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(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】P2024097536
(43)【公開日】2024-07-19
(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 20100101AFI20240711BHJP
H01M 4/04 20060101ALI20240711BHJP
【ＦＩ】
H01M4/139
H01M4/04 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023001044
(22)【出願日】2023-01-06
(71)【出願人】
【識別番号】519100310
【氏名又は名称】ＡＰＢ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】白石 圭祐
【テーマコード（参考）】
5H050
【Ｆターム（参考）】
5H050AA19
5H050BA08
5H050BA17
5H050CA07
5H050CB07
5H050CB11
5H050GA01
5H050GA10
5H050GA26
5H050GA29
(57)【要約】
【課題】電極組成物の形を精度良く整えつつ基材フィルムに対して供給すること。
【解決手段】電池用電極製造装置は、搬送部と、供給部とを備える。搬送部は、帯状の基材フィルムを搬送する。供給部は、回転するムービングベルトと、前記ムービングベルトと所定の距離を置いて配置される固定ガイドと、前記ムービングベルトと前記固定ガイドとの間に形成される空間の下側の開口部分を開閉するシャッタとを備え、搬送される前記基材フィルムに対して、活物質を含む電極組成物を供給する。供給部は、前記電極組成物の供給と停止とを繰り返すことにより、前記基材フィルムに対して前記電極組成物を間欠的に供給し、前記ムービングベルトの下端により、供給した前記電極組成物の表面を均し、前記電極組成物の供給を停止する際、前記ムービングベルトの下端を鉛直方向の上側に移動させる。
【選択図】図５
【解決手段】電池用電極製造装置は、搬送部と、供給部とを備える。搬送部は、帯状の基材フィルムを搬送する。供給部は、回転するムービングベルトと、前記ムービングベルトと所定の距離を置いて配置される固定ガイドと、前記ムービングベルトと前記固定ガイドとの間に形成される空間の下側の開口部分を開閉するシャッタとを備え、搬送される前記基材フィルムに対して、活物質を含む電極組成物を供給する。供給部は、前記電極組成物の供給と停止とを繰り返すことにより、前記基材フィルムに対して前記電極組成物を間欠的に供給し、前記ムービングベルトの下端により、供給した前記電極組成物の表面を均し、前記電極組成物の供給を停止する際、前記ムービングベルトの下端を鉛直方向の上側に移動させる。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
帯状の基材フィルムを搬送する搬送部と、
回転するムービングベルトと、前記ムービングベルトと所定の距離を置いて配置される固定ガイドと、前記ムービングベルトと前記固定ガイドとの間に形成される空間の下側の開口部分を開閉するシャッタとを備え、搬送される前記基材フィルムに対して、活物質を含む電極組成物を供給する供給部とを備え、
前記供給部は、
前記電極組成物の供給と停止とを繰り返すことにより、前記基材フィルムに対して前記電極組成物を間欠的に供給し、
前記ムービングベルトの下端により、供給した前記電極組成物の表面を均し、
前記電極組成物の供給を停止する際、前記ムービングベルトの下端を鉛直方向の上側に移動させる、電池用電極製造装置。
回転するムービングベルトと、前記ムービングベルトと所定の距離を置いて配置される固定ガイドと、前記ムービングベルトと前記固定ガイドとの間に形成される空間の下側の開口部分を開閉するシャッタとを備え、搬送される前記基材フィルムに対して、活物質を含む電極組成物を供給する供給部とを備え、
前記供給部は、
前記電極組成物の供給と停止とを繰り返すことにより、前記基材フィルムに対して前記電極組成物を間欠的に供給し、
前記ムービングベルトの下端により、供給した前記電極組成物の表面を均し、
前記電極組成物の供給を停止する際、前記ムービングベルトの下端を鉛直方向の上側に移動させる、電池用電極製造装置。
【請求項2】
