特開 2023-150229 電池用電極製造装置及び電池用電極製造方法

(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】P2023150229

(43)【公開日】2023-10-16

(54)【発明の名称】電池用電極製造装置及び電池用電極製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/139 20100101AFI20231005BHJP

【ＦＩ】

H01M4/139

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022059224

(22)【出願日】2022-03-31

(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

(72)【発明者】

【氏名】那須 浩太郎

【テーマコード（参考）】

5H050

【Ｆターム（参考）】

5H050AA19

5H050BA16

5H050BA17

5H050CA07

5H050CB01

5H050CB07

5H050CB11

5H050GA03

5H050GA28

5H050GA29

5H050HA15

(57)【要約】

【課題】減圧されたチャンバ内への空気の流入を抑制しつつ、つなぎ目を有する基材シートのチャンバ内への搬送を円滑に行なうこと。
【解決手段】電池用電極製造装置は、内部が大気圧よりも減圧されたチャンバと、前記チャンバにおけるスリットに設けられ、当該スリットの幅を変化させる可動部と、帯状の基材フィルムの端部同士をつなぎ合わせた基材シートを、前記スリットを通して前記チャンバ内に搬送する搬送部と、前記基材シートにおける前記端部同士のつなぎ目を検出する検出部と、前記つなぎ目の検出結果に応じて前記可動部を制御し、前記つなぎ目が通過する際に前記スリットの幅を広げる制御部とを備える。
【選択図】図４Ｂ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部が大気圧よりも減圧されたチャンバと、
前記チャンバにおけるスリットに設けられ、当該スリットの幅を変化させる可動部と、
帯状の基材フィルムの端部同士をつなぎ合わせた基材シートを、前記スリットを通して前記チャンバ内に搬送する搬送部と、
前記基材シートにおける前記端部同士のつなぎ目を検出する検出部と、
前記つなぎ目の検出結果に応じて前記可動部を制御し、前記つなぎ目が通過する際に前記スリットの幅を広げる制御部と
を備えた電池用電極製造装置。

【請求項2】

前記スリット内における前記可動部と異なる面に設けられた曲面状の補強体と、
前記基材シートを前記補強体に対して押し当てる押当部と
を更に備える、請求項１に記載の電池用電極製造装置。

【請求項3】

前記可動部は、前記スリットの内部を通る気体を吸引する吸気部を備える、請求項１又は２に記載の電池用電極製造装置。

【請求項4】

前記吸気部は、前記気体を吸引するための溝又は穴を備える、請求項３に記載の電池用電極製造装置。

【請求項5】

帯状の基材フィルムの端部同士をつなぎ合わせた基材シートを、内部が大気圧よりも減圧されたチャンバにおけるスリットを通して当該チャンバ内に搬送し、
前記基材シートにおける前記端部同士のつなぎ目を検出し、
前記つなぎ目の検出結果に応じて前記スリットに設けられた可動部を制御し、前記つなぎ目が通過する際に前記スリットの幅を広げる
ことを含む、電池用電極製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池用電極製造装置及び電池用電極製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

リチウムイオン電池は高容量の二次電池であり、近年様々な用途で使用されている。リチウムイオン電池の電極は、活物質層、集電体層、セパレータ、及び、活物質層を封入する枠体等によって構成される（例えば、特許文献１参照）。リチウムイオン電池における活物質層は、例えば、帯状の基材フィルムに対して電極組成物を供給し、ロールプレス等によって圧縮することで形成することができる。

【0003】

ここで、基材フィルムへの電極組成物の供給、ロールプレスといった各種の工程を、内部が大気圧よりも減圧されたチャンバ内で実行することにより、電極組成物の内部に空気が残留することを防止し、活物質層の均一性を向上させることができる。このため、チャンバにはスリットが設けられ、基材フィルムは当該スリットを通してチャンバ内に搬送される。

【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】特許第５２８０２２４号公報

【特許文献3】特開昭６２－２３９８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

チャンバ内の減圧状態を維持するため、例えばスリットを細く構成する等して、空気の流入を抑制することが考えられる。例えば、特許文献２及び特許文献３には、チャンバ内の減圧状態を維持するための技術として、高真空へ順次複数段階的に減圧させることについて記載されている。

