、複合粒子１５を一時的に収容すると共に、複合粒子１５を粒子混合部１２０へ供給する。なお、複合粒子１５は、溶媒を含むことなく、活物質粒子１１と、活物質粒子１１の表面に結合したバインダ粒子１３とからなる。

【0023】

キャリア粒子２００は、図２に示すように、フェライトからなる磁性粒子２０１と、この磁性粒子２０１の表面２０１ｂを被覆する被膜２０２とからなる。被膜２０２は、膜状の電気絶縁性樹脂（樹脂膜２０３）と複数の導電性粒子２０４とからなる。詳細には、被膜２０２は、電気絶縁性樹脂からなる樹脂膜２０３内に、複数の導電性粒子２０４が分散した構造を有する（図２参照）。なお、本実施形態では、樹脂膜２０３を構成する電気絶縁性樹脂はシリコーン樹脂であり、導電性粒子２０４はカーボン粒子である。このキャリア粒子２００は、後述する粒子混合部１２０の収容部１２１ｂ内に一定量収容される。

【0024】

粒子混合部１２０は、複数の複合粒子１５と複数のキャリア粒子２００とを攪拌しつつ混合する。この粒子混合部１２０は、粒子供給部１１０及びマグネットロール１４０の下方に配置されており、複合粒子１５及びキャリア粒子２００を収容する収容部１２１ｂと、この収容部１２１ｂ内に設けられた３つの攪拌翼（第１攪拌翼１２３、第２攪拌翼１２４、及び第３攪拌翼１２５）とを有する（図１参照）。なお、収容部１２１ｂは、箱体１２１の一部である。箱体１２１は、収容部１２１ｂと、収容部１２１ｂの第１側壁部１２１ｄの上端から上方に延びる上方側壁部１２１ｃとを有する。

【0025】

粒子混合部１２０のうち、図１において最も左側に位置する第１攪拌翼１２３は、図１において反時計回りに回転し、粒子供給部１１０から粒子混合部１２０の収容部１２１ｂ内に供給された複合粒子１５と、予め収容部１２１ｂ内に収容されているキャリア粒子２００とを攪拌しつつ混合すると共に、混合した複合粒子１５及びキャリア粒子２００を、図１において中央に位置する第２攪拌翼１２４に送る。

【0026】

第１攪拌翼１２３と第３攪拌翼１２５との間に位置する第２攪拌翼１２４は、図１において反時計回りに回転し、第３攪拌翼１２５は、図１において時計回りに回転する。これにより、複合粒子１５とキャリア粒子２００とを更に攪拌しつつ混合すると共に、第２攪拌翼１２４と第３攪拌翼１２５との中間部分において、混合した複合粒子１５及びキャリア粒子２００を、上方のマグネットロール１４０に向けて送る。

【0027】

バックアップロール１３０は、マグネットロール１４０の上方に配置されている。また、バックアップロール１３０の近傍には、バックアップロール１３０と平行に搬送ロール１３５が配置されている。バックアップロール１３０及び搬送ロール１３５は、集電箔３を、その長手方向ＤＬに沿った搬送方向ＤＭに搬送する（図１参照）。具体的には、搬送ロール１３５は、集電箔３の第１表面３ｂに接触して、集電箔３をバックアップロール１３０に向けて搬送する。

【0028】

また、バックアップロール１３０には、バックアップロール１３０を回転駆動させるモータ（不図示）が連結されている。これにより、バックアップロール１３０は、図１において時計回りに回転し、当該バックアップロール１３０の外周面１３０ｍに集電箔３の第２表面３ｃが接触する態様で、搬送ロール１３５から送られてきた集電箔３を外周面１３０ｍに巻き付けるようにして、集電箔３をロールプレス装置１０５に向けて搬送する。

