特開 2024-76648 電池用材料製造装置、電池用材料製造システムおよび電池用材料製造方法

(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】P2024076648

(43)【公開日】2024-06-06

(54)【発明の名称】電池用材料製造装置、電池用材料製造システムおよび電池用材料製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/04 20060101AFI20240530BHJP

   H01M 4/62 20060101ALI20240530BHJP

   H01M 4/139 20100101ALI20240530BHJP

【ＦＩ】

H01M4/04 Z

H01M4/62 Z

H01M4/139

【審査請求】有

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022188312

(22)【出願日】2022-11-25

(71)【出願人】

【識別番号】000004215

【氏名又は名称】株式会社日本製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】植田 直樹

(72)【発明者】

【氏名】平松 靖也

(72)【発明者】

【氏名】中村 諭

(72)【発明者】

【氏名】古木 賢一

【テーマコード（参考）】

5H050

【Ｆターム（参考）】

5H050AA19

5H050BA17

5H050DA10

5H050EA02

5H050EA03

5H050EA08

5H050EA10

5H050FA17

5H050GA03

5H050GA08

5H050GA10

5H050GA27

5H050GA28

5H050GA29

5H050HA01

5H050HA04

5H050HA12

5H050HA20

(57)【要約】

【課題】空隙の発生を抑制しながら連続して効率よく電池用材料を製造する電池用材料製造装置等を提供する。
【解決手段】電池用材料製造装置１００は、延伸装置１６０、監視装置１８０および制御装置２００を有している。延伸装置１６０は、基材とフィラーとを混練したシート状の成形品を連続して送出するシート成形装置１４０から第１搬送速度により受け入れて第１搬送速度より速い第２搬送速度により送出することにより成形品の厚さを薄くする。監視装置１８０は、成形品に空隙が発生しない延伸条件を判定するために複数の異なる位置における成形品にかかる張力、歪みおよび厚さのいずれかを少なくとも監視して監視データを生成し、延伸条件を制御する制御装置２００に監視データを出力する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材とフィラーとを混練したシート状の成形品を連続して送出するシート成形装置から第１搬送速度により受け入れて前記第１搬送速度より速い第２搬送速度により送出することにより前記成形品の厚さを薄くする延伸装置と、
前記成形品に空隙が発生しない延伸条件を判定するために複数の異なる位置における前記成形品にかかる張力、歪みおよび厚さのいずれかを少なくとも監視して監視データを生成し、前記延伸条件を制御する制御装置に前記監視データを出力する監視装置と、
を備える
電池用材料製造装置。

【請求項2】

前記監視装置の出力に応じて前記成形品に空隙が発生しない前記延伸条件を判定し、前記延伸条件に基づいて前記延伸装置を制御する制御装置、をさらに備える
請求項１に記載の電池用材料製造装置。

【請求項3】

前記延伸装置は、前記第１搬送速度により前記成形品を受け入れて前記第２搬送速度により前記成形品を送出する第１延伸部と、第１延伸部が送出した前記成形品を受け入れて前記第２搬送速度より速い第３搬送速度により前記成形品を送出する第２延伸部とを有し、
前記制御装置は、前記監視装置の出力に応じて前記第１搬送速度、前記第２搬送速度および前記第３搬送速度を制御する、
請求項２に記載の電池用材料製造装置。

【請求項4】

前記監視装置は、前記第１延伸部の上流領域に設けられた第１センサと、前記第１延伸部と前記第２延伸部との中間領域に設けられた第２センサと、前記第２延伸部の下流領域に設けられた第３センサと、を有し、
前記制御装置は、前記第１センサ、前記第２センサおよび前記第３センサの出力に応じて前記延伸装置を制御する、
請求項３に記載の電池用材料製造装置。

【請求項5】

前記監視装置は、前記成形品にかかる張力を測定するセンサを有し、
前記制御装置は、予め設定された閾値張力を超えない範囲において前記延伸装置を制御する、
請求項２～４のいずれか一項に記載の電池用材料製造装置。

【請求項6】

前記監視装置は、前記成形品にかかる歪みを監視するセンサを有し、
前記制御装置は前記成形品にかかる歪み速度が予め設定された閾値速度を超えない範囲において前記延伸装置を制御する、
請求項２～４のいずれか一項に記載の電池用材料製造装置。

【請求項7】

前記監視装置は、前記成形品の延伸速度と前記成形品にかかる張力とを監視するセンサを有し、
前記制御装置は、前記成形品において設定された監視部の少なくとも一部が延伸開始後に降伏張力に到達する降伏時刻と、前記監視部が延伸工程を完了する完了時刻とをそれぞれ算出する演算部を有し、前記降伏時刻が前記完了時刻より前の場合には、前記延伸速度を変更するように前記延伸装置を制御し、前記降伏時刻が前記完了時刻より後の場合には、前記延伸速度を維持するように前記延伸装置を制御する、
請求項２～４のいずれか一項に記載の電池用材料製造装置。

【請求項8】

前記監視装置は、前記フィラーの分散状態を判定する光学検査装置を含み、
前記制御装置は、複数の異なる領域における少なくとも前記分散状態に基づいて前記延伸条件を判定する、
請求項２～４のいずれか一項に記載の電池用材料製造装置。

【請求項9】

前記延伸装置は、前記成形品の温度を制御する温度制御部を有し、
前記監視装置は温度センサを有し、
前記制御装置は、前記成形品の温度に応じた前記延伸条件を判定する、
請求項２～４のいずれか一項に記載の電池用材料製造装置。

【請求項10】

基材とフィラーとを混練した流体状の混練物を受け入れる受入口と、前記混練物を送出方向の直交方向に展伸させつつ前記送出方向に案内する展伸部と、前記展伸した前記混練物を前記成形品として連続して送出可能なスリット状の開口部である送出口と、を有し、シート状の前記成形品を連続して前記延伸装置へ送出するシート成形装置と、
請求項１に記載の電池用材料製造装置と、を備える
電池用材料製造システム。

【請求項11】

前記送出口から第４搬送速度により送出されたシート状の前記成形品を受け止めて巻き込みながら繰り出すキャストローラと、前記第４搬送速度より速い第５搬送速度により前記成形品を送出するよう前記キャストローラを回転駆動する回転駆動部と、を有するキャストブロックをさらに備える、
請求項１０に記載の電池用材料製造システム。

【請求項12】

前記送出口から送出されたシート状の前記成形品の表裏を挟んで圧延する圧延システムをさらに備える、
請求項１０に記載の電池用材料製造システム。

【請求項13】

前記圧延システムは、前記成形品の表裏を挟んで圧延する圧延ローラを有し、
前記制御装置は、前記圧延ローラの回転速度を制御する、
請求項１２に記載の電池用材料製造システム。

【請求項14】

前記成形品を裁断してシート状に裁断された前記成形品を製造する裁断装置と、
少なくとも１の裁断された前記成形品を含むシート状の積層対象物を重ねて貼り合わせ、積層体を製造するための積層成形システムをさらに備える、
請求項１０に記載の電池用材料製造システム。

【請求項15】

金属箔または樹脂の少なくともいずれかからなる外装材の、少なくとも一部を貼り合わせて前記積層体を封入するために、枠体状のプレス面を有する前記積層成形システムをさらに備える、
請求項１４に記載の電池用材料製造システム。

