特開 2023-150231 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】P2023150231

(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 4/04 20060101AFI20231005BHJP

   H01M 4/139 20100101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

H01M4/04 A

H01M4/139

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022059226

(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

5H050BA17

5H050CA07

5H050CB07

5H050CB11

5H050GA28

5H050GA29

(57)【要約】      （修正有）

【課題】正極側の仕掛品と負極側の仕掛品とを重ね合わせ製造される電池用電極の製造効率を向上させる。
【解決手段】電池用電極製造装置は、帯状の正極集電体の端部をつなぎ合わせた正極集電体シートを搬送する第１搬送部１１０と、正極集電体シートにおけるつなぎ目を避けて、正極集電体シート上に正極活物質２２ｐを供給する第１供給部１２０と、帯状の負極集電体の端部をつなぎ合わせた負極集電体シートを搬送する第２搬送部２１０と、負極集電体シートにおけるつなぎ目を避けて、負極集電体シート上に負極活物質を供給する第２供給部２２０と、正極及び負極集電体シートのつなぎ目を検知する検知部と、正極側と負極側とを重ね合わせる組立部４００と、を備え、正極又は負極集電体シートにつなぎ目が検知された場合、該集電体シートの搬送速度を変化させることにより、組立部の前に、一方の集電体シートに対する他方の集電体シートの搬送ずれを補正する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

帯状の正極集電体の端部をつなぎ合わせた正極集電体シートを搬送する第１搬送部と、
前記正極集電体シートにおけるつなぎ目を避けて、正極集電体シート上に正極活物質を供給する第１供給部と、
帯状の負極集電体の端部をつなぎ合わせた負極集電体シートを搬送する第２搬送部と、
前記負極集電体シートにおけるつなぎ目を避けて、負極集電体シート上に負極活物質を供給する第２供給部と、
前記正極集電体シート及び前記負極集電体シートのつなぎ目を検知する検知部と、
前記正極集電体シートを含む正極側と、前記負極集電体シートを含む負極側と、を重ね合わせる組立部と、を備え、
前記正極集電体シート又は前記負極集電体シートにつなぎ目が検知された場合、前記正極集電体シート又は前記負極集電体シートの搬送速度を変化させることにより、前記組立部の前に、一方の集電体シートに対する他方の集電体シートの搬送ずれを補正する、電池用電極製造装置。

【請求項2】

前記正極集電体シート又は前記負極集電体シートにつなぎ目が検知された場合、つなぎ目が検知されていない集電体シートの搬送速度を低下させる、請求項１に記載の電池用電極製造装置。

【請求項3】

前記組立部は、前記正極側と前記負極側とをセパレータを挟んで重ね合わせる、請求項１又は２に記載の電池用電極製造装置。

【請求項4】

帯状の正極集電体の端部をつなぎ合わせた正極集電体シートを搬送し、
前記正極集電体シートにおけるつなぎ目を避けて正極集電体シート上に正極活物質を供給し、
帯状の負極集電体の端部をつなぎ合わせた負極集電体シートを搬送し、
前記負極集電体シートにおけるつなぎ目を避けて負極集電体シート上に負極活物質を供給し、
前記正極集電体シート及び前記負極集電体シートのつなぎ目を検知し、
前記正極集電体シート又は前記負極集電体シートにつなぎ目が検知された場合、前記正極集電体シート又は前記負極集電体シートの搬送速度を変化させることにより、一方の集電体シートに対する他方の集電体シートの搬送ずれを補正し、
前記正極集電体シートを含む正極側と、前記負極集電体シートを含む負極側と、を重ね合わせる
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、活物質層や集電体層、枠体等を含む仕掛品を正極及び負極のそれぞれについて製造し、正極側の仕掛品と負極側の仕掛品とを重ね合わせることで、電極の製造を行なうことができる。

【0003】

製造効率の観点から、仕掛品の製造や重ね合わせについては連続的に行なうことが好ましい。具体的には、帯状の集電体を搬送しつつ集電体上に活物質を供給することで、仕掛品を連続的に製造することができる（例えば、特許文献１、２参照）。また、正極集電体と負極集電体とを略平行に搬送しつつ各仕掛品の連続的な製造を行なうことにより、仕掛品の製造と連続した工程として、正極側の仕掛品と負極側の仕掛品との重ね合わせを行なうことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－４４１５２号公報