【0029】

マグネットロール１４０は、バックアップロール１３０の外周面１３０ｍに沿って周方向に搬送される集電箔３の下方に第１間隙Ｋ１を空けて、バックアップロール１３０に平行に配置されると共に、粒子混合部１２０の上方に配置されている。なお、マグネットロール１４０は、バックアップロール１３０の下方に第３間隙Ｋ３を空けて配置されている。本実施形態では、第３間隙Ｋ３の大きさは４．０ｍｍであり、第１間隙Ｋ１の大きさは、第３間隙Ｋ３よりも集電箔３の厚み分だけ小さい。

【0030】

マグネットロール１４０は、外周面１４０ｍに生じた磁力Ｆｇによって、キャリア粒子２００を外周面１４０ｍに吸着可能に構成されている。このマグネットロール１４０は、粒子混合部１２０において複合粒子１５と混合されたキャリア粒子２００を当該マグネットロール１４０の外周面１４０ｍに磁気吸着することによって、当該マグネットロール１４０の外周面１４０ｍに磁気吸着したキャリア粒子２００に複合粒子１５が保持された状態として、第１間隙Ｋ１に向けて、複合粒子１５及びキャリア粒子２００を当該マグネットロール１４０の周方向に搬送する。なお、マグネットロール１４０の外周面１４０ｍに生じる磁力Ｆｇの大きさは、マグネットロール１４０の周方向位置によって異なっており、外周面１４０ｍのうち、後述する成膜領域ＭＲを構成する成膜領域構成部１４０ｍｐ（第１磁石１４３Ｎ１が径方向内側に存在する部位、図４参照）において最も強い。

【0031】

具体的には、マグネットロール１４０は、図４に示すように、アルミニウムからなる円筒状の金属筒１４１と、この金属筒１４１の内部に金属筒１４１と同軸に配置された、５極構造を有する円柱状のマグネット部１４３とを有する。金属筒１４１の外周面１４１ｍは、マグネットロール１４０の外周面１４０ｍをなす。この金属筒１４１には、金属筒１４１を回転駆動させるモータ（不図示）が連結されており、これにより、金属筒１４１は、図１において反時計回りに回転する。

【0032】

一方、マグネット部１４３は、固定されており回転しない。マグネット部１４３は、マグネットロール１４０のロール軸に直交する断面が、それぞれ扇状の５つのフェライト磁石からなる磁石（第１磁石１４３Ｎ１、第２磁石１４３Ｓ１、第３磁石１４３Ｓ２、第４磁石１４３Ｎ２、及び第５磁石１４３Ｓ３）により構成されている。第１磁石１４３Ｎ１及び第４磁石１４３Ｎ２は、それぞれ、径方向外側にＮ極を有する磁石であり、第２磁石１４３Ｓ１、第３磁石１４３Ｓ２、及び第５磁石１４３Ｓ３は、それぞれ、径方向外側にＳ極を有する磁石である（図１及び図４参照）。このうち第１磁石１４３Ｎ１は、上方に配置されており、金属筒１４１、及び、バックアップロール１３０で搬送される集電箔３を介して、バックアップロール１３０に対向する。図１において、この第１磁石１４３Ｎ１から反時計回りに、第２磁石１４３Ｓ１、第３磁石１４３Ｓ２、第４磁石１４３Ｎ２、第５磁石１４３Ｓ３が配置されている。

【0033】

直流電源１５０は、バックアップロール１３０とマグネットロール１４０との間に直流電圧Ｖｄを印加して、第１間隙Ｋ１を含む成膜領域ＭＲにおいて、キャリア粒子２００によって保持されていた複合粒子１５を、バックアップロール１３０によって搬送されている集電箔３に向けて空中移動させて、集電箔３の第１表面３ｂ上に堆積させる（図１参照）。具体的には、直流電源１５０は、その負極がマグネットロール１４０に、正極がバックアップロール１３０に電気的に接続されている。なお、バックアップロール１３０は接地されている。本実施形態では、この直流電源１５０により、マグネットロール１４０の電位が－６００Ｖ、バックアップロール１３０の電位が０Ｖとなるため、マグネットロール１４０とバックアップロール１３０との間に直流電圧Ｖｄ＝－６００Ｖが掛けられる。