【請求項16】

前記積層成形システムは、減圧環境下で貼り合わせを行うための真空チャンバをさらに備える、
請求項１４または１５に記載の電池用材料製造システム。

【請求項17】

前記受入口は、前記フィラーとして導電性フィラーを５０重量パーセント以上含む前記混練物を受け入れる、
請求項１０に記載の電池用材料製造システム。

【請求項18】

延伸装置を有する電池用材料製造装置が、
基材とフィラーとを混練したシート状の成形品を連続して送出するシート成形装置から前記成形品を第１搬送速度により受け入れ、
第２搬送速度により前記成形品を送出することにより前記成形品の厚さが薄くなるよう延伸し、
複数の異なる位置における前記成形品にかかる張力、歪みおよび厚さの少なくともいずれかを監視する監視装置から監視データを取得し、
前記監視データに応じて前記成形品に空隙が発生しない延伸条件を判定し、
前記延伸条件に基づいて前記延伸装置を制御する、
電池用材料製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は電池用材料製造装置、電池用材料製造システムおよび電池用材料製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、様々な場面において電池に対する需要が高まる中、次世代電池の開発が進展している。次世代電池の１つとして、例えば、集電体を金属から樹脂に置き換える技術や、電解液を所定のポリマーに含浸させる技術等が提案されている。

【0003】

例えば特許文献１は、マトリックス樹脂、導電性フィラーおよび導電性フィラー用分散剤を含む導電性樹脂層を有するリチウムイオン電池用樹脂集電体について開示している。

【0004】

特許文献２は、所定の重合体を含むマトリックス樹脂に導電性フィラーが分散した正極用樹脂集電体について開示している。

【0005】

特許文献３は、集電体と上記集電体の表面に配置された負極組成物層とを有するリチウムイオン電池用負極とその製造方法について開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０２１－０６８５８７号公報

【特許文献2】特開２０２１－１１８０４６号公報

【特許文献3】特開２０２１－１２５３３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上述の特許文献による発明では、リチウムイオン電池ないし電池用材料を大量生産するための手段が確立しているとは言い難い。またフィラーを含むシート状の電池用材料を製造する際に、基材とフィラーとの間に空隙が発生する虞があった。空隙は、電池の品質低下の原因となる。

【0008】

本開示は、このような課題を解決するためになされたものであって、空隙の発生を抑制しながら連続して効率よく電池用材料を製造する電池用材料製造装置等を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示にかかる電池用材料製造装置は、延伸装置および監視装置を有している。延伸装置は、基材とフィラーとを混練したシート状の成形品を連続して送出するシート成形装置から第１搬送速度により受け入れて第１搬送速度より速い第２搬送速度により送出することにより成形品の厚さを薄くする。監視装置は、成形品に空隙が発生しない延伸条件を判定するために複数の異なる位置における成形品にかかる張力、歪みおよび厚さのいずれかを少なくとも監視して監視データを生成し、延伸条件を制御する制御装置に監視データを出力する。

【0010】

本開示にかかる電池用材料製造方法は、電池用材料製造装置が、以下の処理を実行する。電池用材料製造装置は、基材とフィラーとを混練したシート状の成形品を連続して送出するシート成形装置から成形品を第１搬送速度により受け入れる。電池用材料製造装置は、第２搬送速度により成形品を送出することにより成形品の厚さが薄くなるよう延伸する。電池用材料製造装置は、複数の異なる位置における成形品にかかる張力、歪みおよび厚さの少なくともいずれかを監視する監視装置から監視データを取得する。電池用材料製造装置は、監視データに応じて成形品に空隙が発生しない延伸条件を判定する。電池用材料製造装置は、延伸条件に基づいて延伸装置を制御する。

【発明の効果】

【0011】

本開示によれば、空隙の発生を抑制しながら連続して効率よく電池用材料を製造する電池用材料製造装置等を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施の形態にかかる電池の構成図である。

【図2】実施の形態にかかる電池用材料製造システムの全体構成図である。

【図3】電池用材料製造システムのブロック図である。

【図4】成形品の状態を説明するための図である。

【図5】成形品の歪みと張力との関係を示す第１のグラフである。

【図6】成形品の歪みと張力との関係を示す第２のグラフである。

【図7】成形品の歪みと張力との関係を示す第３のグラフである。

【図8】電池用材料製造方法のフローチャートである。

【図9】延伸装置の制御方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲にかかる発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。説明の明確化のため、以下の記載および図面は、適宜、省略、および簡略化がなされている。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

【0014】

＜実施の形態＞
以下、図を参照して実施の形態にかかる電池用材料製造システムについて説明する。本実施の形態にかかる電池用材料製造システムは、所定の電池を製造するための材料を製造する。所定の電池とは例えば半固体電池に類するリチウムイオン電池である。

【0015】

図１は、本実施の形態にかかる電池の構成図である。図１に示す電池Ｐ１００は上から順に、集電体Ｐ１０、正極層Ｐ２０、セパレータＰ３０、負極層Ｐ４０および集電体Ｐ１０が層状に重なっている。

【0016】

集電体Ｐ１０は、上から順に、負極用集電体Ｐ１１、集電基材Ｐ１２および正極用集電体Ｐ１３が層状に重なっている。

【0017】

負極用集電体Ｐ１１は主な構成として、マトリックス樹脂と、マトリクス樹脂に分散した導電性フィラーと、を有している。マトリクス樹脂は例えばＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＭＭＡ（アクリル樹脂）またはＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）等である。導電性フィラーは例えば、チタン粉末、ニッケル粉、アルミ粉またはカーボンブラックのように導電性を有する粉粒体である。導電性フィラーは、上記に限らず、例えば、カーボンナノチューブ、グラフェンまたは金属ナノワイヤのように導電性を有する繊維体であってもよい。負極用集電体Ｐ１１は分散剤を含んでもよい。分散剤は、フィルムやシート状に成形可能な樹脂であれば成分や組成は特に限定されない。分散剤は、例えばＰＰおよびＰＥ（ポリエチレン）の共重合体であってもよい。

【0018】

上述の構成の内、導電性フィラーは、粉粒体にあっては、例えば粒子径が１マイクロメートル以上且つ５００マイクロメートル以下であって、質量パーセントが５パーセント以上且つ８５パーセント以下であることが好ましく、質量パーセントが２０パーセント以上且つ８０パーセント以下であることがさらに好ましい。導電性フィラーは、二次粒子を形成していてもよい。二次粒子とは、１ナノメートル以上且つ１０マイクロメートル未満の一次粒子が凝集（クラスター化）して形成された凝集粒子である。二次粒子の形状は必ずしも球状の形状や球形に近い塊状の形状である必要は無く、数珠状に連結した形状であってもよいし、樹枝状に枝分かれした部分を有していてもよい。

【0019】

また、導電性フィラーは、繊維体にあっては、例えば繊維径が１ナノメートル以上且つ５００ナノメートル以下であって、繊維長が１マイクロメートル以上且つ５００マイクロメートル以下であって、質量パーセントが５パーセント以上且つ８５パーセント以下であることが好ましく、質量パーセントが２０パーセント以上且つ８０パーセント以下であることがさらに好ましい。

【0020】

なお、粒子径は、レーザ光の回折と散乱を利用した粒度分布測定装置を用いて、好適に測定可能である。すなわち、粒子径は、粒度分布測定装置による測定において、粒度分布の平均としてもよい。また、繊維径と繊維長についても、上述の粒度分布測定装置を用いて測定可能である。この場合、測定により得られる粒度分布パターンは複数のピークを有するので、小径側のピークを繊維径とし、大径側のピークを繊維長としてもよい。

【0021】

集電基材Ｐ１２は、負極用集電体Ｐ１１と正極用集電体Ｐ１３との間に設けられている。集電基材Ｐ１２は、例えばＰＰ、ＰＰおよびＰＥの共重合体、カーボンブラックおよび黒鉛等を含む。