【特許文献2】特開２０２０－６１２８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、帯状の集電体の長さは有限である。電極の製造を連続的に行なうためには、有限の長さを有する帯状の集電体の端部同士をつなぎ合わせ、長さを延長した集電体シートの状態で活物質の供給やロールプレスを実行することが考えられる。しかしながら、このような集電体のつなぎ目が電極に含まれる場合、つなぎ目の部分における電子伝導性が一部異なることにより、電池性能が低下してしまうおそれがある。

【0006】

集電体のつなぎ目を避けて活物質の供給を行なうことが考えられる。例えば、集電体のつなぎ目を検知し、つなぎ目を避けるようにして活物質の供給を行なうことができる。

【0007】

しかしながら、集電体のつなぎ目は必ずしも一定間隔ではなく、つなぎ目を避けて活物質の供給を行なう場合、集電体シート上に供給される活物質の間隔も一定ではなくなる。このことは、略平行に搬送される正極側の仕掛品と負極側の仕掛品との間に搬送方向の位置ズレを生じる。位置がズレた状態で重ね合わせを行なうことはできず、或いは電池性能の低下の原因となる。集電体のつなぎ目に起因する搬送方向の位置ズレに対処するため、仕掛品を一時的にストックしてから重ね合わせを行なうことが考えられるが、仕掛品をストックするための場所が必要となるとともに工程が複雑化するため、製造効率の観点からは好ましくない。

【0008】

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、正極側の仕掛品と負極側の仕掛品とを重ね合わせ製造される電池用電極の製造効率を向上させる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、電池用電極製造装置は、帯状の正極集電体の端部をつなぎ合わせた正極集電体シートを搬送する第１搬送部と、前記正極集電体シートにおけるつなぎ目を避けて、正極集電体シート上に正極活物質を供給する第１供給部と、帯状の負極集電体の端部をつなぎ合わせた負極集電体シートを搬送する第２搬送部と、前記負極集電体シートにおけるつなぎ目を避けて、負極集電体シート上に負極活物質を供給する第２供給部と、前記正極集電体シート及び前記負極集電体シートのつなぎ目を検知する検知部と、前記正極集電体シートを含む正極側と、前記負極集電体シートを含む負極側と、を重ね合わせる組立部と、を備え、前記正極集電体シート又は前記負極集電体シートにつなぎ目が検知された場合、前記正極集電体シート又は前記負極集電体シートの搬送速度を変化させることにより、前記組立部の前に、一方の集電体シートに対する他方の集電体シートの搬送ずれを補正する。

【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、正極側の仕掛品と負極側の仕掛品とを重ね合わせ製造される電池用電極の製造効率を向上させることができる。

【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、実施形態の集電体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、実施形態の集電体シートにおけるつなぎ目の一例を示す図である。

【図4】図４は、実施形態の仕掛品の重ね合わせについて説明するための図である。

【図5】図５は、実施形態の仕掛品の重ね合わせについて説明するための図である。

【図6】図６は、実施形態の搬送速度の制御について説明するための図である。

【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。

【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、正極２０ａを連続的に製造する正極製造装置１００と、負極２０ｂを連続的に製造する負極製造装置２００と、セパレータ供給装置３００と、組立装置４００とを備える。

【0050】

図２に示す正極集電体２１ｐは、一定の寸法を有する帯状の正極集電体を複数つなぎ合わせたものである。即ち、正極集電体２１ｐは、帯状の正極集電体の端部同士をつなぎ合わせた正極集電体シートの一例である。正極集電体２１ｐを所定の形状に加工することで、図１に示した正極集電体層２１ａを形成することができる。負極集電体２１ｎも同様、帯状の負極集電体の端部同士をつなぎ合わせた負極集電体シートの一例である。負極集電体２１ｎを所定の形状に加工することで、図１に示した負極集電体層２１ｂを形成することができる。

【0051】

帯状の集電体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、正極集電体２１ｐ及び負極集電体２１ｎ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、正極集電体２１ｐ及び負極集電体２１ｎを形成することができる。このようなつなぎ目については、スプライス部とも記載する。

