特開 2024-73970 リチウムイオン二次電池製造方法及びリチウムイオン二次電池製造装置

(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】P2024073970

(43)【公開日】2024-05-30

(54)【発明の名称】リチウムイオン二次電池製造方法及びリチウムイオン二次電池製造装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/1393 20100101AFI20240523BHJP

【ＦＩ】

H01M4/1393

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022184984

(22)【出願日】2022-11-18

(71)【出願人】

【識別番号】399107063

【氏名又は名称】プライムアースＥＶエナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】平澤 俊介

【テーマコード（参考）】

5H050

【Ｆターム（参考）】

5H050AA19

5H050BA17

5H050CB08

5H050CB09

5H050GA02

5H050GA10

5H050GA22

5H050GA28

5H050GA29

5H050HA14

(57)【要約】

【課題】負極合剤中の黒鉛を磁場により配向させる際に、負極合剤の粘度変動を制御する。
【解決手段】リチウムイオン二次電池製造装置１００は、集電体としての金属箔に対して、黒鉛を含む負極合剤を供給し、負極合剤が供給された金属箔の面に直交する方向に磁力線が向いた磁場を付与し、磁場が付与された後の金属箔の負極合剤側の面の黒色度を測定し、黒色度に基づいて、負極合剤に含まれる黒鉛を磁場により配向させる際の負極合剤の粘度を制御する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

集電体としての金属箔に対して、黒鉛を含む負極合剤を供給する工程と、
前記負極合剤が供給された前記金属箔の面に直交する方向に磁力線が向いた磁場を付与する工程と、
前記磁場が付与された後の前記金属箔の前記負極合剤側の面の黒色度を測定する工程と、
前記黒色度に基づいて、前記負極合剤に含まれる前記黒鉛を前記磁場により配向させる際の前記負極合剤の粘度を制御する工程と、
を含むリチウムイオン二次電池製造方法。

【請求項2】

前記負極合剤の粘度を制御する工程は、前記黒色度に基づいて、前記金属箔に対して前記負極合剤を供給するダイ及び前記負極合剤を貯留するタンクの少なくとも一方を加熱することにより、前記負極合剤の粘度を制御する
請求項１に記載のリチウムイオン二次電池製造方法。

【請求項3】

前記負極合剤の粘度を制御する工程は、前記黒色度が低いほど、前記ダイ及び前記タンクの少なくとも一方を加熱する温度を高く制御する
請求項２に記載のリチウムイオン二次電池製造方法。

【請求項4】

集電体としての金属箔に対して、黒鉛を含む負極合剤を供給する供給部と、
前記負極合剤が供給された前記金属箔の面に直交する方向に磁力線が向いた磁場を付与する磁場付与部と、
前記磁場が付与された後の前記金属箔の前記負極合剤側の面の黒色度を測定する測定部と、
前記黒色度に基づいて、前記負極合剤に含まれる前記黒鉛を前記磁場により配向させる際の前記負極合剤の粘度を制御する制御部と、
を備えたリチウムイオン二次電池製造装置。

【請求項5】

前記供給部は、前記金属箔に対して前記負極合剤を供給するダイ及び前記負極合剤を貯留するタンクを含み、
前記制御部は、前記黒色度に基づいて、前記ダイ及び前記タンクの少なくとも一方を加熱することにより、前記負極合剤の粘度を制御する
請求項４に記載のリチウムイオン二次電池製造装置。