【0034】

これにより、バックアップロール１３０に巻きつけられて搬送される集電箔３とマグネットロール１４０との第１間隙Ｋ１を含む成膜領域ＭＲにおいて、静電気力Ｆｓが生じる。本実施形態では、キャリア粒子２００によって保持されつつマグネットロール１４０によって搬送されていた複合粒子１５が、成膜領域ＭＲにおいて、集電箔３に向けて空中移動（飛翔）して、集電箔３との間に働く静電気力Ｆｓによって集電箔３の第１表面３ｂに引きつけられて付着（吸着）する（図１及び図５参照）。図１では、キャリア粒子２００及び複合粒子１５の図示を一部省略している。なお、成膜領域ＭＲは、バックアップロール１３０によって搬送されている集電箔３とマグネットロール１４０の外周面１４０ｍとに挟まれた領域であって、複合粒子１５が、集電箔３との間に働く静電気力Ｆｓによって集電箔３に引き寄せられることによって、集電箔３の第１表面３ｂに向かって空中移動する領域（電界）である。直流電源１５０は、バックアップロール１３０とマグネットロール１４０との間に直流電圧Ｖｄを印加することによって、この成膜領域ＭＲを形成する。

【0035】

また、ロールプレス装置１０５は、第１加熱加圧ロール１７１と、この第１加熱加圧ロール１７１の下方に第４間隙Ｋ４を空けて第１加熱加圧ロール１７１に平行に配置された第２加熱加圧ロール１７３とを有する。第１加熱加圧ロール１７１及び第２加熱加圧ロール１７３には、それぞれ、これらを回転駆動させるモータ（不図示）が連結されている。また、第１加熱加圧ロール１７１及び第２加熱加圧ロール１７３には、それぞれヒータ（不図示）が内蔵されている。このロールプレス装置１０５は、活物質層形成装置１０３によって作製されて搬送される電極シート１（集電箔３上に活物質層５が形成されたシート）を、第１加熱加圧ロール１７１と第２加熱加圧ロール１７３との間で、ホットロールプレスする。

【0036】

ところで、従来の活物質層形成装置では、キャリア粒子として、磁性粒子と、この磁性粒子の表面を被覆する被膜であって電気絶縁性樹脂（例えば、シリコーン樹脂）のみからなる被膜と、からなるキャリア粒子を用いていた。このため、粒子混合部において複合粒子とキャリア粒子とが擦り合わされることで、キャリア粒子の被膜に大きな帯電量の静電気が発生する。従って、粒子混合部において複合粒子とキャリア粒子とを混合することで、強い静電気力によってキャリア粒子の表面に複合粒子が付着する態様で、複合粒子がキャリア粒子に保持される。このため、成膜領域において、マグネットロールによって搬送されているキャリア粒子による保持から複合粒子が解放され難くなり、キャリア粒子によって保持されて搬送されている複合粒子が、成膜領域に放出され難くなっていた。従って、従来の活物質層形成装置では、集電箔上に多くの複合粒子を堆積させることが難しく、集電箔上に形成する活物質層の目付を増大させることが難しかった。

【0037】

これに対し、本実施形態の活物質層形成装置１０３では、キャリア粒子２００の被膜２０２は、膜状の電気絶縁性樹脂（樹脂膜２０３）と、この内部に位置する複数の導電性粒子２０４とからなる。詳細には、被膜２０２は、電気絶縁性樹脂からなる樹脂膜２０３内に、複数の導電性粒子２０４が分散した構造を有する（図２参照）。このように、本実施形態のキャリア粒子２００は、被膜２０２の内部に導電性粒子２０４を含んでいるため、電気絶縁性樹脂のみからなる被膜を有する従来のキャリア粒子と比較して、粒子混合部１２０において複合粒子１５と擦り合わされたときの被膜２０２の帯電量（静電気の量）が小さくなる。このため、本実施形態の活物質層形成装置１０３では、粒子混合部１２０において複合粒子１５とキャリア粒子２００とを混合したときに、キャリア粒子２００と複合粒子１５との間に働く静電気力を低減させることができる。これにより、キャリア粒子２００と複合粒子１５との間の結合力を弱めることができ、複合粒子１５がキャリア粒子２００から離れ易くなる。

