特開 2023-114987 基準マーカを有するバッテリ電極の改善されたトレーサビリティ

(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】P2023114987

(43)【公開日】2023-08-18

(54)【発明の名称】基準マーカを有するバッテリ電極の改善されたトレーサビリティ

(51)【国際特許分類】

   B65H 26/02 20060101AFI20230810BHJP

   H01M 4/04 20060101ALI20230810BHJP

   H01M 4/139 20100101ALI20230810BHJP

【ＦＩ】

B65H26/02

H01M4/04 Z

H01M4/139

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023010596

(22)【出願日】2023-01-27

(31)【優先権主張番号】17/666,505

(32)【優先日】2022-02-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】500575824

【氏名又は名称】ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100162846

【弁理士】

【氏名又は名称】大牧 綾子

(72)【発明者】

【氏名】マイケル、ヒューズ

(72)【発明者】

【氏名】スディール、タロレ

【テーマコード（参考）】

3F105

5H050

【Ｆターム（参考）】

3F105AA08

3F105AB00

3F105CC01

3F105DA25

3F105DA55

3F105DA57

5H050AA19

5H050BA17

5H050CA07

5H050CB08

5H050GA22

5H050GA29

5H050HA12

(57)【要約】      （修正有）

【課題】電極の生産中に行われたオンライン測定を、組み立てられた電気化学セル及びバッテリまで購入者が追跡できる方法を提供する。
【解決手段】基準マーカ（参照マーク及び関連する追跡コード）は、シート材料に付与され、機械方向に沿った参照点として機能する。シートが前進するにつれて、追跡コードが記録されて追跡コードのデータベースを作成し、シート材料の物理的特性が測定されるにつれて、測定プロファイルが記録され、測定プロファイルの異なる部分が１つ以上の付随する追跡コードと関連付けられるように、物理的特性の測定がデータベースからの追跡コードと同期される。顧客は、生産中に行われた測定を電気化学バッテリなどの完成品に整合させることができ、その結果、生産の後の段階で発見された欠陥を大元の測定まで追跡して、改善された品質保証を達成することができる。
【選択図】図３Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

機械方向（ＭＤ）に動く材料シートと、
前記ＭＤに沿って前記材料シート上に一連のマーカ及び関連する追跡コードを付与するマーキング手段と、
前記材料シート上に付与される一連の追跡コードを記録するように構成されたコンピュータと、
前記材料シート上のマーカ及び関連する追跡コードを読み取る読み取り手段と、
前記材料シートの特徴プロファイルを生成するために、前記ＭＤに沿って異なる場所で前記材料シートの特徴を感知するセンサ手段と、
前記特徴プロファイルを前記材料シート上の連続追跡コードと相関させる相関手段と、を備える、シート生産システム。

【請求項2】

機械方向（ＭＤ）に動く金属基材シートと、
前記動く金属基材シート上に電極材料のコーティングを塗布して、１つ以上のコーティング領域及び１つ以上の非コーティング領域を有するコーティングされた動く金属基材シートを形成するように構成されたコータと、
非コーティング領域、コーティング領域、又は非コーティング領域及びコーティング領域の両方に一連のマーカ及び関連する追跡コードを付与するマーキング手段であって、前記マーカ及び関連する追跡コードは前記ＭＤに沿って整列され、前記マーキング手段は前記コータの下流又は上流のいずれかに配置され、上流に位置する場合、前記マーキング手段は前記一連のマーカ及び関連する追跡コードを前記金属基材上に付与するように構成されるが、下流に位置する場合、前記マーキング手段は前記一連のマーカ及び関連する追跡コードを前記非コーティング領域の前記金属基材上、前記コーティング領域上、又は前記非コーティング領域の前記金属基材上及び前記コーティング領域上の両方に付与するように構成される、マーキング手段と、
付与される一連の追跡コードを記録するように構成されたコンピュータと、を備える、金属シートを電極材料でコーティングするための、シート生産システム。

【請求項3】

機械方向（ＭＤ）に動く材料シートと、
前記ＭＤに沿って前記材料シート上に一連のＭＤ位置マーク及び対応する位置コードを付与するマーキング手段と、
前記材料シート上の位置コードのための読み取り手段と、
前記材料シートの特徴プロファイルを生成するために、前記ＭＤに沿って異なる場所で前記材料シートの特徴を感知するセンサ手段と、
前記特徴プロファイルを前記材料シート上の前記と相関させる相関手段と、を備える、シート生産システム。