前記供給部は、前記電極組成物の供給を停止する際、前記ムービングベルトの下端を、前記鉛直方向の上側、及び、前記基材フィルムの搬送方向の下流側の方向に移動させる、請求項１に記載の電池用電極製造装置。
【請求項3】
前記供給部は、
前記ムービングベルトの回転を停止させるとともに前記開口部分を前記シャッタで閉止することにより前記電極組成物の供給を停止させ、
前記ムービングベルトの回転の停止と前記シャッタによる閉止とが完了した時点において、前記ムービングベルトの下端を、前記搬送方向の速度成分が前記基材フィルムの搬送速度と同じになるように移動させ、且つ、前記鉛直方向の上側への移動を開始させる、請求項２に記載の電池用電極製造装置。
前記ムービングベルトの回転を停止させるとともに前記開口部分を前記シャッタで閉止することにより前記電極組成物の供給を停止させ、
前記ムービングベルトの回転の停止と前記シャッタによる閉止とが完了した時点において、前記ムービングベルトの下端を、前記搬送方向の速度成分が前記基材フィルムの搬送速度と同じになるように移動させ、且つ、前記鉛直方向の上側への移動を開始させる、請求項２に記載の電池用電極製造装置。
【請求項4】
前記供給部は、
前記ムービングベルトの回転を停止させるとともに前記開口部分を前記シャッタで閉止することにより前記電極組成物の供給を停止させ、
前記ムービングベルトの回転の停止と前記シャッタによる閉止とが完了する前に、前記ムービングベルトの下端について前記鉛直方向の上側及び前記搬送方向の下流側の方向への移動を開始させ、前記ムービングベルトの回転の停止と前記シャッタによる閉止とが完了した時点において、前記ムービングベルトの下端が、前記基材フィルム上に供給された前記電極組成物の前記搬送方向の上流側の端部よりも、前記搬送方向の下流側に位置するように移動させる、請求項２に記載の電池用電極製造装置。
前記ムービングベルトの回転を停止させるとともに前記開口部分を前記シャッタで閉止することにより前記電極組成物の供給を停止させ、
前記ムービングベルトの回転の停止と前記シャッタによる閉止とが完了する前に、前記ムービングベルトの下端について前記鉛直方向の上側及び前記搬送方向の下流側の方向への移動を開始させ、前記ムービングベルトの回転の停止と前記シャッタによる閉止とが完了した時点において、前記ムービングベルトの下端が、前記基材フィルム上に供給された前記電極組成物の前記搬送方向の上流側の端部よりも、前記搬送方向の下流側に位置するように移動させる、請求項２に記載の電池用電極製造装置。
【請求項5】
前記供給部は、圧電アクチュエータを用いて前記ムービングベルトの下端を移動させる、請求項１に記載の電池用電極製造装置。
【請求項6】
前記電極組成物は、電解液を含侵した粘着性を持つゲル状のポリマで活物質粒子を被覆したものである、請求項１に記載の電池用電極製造装置。
【請求項7】
回転するムービングベルトと、前記ムービングベルトと所定の距離を置いて配置される固定ガイドと、前記ムービングベルトと前記固定ガイドとの間に形成される空間の下側の開口部分を開閉するシャッタとを用いて、搬送される前記基材フィルムに対して、活物質を含む電極組成物を供給する電池用電極製造方法であって、
前記電極組成物の供給と停止とを繰り返すことにより、前記基材フィルムに対して前記電極組成物を間欠的に供給し、
前記ムービングベルトの下端により、供給した前記電極組成物の表面を均し、
前記電極組成物の供給を停止する際、前記ムービングベルトの下端を鉛直方向の上側に移動させることを含む、電池用電極製造方法。
前記電極組成物の供給と停止とを繰り返すことにより、前記基材フィルムに対して前記電極組成物を間欠的に供給し、
前記ムービングベルトの下端により、供給した前記電極組成物の表面を均し、
前記電極組成物の供給を停止する際、前記ムービングベルトの下端を鉛直方向の上側に移動させることを含む、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、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】
基材フィルムに対して電極組成物を供給する手法として、特許文献２には、無端ベルトを用いて電極組成物の供給を行なうことについて記載されている。また、特許文献３は、集電体上にペースト状活物質を充填するベルト式ペースト充填機について記載されている。
【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】特開２０２０－１６１３０３号公報