【0022】

正極用集電体Ｐ１３は、主な構成として、マトリックス樹脂と、マトリクス樹脂に分散した導電性フィラーと、を有している。マトリクス樹脂は例えばＰＰである。また導電性フィラーは例えば炭素粉および炭素繊維である。炭素粉とは、炭素を主成分とする粉粒体であれば、その形態は限定されない。すなわち、炭素粉は黒鉛でもよいし、カーボンブラックでもよい。また、炭素繊維とは、炭素を主成分とする繊維体であれば、その形態は限定されない。すなわち、炭素繊維はカーボンナノチューブでもよいし、グラフェンでもよい。また、正極用集電体Ｐ１３は分散剤を含んでもよい。分散剤は、例えばＰＰおよびＰＥの共重合体である。

【0023】

上述の構成の内、導電性フィラーは、粉粒体にあっては、例えば粒子径が１マイクロメートル以上且つ５００マイクロメートル以下であって、質量パーセントが５パーセント以上且つ８５パーセント以下であることが好ましく、質量パーセントが２０パーセント以上且つ８０パーセント以下であることがさらに好ましい。導電性フィラーは、二次粒子を形成していてもよい。二次粒子とは、１ナノメートル以上且つ１０マイクロメートル未満の一次粒子が凝集（クラスター化）して形成された凝集粒子である。二次粒子の形状は必ずしも球状の形状や球形に近い塊状の形状である必要は無く、数珠状に連結した形状であってもよいし、樹枝状に枝分かれした部分を有していてもよい。

【0024】

また、導電性フィラーは、繊維体にあっては、例えば繊維径が１ナノメートル以上且つ５００ナノメートル以下であり、繊維長が１マイクロメートル以上且つ５００マイクロメートル以下であって、質量パーセントが５パーセント以上且つ８５パーセント以下であることが好ましく、質量パーセントが２０パーセント以上且つ８０パーセント以下であることがさらに好ましい。正極側の集電体Ｐ１０は、反対の側に負極用集電体Ｐ１１が配置され、正極用集電体Ｐ１３が正極層Ｐ２０に接する。

【0025】

正極層Ｐ２０は正極用集電体Ｐ１３とセパレータＰ３０との間に設けられている。正極層Ｐ２０は、ゲル状の高分子化合物、正極活物質および導電性フィラーを含む。ゲル状の高分子化合物は、導電性を有する樹脂であってもよい。

【0026】

セパレータＰ３０は、正極層Ｐ２０と負極層Ｐ４０との間に設けられている。セパレータＰ３０は、例えばポリオレフィン（ＰＯ）系の微多孔膜等である。

【0027】

負極層Ｐ４０は、セパレータＰ３０と負極用集電体Ｐ１１との間に設けられている。負極層Ｐ４０は、ゲル状の高分子化合物、負極活物質粒子および導電性フィラーを含む。ゲル状の高分子化合物は、導電性を有する樹脂であってもよい。

【0028】

負極層Ｐ４０がセパレータＰ３０と接する反対の側には集電体Ｐ１０が配置されている。負極側の集電体Ｐ１０は、負極用集電体Ｐ１１が負極層Ｐ４０に接し、反対の側に正極用集電体Ｐ１３が配置される。

【0029】

以上、本実施の形態にかかる電池Ｐ１００の構成について説明したが、電池Ｐ１００は、上述の構成に加えて、電池Ｐ１００の形態を維持するための構造材等を有していても良い。また電池Ｐ１００は、複数の電池Ｐ１００が層状に重なるように構成されていてもよい。

【0030】

上述の電池Ｐ１００において、例えば集電体Ｐ１０は、以下のように製造できる。すなわち、まず製造者は、集電基材Ｐ１２をフィルム状に成形する。次に製造者は、成形した集電基材Ｐ１２の一方の面に負極用集電体Ｐ１１を塗布して乾燥させる。さらに製造者は、集電基材Ｐ１２の反対側の面に正極用集電体Ｐ１３を塗布して乾燥させる。本実施の形態にかかる電池用材料製造システムは、例えばこの集電基材Ｐ１２を製造する。

【0031】

次に、図２を参照して、電池用材料製造システムについて説明する。図２は、実施の形態にかかる電池用材料製造システム１０の全体構成図である。図２に示す電池用材料製造システム１０は、各構成を理解容易のために模式的に示したものである。図に示す電池用材料製造システム１０は、例えば上述の集電基材Ｐ１２を連続して製造する。電池用材料製造システム１０は主な構成として、電池用材料製造装置１００を有している。また電池用材料製造システム１０は、電池用材料製造装置１００に加えて、原料投入部１１０、押出装置１２０、ポンプ部１３０、シート成形装置１４０、キャストローラ１５０、圧延システム１９０および巻取装置１７０を有している。

【0032】

（電池用材料製造装置）
電池用材料製造装置１００は、基材とフィラーとを混練したシート状の成形品を受け入れ、これを延伸して電池用材料を製造する。電池用材料製造装置１００は主な構成として、延伸装置１６０、監視装置１８０および制御装置２００を有している。

【0033】

延伸装置１６０は、シート成形装置１４０が送出するシート状の成形品を受け入れ、受け入れた成形品を延伸し、延伸することにより厚さを薄くした成形品を送出する。延伸装置１６０が受け入れる成形品は、基材とフィラーとを混練したシート状の成形品をシート成形装置１４０が連続して送出する。またこのとき、延伸装置１６０は、成形品を搬送する速度である搬送速度が上流側よりも下流側の方が早くなるように制御される。例えば延伸装置１６０は、成形品を第１搬送速度により受け入れて第１搬送速度より速い第２搬送速度により送出することにより成形品を延伸し、その厚さを薄くする。延伸装置１６０は、上述の第１搬送速度および第２搬送速度が制御装置２００により制御される。

【0034】

監視装置１８０は、成形品に空隙が発生しない延伸条件を判定するために複数の異なる位置における成形品にかかる張力、歪みおよび厚さのいずれかを少なくとも監視する。また監視装置１８０は、成形品にかかる張力、歪みおよび厚さの少なくともいずれかに関する監視データを生成し、生成した監視データを制御装置２００に出力する。監視装置１８０は、例えば成形品にかかる張力を測定する張力センサを有していても良い。また監視装置１８０は、成形品の歪みを測定するための歪みセンサを有していても良い。なお成形品の歪みは上流側と下流側における厚さの差から算出されるものであってもよい。また成形品の歪みは上流側と下流側における厚さの差と搬送方向に伸びた寸法とから算出されるものであってもよい。この場合、監視装置１８０は、光学式の寸法測定器により厚さを測定してもよい。また監視装置１８０は、上流側と下流側の搬送速度の差から成形品が伸びた寸法を算出してもよい。監視装置１８０は、成形品の外観を撮影することにより寸法変化を監視するイメージセンサを有していても良い。

【0035】

監視装置１８０は、成形品Ｍ２におけるフィラーの分散状態を判定する光学検査装置を含んでいてもよい。フィラーの分散状態を判定する手段は特に限定されないが、例えば単一もしくは複数の波長を有する光を成形品Ｍ２に透過させた時の透過光の強さを検出する手段を含んでいてもよい。フィラーの分散状態を判定する手段は、例えば単一もしくは複数の波長を有する光を成形品Ｍ２に照射した時に生じる散乱光のうち、特定の波長を検出する手段を含んでいてもよい。フィラーの分散状態を判定する手段は、例えば単一もしくは複数の波長を有する光を成形品Ｍ２に照射した時に生じる透過光、反射光、散乱光のうち、少なくともいずれかを検出することでフィラー分散状態を可視的に撮像する手段を含んでいてもよい。この場合、制御装置２００は、成形品Ｍ２の複数の異なる領域におけるフィラー分散状態に少なくとも基づいて延伸条件を判定する。これにより電池用材料製造システム１０は、延伸部において成形品に空隙が発生しているか否かを好適に判定しつつ、延伸条件を判定できる。