【請求項4】

電極を調製する方法であって、
（ｉ）機械方向（ＭＤ）に動く金属基材シートを提供することと、
（ｉｉ）前記金属基材シート上に電極材料の１つ以上のコーティングを塗布して、１つ以上のコーティング領域及び１つ以上の非コーティング領域を有する動く金属基材シートを形成することと、
（ｉｉｉ）前記金属基材シート上に一連の参照マーカ及び関連する追跡コードを付与することであって、工程（ｉｉ）は工程（ｉｉｉ）の前又は後に行われて、１つ以上のコーティング領域及び１つ以上の非コーティング領域を有する動く金属基材シートを形成し、（ａ）工程（ｉｉ）が工程（ｉｉｉ）の前に行われる場合、前記一連の参照マーカ及び関連する追跡コードは１つ以上の非コーティング領域上に付与されるが、（ｂ）工程（ｉｉｉ）が工程（ｉｉ）の後に行われる場合、前記一連の参照マーカ及び関連する追跡コードは１つ以上の非コーティング領域上及び／又は１つ以上のコーティング領域上に付与される、付与することと、
（ｉｖ）追跡コードのデータベースを作成するために付与された追跡コードを記録することと、
（ｖ）前記ＭＤに沿って前記コーティング領域のうちの１つ以上の物理的特性を測定して、記録される測定プロファイルを生成することであって、前記測定プロファイルの異なる部分が１つ以上の付随する追跡コードと関連付けられるように、前記物理的特性の測定が前記データベースからの前記追跡コードと同期される、測定することと、を含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、概して、シート材料を製作するための品質制御技術に関し、より詳細には、電気化学セル電極などのコーティングされたシート製品の生産中に行われた測定を、アノード及びカソードを組み込んでいる電気化学バッテリなどの完成品に正確に整合させて、生産の後の段階で発見された欠陥を、測定された特性の大元まで追跡することを可能にする方法に関する。

【背景技術】

【0002】

オンライン測定は、製造中にシート材料の特性を検出して、シート作製プロセスの促進制御を可能にし、ひいては、生産される規格外のシート材料の量を低減しながらシート品質を保証するために使用される。シート作製中のオンライン測定を行う際の主な問題のうちの１つは、シート材料の物理的特性が、通常、機械方向及び横方向において変化することである。（「機械方向」とは、製造中のシート材料の移動方向を指し、「横方向」という用語は、機械方向に垂直なシートの表面を横切る方向を指す。）

【0003】

シート材料のばらつきを検出するために、各走査に沿った坪量又はキャリパなどの選択されたシート特性の値を検出しながら、横方向にシート作製機械を横切って周期的に前後に横断する走査センサが用いられる。通常、生産されているシートは、各走査中に縁から縁まで横断する。典型的な走査に必要な時間は、概して、数メートルにもなり得る横方向の長さに応じて、約数秒～数十秒である。測定読み取り値がそのようなスキャナによって提供される速度は、通常調整可能であり、典型的な速度は、ミリ秒ごとに約１回の測定読み取り値である。

【0004】

実際には、走査センサによって提供された測定情報は、通常、各走査の後に組み立てられて、横方向で検出されたシート特性の「プロファイル」を提供する。言い換えれば、各プロファイルは、横方向の隣接する場所での一連のシート測定値で構成される。プロファイルの目的は、シート特性の横方向のばらつきを容易に検出することを可能にすることである。検出されたシート特性における検出された横方向のばらつきに基づいて、横方向及び機械方向の両方のプロファイルのばらつきを低減することを目的として、適切な制御調整をシート作製機械に行うことができる。

【0005】

一定の速度でシートを周期的に横断する走査センサは、シートの長手方向縁部に正確に垂直に整列される場所で選択されたシート特性を測定することができない。シート速度のために、走査センサは、実際にシート表面を横切って斜めに移動し、結果として、連続する走査経路は、シートの長手方向縁部に垂直な方向に対してジグザグパターンを有する。実際には、各走査にわたるプロファイル測定の平均を計算することが典型的である。

【0006】

アノード電極又はカソード電極の製作において、金属ロールからの金属箔は、活性材料の混合物で連続的にコーティングされる。電極の連続的なロールツーロール生産の品質を達成及び維持するために、バッテリ性能に強く関連する品質係数の一定のオンライン測定がある。切断機械は、完成したコーティングされた金属箔を、セル及びバッテリに組み立てられる電極シートに切断する。現在の製造技術では、バッテリが組み立てられると、特定のバッテリに組み込まれる電極に関連する特定のデータを識別し、アクセスする容易に利用可能な手段がない。当技術分野では、電極の生産中に行われたオンライン測定を、組み立てられた電気化学セル及びバッテリまでずっと購入者が追跡できるように、製品トレーサビリティの改善が求められている。