【0006】

ここで、基材フィルムは、長尺の帯状となるように形成されるものの、その長さは有限である。チャンバ内への基材フィルムの搬送を連続して行なう方法としては、有限の長さを有する基材フィルムの端部同士をつなぎ合わせ、長さを延長した基材シートの状態でチャンバ内への搬送を行なうことが考えられる。

【0007】

しかしながら、このような基材シートにおいては、つなぎ目の部分が厚くなる。チャンバにおけるスリットの幅を、基材フィルムの厚さ（即ち、つなぎ目以外の部分の厚さ）に応じて設定する場合、つなぎ目がスリットに引っかかってしまったり、スリット内の壁面に接触してしまったりするおそれがある。一方で、スリットの幅を基材シートのつなぎ目の厚さに応じて設定する場合、つなぎ目以外の部分がスリットを通過する際におけるチャンバ内への空気の流入が増加する。

【0008】

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、減圧されたチャンバ内への空気の流入を抑制しつつ、つなぎ目を有する基材シートのチャンバ内への搬送を円滑に行なうことができる電池用電極製造装置及び電池用電極製造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】

上記目的を達成するために、本発明に係る電池用電極製造装置は、内部が大気圧よりも減圧されたチャンバと、前記チャンバにおけるスリットに設けられ、当該スリットの幅を変化させる可動部と、帯状の基材フィルムの端部同士をつなぎ合わせた基材シートを、前記スリットを通して前記チャンバ内に搬送する搬送部と、前記基材シートにおける前記端部同士のつなぎ目を検出する検出部と、前記つなぎ目の検出結果に応じて前記可動部を制御し、前記つなぎ目が通過する際に前記スリットの幅を広げる制御部とを備える。

【発明の効果】

【0010】

本発明の電池用電極製造装置及び電池用電極製造方法によれば、減圧されたチャンバ内への空気の流入を抑制しつつ、つなぎ目を有する基材シートのチャンバ内への搬送を円滑に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、実施形態の電池用電極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、実施形態の電池用電極製造装置の概略図である。

【図3A】図３Ａは、実施形態の基材シートにおけるつなぎ目の一例を示す図である。

【図3B】図３Ｂは、実施形態の基材シートにおけるつなぎ目の一例を示す図である。

【図4A】図４Ａは、実施形態の可動部の動作について説明するための図である。

【図4B】図４Ｂは、実施形態の可動部の動作について説明するための図である。

【図5A】図５Ａは、実施形態の可動部の動作について説明するための図である。

【図5B】図５Ｂは、実施形態の可動部の動作について説明するための図である。

【図5C】図５Ｃは、実施形態の吸気部の一例を示す図である。

【図6A】図６Ａは、実施形態の可動部の動作について説明するための図である。

【図6B】図６Ｂは、実施形態の可動部の動作について説明するための図である。

【図7A】図７Ａは、実施形態の可動部の動作について説明するための図である。

【図7B】図７Ｂは、実施形態の可動部の動作について説明するための図である。

【図7C】図７Ｃは、実施形態の吸気部の一例を示す図である。

【図8A】図８Ａは、実施形態の可動部の動作について説明するための図である。

【図8B】図８Ｂは、実施形態の可動部の動作について説明するための図である。

【図8C】図８Ｃは、実施形態の吸気部の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（実施形態）
以下、図面を参照して、本発明を適用した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）＞
実施形態の電池用電極製造装置及び電池用電極製造方法は、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２０（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等が挙げられる。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等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、熱等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】

実施形態において、正極活物質層２２ａを形成するために供給される正極組成物は、正極活物質と非水電解液を含んでなる湿潤粉体であってもよい。また、湿潤粉体はペンデュラー状態又はファニキュラー状態であることがより好ましい。

【0034】

湿潤粉体における非水電解液の割合は、特に限定されないが、ペンデュラー状態又はファニキュラー状態とするためには、正極の場合には非水電解液の割合を湿潤粉体全体の０．５～１５重量％とすることが望ましい。

【0035】

＜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。

【0036】

＜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。

【0037】

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等を用いることができるが、特に限定されない。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

実施形態において、負極活物質層２２ｂを形成するために供給される負極組成物は、負極活物質と非水電解液を含んでなる湿潤粉体であってもよい。また、湿潤粉体はペンデュラー状態又はファニキュラー状態であることがより好ましい。