【0036】

監視装置１８０は、成形品Ｍ２の温度分布を判定する温度検査装置を含んでいてもよい。成形品Ｍ２の温度分布を判定する手段は特に限定されないが、例えば成形品Ｍ２から放出される遠赤外光の強さを検出する手段を含んでいてもよい。この場合、制御装置２００は、成形品Ｍ２の複数の異なる領域における温度分散状態に少なくとも基づいて延伸条件を判定する。

【0037】

制御装置２００は、監視装置１８０の出力に応じて成形品に空隙が発生しない延伸条件を判定し、判定した延伸条件から成形品に空隙が発生しない範囲において延伸装置を制御する。これにより制御装置２００は成形品の状態から空隙が発生しないように延伸装置１６０を制御する。また延伸装置１６０は空隙の発生を抑制しながら成形品を延伸することができる。

【0038】

なお、電池用材料製造装置１００において、延伸装置１６０は、複数の延伸部を有していても良い。図２に示す延伸装置１６０は、第１延伸部１６１と第２延伸部１６２とを有している。

【0039】

延伸装置１６０において、第１延伸部１６１は、搬送速度Ｖ５により成形品Ｍ２を受け入れて、搬送速度Ｖ６により成形品を送出する。また第２延伸部１６２は、第１延伸部１６１が送出した成形品Ｍ２を受け入れて搬送速度Ｖ７により成形品を送出する。このとき搬送速度Ｖ６は、搬送速度Ｖ５より速い。また搬送速度Ｖ７は、搬送速度Ｖ６より速い。この場合、制御装置２００は、監視装置１８０の出力に応じて成形品に空隙が発生しない条件の下で搬送速度Ｖ５、搬送速度Ｖ６および搬送速度Ｖ７を制御する。

【0040】

図２に示した延伸装置１６０は延伸部を２つ有している。しかし延伸装置１６０は３つ以上の延伸部を有していても良い。このような構成により、電池用材料製造装置１００は、空隙が発生しない範囲の延伸を複数回数行うことができる。これにより、電池用材料製造装置１００は、所望の厚さの成形品を空隙が発生しない状態のまま製造できる。

【0041】

また図２に示した電池用材料製造装置１００において、監視装置１８０は、第１延伸部１６１の上流領域に設けられた第１センサ１８１と、第１延伸部１６１と第２延伸部１６２との中間領域に設けられた第２センサ１８２と、第２延伸部１６２の下流領域に設けられた第３センサ１８３と、を有している。この場合、制御装置２００は、第１センサ１８１、第２センサ１８２および第３センサ１８３の出力に応じて延伸装置１６０を制御する。これにより電池用材料製造装置１００は、複数の延伸部において成形品に空隙が発生しない延伸条件により複数回数の延伸を実行できる。

【0042】

延伸装置１６０は、成形品の表裏を挟んで延伸する延伸ロールを有している。この場合、制御装置２００は、延伸ロールの回転速度を制御する。これにより延伸装置１６０は成形品を好適に延伸できる。なお延伸装置１６０は、成形品をガイドするガイドローラ等を有していても良い。

【0043】

電池用材料製造装置１００において、監視装置１８０は、成形品にかかる張力を測定するセンサを有していてもよい。より具体的には、張力センサは延伸装置１６０における成形品Ｍ２の引っ張り方向の力を張力として測定する。その場合、制御装置２００は、予め設定された閾値張力を超えない範囲において延伸装置１６０を制御する。

【0044】

電池用材料製造装置１００において、監視装置１８０は、成形品にかかる歪みを監視するセンサを有していてもよい。その場合、制御装置２００は成形品にかかる歪み速度が予め設定された閾値速度を超えない範囲において延伸装置１６０を制御する。

【0045】

以上、電池用材料製造装置１００について説明した。上述のような構成により電池用材料製造装置１００は、延伸部において成形品に空隙が発生しない延伸条件を好適に判定したうえで延伸を実行できる。電池用材料製造装置１００は、シート成形装置１４０から受け取った成形品Ｍ２の厚さを、例えば５００マイクロメートルから５マイクロメートル程度に延伸する。

【0046】

（電池用材料製造システムの構成）
次に電池用材料製造システム１０が有する他の構成について説明する。原料投入部１１０は、原料Ｍ１を貯留し、供給口を介して押出装置１２０に原料Ｍ１を供給する。原料投入部１１０は、ホッパと称される容器であってもよい。原料投入部１１０はロータリーバルブを含んでいてもよい。原料Ｍ１は、基材である樹脂と導電性フィラーとが混練した導電性樹脂のペレットである。原料Ｍ１は、フィラーとして例えば導電性フィラーを５０重量パーセント以上含む。なお、原料Ｍ１の形状や大きさは特に制限されないが、形状が塊状の場合の対角長さは、好ましくは０．１ｍｍ～５０ｍｍであり、さらに好ましくは１～２０ｍｍである。

【0047】

押出装置１２０は、原料Ｍ１を受け入れ、受け入れた原料Ｍ１を混練し、混練物をポンプ部１３０に供給する。ポンプ部１３０は押出装置１２０から受け取った混練物をシート成形装置１４０に供給する。ポンプ部１３０は例えばギアポンプである。このような構成により、押出装置１２０は、好適に原料を混練すると共に、所定の圧力によりシート成形装置１４０に対して原料Ｍ１の混練物を供給（圧送）できる。

【0048】

シート成形装置１４０は、ポンプ部１３０から原料Ｍ１の混練物を受け取り、シート状の成形品Ｍ２を連続して送出する。シート成形装置１４０は具体的にはＴダイと称される金型を含む。シート成形装置１４０は、受入口１４１、展伸部１４２および送出口１４３を有している。受入口１４１は、基材とフィラーとを混練した流体状の混練物を受け入れる。展伸部１４２は、混練物を送出方向の直交方向に展伸させつつ送出方向に案内する。送出口１４３は、展伸した混練物を成形品として連続して送出可能なスリット状の開口部である。シート成形装置１４０は、キャストローラ１５０を介してシート状の成形品Ｍ２を電池用材料製造装置１００に供給する。このときに送出口１４３が送出する成形品Ｍ２の厚さは１０００マイクロメートルから１５００マイクロメートル程度である。

【0049】

シート成形装置１４０は上述の構成に加えて、温度制御装置を有していてもよい。またシート成形装置１４０は脱気部を有していてもよい。脱気部は、シート成形装置１４０の内部において原料Ｍ１に含まれる気泡状のガスを抽出する。

【0050】

脱気部は主な構成として、分岐部、分岐管、貯留部および導出管を有している。分岐部は、シート成形装置１４０における組成物の流路に設けられた流路である。分岐部の目的は原料Ｍ１に含まれる気泡等のガスを抽出することである。そのため、分岐部はシート成形装置１４０の複数の場所に設けられ得る。

【0051】

分岐管は、分岐部から少なくとも原料Ｍ１に含まれる気体を導くための管である。分岐管の流路断面積は特に限定されないが、原料Ｍ１がシート成形装置１４０を通過する際の流速に応じた断面積とすることが望ましい。このため、分岐管は流路の少なくとも１か所に、分岐管の流路断面積を調整するためのバルブを有し得る。なお、バルブは電気信号により開度を調整する機構を有していることが望ましい。