【特許文献3】特開２００２－２３１２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
製造効率の観点からは、帯状の基材フィルムを搬送しつつ、電極組成物や枠体の供給といった各種の工程を一連のラインとして行なうことが好ましい。また、製造効率の観点から、電極組成物の供給を行なう度に基材フィルムの搬送を停止したりせず、搬送される基材フィルムに対して電極組成物の供給を行なうことが好ましい。また、製造効率の観点から、電極組成物の供給時においては、電極組成物を所望の形状に整えた状態で基材フィルムに供給することが好ましい。
【0006】
しかしながら、搬送される基材フィルムに対して電極組成物を供給すると同時に電極組成物を所望の形状に整えることは容易ではない。特に、電極組成物が電解液を含んだ湿潤粉体である場合には挙動の制御が難しい。
【0007】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、電極組成物の形を精度良く整えつつ基材フィルムに対して供給す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】
【0008】
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、搬送部と、供給部とを備える。搬送部は、帯状の基材フィルムを搬送する。供給部は、回転するムービングベルトと、前記ムービングベルトと所定の距離を置いて配置される固定ガイドと、前記ムービングベルトと前記固定ガイドとの間に形成される空間の下側の開口部分を開閉するシャッタとを備え、搬送される前記基材フィルムに対して、活物質を含む電極組成物を供給する。供給部は、前記電極組成物の供給と停止とを繰り返すことにより、前記基材フィルムに対して前記電極組成物を間欠的に供給し、前記ムービングベルトの下端により、供給した前記電極組成物の表面を均し、前記電極組成物の供給を停止する際、前記ムービングベルトの下端を鉛直方向の上側に移動させる。
【発明の効果】
【0009】
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、電極組成物の形を精度良く整えつつ基材フィルムに対して供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、第１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。
以下、図面を参照して、第１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。
【0012】
＜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。
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。
【0013】
＜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。
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
＜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。
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
＜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。
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
＜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。
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。
【0035】
＜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。
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
＜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。
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。