【0045】

湿潤粉体における非水電解液の割合は、特に限定されないが、ペンデュラー状態又はファニキュラー状態とするためには、負極の場合には非水電解液の割合を湿潤粉体全体の０．５～２５重量％とすることが望ましい。

【0046】

＜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等が挙げられる。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。

【0047】

＜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。

【0048】

＜電池用電極製造装置及び電池用電極製造方法＞
次に、本実施形態の電池用電極製造装置及び電池用電極製造方法（以下、製造方法と略して呼ぶ）について説明する。例えば、電池用電極製造装置及び電池用電極製造方法では、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。

【0049】

図２は、電池用電極製造装置１０００の概略図である。例えば、電池用電極製造装置１０００は、チャンバ１００、搬送装置２００、電極組成物供給装置３００、枠体供給装置４００、プレス装置５００、検出装置６００、制御装置７００及び可動部８００を含む。

【0050】

なお、以下では、帯状の集電体２１Ｂがチャンバ１００内に搬送される場合について説明する。帯状の集電体２１Ｂは、一定の寸法を有する長尺の集電体を複数つなぎ合わせたものである。即ち、帯状の集電体２１Ｂは、帯状の基材フィルムの端部同士をつなぎ合わせた基材シートの一例である。

【0051】

帯状の基材フィルムの端部同士をつなぎ合わせる具体的な方法については特に限定されるものではない。一例を挙げると、図３Ａに示すように、集電体ｃ１、集電体ｃ２及び集電体ｃ３の端部同士を互いに重ね合わせ、溶着或いは接着させることで、帯状の集電体２１Ｂを形成することができる。別の例を挙げると、図３Ｂに示すように、集電体ｃ４、集電体ｃ５及び集電体ｃ６をテープ等のジョイント部材を用いて結合することで、帯状の集電体２１Ｂを形成することができる。いずれの方法を選択しても、つなぎ目においては厚さが増加する。つなぎ目については、スプライス部とも記載する。

【0052】

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１０５Ｐａ）である。

【0053】

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。以下、帯状の集電体２１Ｂを集電体２１Ｂと記載する場合がある。なお、集電体２１Ｂは、上述した集電体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Ｄａに沿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Ｄａ１、その反対方向を上流側Ｄａ２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。

【0054】

なお、図２に示す通り、鉛直方向Ｄｂにおける上側をＤｂ１、鉛直方向Ｄｂにおける下側をＤｂ２とする。搬送方向Ｄａ及び鉛直方向Ｄｂに対して直交する方向は、集電体２１Ｂ、及び、集電体２１Ｂに載置される電極組成物２２ｃの幅方向に対応する。

【0055】

搬送装置２００は、集電体２１Ｂを、搬送方向Ｄａの下流側Ｄａ１に搬送する。例えば、チャンバ１００の外部において、搬送装置２００は、２つのローラで集電体２１Ｂを挟み込みつつ当該ローラを回転させることで、集電体２１Ｂを搬送方向Ｄａの下流側Ｄａ１に搬送する。これにより、搬送装置２００は、スリットを通して集電体２１Ｂをチャンバ１００内に搬送する。即ち、搬送装置２００は、帯状の基材フィルムの端部同士をつなぎ合わせた基材シートを、スリットを通してチャンバ１００内に搬送する。また、チャンバ１００の内部において、搬送装置２００は、集電体２１Ｂを下側から支持するベルトコンベアにより、集電体２１Ｂを搬送方向Ｄａの下流側Ｄａ１に搬送する。搬送装置２００は、搬送部の一例である。

【0056】

電極組成物供給装置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上に電極組成物２２ｃを供給する。一例を挙げると、電極組成物供給装置３００は、ホッパ及びシャッタから構成される。この場合、電極組成物供給装置３００は、鉛直方向Ｄｂの下側Ｄｂ２に開口を有するホッパ１の内部に電極組成物２２ｃを保持するとともに、ホッパの開口をシャッタで開閉することにより、所定の供給位置に対して所定量の電極組成物２２ｃを供給することができる。

【0057】

枠体供給装置４００は、搬送される集電体２１Ｂに対して枠体３５を供給する。例えば、枠体供給装置４００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。或いは、枠体供給装置４００は、集電体２１Ｂの上で枠体３５を製造してもよい。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。