【請求項6】

前記磁場付与部は、前記ダイに対向して設けられた磁場ロールであって、前記ダイから前記負極合剤が供給された前記金属箔に前記磁場を付与する前記磁場ロールを含む
請求項５に記載のリチウムイオン二次電池製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、リチウムイオン二次電池製造方法及びリチウムイオン二次電池製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１には、集電体と、集電体に付着した負極合剤層と、を備えたリチウムイオン二次電池が記載されている。このリチウムイオン二次電池は、負極合剤層は黒鉛と結着剤とを含み、集電体の表面から負極合剤層の厚さが半分までの部分よりも、負極合剤層の厚さが半分から負極合剤層の表面までの部分の方が、結着剤の重量割合が少なく、かつ、黒鉛は、六角板状結晶の層の層間面が集電体の表面に対して直交するように配向している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－９６３８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記特許文献１に記載の技術では、負極合剤中の黒鉛を磁場により配向させるには、粘度を５００[ｍＰａ・ｓ]以上５０００[ｍＰａ・ｓ]以下（Ｅ型粘度計、２５度、２ｒｐｍ時）とすることが望ましいとされている。しかしながら、材料の種類や投入量のバラツキ等が原因で粘度変動が発生し、磁場配向に不向きとされる、５０００[ｍＰａ・ｓ]を超える粘度となる場合がある。この場合、十分な磁場配向が行えない可能性がある。

【0005】

本開示は、以上の事実を考慮して成されたもので、負極合剤中の黒鉛を磁場により配向させる際に、負極合剤の粘度変動を制御可能なリチウムイオン二次電池製造方法及びリチウムイオン二次電池製造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】

【0006】

上記目的を達成するために、第１態様に係るリチウムイオン二次電池製造方法は、集電体としての金属箔に対して、黒鉛を含む負極合剤を供給する工程と、前記負極合剤が供給された前記金属箔の面に直交する方向に磁力線が向いた磁場を付与する工程と、前記磁場が付与された後の前記金属箔の前記負極合剤側の面の黒色度を測定する工程と、前記黒色度に基づいて、前記負極合剤に含まれる前記黒鉛を前記磁場により配向させる際の前記負極合剤の粘度を制御する工程と、を含む。

【0007】

第２態様に係るリチウムイオン二次電池製造方法は、第１態様に係るリチウムイオン二次電池製造方法において、前記負極合剤の粘度を制御する工程が、前記黒色度に基づいて、前記金属箔に対して前記負極合剤を供給するダイ及び前記負極合剤を貯留するタンクの少なくとも一方を加熱することにより、前記負極合剤の粘度を制御する。

【0008】

第３態様に係るリチウムイオン二次電池製造方法は、第２態様に係るリチウムイオン二次電池製造方法において、前記負極合剤の粘度を制御する工程が、前記黒色度が低いほど、前記ダイ及び前記タンクの少なくとも一方を加熱する温度を高く制御する。

【0009】

上記目的を達成するために、第４態様に係るリチウムイオン二次電池製造装置は、集電体としての金属箔に対して、黒鉛を含む負極合剤を供給する供給部と、前記負極合剤が供給された前記金属箔の面に直交する方向に磁力線が向いた磁場を付与する磁場付与部と、前記磁場が付与された後の前記金属箔の前記負極合剤側の面の黒色度を測定する測定部と、前記黒色度に基づいて、前記負極合剤に含まれる前記黒鉛を前記磁場により配向させる際の前記負極合剤の粘度を制御する制御部と、を備える。

【0010】

第５態様に係るリチウムイオン二次電池製造装置は、第４態様に係るリチウムイオン二次電池製造装置において、前記供給部が、前記金属箔に対して前記負極合剤を供給するダイ及び前記負極合剤を貯留するタンクを含み、前記制御部が、前記黒色度に基づいて、前記ダイ及び前記タンクの少なくとも一方を加熱することにより、前記負極合剤の粘度を制御する。

【0011】

第６態様に係るリチウムイオン二次電池製造装置は、第５態様に係るリチウムイオン二次電池製造装置において、前記磁場付与部が、前記ダイに対向して設けられた磁場ロールであって、前記ダイから前記負極合剤が供給された前記金属箔に前記磁場を付与する前記磁場ロールを含む。

【発明の効果】

【0012】

以上説明したように、本開示によれば、負極合剤中の黒鉛を磁場により配向させる際に、負極合剤の粘度変動を制御することができる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１の実施形態に係るリチウムイオン二次電池製造装置の構成の一例を示す図である。