【発明の概要】

【0007】

本発明は、電極、紙、プラスチック、及び布などのシート材料を製造する際の使用参照マーク又はマーキング及び関連する追跡コード（集合的に「基準マーカ」と称される）に部分的に基づく。基準マーカは、動く材料シートの機械方向（machine direction、ＭＤ）に沿った参照点として機能する。一態様では、本発明は、
機械方向（ＭＤ）に動く材料シートと、
ＭＤに沿って材料シート上に一連のマーカ及び関連する追跡コードを付与するマーキング手段と、
材料シート上に付与される一連の追跡コードを記録するように構成されたコンピュータと、
材料シート上のマーカ及び関連する追跡コードを読み取る読み取り手段と、
材料シートの特徴プロファイルを生成するために、ＭＤに沿って異なる場所で材料シートの特徴を感知するセンサ手段と、
特徴プロファイルを材料シート上の連続追跡コードと相関させる相関手段と、を備えるシート生産システムに関する。

【0008】

別の態様では、本発明は、材料シートを監視する方法であって、
（ｉ）機械方向（ＭＤ）に動く金属基材シートを提供することと、
（ｉｉ）金属基材シート上に電極材料の１つ以上のコーティングを塗布して、１つ以上のコーティング領域及び１つ以上の非コーティング領域を有する動く金属基材シートを形成することと、
（ｉｉｉ）金属基材シート上に一連の参照マーカ及び関連する追跡コードを付与することであって、工程（ｉｉ）は工程（ｉｉｉ）の前又は後に行われて、１つ以上のコーティング領域及び１つ以上の非コーティング領域を有する動く金属基材シートを形成し、（ａ）工程（ｉｉ）が工程（ｉｉｉ）の前に行われる場合、一連の参照マーカ及び関連する追跡コードは１つ以上の非コーティング領域上に付与されるが、（ｂ）工程（ｉｉｉ）が工程（ｉｉ）の後に行われる場合、一連の参照マーカ及び関連する追跡コードは１つ以上の非コーティング領域上及び／又は１つ以上のコーティング領域上に付与される、付与することと、
（ｉｖ）追跡コードのデータベースを作成するために付与された追跡コードを記録することと、
（ｖ）ＭＤに沿ってコーティング領域のうちの１つ以上の物理的特性を測定して、記録される測定プロファイルを生成することであって、測定プロファイルの異なる部分が１つ以上の付随する追跡コードと関連付けられるように、物理的特性の測定がデータベースからの追跡コードと同期される、測定することと、を含む、方法に関する。

【0009】

本発明は、顧客が、生産中に行われた測定を完成品に正確に整合させることを可能にし、その結果、生産の後の段階で発見された欠陥を大元の測定まで追跡して、改善された品質保証を達成することができる。本発明は、特に不連続バッチプロセスにおいて、異なるスキャナによって行われた測定間のより良好な位置合わせを可能にする。

【0010】

本発明は、追加の下流の従動スキャナが第１の（上流）スキャナの正確な測定経路を追跡するようにセットアップされる、正確な同一スポット走査を可能にする。例えば、第１及び第２のスキャナは、それぞれ、コーティングプロセスの前及び後に配置されて、総厚さから箔のコーティングされていない厚さを減算することによってコーティング厚さを測定し得る。

【0011】

本発明はまた、製品ロールが第１のスキャナから離れて位置した従動スキャナに移送されるときなど、製造の異なる段階で複数の測定が実行されるバッチタイプの非連続操作において、正確な同一スポット走査を可能にする。例えば、製品材料は、第１のスキャナの後に巻き上げられ、後で又は保管後に従動スキャナに供給され得る。

【0012】

更なる態様では、本発明は、
機械方向（ＭＤ）に動く材料シートと、
ＭＤに沿って材料シート上に一連のＭＤ位置マーク及び対応する位置コード又は番号を付与するマーキング手段と、
材料シート上の位置コードのための読み取り手段と、
材料シートの特徴プロファイルを生成するために、ＭＤに沿った異なる場所で材料シートの特徴を感知するためのセンサ手段と、
特徴プロファイルを材料シート上の一連の位置コードと相関させる相関手段と、を含むシート生産システムに関する。

【0013】

更に別の態様では、本発明は、
（ｉ）機械方向（ＭＤ）に動く材料シートを前進させることと、
（ｉｉ）ＭＤに沿って材料シート上に一連のＭＤ位置マーク及び対応する位置コード又は番号を付与することと、
（ｉｉｉ）位置コードのデータベースを作成するために付与された位置コードを記録することと、
（ｉｖ）ＭＤに沿って材料シートの物理的特性を測定して、記録される測定プロファイルを生成することであって、物理的特性の測定は、測定プロファイルの異なる部分が１つ以上の付随する位置コードと関連付けられるように、データベースからの位置コードと同期される、測定することと、を含む、材料シートを監視する方法に関する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】アノード材料又はカソード材料で金属基材を連続的にコーティングするためのロールツーロールシート生産システムを示す。