【0038】

従って、成膜領域ＭＲにおいて、マグネットロール１４０によって搬送されているキャリア粒子２００による保持から複合粒子１５が解放され易くなるので、キャリア粒子２００によって保持されて搬送される複合粒子１５の多くを、成膜領域ＭＲ（電界）に放出することができる。これにより、成膜領域ＭＲにおいて、多くの複合粒子１５を、バックアップロール１３０によって搬送されている集電箔３に向けて空中移動させることができ、集電箔３上に多くの複合粒子１５を堆積させることができる。なお、キャリア粒子２００による保持から解放されて成膜領域ＭＲに放出された複合粒子１５は、直流電源１５０によってマグネットロール１４０とバックアップロール１３０との間に生じさせた電位差による静電気力Ｆｓによって、バックアップロール１３０によって搬送されている集電箔３に引き寄せられて、集電箔３上に付着する（図５参照）。

【0039】

また、本実施形態の活物質層形成装置１０３では、マグネットロール１４０の外周面１４０ｍに磁気吸着したキャリア粒子２００に複合粒子１５が保持される形態が、以下の２つの形態になる。１つ目は、弱い静電気力によってキャリア粒子２００の表面に複合粒子１５が付着する態様で、キャリア粒子２００に複合粒子１５が保持される形態である。２つ目は、静電気力による付着ではなく、隣り合うキャリア粒子２００間に複合粒子１５が挟まれる態様で、キャリア粒子２００に複合粒子１５が保持される形態である。すなわち、本実施形態の活物質層形成装置１０３では、弱い静電気力によってキャリア粒子２００の表面に付着する形態でキャリア粒子２００に保持された複合粒子１５と、（静電気力による付着ではなく）隣り合うキャリア粒子２００間に挟まれる態様でキャリア粒子２００に保持された複合粒子１５とが混在して、複合粒子１５と共にキャリア粒子２００がマグネットロール１４０の外周面１４０ｍに磁気吸着して搬送される（図３参照）。

【0040】

以上説明したように、本実施形態の活物質層形成装置１０３は、従来の活物質層形成装置（電気絶縁性樹脂のみからなる被膜を有するキャリア粒子を用いた活物質層形成装置）に比べて、集電箔３の表面（第１表面３ｂ）に付着する複合粒子１５の量を増大させることができるので、活物質層５の目付を増大させることができる。

【0041】

次に、本実施形態の電極シート１の製造方法について説明する。まず、粒子混合部１２０において、複合粒子１５とキャリア粒子２００とを混合する。続いて、粒子混合部１２０において複合粒子１５と混合されたキャリア粒子２００を、マグネットロール１４０の下側において、複合粒子１５を保持した状態でマグネットロール１４０の外周面１４０ｍに吸着させる。具体的には、粒子混合部１２０の第２攪拌翼１２４と第３攪拌翼１２５によって上方のマグネットロール１４０に向けて、複合粒子１５と共に送られたキャリア粒子２００が、マグネットロール１４０の外周面１４０ｍに生じている磁力Ｆｇによって、マグネットロール１４０の外周面１４０ｍに吸着することで、マグネットロール１４０の外周面１４０ｍに磁気吸着したキャリア粒子２００に複合粒子１５が保持された状態となる。

【0042】

これにより、マグネットロール１４０の外周面１４０ｍに、複数のキャリア粒子２００と、これらに保持された複数の複合粒子１５とからなる粒子層２１０が形成される。この粒子層２１０は、マグネットロール１４０の回転に伴って上方に移動し、スキージ１２７によって均される（図３参照）。なお、スキージ１２７は、粒子混合部１２０の上方において、マグネットロール１４０の外周面１４０ｍに対して第２間隙Ｋ２を空けてマグネットロール１４０の側方に配置されている。このため、粒子層２１０の厚みは、スキージ１２７によって第２間隙Ｋ２の寸法に調整される。その後、この粒子層２１０は、マグネットロール１４０の回転に伴って、第１間隙Ｋ１を含む成膜領域ＭＲまで移動する。また、バックアップロール１３０によって、集電箔３が長手方向ＤＬに沿った搬送方向ＤＭ搬送される。