【図2A】磁場付与前の金属箔及び負極合剤の断面の一例を示す模式図である。

【図2B】磁場付与後の金属箔及び負極合剤の断面の一例を示す模式図である。

【図3】第１の実施形態に係る制御装置の電気的な構成の一例を示すブロック図である。

【図4】第１の実施形態に係る制御装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。

【図5】負極合剤の粘度と温度との対応関係の一例を示すグラフである。

【図6】第１の実施形態に係る制御プログラムによる処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図7】第２の実施形態に係る磁場付与部近傍の構成の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照して、本開示の技術を実施するための形態の一例について詳細に説明する。なお、動作、作用、機能が同じ働きを担う構成要素及び処理には、全図面を通して同じ符号を付与し、重複する説明を適宜省略する場合がある。各図面は、本開示の技術を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本開示の技術は、図示例のみに限定されるものではない。また、本実施形態では、本開示と直接的に関連しない構成や周知な構成については、説明を省略する場合がある。

【0015】

本明細書において「二次電池」とは、繰り返し充電可能な蓄電デバイス一般をいう。また、本明細書において「リチウムイオン二次電池」は、電解質イオンとしてリチウムイオンを利用し、正負極間におけるリチウムイオンに伴う電子の移動により充放電が実現される二次電池をいう。

【0016】

[第１の実施形態]
図１は、第１の実施形態に係るリチウムイオン二次電池製造装置１００の構成の一例を示す図である。

【0017】

図１に示すように、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池製造装置１００は、大きく分けて、制御装置１０と、金属箔供給部２０と、走行経路２４と、負極合剤供給部３０と、磁場付与部４０と、乾燥部５０と、回収部６０と、ラインカメラ７０と、ヒータ７１と、を備えている。

【0018】

走行経路２４は、集電体としての金属箔２３Ａ（例えば、銅箔）を予め定められた経路に沿って走行し得るガイド２２を備えている。ガイド２２は、走行経路２４に沿って配置された複数のガイドローラで構成されている。なお、走行経路２４には、金属箔２３Ａに適切な張力が付与されるように、張力を調整する機構（例えば、ダンサローラ）が必要に応じて配置されているとよい。また、走行経路２４には、金属箔２３Ａの幅方向の位置を調整する機構（例えば、エッジセンサ及びポジションコントローラを組み合わせた位置調整機構）が必要に応じて配置されているとよい。

【0019】

金属箔供給部２０は、走行経路２４に金属箔２３Ａを供給する。金属箔供給部２０は、走行経路２４の始端に設けられている。金属箔供給部２０には、予め巻き芯２１に巻き取られた金属箔２３Ａが配置されており、適当な量の金属箔２３Ａが金属箔供給部２０から走行経路２４に供給される。

【0020】

回収部６０は、走行経路２４から金属箔２３Ａを回収する。回収部６０は、走行経路２４の終端に設けられている。回収部６０は、走行経路２４において所定の処理が施された金属箔２３Ａを巻き芯６１に巻き取る巻取装置によって構成されている。この巻取装置は、例えば、制御装置１０による制御に従って駆動するモータ６２を備えている。巻き芯６１は、モータ６２に連動して動作し金属箔２３Ａを巻き取る。

【0021】

負極合剤供給部３０は、供給部の一例であり、走行経路２４に沿って走行する金属箔２３Ａに対して、黒鉛を含む負極合剤２３Ｂを供給する。負極合剤２３Ｂは、負極活物質としての黒鉛を含むペースト状の合剤である。黒鉛は、リチウムイオンを吸収したり、放出したりすることができ、かつ、磁場によって配向する材料であればよい。黒鉛は、例えば、六角板状結晶が複数の層を形成するように重なった層構造を有している。具体的には、天然黒鉛、人造黒鉛、これらのアモルファスカーボン等の炭素系材料が用いられる。負極合剤２３Ｂの溶媒には、水性溶媒及び非水溶媒の何れも使用可能であるが、例えば、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）が用いられる。

【0022】

なお、負極合剤２３Ｂには、バインダ（結着剤）を含んでいてもよい。バインダには、例えば、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等が用いられる。また、負極合剤２３Ｂは、例えば、ＰＴＦＥのように、比較的、マイグレーションの影響を受けない結着剤を含むことが望ましい。ＰＴＦＥは、黒鉛（負極活物質）同士の結合力を高めることができる。