【図2A】金属基材上への連続ストリップコーティングを示す平面図である。

【図2B】金属基材上へのパッチコーティングを示す平面図である。

【図3A】連続的に動くシート上に基準マークを付与するためのシステムを示す平面図である。

【図3B】連続的に動くシート上に基準マークを付与するためのシステムを示す平面図である。

【図4】連続的に動くシート上の基準マークを読み取り、マークを使用して測定を調整することによって測定のトレーサビリティを確立するために、基準マーカを用いる電極製作を示す平面図である。

【図5】坪量及び温度センサを備えるデュアル走査ヘッドを示す。

【図6】デュアル走査ヘッドを有するオンライン走査システムを示す。

【図7】電気化学バッテリを示す。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１は、リチウムイオン電気化学セル及びバッテリ用の電極を製作する際に使用される金属ウェブ又はシートをコーティングするためのプロセスを示す。アノードを作製するために、電極コーティングは、黒鉛などのアノード活性材料を含み、カソードを作製するために、電極コーティングは、リチウム金属酸化物などのカソード活性材料を含む。電極は電流コレクタ金属箔を含み、電流コレクタ金属箔の片面又は両面が、カーボンブラック、バインダー、及び溶媒も含み得る電極スラリーでコーティングされている。電極スラリーを箔の側面上に塗布した後、湿式コーティングされた箔を乾燥機で加熱して溶媒を抽出して、金属箔に付着する電極材料の固体層を残す。銅箔は、好ましいアノード電流コレクタ材料であり、アルミニウム箔は、好ましいカソード電流コレクタ材料である。箔は、典型的には、９～５０μｍの厚さであり、電極コーティングは、箔の一方又両方の側上で厚さが７５～４００μｍの範囲であり、その結果、両面コーティング電極は、最も典型的には厚さが約２５０μｍである、最大８５０μｍのキャリパを有し得る。

【0016】

図１に示すように、ロール２は、巻き出し機によって巻き出され、当該シートは上（又は第１の）表面がテープ鋳造コーティングデバイスを含み得るコータ４によって電極スラリーの層でコーティングされている、金属ウェブ又はシート３０の連続シートを供給する。ロール２からの金属ウェブ３０のシートの坪量、厚さ、及び他の特徴は、通常知られている。マーキングデバイス６は、上側のコーティング領域及び／又は非コーティング領域に基準マーカを付与し、マーキングデバイス２０は、コーティングされていない下側（又は第２の）表面の領域に基準マーカを付与する。あるいは、マーキングデバイス２０は、コーティング領域上に基準マーカを付与するように、コータの後の下流に配置され得る。読み取り機２２は基準マーカを読み取り、走査ゲージ８は電極スラリーの坪量、厚さ、又は他の特性を測定する。シート３０の両面に基準マーカを付与することは任意である。

【0017】

コータ４は、シート３０上に押し出されるスラリーの量を調整するためにドクターブレードを制御するアクチュエータを含む。乾燥機１０は、過剰な溶媒を除去し、動くコーティングされたシート３２上にあるスラリーを硬化させて、シート上に電極層を形成する。読み取り機５６は基準マーカを読み取り、ゲージ１２は乾燥機１０を出る動くコーティングされたシートの１つ以上の特性を測定する。読み取り機５６によって得られたマーカ位置読み取り値は、ゲージ８の測定経路を正確に追跡するように、ゲージ１２の走査開始及び走査位置並びに速度を調整するために用いられる。その後、ローリング支持体３４、３６は、動くシートの向きを反対にして、第２の表面がコーティングされていない上面となるようにし、その後直ちに、コータ１４が、動くシート３８の上すなわち第２の表面上に電極スラリーの層を塗布する。読み取り機４６及び６０は、それぞれ第２及び第１の表面上の基準マーカを読み取る。両面コーティングされたシート４０の特性は、乾燥機１８に入る前にゲージ１６で測定される。同様に、読み取り機４６及び／又は６０によって得られたマーカ位置読み取り値は、ゲージ８の測定経路を正確に追跡するように、ゲージ１６の走査開始及び走査位置並びに速度を調整するために用いられる。