【0052】

貯留部は、分岐管に接続し、分岐部よりも上方に設けられており、分岐管の流路断面積より大きい流路断面積を有する所定の空間である。このような構成により、脱気部は、分岐部から原料Ｍ１それ自体が分岐管に流入してきたとしても、貯留部から先へ原料Ｍ１が逆流することを抑制できる。

【0053】

導出管は、貯留部に溜まった気体をシート成形装置１４０の外部に導く。導出管は例えば真空ポンプに接続している。これにより脱気部は原料Ｍ１に含まれる気体を吸引する。なお、真空ポンプは複数の導出管に接続していてもよい。貯留部は複数の分岐管に接続していてもよい。このような構成により、電池用材料製造システム１０は電池用材料に気泡が発生することを抑制できる。

【0054】

キャストローラ１５０は、回転しながら、成形品Ｍ２をローラ表面に受け、受けた成形品Ｍ２を次の工程に送り出す。キャストローラ１５０は、成形品Ｍ２と接触することにより、成形品Ｍ２を冷却し、成形品Ｍ２を固化する。キャストローラは、成形品Ｍ２を所定の温度とするための温度制御部を有していてもよい。キャストローラ１５０は、受け入れた成形品Ｍ２を電池用材料製造装置１００に供給する。なお、キャストローラ１５０は、回転駆動部、変位駆動部および駆動制御部をさらに有することにより、成形品Ｍ２の固化の程度および延伸の程度を調整可能であってもよい。この場合例えば、キャストローラ１５０は、送出口から第４搬送速度により送出されたシート状の成形品を受け止めて巻き込みながら繰り出す。また回転駆動部は、第４搬送速度より速い第５搬送速度により成形品Ｍ２を送出するようキャストローラ１５０を回転駆動する。キャストローラ１５０、回転駆動部、変位駆動部および駆動制御部を、キャストブロックと称してもよい。上述の構成により、キャストローラ１５０は、成形品Ｍ２を冷却しながら延伸できる。

【0055】

回転駆動部および駆動制御部は、キャストローラ１５０の表面における速度を所定の速度となるように制御する。例えば、キャストローラが速度Ｖ１で受け入れた成形品Ｍ２を速度Ｖ２で送出する。ここで速度Ｖ２は、速度Ｖ１より速くなるように設定されている。なお、回転駆動部はキャストローラ１５０を回転させるためのモータや、キャストローラ１５０の回転速度を測定するためのセンサ等を有している。

【0056】

変位駆動部は、図２のＺ軸方向（すなわち上下方向）および図２のＸ軸方向（すなわち水平方向、あるいはシート状に送出される成形品Ｍ２の厚さ方向）に、キャストローラ１５０を変位させる。より具体的には変位駆動部は例えばＺ軸方向とＸ軸方向のそれぞれに沿って移動可能なリニアレールと、リニアレールに係合し、キャストローラ１５０を支持する軸受けと、この軸受けをリニアレールに沿って駆動するモータと、を含む。変位駆動部は、駆動制御部から制御信号を受けてキャストローラ１５０を変位させる。これにより、キャストローラ１５０は成形品Ｍ２の固化および延伸する条件を好適に調整できる。具体的には、変位駆動部は、キャストローラ１５０の上下方向（Ｚ軸方向）の位置を調整することにより、キャストローラ１５０に接する成形品Ｍ２の温度を調整し、成形品Ｍ２の固化の程度を調整する。また変位駆動部は、キャストローラ１５０の水平方向（Ｘ軸方向）の位置の調整することにより、成形品Ｍ２が接するキャストローラ１５０の位置を調整し、成形品Ｍ２の延伸の程度を調整する。なお、変位駆動部は、成形品Ｍ２の組成に応じてキャストローラ１５０の位置を変えてもよい。

【0057】

駆動制御部は、回転駆動部と変位駆動部とをそれぞれ駆動する駆動回路と、回転駆動部および変位駆動部から受け取るキャストローラ１５０の回転速度やキャストローラ１５０の位置に関するデータに応じて回転駆動部と変位駆動部とをそれぞれ駆動する演算回路と、を含む。

【0058】

上述の構成により、キャストローラ１５０は、シート成形装置１４０から送出された高温状態かつ流動性を有する状態の成形品Ｍ２を冷却しつつ、延伸する。一般的に、樹脂をフィルム状に成形し延伸する場合は、樹脂が固化した状態で延伸する。しかし、フィラーを含有するシート状の成形品Ｍ２が固化した状態で延伸する場合、特にシート成形装置１４０から送出された直後のシートのように厚さが例えば１ｍｍのように厚いシートの場合には、延伸時にシートが破断したり、シートの厚みムラが発生したりするおそれがある。これを防ぐため、シート成形装置１４０の後工程は比較的に遅い速度で延伸を行う必要がある。そこで、上述の構成により溶融状態で微量の延伸を行うことにより、電池用材料製造システム１０は、フィラーを含有するシート状の成形品Ｍ２を、速く、広い幅に、均一に薄くできる。例えば、上述の構成により、キャストローラ１５０は、厚みが１０００マイクロメートルの成形品Ｍ２を８５０マイクロメートルの厚みになるように延伸を行う。

【0059】

圧延システム１９０は、主な構成として、第１圧延装置１９１、第２圧延装置１９２および第３圧延装置１９３を含む。圧延システム１９０は、キャストローラ１５０が送出した成形品Ｍ２を速度Ｖ２で受け入れ、受け入れた成形品Ｍ２を第１圧延装置１９１により圧延する。第１圧延装置１９１は、圧延ローラにより成形品Ｍ２の表裏を挟み、成形品Ｍ２を圧縮しながら速度Ｖ３で送出する。

【0060】

第２圧延装置１９２は、第１圧延装置１９１が圧延した成形品Ｍ２を速度Ｖ３で受け入れ、成形品Ｍ２をさらに圧縮しながら速度Ｖ４で送出する。第３圧延装置１９３は、第２圧延装置１９２が圧延した成形品Ｍ２を速度Ｖ４で受け入れ、成形品Ｍ２をさらに圧縮しながら速度Ｖ５で送出する。

【0061】

このとき、各圧延装置の送出速度は特に限定されないが、例えばＶ２＜Ｖ３＜Ｖ４＜Ｖ５のように、後段の圧延装置ほど送出速度が速くなることが好ましい。この様に圧延システム１９０の各々の圧延装置を個別に速度制御することにより、圧延システム１９０は成形品Ｍ２の厚み方向に対して押し広げる力と集電体Ｐ１０の送出方向に対して引き延ばす力とを重畳させることができる。このため、圧延システム１９０を用いれば成形品Ｍ２を速く薄く加工できる。よって、電池用材料製造システム１０は生産性を向上させることができる。

【0062】

圧延システム１９０は、上述の構成に加えて、加熱装置をさらに有していても良い。また圧延システム１９０は、圧延装置を１台以上有していればよい。圧延システム１９０は、キャストローラ１５０から受け取った成形品Ｍ２の厚さを、例えば８５０マイクロメートルから５００マイクロメートル程度に圧延する。

【0063】

巻取装置１７０は、電池用材料製造装置１００が送出した成形品Ｍ２を受け入れ、受け入れた成形品Ｍ２をロール状に巻き取る。

【0064】

以上、電池用材料製造システム１０の構成について説明した。上述の構成において、電池用材料製造システム１０はシート状に成形した電池用材料を段階的に延伸する。これにより電池用材料製造システム１０は、空隙の発生を抑制しながら連続して効率よく電池用材料を製造できる。