【0023】

負極合剤供給部３０は、バックロール３１と、ダイ３２と、フィルタ３３と、ポンプ３４と、タンク３５と、を備えている。バックロール３１は、走行経路２４に沿って配設されており、金属箔２３Ａを支持するローラである。ダイ３２は、負極合剤２３Ｂを吐出する吐出口を有する。タンク３５は、ダイ３２から供給される負極合剤２３Ｂを貯留する容器である。ポンプ３４は、タンク３５からダイ３２に負極合剤２３Ｂを供給する装置である。フィルタ３３は、タンク３５からダイ３２に送られる負極合剤２３Ｂの供給経路に配置されている。

【0024】

タンク３５に貯留された負極合剤２３Ｂは、ポンプ３４によって吸い上げられて、ダイ３２を通じて、バックロール３１によって支持された金属箔２３Ａの表面に供給される。

【0025】

磁場付与部４０は、負極合剤２３Ｂが供給された金属箔２３Ａの面に直交する方向に磁力線が向いた磁場を付与する。なお、ここでいう「直交する方向」とは、完全な直交でなくてもよく、予め定めた誤差を許容するものとする。具体的に、磁場付与部４０は、走行経路２４を走行する金属箔２３Ａを挟むように対向して設けられた一対の磁石４１で構成されている。磁石４１は、例えば、永久磁石で構成してもよいし、電気の作用によって磁力を生じさせる電磁石で構成してもよい。この場合、磁石４１は、走行経路２４を走行する金属箔２３Ａに対して、金属箔２３Ａに直交する方向に磁力線が向いた磁場が発生するように配置される。このため、金属箔２３Ａを挟むように対向して配置した一対の磁石４１は、それぞれ金属箔２３Ａに向けて一方がＳ極、他方がＮ極になるように配置される。

【0026】

図２Ａは、磁場付与前の金属箔２３Ａ及び負極合剤２３Ｂの断面の一例を示す模式図である。また、図２Ｂは、磁場付与後の金属箔２３Ａ及び負極合剤２３Ｂの断面の一例を示す模式図である。

【0027】

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、金属箔２３Ａに供給された負極合剤２３Ｂ中の黒鉛２３Ｃが磁場の作用によって配向する。金属箔２３Ａに対して、金属箔２３Ａに直交する方向に磁力線が向いた磁場が作用すると、黒鉛２３Ｃは、エッジ部が金属箔２３Ａに直交する方向に配向する。つまり、黒鉛２３Ｃの六角板状結晶の面（黒鉛の層間の面）が磁力線（金属箔に直交する方向）に平行になるように配向する。

【0028】

黒鉛２３Ｃの配向の程度は、例えば、磁場付与工程で負極合剤２３Ｂに作用する磁場の強さと、磁場を与える時間が影響すると考えられる。磁場付与工程では、黒鉛が適切に配向するように、負極合剤２３Ｂに作用させる磁場の強さと磁場を与える時間を調整することが望ましい。磁場付与工程で、負極合剤２３Ｂに磁場を作用させる時間は短ければ短いほどよく、例えば、０．５秒程度の短時間で黒鉛２３Ｃが十分に配向するようにしたい。このため、磁場付与工程で負極合剤２３Ｂに作用させる磁場の強さは、例えば、走行経路２４で負極合剤２３Ｂが走行する近辺において、１．０[Ｔ]以上、より好ましくは１．５[Ｔ]以上、さらには２．０[Ｔ]以上であるとよい。

【0029】

また、黒鉛２３Ｃの配向の程度は、供給される負極合剤２３Ｂの粘度や、固形分濃度による影響があると考えられる。ここで供給される負極合剤２３Ｂの粘度は、例えば、５００[ｍＰａ・ｓ]以上５０００[ｍＰａ・ｓ]以下（Ｅ型粘度計、２５℃、２ｒｐｍ時）であるとよい。また、供給される負極合剤２３Ｂの固形分濃度は、例えば、４０[ｗｔ％]以上６０[ｗｔ％]以下であるとよい。磁場付与部４０によって負極合剤２３Ｂ中の黒鉛２３Ｃが配向した金属箔２３Ａは、走行経路２４に沿って乾燥部５０に送られる。なお、金属箔２３Ａへの磁場付与は、負極合剤２３Ｂが金属箔２３Ａに供給された後にできるだけすぐに行うとよい。