【0018】

読み取り機４８及び６２は、それぞれ、乾燥機１８の後に第２及び第１の表面上の基準マーカを読み取り、デバイス２４は、第１及び第２の表面上の電極層の特性を測定する。デバイス２４は、読み取り機４８及び／又は６２からのマーカ位置読み取り値を使用して、ゲージ８の測定経路を正確に追跡するように、その走査開始及び走査位置並びに速度を調整する。基準マーカ読み取りは、測定／スキャナに非常に近接して行われる。加えて、基準マーカから測定／スキャナまでの距離は固定され、既知であるので、走査プロファイルを計算して、任意の位置誤差を調整するために使用することができる。最後に、読み取り機５０及び５４が、それぞれ、電極層を圧縮及び平滑化するカレンダ５２の上流及び下流に配置される。読み取り機５０及び５４は、カレンダ５２の前後で基準マーカ間の距離を測定して、シート４２が伸張したかどうかを判定する。巻き取り機は、両面コーティングされたシート４２をロール４４に取り込む。コーティング上の表面欠陥は、カメラベースのウェブ検査システム２６、２８によって監視される。プロセスは連続的であるように図示されているが、様々な工程及び付随する測定は、別個の不連続バッチ操作において別々に実施され得ることが理解される。例えば、ロール４４は、その後、セル及びバッテリに組み立てるのに適した個々の電極を形成するために、切断操作にかけられる。基準マーカは、セットアップ及びねじ切りプロセスにおいて使用される。

【0019】

図２Ａは、箔をコーティングするためのストリップコーティング技術を示す。金属基材１１８がＭＤに動くとき、連続コーティングプロセスは、２つ以上のレーンの電極活性材料を含むスラリーを電流コレクタ上に塗布する。この場合、非コーティング領域１０６を間にして隔てられる２つのレーン１００、１０２が形成される。ＭＤに沿った金属基材の縁部又は面１０４、１０８は、通常、コーティングされないままである。金属基材の反対側すなわち下側表面も同様にコーティングされる。第１の面のスラリーの２つのレーンは、第２の面の２つのレーンと重なることが好ましい。ブレード１１２を有する切断機１１０は、ＭＤに沿って領域１０６を切断して、各々が単一の連続コーティング層を有する２つのより狭い金属基材シート１１４、１１６を形成する。シート１１４、１１６をＣＤに沿って切断して、個々の両面コーティング電極を形成することができる。

【0020】

図２Ｂは、箔をコーティングするためのパッチコーティング技術を示す。金属基材１３０がＭＤに動くにつれて、間欠的なコーティングプロセスが、電極活性材料を含むスラリーのコーティングを電流コレクタ上に塗布して、ＣＤに沿って非コーティングスペース１２８によって隔てられたスラリーの複数の第１のパッチ１２０、１２２を形成する。ＭＤに沿った金属基材の縁部又は面１２４、１２６は、通常、コーティングされないままである。両面コーティング電極を作製するために、金属基材の反対面すなわち下側表面も同様に複数の第２のパッチでコーティングされる。第１のパッチ及び第２のパッチは、好ましくは重なり合う。第１のパッチの各々の寸法は、第２のパッチの寸法と異なってよい。個々の両面コーティング電極は、非コーティングスペース１２８に沿って金属基材を切断することによって形成される。

【0021】

図３Ａは、参照マーク又はマーキング及び関連する追跡コードを含む一連の基準マーカを動く材料シート１４０上に付与するためのシステムを示す。静止マーカデバイス１４２は、動くシートの一方の縁部に沿って一連の基準マーカ１４６を付与するためにシート上方に配置され、静止マーカデバイス１４４は、動くシートの反対側の縁部に沿って別の一連の基準マーカ１４８を付与するためにシート上方に配置される。各一連の基準マーカは、ＭＤに沿って整列される。シートがＭＤに沿って切断される場合、一連の基準マーカの各々を別々に用いることができる。参照マーク又はマーキングは、ＭＤに垂直な水平線及びＭＤに平行な垂直線として構成される。参照マークの好ましい構成は、十字形又はプラス「＋」記号である。参照マークの連続する水平要素又は構成要素は、距離Ｄだけ隔てられる。参照マークの垂直要素又は構成要素は、隣接するシート縁部から特定の既知の距離に形成される。追跡コードは、各関連する参照マークを一意に識別する。シート１４０はローラ１５４によって支持及び搬送され、その速度はエンコーダ１５８によって監視される。マーカデバイスは、金属基材及び／又はコーティング上に十分に永久的なマークを生成する任意の好適なデバイスであり得る。レーザーを用いて金属にマークを付けることができ、インクジェットプリンターを用いて紙、プラスチック、及び布にマークを印刷することができる。