【0065】

なお、電池用材料製造システム１０は、カッタやカッティングローラ等を用いた裁断装置により成形品Ｍ２を裁断してシート状に裁断された成形品Ｍ２を製造する工程をさらに有していても良い。あるいは電池用材料製造システム１０は、複数の成形品Ｍ２やシート状の電池用材料を貼り合わせる工程や封入する工程をさらに有していてもよい。すなわち電池用材料製造システム１０は、少なくとも１の裁断された成形品Ｍ２を含むシート状の積層対象物を重ねて貼り合わせ、積層体を製造する積層成形システムを有していてもよい。

【0066】

また電池用材料製造システム１０は、積層対象物である複数の裁断された成形品Ｍ２を重ねて貼り合わせる積層成形システムを有していてもよい。複数の成形品Ｍ２とは、互いに同じ組成であってもよいし、異なる組成であってもよい。複数の成形品Ｍ２とは、例えば正極用集電体Ｐ１１と集電基材Ｐ１２であってもよいし、集電体Ｐ１０と集電基材Ｐ１２であってもよい。シート状の電池用材料とは、例えば導電性ポリマーや微細な空隙を有するセパレータのような樹脂である。シート状の電池用材料とは、例えばアルミニウム箔や銅箔のような金属である。なお、電池用材料を封入する工程は、成形品Ｍ２を含む電池用材料を樹脂や金属の外装材により封入する工程であってもよい。この場合、電池用材料を封入する工程は、第１の金属箔と第２の金属箔との間に枠体状の熱硬化性樹脂を配置することで、外装材の接着性を高めるものであってもよい。

【0067】

電池用材料を貼り合わせる工程もしくは封入する工程は、積層成形システムが担ってもよい。積層成形システムは、上下開閉式の真空チャンバを有し、減圧環境下で、裁断された成形品Ｍ２を含む積層対象物を押圧する。具体的には、積層成形システムは例えば一辺が５０～６００ミリメートル程度になるように裁断された四角形の積層対象物を一端側から受け入れる。次に、積層成形システムは、真空チャンバを閉じることで真空チャンバ内を気密とした後、真空ポンプ等を用いて真空チャンバ内が所定の気圧となるように減圧する。所定の気圧とは、例えば１ヘクトパスカル以下の気圧である。次に、真空チャンバは所定の圧力で積層対象物の所定の領域を押圧する。所定の圧力とは、例えば０．１～１０メガパスカルの圧力である。最後に、積層成形システムは積層対象物を他端側から送出すると同時に、次の積層対象物を一端側から受け入れる。なお、積層成形システムは一連の動作や真空チャンバ内の雰囲気調整を制御するための制御部を有する。この制御部は、上述した制御装置２００に含まれてもよい。

【0068】

積層成形システムへの積層対象物の受け入れおよび送出する手段は特に限定されないが、例えば真空チャンバに挿通されたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のシートの上に積層対象物を載せ置きし、このシートを真空チャンバ等の動作に連動させて間欠的に移動することで好適に実現できる。また、積層成形システムの押圧手段は特に限定されず、例えば上下のプレス板が油圧または電動により昇降するものであってもよいし、所定の気圧になるようにガスを供給する手段を含むものであってもよい。あるいは押圧手段は、耐熱性ポリマーからなるダイアフラム状の可撓性シートの膨張および収縮を利用するものであってもよい。なお、第１の金属箔と第２の金属箔との間に枠体状の熱硬化性樹脂を配置し、成形品Ｍ２を含む積層体である電池用材料を封入する場合、電池用材料製造システム１０は、上下のプレス板のうちの一方に枠体状のプレス面を有していることが望ましい。このとき、外装材を貼り合わせる箇所には、電極タブ等による凹凸がある。このため、そのような凹凸に追従するため、例えば下側のプレス面は鏡面加工された金属盤、上側のプレス面は枠体状の耐熱樹脂や耐熱ゴムを含む金属盤により構成されることが好ましい。

【0069】

また、積層成形システムは積層対象物の温度を調整するためのヒータや熱媒等の温度調整機構を有していてもよい。温度調整機構は、積層対象物を加圧する機構に含まれていてもよいし、それ以外の場所に設けてもよい。温度調整機構は、積層対象物の温度を例えば常温から摂氏２００度程度の範囲になるように調整する。このようにすることで、積層成形システムは、電池用材料を好適に貼り合わせたり封入したりすることができる。

【0070】

これにより、積層成形システムは積層対象物の間隙における気泡残留等の積層欠陥の発生を防止し、且つ生産性よく、成形品Ｍ２を含む電池用材料を貼り合わせたり封入したりすることができる。

【0071】

次に、図３を参照して、電池用材料製造システム１０の機能構成についてさらに説明する。図３は、電池用材料製造システム１０のブロック図である。電池用材料製造システム１０は主な構成として、電池用材料製造装置１００、押出装置１２０、シート成形装置１４０、キャストローラ１５０および巻取装置１７０を有している。図３に示す各構成は適宜通信可能に接続されている。図３に示すように、押出装置１２０、シート成形装置１４０、キャストローラ１５０および巻取装置１７０は、電池用材料製造装置１００が有する制御装置２００に通信可能に接続している。すなわちこれらの各構成は、制御装置２００により制御されている。

【0072】

本実施形態にかかる延伸装置１６０は、成形品の温度を制御する温度制御部１６３を有していてもよい。温度制御部１６３は成形品Ｍ２が予め設定された温度になるように延伸装置１６０の雰囲気を制御する。温度制御部１６３は制御装置２００と連携して延伸装置１６０の温度を制御する。なおこの場合、監視装置１８０は温度センサを有している。また、制御装置は２００、成形品の温度に応じた延伸条件を判定する。これにより電池用材料製造システム１０は、より効率が良くロバストな延伸条件を設定できる。

【0073】

制御装置２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＭＣＵ（Micro Controller Unit）などの演算装置を含む。制御装置２００は演算部２０１および記憶部２０２を含む。制御装置２００は成形品の状態を監視する監視装置１８０から受け取ったデータから延伸条件を判定し、成形品に空隙が発生しないように延伸装置を制御する。

【0074】

演算部２０１は、監視装置１８０から受け取ったデータから延伸条件を判定するとともに、判定結果に応じて電池用材料製造システム１０の各構成を制御するためのパラメータを選択または算出する。例えば演算部２０１は、成形品において設定された監視部の少なくとも一部が延伸開始後に降伏張力に到達する降伏時刻と、監視部が延伸工程を完了する完了時刻とをそれぞれ算出する。この場合、制御装置２００は、降伏時刻が完了時刻より前の場合には、延伸速度を変更するように延伸装置を制御する。一方、降伏時刻が完了時刻より後の場合には、制御装置２００は、延伸速度を維持するように延伸装置を制御する。

【0075】

また制御装置２００は電池用材料製造システム１０の各構成と通信可能に接続し、各構成を制御する機能を有している。これにより電池用材料製造システム１０は、シート成形装置１４０や電池用材料製造装置１００との連携が可能となり、より効率良く電池用材料を製造できる。なお、通信可能に接続する手段は無線であっても有線であってもよい。また、制御装置２００は電池用材料製造システム１０の各構成の制御の状態を可視的に表示するディスプレイを有していることが望ましい。さらに、制御装置２００は電池用材料製造システム１０の各構成の状態を、無線通信を介することにより、制御装置２００に設けられたディスプレイ以外の媒体に可視的に表示させてもよい。制御装置２００に設けられたディスプレイ以外の媒体とは、例えばパソコンやタブレットやスマートフォンである。この場合、電池用材料製造システム１０は、それらの媒体もしくはそれらの媒体にインストールされたソフトウェアを介することにより、電池用材料製造システム１０の各構成の制御を実行、変更、停止する等の操作を遠隔的に実行できることがさらに望ましい。