【0030】

乾燥部５０には、走行経路２４に沿って乾燥炉５１が設けられている。乾燥炉５１は、磁場付与部４０にて磁場が付与された負極合剤２３Ｂに熱を与えて、負極合剤２３Ｂを乾燥させる。乾燥部５０によって負極合剤２３Ｂを乾燥させた金属箔２３Ａは、走行経路２４に沿って回収部６０に送られる。

【0031】

制御装置１０は、ポンプ３４、磁石４１、乾燥炉５１、モータ６２、ラインカメラ７０、及びヒータ７１の各々と接続されると共に、リチウムイオン二次電池製造装置１００の各部の動作を制御するコントローラである。なお、ラインカメラ７０は、撮像装置の一例であり、金属箔２３Ａに供給された負極合剤２３Ｂの面を撮像可能な装置であればよい。また、ヒータ７１は、加熱装置の一例であり、ダイ３２及びタンク３５の少なくとも一方を加熱可能な装置であればよい。

【0032】

図３は、第１の実施形態に係る制御装置１０の電気的な構成の一例を示すブロック図である。

【0033】

図３に示すように、本実施形態に係る制御装置１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１３と、入出力部（Ｉ／Ｏ）１４と、記憶部１５と、入出力インタフェース（入出力Ｉ／Ｆ）１６と、を備えている。

【0034】

ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、及びＩ／Ｏ１４は、バスを介して各々接続されている。Ｉ／Ｏ１４には、記憶部１５と、入出力Ｉ／Ｆ１６と、を含む各機能部が接続されている。これらの各機能部は、Ｉ／Ｏ１４を介して、ＣＰＵ１１と相互に通信可能とされる。

【0035】

ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、及びＩ／Ｏ１４によって制御回路が構成される。制御回路は、制御装置１０の一部の動作を制御するサブ制御回路として構成されてもよいし、制御装置１０の全体の動作を制御するメイン制御回路の一部として構成されてもよい。制御回路の各ブロックの一部又は全部には、例えば、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路又はＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）チップセットが用いられる。上記各ブロックに個別の回路を用いてもよいし、一部又は全部を集積した回路を用いてもよい。上記各ブロック同士が一体として設けられてもよいし、一部のブロックが別に設けられてもよい。また、上記各ブロックのそれぞれにおいて、その一部が別に設けられてもよい。制御回路の集積化には、ＬＳＩに限らず、専用回路又は汎用プロセッサを用いてもよい。

【0036】

記憶部１５としては、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュメモリ等が用いられる。記憶部１５には、本実施形態に係る制御プログラム１５Ａが記憶される。なお、この制御プログラム１５Ａは、ＲＯＭ１２に記憶されていてもよい。

【0037】

制御プログラム１５Ａは、例えば、制御装置１０に予めインストールされていてもよい。制御プログラム１５Ａは、不揮発性の記憶媒体に記憶して、又はネットワークを介して配布して、制御装置１０に適宜インストールすることで実現してもよい。なお、不揮発性の記憶媒体の例としては、ＣＤ-ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、光磁気ディスク、ＨＤＤ、ＤＶＤ-ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、メモリカード等が想定される。

【0038】

入出力Ｉ／Ｆ１６は、ポンプ３４、磁石４１、乾燥炉５１、モータ６２、ラインカメラ７０、及びヒータ７１の各々と接続するためのインタフェースである。

【0039】

ところで、上述したように、負極合剤２３Ｂ中の黒鉛２３Ｃを磁場により配向させるには、粘度を５００[ｍＰａ・ｓ]以上５０００[ｍＰａ・ｓ]以下（Ｅ型粘度計、２５度、２ｒｐｍ時）とすることが望ましいとされている。しかしながら、材料の種類や投入量のバラツキ等が原因で粘度変動が発生し、磁場配向に不向きとされる、５０００[ｍＰａ・ｓ]を超える粘度となる場合がある。この場合、十分な磁場配向が行えない可能性がある。