【0022】

操作中、コンピュータ１６０はモータ１５６を調整してＭＤ速度を制御する。シートをＭＤに前進させるモータは、巻き出し機ローラ及び巻き取り機ローラにおいて、又はカレンダでなど、プロセスの他の場所に配置することができることを理解されたい。ラップトップコンピュータなどのプロセッサ及びストレージ（メモリ）を含む従来のコンピュータを使用することができる。マーカ１４２及び１４４はそれぞれ、基準マーカを用いてシートの非コーティング領域を周期的にマークし、基準マーカは、エンコーダ１５８によって生成された時間又はロールエンコーダ測定値まで追跡される。エンコーダからのコードは、例えば、エンコーダカウント、ミリ秒時間、又はそのような量に関連付けられる数若しくはコンピュータ可読コードであり得る。コードはデータベース１６２に格納される。コードは一意であるので、複製することはできない。本明細書で更に説明するように、光学式文字認識検出器などの読み取り機１５０、１５２は、基準マーカを走査する。基準マーカは、非コーティング領域及び／又はコーティング領域を含む動くシート１４０の任意の部分に付与することができることが理解される。

【0023】

図３Ｂは、動く材料シート１７０上に一連の基準マーカを付与するための別のシステムを示す。フレーム１７４に固定されている走査マーカ１７２は、シート上を横方向（cross direction、ＣＤ）に沿って移動して、動くシートの一方の縁部に沿って一連の基準マーカ１７６を付与し、動くシートの反対側の縁部に沿って別の一連の基準マーカ１７８を付与する。各一連の基準マーカは、ＭＤに沿って整列される。シート１７０は、モータ１８４によって制御されるローラ１８８によって支持され、搬送される。

【0024】

コンピュータ１９０はマーカデバイスに１７２に命令して、基準マーカを用いてシートの非コーティング領域を周期的にマークさせ、基準マーカは、エンコーダ１８６によって生成される時間又はロールエンコーダ測定値まで追跡される。エンコーダからのコードは、データベース１９２に格納することができる。本明細書で更に説明するように、読み取り機１８０、１８２は、基準マーカを検出する。

【0025】

図４は、バッテリ電極のトレーサビリティを改善するために、動くシート上の電極層の異なる測定値を追跡する際の基準マーカの使用を示す。電極層２００は、モータ２０４によって操作されるローラ２０２によって支持されてＭＤに搬送される動く基材（箔）上にコーティングされる。エンコーダ２０６はローラ２０２の速度を監視する。読み取り機２０８は、動くシートのコーティングされていない面の基準マーカ特徴２１６を認識する。フレーム２１０は、コーティングされたシートの坪量及び／又は厚さを測定するゲージを含む走査デバイス２１２を支持する。走査デバイスは、概して一定の速度で、コーティングされたシート２００を周期的に横断する。コーティングされたシート２００のスポット又は領域２１４を測定するゲージが示されている。ゲージは、シートの長手方向縁部に正確に垂直に整列される場所で選択されたシート特性を測定しない。代わりに、シート速度のために、走査デバイスは、コーティングされたシート表面を横切って斜めに移動し、結果として、連続する走査経路は、コーティングされたシート２００の長手方向縁部に垂直な方向に対してジグザグパターンを有する。そのようなジグザグパターンの例は、走査デバイス２１２が前後の連続走査中にシートの表面を横断するときにゲージによって追跡される走査経路２１８である。真のＣＤに対する走査経路の角度は、走査デバイスの横方向速度、及び既知のコーティングされたシート２００の機械方向速度に依存する。調査スポットのジグザグパターンは、コーティングされたシート２００表面の比較的小さい部分をカバーする。

【0026】

コンピュータ２２０は、走査デバイス２１２による測定を調整して、パターン２１８内の調査スポットの場所が、対応する基準マーカと共にデータベース２２２に記録されるようにする。このようにして、コーティングされたシート２００が個々の電極に切断されるとき、各電極上で行われた測定値がわかり、更に、これらの電極を組み込んでいる電気化学セル及びバッテリは、測定値を検索することを可能にするシリアル番号によって識別することができる。

【0027】

本発明の別の特徴は、基準マーカを用いて後続の測定を前の測定に同期させることができることである。例えば、図４のコーティングされたシート２００は、センサ２１２によって測定された後、乾燥又はカレンダリングなどの更なる処理のために別のラインに移動させることができる。その後、そのように処理されたコーティングされたシート２３０が形成され、第２の測定にかけられる。シートの移動は、ローラ２３２及び第２のスキャナデバイス２４２に固定されたフレーム２４０上で支持される。コンピュータ２２０は、スキャナデバイス２４２による第２の測定を、スキャナデバイス２１２によって下流で実行される第１の測定と同期させるように、モータ２３４、エンコーダ２３６、及びスキャナデバイス２４２を制御する。読み取り機２３８は基準マーカ２４６を検出し、走査デバイス２４２は、パターン２４８内の調査スポットがジグザグパターン２１８内の調査スポットと一致するように、調査スポット２４４で測定を開始するようにリセットされ得る。