【0076】

記憶部２０２はフラッシュメモリやＳＳＤ（Solid State Drive）等の不揮発性メモリを少なくとも有する記憶装置である。記憶部２０２は、制御装置２００が実行するプログラムを少なくとも記憶する。また記憶部２０２は制御装置２００が判定する延伸条件に関するデータを記憶する。すなわち制御装置２００は、監視装置１８０から受け取ったデータと、記憶部２０２に記憶している延伸条件に関するデータを参照することにより、延伸装置１６０を制御する。また、記憶部２０２は過去のデータを電子的にもしくは可視的に外部出力するためのインターフェースを有していてもよい。

【0077】

以上、電池用材料製造システム１０の機能構成について説明した。上述の構成により、電池用材料製造装置１００は、空隙の発生を抑制しながら成形品を延伸することができる。よって電池用材料製造システム１０は、連続的に電池用材料を製造できる。なお、電池用材料製造システム１０は、制御装置２００を２つ以上有していても良い。その場合、電池用材料製造システム１０は、複数の制御装置が互いに通信可能に接続し、連携しながら電池用材料製造システム１０の制御を行ってもよい。

【0078】

次に、図４を参照して、延伸の前後における成形品の状態について説明する。図４は、成形品の状態を説明するための図である。図４の左側には延伸前の成形品Ｍ２が示されている。ここで、延伸前の成形品Ｍ２は、基材Ｆ１にフィラーＦ２が分散して配置されている。

【0079】

図４の右上には延伸条件Ｃ１により延伸された延伸後の成形品Ｍ２が示されている。延伸条件Ｃ１は成形品に空隙が発生する条件である。そのため、延伸後の成形品Ｍ２は、フィラーＦ２の周辺に空隙Ｆ３が発生している。

【0080】

図４の右下には延伸条件Ｃ２により延伸された延伸後の成形品Ｍ２が示されている。延伸条件Ｃ２は成形品に空隙が発生しない条件である。そのため、延伸後の成形品Ｍ２は、フィラーＦ２の周辺に空隙Ｆ３が発生していない。

【0081】

このように、成形品Ｍ２は延伸条件に応じて延伸後に空隙が発生する場合もあるし、空隙が発生しない場合もある。そのため、電池用材料製造装置１００は、空隙が発生しない延伸条件を判定したうえで、この延伸条件の下で成形品を延伸する。

【0082】

次に、図５を参照して、成形品の歪みと張力との関係を参照しながら延伸条件について説明する。図５は、成形品の歪みと張力との関係を示す第１のグラフである。図５に示すグラフは、横軸が歪み（Ｓ）であって、縦軸が張力（Ｔ）を示している。

【0083】

グラフには、サンプルＭ１１のデータが、一点鎖線によりプロットされている。サンプルＭ１１のデータにおいて、丸により示されたポイントＲ１１は、空隙が発生する境界である。すなわちサンプルＭ１１は張力Ｔ１１より高い張力が付与されると、空隙が発生する。

【0084】

またグラフには、サンプルＭ１１のデータの下側にサンプルＭ１２のデータ実線により示されている。サンプルＭ１２のデータにおいて、丸により示されたポイントＲ１２は、空隙が発生する境界である。すなわちサンプルＭ１２は張力Ｔ１２より高い張力が付与されると、空隙が発生する。

【0085】

図５に示すように、サンプルに応じてプロットされるデータにばらつきが発生する。そのため、成形品を延伸する場合において、成形品にかかる張力を監視しながら延伸を行う場合、電池用材料製造装置１００は、例えば閾値張力Ｔｔｈを、張力Ｔ１２より低い値に設定する。これにより電池用材料製造装置１００は、空隙が発生しない条件の下で閾値張力Ｔｔｈより低い張力を付与しながら成形品を延伸できる。

【0086】

次に延伸条件のバリエーションについて説明する。サンプルＭ１２のポイントＲ１２において太字の二点鎖線により示された斜めの直線は、歪みＳと張力Ｔとの変化率ｄＴ／ｄＳを示している。サンプルＭ１１とサンプルＭ１２とは、空隙が発生するときにかかっている張力は異なるが、歪みＳと張力Ｔとの変化率ｄＴ／ｄＳは略同じ値となっている。そこで、電池用材料製造装置１００は、例えば、歪みＳと張力Ｔとの変化率ｄＴ／ｄＳに関して閾値を設定することができる。これにより電池用材料製造装置１００は歪みＳと張力Ｔとの変化率ｄＴ／ｄＳを監視しながら成形品を延伸できる。

【0087】

次に、図６を参照して成形品を延伸するときの温度および成形品の歪み速度について説明する。図６は、成形品の歪みと張力との関係を示す第２のグラフである。図６に示すグラフは、図５のグラフと同様に、横軸が歪みであって、縦軸が張力を示している。また図６のグラフは、延伸する際の雰囲気あるいは成形品の温度（延伸温度）が摂氏５０度の場合である。

【0088】

図６において、歪み速度１．０ｓ^－１の場合におけるデータが、太字の実線によりプロットされている。この場合の成形品は、ポイントＲ２１における歪みより大きい歪みを受けると空隙が発生する。また歪み速度１．０ｓ^－１の場合のデータの下側には、歪み速度０．５ｓ^－１の場合におけるデータが太字の一点鎖線によりプロットされている。この場合の成形品は、ポイントＲ２２における歪みよりも大きい歪みを受けると空隙が発生する。さらに歪み速度０．５ｓ^－１の場合のデータの下側には、歪み速度０．１ｓ^－１の場合におけるデータが細字の実線によりプロットされている。この場合の成形品は、このグラフが示す歪みの範囲においては、空隙が発生しない。

【0089】

このように、延伸温度が５０度の場合において、成形品にかかる歪み速度が異なる場合には、成形品に空隙が発生する条件（延伸条件）がそれぞれ異なる。

【0090】

図７は、成形品の歪みと張力との関係を示す第３のグラフである。図７に示すグラフは、上述のグラフと同様に、横軸が歪みであって、縦軸が張力を示している。また図７のグラフは、延伸温度が摂氏１２５度の場合である。

【0091】

図７において、歪み速度１．０ｓ^－１の場合におけるデータが、太字の実線によりプロットされている。この場合の成形品は、ポイントＲ３１における歪みよりも大きい歪みを受けると空隙が発生する。また歪み速度１．０ｓ^－１の場合のデータの下側には、歪み速度０．５ｓ^－１の場合におけるデータが太字の一点鎖線によりプロットされている。この場合の成形品は、ポイントＲ３２における歪みよりも大きい歪みを受けると空隙が発生する。さらに歪み速度０．５ｓ^－１の場合のデータの下側には、歪み速度０．１ｓ^－１の場合におけるデータが細字の実線によりプロットされている。この場合の成形品は、ポイントＲ３３における歪みよりも大きい歪みを受けると空隙が発生する。

【0092】

上述の通り、成形品を延伸する場合において、空隙が発生する条件は延伸温度に依存する。また成形品を延伸する場合において、空隙が発生する条件は歪み速度に依存する。そのため、電池用材料製造装置１００において、制御装置２００は、監視装置１８０からこれらのデータを受け取り、それぞれのデータに応じた延伸条件を判定し、延伸装置１６０を制御する。これにより、電池用材料製造装置１００は、効率よく空隙の発生を抑制しつつ、成形品の延伸加工を実行できる。