【0046】
＜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。
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。
【0047】
＜電池用電極製造装置及び電池用電極製造方法＞
次に、第１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。
次に、第１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。
【0048】
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及びプレス装置５００を含む。搬送装置２００は、搬送部の一例である。電極組成物供給装置３００は、供給部の一例である。なお、以下では、帯状の基材フィルムが帯状の集電体２１Ｂである場合を一例として説明する。
【0049】
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１０１ｋＰａ）である。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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、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である。なお、後述の電極組成物供給装置３００による電極組成物２２ｃの供給が行なわれた後、搬送装置２００は、電極組成物２２ｃを載せた集電体２１Ｂを搬送することとなる。また、後述の枠体供給装置４００による枠体３５の供給が行なわれた後、搬送装置２００は、枠体３５及び電極組成物２２ｃを載せた集電体２１Ｂを搬送することとなる。
【0053】
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。電極組成物２２ｃは、少なくとも活物質（正極活物質又は負極活物質）を含む物質である。後述するプレス装置５００によって電極組成物２２ｃを圧縮することにより、電極活物質層２２（正極活物質層２２ａ、負極活物質層２２ｂ）が形成される。
【0054】
ここで、電極組成物供給装置３００の具体的な構成としては様々なものが考えられるが、電極組成物の形を精度良く整えた状態で供給する手法として、ムービングベルト、固定ガイド及びシャッタを用いる方法が考えられる。
【0055】
以下、電極組成物供給装置３００の一例として、図３Ａに示す電極組成物供給装置３１０について説明する。電極組成物供給装置３１０は、固定ガイド３１１と、ムービングベルト３１２と、シャッタ３１３とを備える。
【0056】
ムービングベルト３１２は、例えば、輪状部材３１２ａと、輪状部材３１２ａを駆動する駆動ローラ３１２ｂ及び駆動ローラ３１２ｃとから構成される。なお、ムービングベルト３１２が備える駆動ローラの数については特に限定されるものではない。図３Ａに示す通り、電極組成物供給装置３１０は、搬送方向Ｄａの下流側Ｄａ１に搬送される集電体２１Ｂに対して電極組成物２２ｃを供給する。以下、固定ガイド３２１、ムービングベルト３２２及びシャッタ３２３から構成される部分を、フィーダーとも記載する。
【0057】
図３Ａに示すように、固定ガイド３１１とムービングベルト３１２とは、所定の距離を置いて配置される。固定ガイド３１１とムービングベルト３１２との位置関係について特に限定されるものではないが、以下では、固定ガイド３１１がムービングベルト３１２より搬送方向Ｄａの上流側Ｄａ２に配置される例について説明する。電極組成物２２ｃは、固定ガイド３１１とムービングベルト３１２との間に形成される空間内に保持される。当該空間の下側の開口部分は、シャッタ３１３により開閉される。なお、図３Ａは開口部分が開いた状態を示しており、この時、集電体２１Ｂに対して電極組成物２２ｃが供給される。
【0058】