【0043】

ところで、マグネットロール１４０の外周面１４０ｍに生じる磁力Ｆｇの大きさは、成膜領域ＭＲを構成する成膜領域構成部１４０ｍｐ（図４参照）において最も強くなる。このため、マグネットロール１４０によって搬送されて成膜領域ＭＲに達したキャリア粒子２００（粒子層２１０を形成していたキャリア粒子２００）は、複数のキャリア粒子２００が線状に連なった磁気穂２２０を形成する（図５参照）。そして、成膜領域ＭＲにおいて、磁気穂２２０が形成されるときに、キャリア粒子２００によって保持されていた複合粒子１５が、キャリア粒子２００による保持から解放されて、空中移動（飛翔）する。そして、この複合粒子１５は、集電箔３との間に働く静電気力Ｆｓによって集電箔３の第１表面３ｂに引きつけられることで、集電箔３に向かって空中移動（飛翔）し、集電箔３の第１表面３ｂに付着（吸着）する（図５参照）。これにより、集電箔３の第１表面３ｂ上には、複合粒子１５（活物質粒子１１とバインダ粒子１３）が堆積した活物質層５が連続して形成される。なお、マグネットロール１４０の外周面１４０ｍに磁気吸着しているキャリア粒子２００は、そのまま外周面１４０ｍ上に残る。

【0044】

その後、マグネットロール１４０の外周面１４０ｍに磁気吸着したまま残ったキャリア粒子２００は、マグネットロール１４０の回転に伴って反時計回りに下方に移動する。そして、Ｓ極同士が隣り合う第２磁石１４３Ｓ１と第３磁石１４３Ｓ２との境界部１４０ｍｑ（図４参照）で、外周面１４０ｍから剥がれ落ち、粒子混合部１２０の収容部１２１ｂ内に戻る。その後、このキャリア粒子２００は、粒子混合部１２０において複合粒子１５と混合される。このようにして、帯状の集電箔３と、集電箔３の第１表面３ｂ上に形成された活物質層５とを備える電極シート１（図６参照）が作製される。

【0045】

続いて、上述のようにして活物質層形成装置１０３によって作製された電極シート１（集電箔３上に活物質層５が形成されたシート）を、ロールプレス装置１０５によってホットロールプレスする（図１参照）。これにより、集電箔３上の活物質層５が圧密化されると共に、活物質層５中のバインダ粒子１３が軟化（または溶融）して結着作用を生じる。これにより、活物質層５中の活物質粒子１１同士がバインダ粒子１３によって結着すると共に、活物質層５がバインダ粒子１３によって集電箔３に結着した電極シート１（図６参照）が作製される。この電極シート１は、例えば、リチウムイオン二次電池の電極シート（負極シートまたは正極シート）として用いることができる。また、本実施形態では、集電箔３の第１表面３ｂのみに活物質層５を形成したが、第２表面３ｃにも活物質層５を形成するようにしても良い。

【0046】

＜実施例１，２と比較例１＞
実施例１では、キャリア粒子２００として、被膜２０２における導電性粒子２０４（カーボン粒子）の含有率が５ｗｔ％であるキャリア粒子２００を備える活物質層形成装置１０３を用いて、電極シート１を作製した。そして、作製した電極シート１について、活物質層５の目付を測定したところ、６．９３（ｍｇ／ｃｍ^２）であった。また、実施例１のキャリア粒子２００について体積抵抗率を測定したところ、２．２２×１０^５（Ω・ｃｍ）であった。なお、体積抵抗率は、三菱化学アナリテック社製の粉体抵抗測定システムＭＣＰ－ＰＤ５１及び低抵抗計ロレスターＧＰを用いて、設定荷重を８ｋＮにして、シリンダー内に充填した複数のキャリア粒子２００（具体的には、複数のキャリア粒子２００からなる２．０ｇの粉体）を加圧して測定したときの値である。