【0052】

図２に示す通り、正極製造装置１００は、搬送装置１１０、活物質供給装置１２０、枠体供給装置１３０、プレス装置１４０及び検知装置１５０を備える。

【0053】

搬送装置１１０は、正極集電体２１ｐを搬送方向Ｄａの下流側Ｄａ１に搬送する。例えば、搬送装置１１０は、２つのローラで正極集電体２１ｐを挟み込みつつ当該ローラを回転させることで、正極集電体２１ｐを下流側Ｄａ１に搬送する。また、例えば、搬送装置１１０は、正極集電体２１ｐを下側から支持するベルトコンベアにより、正極集電体２１ｐを下流側Ｄａ１に搬送する。搬送装置１１０は、正極集電体シートを搬送する第１搬送部の一例である。

【0054】

活物質供給装置１２０は、搬送装置１１０により搬送される正極集電体２１ｐ上に正極活物質２２ｐを供給する。ここで、正極活物質２２ｐは、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であり、電解液や導電助剤を含んでいてもよい。例えば、活物質供給装置１２０は、ホッパ及びシャッタから構成される。即ち、活物質供給装置１２０は、ホッパの内部に正極活物質２２ｐ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、正極集電体２１ｐ上の所望の位置に正極活物質２２ｐを塗設することを可能とする。活物質供給装置１２０は、正極集電体シート上に正極活物質を供給する第１供給部の一例である。

【0055】

ここで、上述した通り、正極集電体２１ｐにはつなぎ目が含まれる。活物質供給装置１２０は、正極集電体２１ｐにおけるつなぎ目を避けて、正極集電体２１ｐ上に正極活物質２２ｐを供給する。このため、正極集電体２１ｐ上の正極活物質２２ｐが供給される間隔は、必ずしも一定にはならない。例えば、活物質供給装置１２０は、後述する検知装置１５０による検知結果に基づいて、つなぎ目を避けて正極活物質２２ｐを供給する。

【0056】

枠体供給装置１３０は、搬送される正極集電体２１ｐに対して正極側の枠体３５ｐを供給する。例えば、枠体供給装置１３０は、ロボットアームを有し、事前に製造された枠体３５ｐを、搬送される正極集電体２１ｐ上の所定の位置に配置する。或いは、枠体供給装置１３０は、正極集電体２１ｐの上で枠体３５ｐを製造してもよい。一例を挙げると、正極集電体２１ｐを基材とし、ディスペンサーやコーター等によって正極集電体２１ｐ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、正極集電体２１ｐ上に枠体３５ｐを形成することができる。

【0057】

プレス装置１４０は、正極集電体２１ｐに供給された正極活物質２２ｐを圧縮する。例えば、プレス装置１４０は、上部ローラ１４１及び下部ローラ１４２を有する。プレス装置１４０は、上部ローラ１４１及び下部ローラ１４２により、正極集電体２１ｐに供給された正極活物質２２ｐを挟み込んで圧縮する。即ち、プレス装置１４０は、正極活物質２２ｐに対するロールプレスを実行する。

【0058】

検知装置１５０は、正極集電体２１ｐにおけるつなぎ目を検知する。検知装置１５０は、例えばカメラであり、正極集電体２１ｐを撮影した撮影画像について画像認識を行なうことにより、正極集電体２１ｐにおけるつなぎ目を検知する。検知装置１５０は、検知部の一例である。

【0059】

なお、検知装置１５０はカメラに限定されるものではなく、正極集電体２１ｐにおけるつなぎ目を検知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、検知装置１５０は、深度センサであってもよい。この場合、検知装置１５０は、正極集電体２１ｐの表面形状を解析してつなぎ目を検知する。また、例えば、検知装置１５０は光源を含み、正極集電体２１ｐを透過した光の強度からつなぎ目を検知してもよい。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、正極集電体２１ｐを透過した光の強度によってつなぎ目を検知することができる。

【0060】

上述の活物質供給装置１２０は、検知装置１５０による検知結果に基づいて、つなぎ目を避けて正極活物質２２ｐを供給する。例えば、検知装置１５０から活物質供給装置１２０までの距離、及び、搬送装置１１０による正極集電体２１ｐの搬送速度に基づいて、検知装置１５０の位置でつなぎ目が検知されてから、活物質供給装置１２０の位置につなぎ目が移動するまでの所要時間を算出することができる。即ち、検知装置１５０は、任意の時点について、活物質供給装置１２０の位置につなぎ目が位置しているか否かを判定することができる。同様に、検知装置１５０は、任意の時点、正極集電体２１ｐ上の任意の位置について、つなぎ目が位置しているか否かを判定することができる。