より具体的には、電極組成物２２ｃは、固定ガイド３１１とムービングベルト３１２との間に形成される空間内で、当該空間の下側の開口部分に向けて搬送される。ここで、固定ガイド３１１は、その形状により、電極組成物２２ｃの搬送方向を調整することができる。具体的には、図３Ａに示す固定ガイド３１１は、円弧状の曲面部分を備える。鉛直方向Ｄｂに沿って搬送された電極組成物２２ｃは、固定ガイド３１１の曲面部分において、搬送方向Ｄａの下流側Ｄａ１に向かうように搬送方向が調整される。これにより、搬送方向Ｄａの下流側Ｄａ１に向かって搬送される集電体２１Ｂに対して、電極組成物２２ｃをスムーズに供給することが可能となる。なお、図３Ａでは、固定ガイド３１１が円弧状の曲面部分を備える例を示すが、このような曲面部分を設けないこととしてもよい。例えば、固定ガイド３１１のうちムービングベルト３１２に対向する面について、平面としてもよい。
【0059】
また、電極組成物２２ｃの供給時、ムービングベルト３１２は回転する。具体的には、ムービングベルト３１２は、輪状部材３１２ａのうち固定ガイド３１１に対向する面が鉛直方向Ｄｂの下側Ｄｂ２に向かうように、輪状部材３１２ａを回転させる。即ち、図３Ａにおいて、ムービングベルト３１２は、輪状部材３１２ａを反時計回りに回転させる。これにより、固定ガイド３１１との間の空間に保持される電極組成物２２ｃに対して下側Ｄｂ２の力を加え、当該空間内で電極組成物を詰まらせることなく、当該空間の下側の開口部分まで電極組成物２２ｃをスムーズに搬送することができる。
【0060】
例えば、ムービングベルト３１２は、輪状部材３１２ａを、集電体２１Ｂと同じ速度で回転させる。或いは、ムービングベルト３１２は、輪状部材３１２ａを、集電体２１Ｂより遅い速度で回転させてもよい。例えば、ムービングベルト３１２は、輪状部材３１２ａを、集電体２１Ｂの速度に対して数％程度遅い速度で回転させる。輪状部材３１２ａを集電体２１Ｂと同じ速度で回転させる場合、集電体２１Ｂ上に供給される電極組成物２２ｃの終端部（上流側Ｄａ２の端部）に隆起が発生するケースがあるところ、輪状部材３１２ａを集電体２１Ｂより遅い速度で回転させることにより、このような隆起の発生を予防することができる。
【0061】
電極組成物２２ｃの供給時、シャッタ３１３は、図３Ａに示したように、固定ガイド３１１とムービングベルト３１２との間に形成される空間の下側の開口部分を開いた状態とする。一方で、電極組成物２２ｃの供給を停止する際、シャッタ３１３は、図３Ｂに示すように、当該開口部分を閉じた状態とする。これにより、シャッタ３１３は、不適切なタイミングで電極組成物２２ｃが落下することを防止するとともに、集電体２１Ｂ上に供給される電極組成物２２ｃの終端部（上流側Ｄａ２の端部）をきれいにカットすることができる。
【0062】
更に、ムービングベルト３１２の下端と集電体２１Ｂとの距離を調整することにより、ムービングベルト３１２に均しローラとしての機能を持たせることができる。即ち、ムービングベルト３１２は、集電体２１Ｂ上に供給される電極組成物２２ｃの厚さを、ムービングベルト３１２の下端と集電体２１Ｂとの距離で一定となるよう揃えるとともに、表面を滑らかにすることができる。
【0063】
上述した通り、搬送される集電体２１Ｂに対して、電極組成物２２ｃを供給すると同時に所望の形状に整えることは容易ではない。特に、電極組成物２２ｃが電解液を含んだ湿潤粉体である場合には挙動の制御が難しい。更に、電極組成物２２ｃは、電解液を含侵した粘着性を持つゲル状のポリマで活物質粒子を被覆した湿潤粉体の場合がある。このような電極組成物２２ｃは、粒子同士が相互に粘着するため、粉落ちを減少させることができる一方で、湿り気及び粘着性を有することにより、挙動の制御が特に難しくなる。このような湿潤紛体についても、電極組成物供給装置３１０によれば、搬送される集電体２１Ｂに対して形を整えつつ供給することが可能となる。
【0064】
但し、電極組成物供給装置３１０においては、図３Ｃに示すように、集電体２１Ｂ上に供給した電極組成物２２ｃから上流側Ｄａ２の位置に、電極組成物２２ｃがこぼれてしまう場合がある。以下、所定の位置と異なる位置にこぼれた電極組成物２２ｃを、電極組成物２２ｃ’とも記載する。
【0065】
具体的には、電極組成物２２ｃの供給を停止する際、電極組成物供給装置３１０は、シャッタ３１３を閉止するとともに、ムービングベルト３１２の回転を停止させる。これは、シャッタ３１３を閉止した状態でムービングベルト３１２を回転させ続けると、固定ガイド３１１とムービングベルト３１２との間に形成される空間内において電極組成物２２ｃの行き場がなくなり、押し固まってしまうためである。但し、ムービングベルト３１２の回転を停止させるためには必要な制動時間があるため、電極組成物２２ｃの供給を停止するに先立って、減速を開始する必要がある。この時、集電体２１Ｂ上に供給されて搬送される電極組成物２２ｃとムービングベルト３１２の下端との間に速度差及び摩擦が生じることにより、電極組成物２２ｃの一部が崩れ、図３Ｃに示すように、上流側Ｄａ２の位置に電極組成物２２ｃ’がこぼれてしまう場合がある。