【0047】

実施例２では、実施例１と比較して、キャリア粒子２００のみが異なる活物質層形成装置１０３を用いて、電極シート１を作製した。具体的には、実施例２では、キャリア粒子２００として、被膜２０２における導電性粒子２０４の含有率が１０ｗｔ％であるキャリア粒子２００を用いている。そして、作製した電極シート１について、活物質層５の目付を測定したところ、７．５９（ｍｇ／ｃｍ^２）であった。また、実施例１と同様にして、本実施例２のキャリア粒子２００について体積抵抗率を測定したところ、３．８４×１０^４（Ω・ｃｍ）であった。

【0048】

比較例１では、実施例１と比較して、キャリア粒子２００のみが異なる活物質層形成装置１０３を用いて、電極シート１を作製した。具体的には、比較例１では、キャリア粒子として、導電性粒子を含有することなくシリコーン樹脂のみからなる被膜を有する（すなわち、被膜２０２における導電性粒子２０４の含有率が０ｗｔ％である）キャリア粒子２００を用いている。そして、作製した電極シート１について、活物質層５の目付を測定したところ、２．６８（ｍｇ／ｃｍ^２）であった。また、実施例１と同様にして、本比較例１のキャリア粒子について体積抵抗率を測定したところ、４．７６×１０^６（Ω・ｃｍ）であった。

【0049】

なお、比較例１では、強い静電気力によってキャリア粒子２００の表面に多くの複合粒子１５が付着した態様で、多くの複合粒子１５がキャリア粒子２００に保持されていた。このため、成膜領域ＭＲにおいて複合粒子１５がキャリア粒子２００から離れて飛翔し難くなっていた。一方、実施例１，２では、静電気力によってキャリア粒子２００の表面に付着する複合粒子１５の量は極めて少なくなったが、マグネットロール１４０の外周面１４０ｍに磁気吸着した隣り合うキャリア粒子２００間に複数の複合粒子１５が挟まれる態様で、多くの複合粒子１５がキャリア粒子２００に保持されていた。これにより、多くの複合粒子１５をマグネットロール１４０によって成膜領域ＭＲまで搬送して、成膜領域ＭＲにおいて複合粒子１５をキャリア粒子２００から離して飛翔させることができた。

【0050】

以上説明したように、実施例１，２では、比較例１に比べて、活物質層５の目付を大きくすることができた。その理由は、実施例１，２では、比較例１とは異なり、被膜２０２の内部に導電性粒子２０４を含有するキャリア粒子２００を用いているからであるといえる。詳細には、実施例１，２では、電気絶縁性樹脂からなる樹脂膜２０３内に複数の導電性粒子２０４が分散した構造の被膜２０２を有するキャリア粒子２００を用いているからであるといえる。

【0051】

さらに、実施例１，２の結果から、キャリア粒子２００として、被膜２０２における導電性粒子２０４の含有率が５ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下であるキャリア粒子２００を用いるのが好ましいといえる。また、キャリア粒子２００として、前述の条件で測定した体積抵抗率の値が３．８４×１０^４（Ω・ｃｍ）以上２．２２×１０^５（Ω・ｃｍ）以下の範囲内となるキャリア粒子２００を用いるのが好ましいといえる。

【0052】

以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。例えば、実施形態では、複合粒子として、活物質粒子１１と、活物質粒子１１の表面に結合したバインダ粒子１３とからなる複合粒子１５を用いたが、活物質粒子と、活物質粒子の表面に結合したバインダ粒子及び導電粒子とからなる複合粒子を用いるようにしても良い。

【符号の説明】

【0053】

１ 電極シート
３ 集電箔
５ 活物質層
１１ 活物質粒子
１３ バインダ粒子
１５ 複合粒子
１０３ 活物質層形成装置
１２０ 粒子混合部
１３０ バックアップロール
１４０ マグネットロール
１５０ 直流電源
２００ キャリア粒子
２０１ 磁性粒子
２０２ 被膜
２０３ 樹脂膜
２０４ 導電性粒子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】