【0058】

プレス装置５００は、集電体２１Ｂに供給された電極組成物２２ｃを圧縮する。例えば、プレス装置５００は、図２に示す通り、上部ローラ５０１及び下部ローラ５０２を有する。プレス装置５００は、上部ローラ５０１及び下部ローラ５０２により、集電体２１Ｂに供給された電極組成物２２ｃを挟み込んで圧縮する。即ち、プレス装置５００は、電極組成物２２ｃに対するロールプレスを実行する。

【0059】

プレス装置５００による圧縮工程の後、図１に示したセパレータ３０が更に供給され、単セル１０が作製される。セパレータ３０の供給は、搬送方向Ｄａに沿って搬送される集電体２１Ｂ及び電極組成物２２ｃに対して連続的に行なわれてもよいし、集電体２１Ｂや電極組成物２２ｃを所定単位に分割した後、枚葉に行なってもよい。

【0060】

図２においては、電極組成物供給装置３００による電極組成物２２ｃの供給後に、枠体供給装置４００による枠体３５の供給が行なわれる例を説明した。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。例えば、枠体供給装置４００による枠体３５の供給が行なわれた後、枠体３５の内部の位置に対して、電極組成物供給装置３００による電極組成物２２ｃの供給が行なわれてもよい。

【0061】

図２に示す通り、チャンバ１００のスリット部分には、可動部８００が設けられる。可動部８００は、検出装置６００による検出結果に応じて、制御装置７００による制御の下で動作する。以下、可動部８００の動作について、図４Ａ及び図４Ｂを用いて説明する。

【0062】

図４Ａにおいては、検出装置６００の一例としてカメラ６１０を示す。図４Ａに示す通り、カメラ６１０は、チャンバ１００の外部に配置される。カメラ６１０は、帯状の集電体２１Ｂを撮影し、撮影画像について画像認識を行なうことにより、帯状の集電体２１Ｂにおけるつなぎ目を検出する。

【0063】

なお、検出装置６００はカメラ６１０に限定されるものではなく、集電体２１Ｂにおけるつなぎ目を検出することが可能であれば任意の変形が可能である。例えば、検出装置６００は深度センサであってもよい。この場合、検出装置６００は、集電体２１Ｂの表面形状を解析してつなぎ目を検出する。また、例えば、検出装置６００は光源を含み、集電体２１Ｂを透過した光の強度からつなぎ目を検出してもよい。即ち、つなぎ目は他の部分より厚く、光の減衰が大きいことから、集電体２１Ｂを透過した光の強度によってつなぎ目を検出することができる。

【0064】

また、図４Ａにおいては、可動部８００の一例として部材８１０を示す。部材８１０は、チャンバ１００のスリットに設けられる。より具体的には、部材８１０は、チャンバ１００のスリット内における一方の壁面に配置される。また、部材８１０は、制御装置７００による制御の下、鉛直方向Ｄｂに移動可能に構成される。

【0065】

制御装置７００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を有する処理回路と、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構とを有する。制御装置７００は、検出装置６００による検出結果に応じて、部材８１０を鉛直方向Ｄｂに移動させる。

【0066】

例えば、図４Ａに示す配置において、カメラ６１０は、帯状の集電体２１Ｂのつなぎ目を検出する。ここで、制御装置７００は、カメラ６１０からスリットまでの距離と、搬送装置２００による帯状の集電体２１Ｂの搬送速度とに基づいて、カメラ６１０がつなぎ目を検出してからつなぎ目がスリット内に入るまでの所要時間を算出することができる。制御装置７００は、カメラ６１０がつなぎ目を検出した時点から、算出した所要時間の経過後、図４Ｂの矢印に示す通り、部材８１０を上側Ｄｂの方向に移動させる。即ち、制御装置７００は、つなぎ目がスリット内に入る際、スリットの幅を広げる。

【0067】

上述した部材８１０の動作により、減圧されたチャンバ１００内への空気の流入を抑制しつつ、つなぎ目を有する帯状の集電体２１Ｂのチャンバ１００内への搬送を円滑に行なうことができる。即ち、図４Ａに示した通り、つなぎ目以外の部分がスリットを通過している間においては、スリットが細くなるように部材８１０が配置され、チャンバ１００内への空気の流入が抑制される。一方で、図４Ｂに示した通り、つなぎ目がスリットを通過する際には、スリットの幅を広げるように部材８１０が移動する。これにより、つなぎ目がスリットに引っかかってしまったり、スリット内の壁面に接触してしまったりといった事態を回避することができる。