【0061】

以上、正極製造装置１００の構成例について説明した。かかる構成により、正極製造装置１００は、正極側の仕掛品ｐを製造することができる。仕掛品ｐには、単セル１０のうちの正極集電体層２１ａ、正極活物質層２２ａ、正極側の枠体３５ｐが含まれる。仕掛品ｐは、正極活物質が供給された正極集電体シートの一例である。

【0062】

次に、負極製造装置２００について説明する。負極製造装置２００は、搬送装置２１０、活物質供給装置２２０、枠体供給装置２３０、プレス装置２４０及び検知装置２５０を備える。

【0063】

搬送装置２１０は、搬送装置１１０による正極集電体２１ｐの搬送と同様、負極集電体２１ｎを搬送方向Ｄａの下流側Ｄａ１に搬送する。即ち、搬送装置２１０は、搬送装置１１０により搬送される正極集電体２１ｐと略平行に、負極集電体２１ｎを搬送する。搬送装置２１０は、負極集電体シートを搬送する第２搬送部の一例である。

【0064】

活物質供給装置２２０は、活物質供給装置１２０による正極活物質２２ｐの供給と同様、搬送装置２１０により搬送される負極集電体２１ｎ上に負極活物質２２ｎを供給する。負極活物質２２ｎは、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であり、電解液や導電助剤を含んでいてもよい。活物質供給装置２２０は、負極集電体シート上に負極活物質を供給する第２供給部の一例である。枠体供給装置２３０は、枠体供給装置１３０による枠体３５ｐの供給と同様、搬送される負極集電体２１ｎに対して負極側の枠体３５ｎを供給する。プレス装置２４０は、例えば上部ローラ２４１及び下部ローラ２４２を有し、プレス装置１４０による正極活物質２２ｐの圧縮と同様、負極集電体２１ｎに供給された負極活物質２２ｎを圧縮する。

【0065】

検知装置２５０は、検知装置１５０と同様、負極集電体２１ｎにおけるつなぎ目を検知する。検知装置２５０は、検知部の一例である。活物質供給装置２２０は、検知装置２５０による検知結果に基づいて、つなぎ目を避けて負極活物質２２ｎを供給することができる。

【0066】

以上、負極製造装置２００の構成例について説明した。かかる構成により、負極製造装置２００は、負極側の仕掛品ｎを製造することができる。負極側の仕掛品ｎには、単セル１０のうちの負極集電体層２１ｂ、負極活物質層２２ｂ、負極側の枠体３５ｎが含まれる。仕掛品ｎは、負極活物質が供給された負極集電体シートの一例である。

【0067】

そして、組立装置４００は、正極側の仕掛品ｐと負極側の仕掛品ｎとを重ね合わせる。即ち、組立装置４００は、正極集電体シートを含む正極側と、負極集電体シートを含む負極側とを重ね合わせる。より具体的には、図２に示す通り、セパレータ供給装置３００は、負極側の仕掛品ｎに対してセパレータ３０を供給する。そして、組立装置４００は、正極側の仕掛品ｐと負極側の仕掛品ｎとをセパレータ３０を挟んで重ね合わせることにより、単セル１０を製造する。なお、負極側の仕掛品ｎに対してセパレータ３０を供給する例について説明するが、正極側の仕掛品ｐに対してセパレータ３０を供給してもよい。組立装置４００は、組立部の一例である。

【0068】

正極側の仕掛品ｐと負極側の仕掛品ｎとの重ね合わせについて図４を用いて説明する。図４は、正極集電体２１ｐ及び負極集電体２１ｎのいずれにもつなぎ目が含まれないケースを示す。図４においては、正極側の仕掛品ｐとして、仕掛品ｐ１１、仕掛品ｐ１２及び仕掛品ｐ１３を図示する。また、負極側の仕掛品ｎとして、仕掛品ｎ１１、仕掛品ｎ１２及び仕掛品ｎ１３を図示する。なお、図４においては、枠体３５やセパレータ３０については図示を省略している。

【0069】

図４に示す通り、仕掛品ｐ１１、仕掛品ｐ１２及び仕掛品ｐ１３の寸法と、仕掛品ｎ１１、仕掛品ｎ１２及び仕掛品ｎ１３の寸法とは一致している。また、搬送方向Ｄａにおける仕掛品ｐ１１及び仕掛品ｎ１１の位置は一致している。組立装置４００は、仕掛品ｐ１１と仕掛品ｎ１１とを重ね合わせて、単セル１０を製造することができる。