【0040】

このため、第１の実施形態に係る制御装置１０のＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２又は記憶部１５に記憶されている制御プログラム１５ＡをＲＡＭ１３に書き込んで実行することにより、図４に示す各部として機能する。

【0041】

図４は、第１の実施形態に係る制御装置１０の機能的な構成の一例を示すブロック図である。

【0042】

図４に示すように、本実施形態に係る制御装置１０のＣＰＵ１１は、測定部１１Ａ及び制御部１１Ｂとして機能する。なお、記憶部１５には、黒色度・温度対応テーブル１５Ｂが記憶されている。

【0043】

測定部１１Ａは、磁場付与部４０によって磁場が付与された後の金属箔２３Ａの負極合剤側の面の黒色度を測定する。具体的に、測定部１１Ａは、一例として、上述の図１に示すように、ラインカメラ７０によって撮像された、金属箔２３Ａの負極合剤側の面の画像から、黒色度を測定する。負極合剤２３Ｂの黒色度と粘度とは相関関係があり、画像の黒色度が低い、つまり、画像が明るいほど、粘度が高くなる。換言すれば、黒色度が高い（粘度が低い）と、黒鉛２３Ｃの配向が適切であり、黒色度が低い（粘度が高い）と、黒鉛２３Ｃの配向が不適切とみなすことができる。黒色度の測定方法には、公知の技術が適用され、特に限定されるものではないが、例えば、黒色度を複数レベル（例えば、高、中、低）のうち何れのレベルであるかを判定してもよい。なお、黒色度の測定は、ラインカメラ７０で撮像された画像による解析的な手法に限定されるものではなく、例えば、カラーセンサによる光学的な手法を用いてもよい。

【0044】

制御部１１Ｂは、測定部１１Ａによって測定された黒色度に基づいて、負極合剤２３Ｂに含まれる黒鉛２３Ｃを磁場により配向させる際の負極合剤２３Ｂの粘度を制御する。具体的に、制御部１１Ｂは、黒色度に基づいて、黒色度・温度対応テーブル１５Ｂを参照し、ダイ３２及びタンク３５の少なくとも一方をヒータ７１により加熱することにより、負極合剤２３Ｂの粘度を制御する。つまり、黒色度が低いほど、ダイ３２及びタンク３５の少なくとも一方を加熱する温度が高くなるようにヒータ７１が制御される。なお、黒色度・温度対応テーブル１５Ｂは、黒色度とダイ３２（又はタンク３５）を加熱する温度とを対応付けたデータテーブルである。

【0045】

図５は、負極合剤２３Ｂの粘度と温度との対応関係の一例を示すグラフである。なお、図５において、縦軸は負極合剤の粘度[ｍＰａ・ｓ]を示し、横軸は負極合剤の温度[℃]を示す。

【0046】

図５に示すグラフから、負極合剤２３Ｂの粘度は、各条件下（２、２０、５０、１００ｒｐｍ）において、温度が高いほど低くなる傾向があることが分かる。これより、磁場配向に不向きな５０００[ｍＰａ・ｓ]を超える高粘度になることを抑制するには、負極合剤２３Ｂの温度を上昇させればよいと考えられる。つまり、負極合剤２３Ｂの黒色度が比較的低い、つまり、負極合剤２３Ｂの粘度が比較的高いときに、負極合剤２３Ｂの温度を上昇させることで、負極合剤２３Ｂの粘度が低くなり、磁場配向に適した粘度に制御される。

【0047】

次に、図６を参照して、第１の実施形態に係るリチウムイオン二次電池製造装置１００が備える制御装置１０の作用を説明する。

【0048】

図６は、第１の実施形態に係る制御プログラム１５Ａによる処理の流れの一例を示すフローチャートである。図６の例では、一例として、上述の図１に示すリチウムイオン二次電池製造装置１００によって具現化されるリチウムイオン二次電池製造方法のうち負極合剤供給工程、磁場付与工程、乾燥工程、及び巻取り工程について示している。