【0068】

図４Ａ及び図４Ｂに示した部材８１０の動作により、チャンバ１００内への空気の流入を抑制することができる。但し、スリット内の壁面と集電体２１Ｂとの接触を避けるためのクリアランスを設ける必要上、チャンバ１００内への空気の流入を完全に遮断することは難しい。

【0069】

そこで、チャンバ１００内への空気の流入を更に低減するため、スリットの内部を通る気体を吸引する吸気部を設けることとしてもよい。以下、吸気部について、図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃを用いて説明する。

【0070】

図５Ａ及び図５Ｂにおいては、可動部８００の一例として部材８２０を図示する。部材８２０は、カメラ６１０による検出結果に応じて、図４Ａ及び図４Ｂに示した部材８１０と同様にスリットの幅を変化させる。

【0071】

更に、部材８２０には、吸気部８２１が設けられる。また、スリット内における部材８２０と異なる壁面には、吸気部８２２が設けられる。一例として、図５Ｃに吸気部８２２の斜視図を示す。吸気部８２２は、空気抜き溝、弁、真空タンク等から構成される。空気抜き溝は、図５Ｃに示す通り幅方向に沿って設けられており、真空タンクに接続されている。スリットの内部を通る空気の一部は、空気抜き溝を通して真空タンクに吸引される。これにより、チャンバ１００内へ流入する空気が低減される。なお、弁は、真空タンク側からスリット側への空気の逆流を防止する。吸気部８２１についても、図５Ｃに示した吸気部８２２と同様にして構成することができる。

【0072】

また、上述した通り、チャンバ１００内への空気の流入を完全に遮断することは難しく、スリット内には気流が発生する。そして、気流の影響を受けて集電体２１Ｂの位置が変動し、スリット内の壁面と集電体２１Ｂとの接触が生じてしまう場合がある。

【0073】

そこで、スリット内に曲面状の補強体を設け、スリット内では当該補強体に対して集電体２１Ｂを押し当てるように構成してもよい。これにより、スリット内に気流が発生するとしても、気流から集電体２１Ｂを保護することができる。

【0074】

スリット内に曲面状の補強体を設ける例について、図６Ａ及び図６Ｂを用いて説明する。図６Ａ及び図６Ｂにおいては、可動部８００の一例として部材８３０を図示する。部材８３０は、カメラ６１０による検出結果に応じて、図４Ａ及び図４Ｂに示した部材８１０と同様にスリットの幅を変化させる。

【0075】

図６Ａ及び図６Ｂに示す通り、スリットの近傍にはローラ９１１及びローラ９１２が設けられる。また、スリット内における部材８３０と異なる面には、曲面状の補強体９１３が設けられる。ローラ９１１及びローラ９１２は、集電体２１Ｂに対し、搬送方向Ｄａに交差する方向の力を付加することで、集電体２１Ｂを補強体９１３に押し当てる。ローラ９１１及びローラ９１２は、押当部の一例である。ローラ９１１、ローラ９１２及び補強体９１３を設けたことにより、スリット内に気流が発生するとしても、集電体２１Ｂは気流から保護される。

【0076】

スリット内に曲面状の補強体を設けるとともに、吸気部を更に設けることとしてもよい。かかるケースについて、図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃを用いて説明する。図７Ａ及び図７Ｂにおいては、可動部８００の一例として部材８４０を図示する。部材８４０は、カメラ６１０による検出結果に応じて、図４Ａ及び図４Ｂに示した部材８１０と同様にスリットの幅を変化させる。

【0077】

部材８４０には、吸気部８４１が設けられる。一例として、図７Ｃに吸気部８４１の斜視図を示す。吸気部８４１は、空気抜き溝、弁、真空タンク等から構成される。空気抜き溝は、図７Ｃに示す通り幅方向に沿って設けられており、真空タンクに接続されている。スリットの内部を通る空気の一部は、空気抜き溝を通して真空タンクに吸引される。これにより、チャンバ１００内へ流入する空気が低減される。なお、弁は、真空タンク側からスリット側への空気の逆流を防止する。