【0070】

更に、図４においては、搬送方向Ｄａにおける仕掛品ｐ１２及び仕掛品ｎ１２の位置、仕掛品ｐ１３及び仕掛品ｎ１３の位置も一致している。これにより、組立装置４００は、仕掛品を一時的にストックすることなく、正負仕掛品の重ね合わせを連続的に行なって、単セル１０を効率的に製造することができる。

【0071】

一方で、図５は、負極集電体２１ｎにはつなぎ目が含まれないものの、正極集電体２１ｐにつなぎ目が含まれるケースを示す。この場合、正極製造装置１００における活物質供給装置１２０は、上述した通り、正極集電体２１ｐにおけるつなぎ目を避けて正極活物質２２ｐを供給する。例えば、活物質供給装置１２０は、検知装置１５０による検知結果に基づいて、つなぎ目を避けて正極活物質２２ｐを供給することができる。

【0072】

また、図５においては、正極側の仕掛品ｐとして、仕掛品ｐ２１、仕掛品ｐ２２及び仕掛品ｐ２３を図示する。また、負極側の仕掛品ｎとして、仕掛品ｎ２１、仕掛品ｎ２２及び仕掛品ｎ２３を図示する。なお、図５においては、枠体３５やセパレータ３０については図示を省略している。

【0073】

図５に示す通り、仕掛品ｐ２１、仕掛品ｐ２２及び仕掛品ｐ２３の寸法と、仕掛品ｎ２１、仕掛品ｎ２２及び仕掛品ｎ２３の寸法とは一致している。また、搬送方向Ｄａにおける仕掛品ｐ２１及び仕掛品ｎ２１の位置は一致している。組立装置４００は、仕掛品ｐ２１と仕掛品ｎ２１とを重ね合わせて、単セル１０を製造することができる。

【0074】

しかしながら、正極集電体２１ｐにおけるつなぎ目を避けて正極活物質２２ｐを供給した結果、搬送方向Ｄａにおける仕掛品ｐ２２及び仕掛品ｎ２２の位置にはズレが生じている。同様に、仕掛品ｐ２３及び仕掛品ｎ２３の位置にもズレが生じている。

【0075】

仕掛品ｐ２２と仕掛品ｎ２２とを重ね合わせるためには、例えば、先に到着する仕掛品ｎ２２を一時的にストックしておいて、仕掛品ｐ２２が到着し次第、重ね合わせを行なうことが考えられる。しかしながら、このような手法では、仕掛品をストックするための場所が必要となるとともに工程が複雑化するため、製造効率の観点から好ましくない。

【0076】

そこで、実施形態の電池用電極製造装置１０００は、つなぎ目の検知結果に応じて、正極集電体２１ｐ及び負極集電体２１ｎの搬送速度を制御することによって、仕掛品をストックすることなく重ね合わせを行なうことを可能とし、もって電池用電極の製造効率を向上させる。具体的には、電池用電極製造装置１０００は、正極集電体２１ｐ及び負極集電体２１ｎの一方においてつなぎ目が検知された場合、つなぎ目が検知されていない集電体シートの搬送速度を低下させる。以下、集電体シートの搬送速度の制御について、図６を用いて説明する。

【0077】

図６は、負極集電体２１ｎにはつなぎ目が含まれないものの、正極集電体２１ｐにつなぎ目が含まれるケースを示す。この場合、正極製造装置１００における活物質供給装置１２０は、正極集電体２１ｐにおけるつなぎ目を避けて正極活物質２２ｐを供給する。

【0078】

図６においては、正極側の仕掛品ｐとして、仕掛品ｐ３１、仕掛品ｐ３２及び仕掛品ｐ３３を図示する。また、負極側の仕掛品ｎとして、仕掛品ｎ３１、仕掛品ｎ３２及び仕掛品ｎ３３を図示する。なお、図６においては、負極側の仕掛品ｎに対して、セパレータｓ３１、セパレータｓ３２及びセパレータｓ３３がそれぞれ供給されている。