【0093】

次に、図８を参照して、電池用材料製造システム１０が実行する処理について説明する。図８は、電池用材料製造方法のフローチャートである。

【0094】

まず、電池用材料製造システム１０は、ユーザの操作に応じて、各構成の温度を調整する（ステップＳ１０）。なおこの場合、電池用材料製造システム１０は電池用材料製造装置１００の温度調整に加えて、シート成形装置１４０やキャストローラ１５０等の温度調整を併せて行う。

【0095】

次に、電池用材料製造システム１０は、各構成の駆動と、原料の投入を開始する（ステップＳ２０）。具体的には電池用材料製造システム１０は、例えば延伸装置１６０の延伸ローラの駆動を開始する。あるいは電池用材料製造システム１０は、押出装置１２０が有するスクリュの駆動を開始する。そのうえで電池用材料製造システム１０は、原料Ｍ１を押出装置１２０に投入する。

【0096】

次に、電池用材料製造システム１０は、シート成形装置１４０が混練物から成形品Ｍ２を送出する（ステップＳ３０）。さらに電池用材料製造システム１０は、成形品Ｍ２を電池用材料製造装置１００に供給して成形品Ｍ２を延伸する（ステップＳ４０）。

【0097】

次に、電池用材料製造システム１０は電池用材料製造装置１００が送出した成形品を巻取装置１７０に巻き取らせ、回収する（ステップＳ５０）。

【0098】

次に、図９を参照して、電池用材料製造装置１００が実行する処理について説明する。図９は、延伸装置の制御方法を示すフローチャートである。図９に示すフローチャートは、図８のステップＳ４０の詳細を示すものである。

【0099】

まず電池用材料製造装置１００は、成形品Ｍ２の受入を開始する（ステップＳ４１）。より具体的には、電池用材料製造装置１００は、基材とフィラーとを混練したシート状の成形品Ｍ２を連続して送出するシート成形装置１４０から、キャストローラ１５０を介して成形品Ｍ２を受け入れる。ここで、電池用材料製造装置１００は、受け入れた成形品Ｍ２の厚さが薄くなるよう延伸する。具体的には、電池用材料製造装置１００は、例えば成形品Ｍ２を第１搬送速度により受け入れ、受け入れた成形品Ｍ２を搬送しながら第２搬送速度により成形品Ｍ２を送出する。これにより成形品Ｍ２の厚さが薄くなるよう延伸する。

【0100】

次に、制御装置２００は、監視装置１８０からデータを受け取る（ステップＳ４２）。ここで監視装置１８０は上述した種々のデータのうち、予め設定された延伸条件の判定方法に沿ったデータを生成して制御装置２００に供給する。またこれに伴い、制御装置２００は、予め設定された延伸条件の判定方法に沿ったデータを監視装置１８０から受け取る。すなわち制御装置２００は、複数の異なる位置における成形品にかかる張力、歪みおよび厚さの少なくともいずれかを監視する監視装置１８０から監視データを取得する。

【0101】

次に、制御装置２００は、延伸装置１６０における成形品Ｍ２を送出する際の送出速度Ｖ_ＯＵＴが、成形品Ｍ２を受け入れた際の受入速度Ｖ_ＩＮよりも速いか否かを判定する（ステップＳ４３）。送出速度Ｖ_ＯＵＴが受入速度Ｖ_ＩＮよりも速いと判定する場合（ステップＳ４３：ＹＥＳ）、電池用材料製造装置１００はステップＳ４４に進む。送出速度Ｖ_ＯＵＴが受入速度Ｖ_ＩＮよりも速いと判定しない場合（ステップＳ４３：ＮＯ）、電池用材料製造装置１００はステップＳ４６に進む。

【0102】

ステップＳ４４において、制御装置２００は、監視装置１８０から受け取った監視データが、延伸条件の範囲内か否かを判定する。延伸条件の範囲内の場合、成形品Ｍ２は空隙が発生していない。一方、延伸条件の範囲内ではない場合、成形品Ｍ２は空隙が発生している可能性がある。そこで、監視データが延伸条件の範囲内であると制御装置２００が判定した場合（ステップＳ４４：ＹＥＳ）、電池用材料製造装置１００はステップＳ４５に進む。一方、監視データが延伸条件の範囲内であると制御装置２００が判定しない場合（ステップＳ４４：ＮＯ）、電池用材料製造装置１００はステップＳ４６に進む。

【0103】

ステップＳ４５において、制御装置２００は、延伸装置１６０が送出する位置における成形品Ｍ２の厚さＢ_ＯＵＴが、製品の要求仕様の範囲内か否かを判定する。より具体的には、制御装置２００は監視装置１８０から受け取る成形品Ｍ２の厚さＢ_ＯＵＴが、Ｂ１以上、Ｂ２未満であるか否かを判定する（ステップＳ４５）。成形品Ｍ２の厚さＢ_ＯＵＴが、Ｂ１以上、Ｂ２未満であると制御装置２００が判定する場合（ステップＳ４５：ＹＥＳ）、電池用材料製造装置１００はステップＳ４３に戻り延伸条件の監視を継続する。一方、成形品Ｍ２の厚さＢ_ＯＵＴが、Ｂ１以上、Ｂ２未満であると制御装置２００が判定しない場合（ステップＳ４５：ＮＯ）、電池用材料製造装置１００はステップＳ４６に進む。

【0104】

ステップＳ４６において、制御装置２００は、延伸装置１６０を制御する（ステップＳ４６）。ここで延伸装置１６０の制御は、監視データの状況等により異なる。制御装置２００は例えば延伸装置１６０の搬送速度および延伸温度の少なくともいずれか一方を変更する。制御装置２００が延伸装置１６０の制御を行った後に、電池用材料製造装置１００はステップＳ４３に戻り引き続き成形品Ｍ２の監視および延伸装置１６０の制御を継続する。

【0105】

上述のように、制御装置２００は、監視データに応じて成形品Ｍ２に空隙が発生しない延伸条件を判定し、延伸条件に基づいて延伸装置１６０を制御する。これにより、電池用材料製造装置１００は、空隙の発生を抑制しながら連続して効率よく電池用材料を製造することができる。

【0106】

なお、上述の電池用材料製造システムの構成において、ローラの形状は円筒状や円柱状に限らず、多面体や歯車状であってもよい。また、ローラは、モータ等の動力により所定の振幅や振動数に制御しながら、揺動や振動が与えられるものであってもよい。これにより、電池用材料製造システム１０は、成形品Ｍ２を好適に固化、圧延、延伸、および巻取ができる。

【0107】

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

【符号の説明】

【0108】

１０ 電池用材料製造システム
１００ 電池用材料製造装置
１１０ 原料投入部
１２０ 押出装置
１３０ ポンプ部
１４０ シート成形装置
１４１ 受入口
１４２ 展伸部
１４３ 送出口
１５０ キャストローラ
１６０ 延伸装置
１６１ 第１延伸部
１６２ 第２延伸部
１６３ 温度制御部
１７０ 巻取装置
１８０ 監視装置
１８１ 第１センサ
１８２ 第２センサ
１８３ 第３センサ
１９０ 圧延システム
１９１ 第１圧延装置
１９２ 第２圧延装置
１９３ 第３圧延装置
２００ 制御装置
２０１ 演算部
２０２ 記憶部
Ｆ１ 基材
Ｆ２ フィラー
Ｆ３ 空隙
Ｍ１ 原料
Ｍ２ 成形品
Ｐ１０ 集電体
Ｐ１１ 正極用集電体
Ｐ１２ 集電基材
Ｐ１３ 負極用集電体
Ｐ２０ 正極層
Ｐ３０ セパレータ
Ｐ４０ 負極層
Ｐ１００ 電池

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】