【0078】

また、図７Ａ及び図７Ｂに示す通り、スリットの近傍にはローラ９２１及びローラ９２２が設けられる。また、スリット内における部材８４０と異なる面には、曲面状の補強体９２３が設けられる。ローラ９２１及びローラ９２２は、集電体２１Ｂに対し、搬送方向Ｄａに交差する方向の力を付加することで、集電体２１Ｂを補強体９２３に押し当てる。ローラ９２１及びローラ９２２は、押当部の一例である。ローラ９２１、ローラ９２２及び補強体９２３を設けたことにより、スリット内に気流が発生するとしても、集電体２１Ｂは気流から保護される。

【0079】

図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃにおいては、空気抜き溝を備えた吸気部について説明した。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、吸気部は、スリットの内部を通る気体を吸引するための穴を備えてもよい。かかるケースについて、図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃを用いて説明する。図８Ａ及び図８Ｂにおいては、可動部８００の一例として部材８５０を図示する。部材８５０は、カメラ６１０による検出結果に応じて、図４Ａ及び図４Ｂに示した部材８１０と同様にスリットの幅を変化させる。

【0080】

部材８５０には、吸気部８５１が設けられる。一例として、図８Ｃに吸気部８５１の斜視図を示す。吸気部８５１は、空気抜き穴、ダクト、弁、真空タンク等から構成される。スリットの内部を通る空気の一部は、空気抜き穴及びダクトを通して真空タンクに吸引される。これにより、チャンバ１００内へ流入する空気が低減される。なお、弁は、真空タンク側からスリット側への空気の逆流を防止する。

【0081】

また、図８Ａ及び図８Ｂに示す通り、スリットの近傍にはローラ９３１及びローラ９３２が設けられる。また、スリット内における部材８５０と異なる面には、曲面状の補強体９３３が設けられる。ローラ９３１及びローラ９３２は、集電体２１Ｂに対し、搬送方向Ｄａに交差する方向の力を付加することで、集電体２１Ｂを補強体９３３に押し当てる。ローラ９３１及びローラ９３２は、押当部の一例である。ローラ９３１、ローラ９３２及び補強体９３３を設けたことにより、スリット内に気流が発生するとしても、集電体２１Ｂは気流から保護される。

【0082】

上述した実施形態では、帯状の基材フィルムの端部同士をつなぎ合わせた基材シートの一例として帯状の集電体２１Ｂについて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、セパレータを基材フィルムとして、セパレータの端部同士をつなぎ合わせたセパレータシートをチャンバ１００内に搬送するケースについても同様に適用が可能である。
なお、帯状のセパレータシートは、後にトリミングすることで、図１に示したセパレータ３０を形成することができる。また、例えば、離形フィルムを基材フィルムとして、セパレータの端部同士をつなぎ合わせたセパレータシートをチャンバ１００内に搬送するケースについても同様に適用が可能である。

【0083】

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。

【符号の説明】

【0084】

１０：単セル
２０：電極
２０ａ：正極
２０ｂ：負極
２１，ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，ｃ５，ｃ６：集電体
２１ａ：正極集電体層
２１ｂ：負極集電体層
２１Ｂ：帯状の集電体
２１Ｒ：集電体ロール
２２：電極活物質層
２２ａ：正極活物質層
２２ｂ：負極活物質層
２２ｃ：電極組成物
３０：セパレータ
３５：枠体
１００：チャンバ
２００：搬送装置
３００：電極組成物供給装置
４００：枠体供給装置
５００：プレス装置
５０１：上部ローラ
５０２：下部ローラ
６００：検出装置
６１０：カメラ
７００：制御装置
８００：可動部
８１０，８２０，８３０，８４０，８５０：部材
８２２，８４１，８５１，８２１：吸気部
９１１，９１２，９２１，９２２，９３１，９３２：ローラ
９１３，９２３，９３３：補強体
１０００：電池用電極製造装置
Ｄａ：搬送方向
Ｄａ１：下流側
Ｄａ２：上流側
Ｄｂ：鉛直方向
Ｄｂ１：上側
Ｄｂ２：下側

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8A】

【図8B】

【図8C】