【0079】

図６において、搬送方向Ｄａにおける仕掛品ｐ３１及び仕掛品ｎ３１の位置は一致している。組立装置４００は、仕掛品ｐ３１及び仕掛品ｎ３１を、アーム４１０及びアーム４２０により略同時に把持して、一方を１８０°回転させて重ね合わせる。これにより、単セル１０を製造することができる。仕掛品ｐ３２及び仕掛品ｎ３２の搬送方向Ｄａの位置も一致しており、組立装置４００は、仕掛品ｐ３２及び仕掛品ｎ３２の重ね合わせについても同様にして行なうことができる。

【0080】

ここで、正極集電体２１ｐにおけるつなぎ目を避けて正極活物質２２ｐを供給した結果、搬送方向Ｄａにおける仕掛品ｐ３３及び仕掛品ｎ３３の位置にはズレが生じている。ここで、搬送装置２１０は、検知装置１５０による正極集電体２１ｐのつなぎ目の検知結果に基づき、負極集電体２１ｎの搬送速度を低下させる。即ち、実施形態の電池用電極製造装置１０００は、正極集電体シート及び負極集電体シートの一方においてつなぎ目が検知された場合、つなぎ目が検知されていない集電体シートの搬送速度を低下させる。

【0081】

より具体的には、搬送装置２１０は、アーム４１０及びアーム４２０により仕掛品ｐ３２及び仕掛品ｎ３２が把持された後、負極集電体２１ｎの搬送速度を低下させる。そして、搬送装置２１０は、負極集電体２１ｎの搬送速度を低下させることにより、正極集電体２１ｐに対する負極集電体２１ｎの搬送ずれを補正する。これによって、アーム４１０及びアーム４２０により把持される位置に仕掛品ｐ３３及び仕掛品ｎ３３が略同時に到着することとなり、仕掛品を一時的にストックしたりすることなく、重ね合わせを行なうことができる。なお、アーム４１０及びアーム４２０により仕掛品ｐ３３及び仕掛品ｎ３３が把持された後、搬送装置２１０は、搬送速度を元の速度に戻すことが好ましい。

【0082】

上述した実施形態では、検知装置１５０及び検知装置２５０による検知結果に基づいて、つなぎ目を避けて活物質の供給を行なうとともに、搬送速度の制御を行なうものとして説明した。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。例えば、検知装置１５０及び検知装置２５０とは異なる検知装置を組立装置４００の近傍に設け、当該検知装置によるつなぎ目の検知結果に応じて、搬送速度の制御を行なうこととしてもよい。

【0083】

また、上述した実施形態では、つなぎ目が検知された場合、つなぎ目が検知されていない集電体シートの搬送速度を低下させる例について説明した。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。例えば、つなぎ目が検知された場合、つなぎ目が検知された集電体シートの搬送速度を増加させるように制御を行なってもよい。

【0084】

また、図２においては、活物質の供給後に枠体の供給が行なわれる例を説明したが、枠体を先に供給し、枠体の内部の位置に対して活物質を供給するように構成しても構わない。また、上述した電池用電極製造装置１０００の構成の一部又は全部を、内部を減圧した減圧チャンバ内に配置することとしてもよい。

【0085】

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】

【0086】

１０：単セル
２０：電極
２０ａ：正極
２０ｂ：負極
２１，２１ｐ，２１ｎ，ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，ｃ５，ｃ６：集電体
２１ａ：正極集電体層
２１ｂ：負極集電体層
２１ｐ：正極集電体
２１ｎ：負極集電体
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
２２ｐ：正極活物質
２２ｎ：負極活物質
３０，ｓ３１，ｓ３２，ｓ３３：セパレータ
３５，３５ｐ，３５ｎ：枠体
１００：正極製造装置
１１０，２１０：搬送装置
１２０，２２０：活物質供給装置
１３０，２３０：枠体供給装置
１４０，２４０：プレス装置
１４１，２４１：上部ローラ
１４２，２４２：下部ローラ
１５０，２５０：検知装置
２００：負極製造装置
３００：セパレータ供給装置
４００：組立装置
４１０：アーム
４２０：アーム
１０００：電池用電極製造装置
ｐ，ｐ１１，ｐ１２，ｐ１３，ｐ２１，ｐ２２，ｐ２３，ｐ３１，ｐ３２，ｐ３３：正極側の仕掛品
ｎ，ｎ１１，ｎ１２，ｎ１３，ｎ２１，ｎ２２，ｎ２３，ｎ３１，ｎ３２，ｎ３３：負極側の仕掛品
Ｄａ：搬送方向
Ｄａ１：下流側
Ｄａ２：上流側

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】