【0049】

図６のステップＳ１０１では、ＣＰＵ１１が、モータ６２を制御して、走行経路２４に沿って、負極合剤供給部３０に金属箔２３Ａを供給する。

【0050】

ステップＳ１０２では、ＣＰＵ１１が、ヒータ７１を制御して、負極合剤２３Ｂを供給するダイ３２、又は、負極合剤２３Ｂを貯留するタンク３５を加熱する。

【0051】

ステップＳ１０３では、ＣＰＵ１１が、ポンプ３４を制御して、タンク３５に貯留された負極合剤２３Ｂを、ポンプ３４によって吸い上げ、ダイ３２を通じて、バックロール３１によって支持された金属箔２３Ａの表面に供給する。

【0052】

ステップＳ１０４では、ＣＰＵ１１が、磁石４１を制御して、負極合剤２３Ｂが供給された金属箔２３Ａの面に直交する方向に磁力線が向いた磁場を付与する。

【0053】

ステップＳ１０５では、ＣＰＵ１１が、ラインカメラ７０を制御して、磁石４１によって磁場が付与された後の金属箔２３Ａの負極合剤側の面の黒色度を測定する。

【0054】

ステップＳ１０６では、ＣＰＵ１１が、測定した黒色度に基づいて、負極合剤２３Ｂに含まれる黒鉛２３Ｃを磁場により配向させる際の負極合剤２３Ｂの粘度を制御する。つまり、ＣＰＵ１１が、黒色度が管理値以上であるか否かを判定する。黒色度が管理値以上、つまり、黒色度が比較的高いと判定した場合（肯定判定の場合）、ステップＳ１０７に移行し、黒色度が管理値未満、つまり、黒色度が比較的低いと判定した場合（否定判定の場合）、ステップＳ１０９に移行する。なお、管理値は、例えば、実験あるいは過去の知見に基づいて、黒鉛２３Ｃが十分に配向されているときの黒色度として予め設定されている。

【0055】

ステップＳ１０７では、ＣＰＵ１１が、乾燥炉５１を制御して、金属箔２３Ａに供給された負極合剤２３Ｂを乾燥させる。

【0056】

ステップＳ１０８では、ＣＰＵ１１が、モータ６２を制御して、負極合剤２３Ｂを乾燥させた金属箔２３Ａを巻き芯６１に巻き取り、本制御プログラム１５Ａによる一連の処理を終了する。なお、巻き芯６１に巻き取られた金属箔２３Ａは次工程に送られる。

【0057】

一方、ステップＳ１０９では、ＣＰＵ１１が、黒色度が規格値（＜管理値）以上であるか否かを判定する。黒色度が規格値以上、つまり、黒色度が比較的高いと判定した場合（肯定判定の場合）、ステップＳ１１０に移行し、黒色度が規格値未満、つまり、黒色度が比較的低いと判定した場合（否定判定の場合）、ステップＳ１１１に移行する。なお、規格値は、管理値より小さい値として、例えば、実験あるいは過去の知見に基づいて、黒鉛２３Ｃが十分ではないがある程度配向されているときの黒色度として予め設定されている。

【0058】

ステップＳ１１０では、ＣＰＵ１１が、一例として、上述の図４に示す黒色度・温度対応テーブル１５Ｂを参照し、ヒータ７１を制御して、ダイ３２及びタンク３５の少なくとも一方を加熱し、ステップＳ１０７に移行する。

【0059】

一方、ステップＳ１１１では、ＣＰＵ１１が、一例として、上述の図４に示す黒色度・温度対応テーブル１５Ｂを参照し、ヒータ７１を制御して、ダイ３２及びタンク３５の少なくとも一方を加熱し、ステップＳ１１２に移行する。なお、ステップＳ１１１での温度調整量は、ステップＳ１１０での温度調整量よりも大きいものとする。