【0028】

スキャナ２１２がＣＤに沿った第１のスキャナ位置にあり、特定の基準マーカを検出するときに、コーティングされたシートの縁部が両方のスキャナ上の同じスキャナビンで測定されるように、スキャナ２１２及び２４２が十分に整列されている場合、スキャナ２４２が同じ特定の基準マーカを検出するとき、スキャナ２４２もＣＤに沿った同じ第１のスキャナ位置にあるべきである。しかしながら、実際には、スキャナが良好に整列されている場合であっても、動くコーティングされたシートは、ＣＤにおいて左右にふらつく可能性があり、したがって、縁部検出を使用することによってこの動きを考慮するように操作を調整する必要がある。動くシートの縁部は、特定の基準マーカｘｘｘ＋エンコーダカウント数で検出されるものとして指定することができる。特に、コンピュータは、基準マーカの１つが読み取られたときに信号を受信することになる。しかしながら、これらは、連続する基準マーカ間のシートを監視するために、エンコーダ信号が使用されることができるように、遠く離れていてもよい。特に、エンコーダは、はるかに高いレートでパルスを送信するので、コンピュータは、パルスを使用して基準マーカ間の位置を補間することができる。同じことが、プロセスにおける次のスキャナにも当てはまる。

【0029】

図４を参照すると、基準マーカ２４６の垂直要素又は構成要素を使用して、コーティングされたシート２００及び２３０のＣＤ位置を示すことができる。垂直要素は、縁部検出器に使用することができる。コーティングされたシートのＭＤ位置を監視するために基準マーカの水平要素を検出する同じマーカ読み取り機２０８、２３８もまた、垂直要素を使用してＣＤ位置を示すこともできる。ＣＤ位置情報を使用して、スキャナ２１２、２４２の位置を調整し、横方向（ＣＤ）移動を補償することができる。

【0030】

走査デバイス２４２による第２の測定が行われると、パターン２４８内の調査スポットの場所が、対応する基準マーカと共にデータベース２２２に記録される。したがって、データベースは、本質的に同じ調査スポット上で行われた第１及び第２の測定のライブラリを有する。コーティングされたシートが、個々の電極に切断され、電気化学セル及びバッテリに組み立てられるとき、これらの電極は、第１及び第２の測定セットの両方が追跡されることを可能にするシリアル番号によって識別され得る。

【0031】

図４を参照すると、下流スキャナ２４２の位置が、そのＣＤ運動がスキャナ２１２のＣＤ運動と一致するように調整されるように、シート２００及び２３０のＭＤ速度は異なってもよい。ほとんどの場合、スキャナが同じ速度プロファイルを有するように、両方のシートのＭＤ速度は同じである。スキャナはしばしばシート縁部で加速又は減速しているので、スキャナのＣＤ運動は単なる一定速度よりも複雑であることに留意されたい。

【0032】

電極の製作中、動くシートの長さは、１パーセント以上変動し得る。例えば、コーティングされた動くシートをプレスするカレンダリングは、金属基材の伸張を引き起こすことができる。図４に示すように、基準マーカ２４６の参照マークの水平線間の距離は、読み取り機２３８及びエンコーダ２３６を使用して測定することができる。この測定された距離は、基準マーカ２１６の参照マークの水平線間の距離と比較される。長さに何らかの変化がある場合、動くシート２３０のＭＤ速度及び／又はスキャナデバイス２４２のＣＤ走査速度に対する調整を実行して、ジグザグパターン２４８内の調査スポットがジグザグパターン２１８の調査スポットと可能な限り一致するようにすることができる。

【0033】

図３Ａを参照すると、本発明を実施する別の技術は、一連のＭＤ位置マーカ及び対応する位置コード又は番号をシート１４０上に付与することである。この場合、基準マーカ１４６、１４８は、ＭＤに沿った位置マーカとして一連の水平線からなり得、位置コード又は番号は、エンコーダ読み取り値とすることができる。基準マーカは、ｘ距離（例えば、１０又は２０ｃｍ）ごとに付与される。例えば、シート１４０上のマーカ１４６によって生成される第１の基準マーカはＭＤ位置マーカ００１であり、次の基準マーカはマーカ番号００２であり、以下同様である。エンコーダは、第１の基準マーカに対する距離読み取り値を提供することができるパルスを生成する。すなわち、距離は増加し続け、全ての測定された品質データを有するコンピュータは、コードを読み取るように構成される。シートの中央に切れ目がある場合、水平線及び対応するコードを用いて測定を再整列することができる。

【0034】

コーティングされた金属基材の厚さ及び他の特性を測定するためのセンサは、Ｈｕｇｈｅｓらの米国特許第１１，１４３，４９５号並びにＴｉｘｉｅｒ及びＨｕｇｈｅｓの米国特許出願公開第２０２１／０２６２７７６号に記載されており、これらは参照により本明細書に組み込まれる。紙及びプラスチックなどの自立シートを測定するためのセンサが、Ｈｕｇｈｅｓらの米国特許出願公開第２０１８／０１７２４３２号に記載されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。

【0035】

図５は、移動する材料シートの特性を測定するための走査デバイスであり、それぞれ、放射線源７４及び放射線検出器７６を包囲又は収容する走査ヘッド７０、７２を含む。放射線源７４は、ＭＤに動いているコーティングされたシート９０上の領域８８に向けられるベータ線などの放射線８０を放出する。コーティングされたシートを透過する放射線８２の強度は、放射線検出器７６によって感知される。検出器は、材料の坪量の直接指標を与える、コーティングされたシートによって吸収された放射線の量を感知する。本例では、放射線源７４は、坪量又は厚さの測定のためにベータ放射線を放出する。スキャナヘッド７０はまた、スポット８６からの放射線８４を検出してシート温度プロファイルを生成する赤外線センサ７８を収容する。スポット８６及び８８は、説明のためにオフセットされて示されているが、スポットは、ＩＲ温度センサ７４を放射線源７４の上方に配置することによって一致させることができる。別の技術は、参照により本明細書に組み込まれるＤｕｃｋ及びＨｕｇｈｅｓの米国特許第７，５２８，４００号に記載されているような、調査スポットを移動させるための光学的平行移動である。

【0036】

図６に示すように、デュアルスキャナヘッド７０、７２の動作面は、ＭＤに動くコーティングされたシート９０を収容する測定ギャップを画定する。モータ９２及び９４は、それぞれヘッド７０及び７２の動きを制御する。二デュアルスキャナヘッドの交差方向の移動は、速度及び方向に対して同期されて、その結果、それらは、互いに整列される。

【0037】

走査センサを使用する代わりに、横方向にシートを横切って配置された単一の固定点センサ又は固定点センサのアレイを用いることができる。個々のセンサが整列されるように連続したアレイを配置することによって、調査スポットは、全ての測定について同じになる。この構成では、センサの各アレイは、動くコーティングされたシートの長さに対するプロファイル対追跡コードのセットを形成する測定値を生成する。コーティングされた電極材料を有するシートが個々の電極に切断されるとき、各電極についての測定プロファイルの様々なセットが知られており、データベースからのライブラリから検索可能である。

【0038】

図７に示す電気化学バッテリは、カソード電流コレクタ２８２に接続されたカソードシート２６０及び２６２と、アノード電流コレクタ２８４に接続されたアノードシート２６６及び２６８と、カソード電流コレクタ２８６に接続されたカソードシート２７２及び２７４と、アノード電流コレクタ２８８に接続されたアノードシート２７８及び２８０とを有する複数の単位セルである。好ましくはポリマーセパレータ膜である固体電解質２６４、２７０、及び２７４は、アノードとカソードとの間に配置される。アノード層及びカソード層に関連する測定プロファイルは、一意のシリアル番号によって識別されるバッテリに割り当てられ、アクセスのために記録される。

【0039】

本発明は、コーティングされた金属シートの特性を測定する際に例示されてきたが、本発明は、限定ではないが、紙、プラスチック、布などを含む、概して監視される動くシートであり得ることが理解される。紙は、ウェットエンドに位置した循環メッシュワイヤ上の繊維（ストック）の水性懸濁液から紙のウェブが形成され、ワイヤを通して重力及び真空吸引によって水が排出される連続プロセスで製造される。次に、ウェブは、プレス、乾燥及びカレンダリングのためにドライエンドに移送される。紙のシートは基材上に形成されないので、基準マーカは、好ましくは、紙が必要な堅さに達したときにドライエンドで紙自体に付与され、したがって、基準マーカは、紙上に十分に永久的に残る。製紙については、Ｂａｃｋｓｔｒｏｍ及びＦｏｒｂｅｓの米国特許第９，３０９，６２５号、並びにＨｕｇｈｅｓ及びＴｉｘｉｅｒの米国特許第８，０２１，５１７号に記載されており、これらは参照により本明細書に組み込まれる。

【0040】

上記は、本発明の原理、好ましい実施形態、及び動作モードを説明してきた。しかしながら、本発明は、考察される特定の実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。したがって、上述の実施形態は、限定的ではなく例示的なものとして見なされるべきであり、以下の特許請求の範囲によって定義されるような本発明の範囲から逸脱することなく、当業者によってそれらの実施形態において変形が行われ得ることを理解されたい。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【外国語明細書】