【0060】

ステップＳ１１２では、ＣＰＵ１１が、乾燥炉５１を制御して、金属箔２３Ａに供給された負極合剤２３Ｂを乾燥させる。

【0061】

ステップＳ１１３では、ＣＰＵ１１が、モータ６２を制御して、負極合剤２３Ｂを乾燥させた金属箔２３Ａを巻き芯６１に巻き取り、本制御プログラム１５Ａによる一連の処理を終了する。なお、ステップＳ１１１での加熱前に巻き芯６１に巻き取られた金属箔２３Ａは廃棄とされる。

【0062】

以上説明したように、本実施形態によれば、集電体としての金属箔の負極合剤側の面の黒色度を測定し、測定した黒色度に基づいて、負極合剤の粘度変動を制御することができる。これにより、負極合剤の粘度範囲を磁場配向に適した範囲にすることができるため、負極合剤中の黒鉛を適切に配向させることができる。

【0063】

[第２の実施形態]
上記第１の実施形態では、バックロールよりも後の経路に設けられた一対の磁石を用いて磁場を付与する形態について説明した。第２の実施形態では、バックロール自体を磁場ロールで構成した形態について説明する。

【0064】

図７は、第２の実施形態に係る磁場付与部４０Ａ近傍の構成の一例を示す図である。

【0065】

図７に示すように、本実施形態に係る磁場付与部４０Ａは、一対の磁石４１に代えて、磁場ロール３１Ａを備えている。磁場ロール３１Ａは、バックロール３１に代えて、ダイ３２に対向して設けられたマグネットローラである。磁場ロール３１Ａは、ダイ３２から負極合剤２３Ｂが供給された金属箔２３Ａに磁場を付与する。

【0066】

上述したように、金属箔２３Ａへの磁場付与は、負極合剤２３Ｂが金属箔２３Ａに供給された後にできるだけすぐに行うとよい。図７の例では、負極合剤２３Ｂが金属箔２３Ａに供給された直後に磁場ロール３１Ａによって磁場が付与される。このため、上述の図１に示す一対の磁石４１を用いる場合と比較して、黒鉛２３Ｃの配向性が向上することが期待される。

【0067】

なお、上記各実施形態では、負極合剤２３Ｂを加熱することによって負極合剤２３Ｂの粘度を低下させることができるが、粘度低下によって負極合剤２３Ｂのダレが発生し、塗工幅の制御に影響が出る場合がある。この場合、磁場配向直後にエアを利用してダレを抑制すると共に、ダイ３２と金属箔２３Ａとの間のクリアランスを制御することで対応が可能とされる。

【0068】

以上、実施形態に係るリチウムイオン二次電池製造装置及びリチウムイオン二次電池製造装置が備える制御装置を例示して説明した。実施形態は、制御装置の機能をコンピュータに実行させるためのプログラムの形態としてもよい。実施形態は、これらのプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な非一時的記憶媒体の形態としてもよい。

【0069】

その他、上記実施形態で説明したリチウムイオン二次電池製造装置及び制御装置の構成は、一例であり、主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更してもよい。

【0070】

また、上記実施形態で説明したプログラムの処理の流れも、一例であり、主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。

【0071】

また、上記実施形態では、プログラムを実行することにより、実施形態に係る処理がコンピュータを利用してソフトウェア構成により実現される場合について説明したが、これに限らない。実施形態は、例えば、ハードウェア構成や、ハードウェア構成とソフトウェア構成との組み合わせによって実現してもよい。

【符号の説明】

【0072】

１０ 制御装置
１１ ＣＰＵ
１１Ａ 測定部
１１Ｂ 制御部
１２ ＲＯＭ
１３ ＲＡＭ
１４ Ｉ／Ｏ
１５ 記憶部
１５Ａ 制御プログラム
１５Ｂ 黒色度・温度対応テーブル
１６ 入出力Ｉ／Ｆ
２０ 金属箔供給部
２３Ａ 金属箔
２３Ｂ 負極合剤
２３Ｃ 黒鉛
２４ 走行経路
３０ 負極合剤供給部
３１Ａ 磁場ロール
３２ ダイ
３５ タンク
４０、４０Ａ 磁場付与部
４１ 磁石
５０ 乾燥部
６０ 回収部
７０ ラインカメラ
７１ ヒータ
１００ リチウムイオン二次電池製造装置

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】