【0066】
ここで、第１実施形態の電極組成物供給装置３００は、例えば図４に示すように、電極組成物２２ｃの供給を停止する際にムービングベルトの下端を上側Ｄｂ１に移動させることにより、ムービングベルトとの摩擦によって集電体２１Ｂ上に供給した電極組成物２２ｃが崩れてしまうことを回避することができる。即ち、電極組成物２２ｃの供給を停止する際、搬送される電極組成物２２ｃとムービングベルトの下端との間に速度差が生じるとしても、これらを引き離しておくことで摩擦を回避し、電極組成物２２ｃが崩れないようにすることができる。
【0067】
或いは、第１実施形態の電極組成物供給装置３００は、図５に示すように、電極組成物２２ｃの供給を停止する際に、ムービングベルトの下端を上側Ｄｂ１及び下流側Ｄａ１の方向に移動させることにより、集電体２１Ｂ上に供給した電極組成物２２ｃが崩れてしまうことを回避することができる。即ち、電極組成物２２ｃの供給を停止する際、搬送される電極組成物２２ｃとムービングベルトの下端との間に速度差が生じるとしても、これらを引き離しておくことで、電極組成物２２ｃが崩れないようにすることができる。また、ムービングベルトの下端を下流側Ｄａ１の方向に移動させることにより、ムービングベルトの下端と搬送される電極組成物２２ｃとの間の速度差を小さくし、より確実に電極組成物２２ｃが崩れないようにすることができる。
【0068】
例えば、電極組成物供給装置３００は、ムービングベルトの回転の停止とシャッタによる閉止とが完了した時点において、ムービングベルトの下端を、搬送方向Ｄａの速度成分が集電体２１Ｂの搬送速度と同じになるように移動させ、且つ、上側Ｄｂ１への移動を開始させる。
【0069】
図６を用いてより具体的に説明する。まず、電極組成物供給装置３００は、図６の（１）に示すように、ムービングベルトの駆動を停止する。即ち、電極組成物供給装置３００は、ムービングベルトにおける輪状部材を回転させるための動力の供給を停止し、輪状部材の回転について減速を開始させる。同時に、電極組成物供給装置３００は、シャッタの閉止を開始し、ムービングベルトの下端について下流側Ｄａ１への加速を開始させる。なお、図６では、ムービングベルトの駆動停止とシャッタの閉止開始とを同時に行なうものとして説明するが、これらは必ずしも同時でなくともよい。例えば、シャッタの閉止を先に開始し、シャッタが所定量閉まってから、ムービングベルトの駆動を停止してもよい。これにより、電極組成物２２ｃ’の飛散を低減することができる。その後の（２）は、ムービングベルトにおける輪状部材は減速を続け、シャッタは閉止途中で、ムービングベルトの下端は下流側Ｄａ１へ加速中の状態である。この時、ムービングベルトは、ブレーキをかけて減速するようにしてもよい。なお、（１）から（５）までの一連の処理において、集電体２１Ｂは、下流側Ｄａ１へ等速で移動を続ける。
【0070】
図６の（３）は、ムービングベルトにおける輪状部材が回転を停止し、シャッタの閉止が完了した状態を示す。この時、ムービングベルトの下端は、下流側Ｄａ１へ、集電体２１Ｂと等速で移動している。即ち、（３）において、ムービングベルトの下端と集電体２１Ｂ上に供給された電極組成物２２ｃとは接しており、且つ、ムービングベルトにおける輪状部材の回転は停止している。しかしながら、供給された電極組成物２２ｃとムービングベルトの下端との間で速度差はなくなっているか、或いは十分に小さくなっており、電極組成物２２ｃが崩れてしまうことは回避される。また、（４）において、ムービングベルトの下端は、上側Ｄｂ１への加速を開始する。即ち、（４）において、ムービングベルトの下端と、集電体２１Ｂ上に供給された電極組成物２２ｃとは接していないため、電極組成物２２ｃが崩れてしまうことは回避される。そして、（５）では、集電体２１Ｂ上に供給された電極組成物２２ｃが下流側Ｄａ１へ搬送されてムービングベルトの下方に位置しない状態となった後、ムービングベルトの下端は、上流側Ｄａ２及び下側Ｄｂ２の方向へ移動して、（１）の位置に戻る。
【0071】
なお、図６は一例であり、制御の詳細については種々の変形が可能である。例えば、（３）と（４）とを分けて別のステップとして示したが、これらは統合してもよい。即ち、ムービングベルトの下端は、（３）と同時に、上側Ｄｂ１への加速を開始してもよい。即ち、ムービングベルトの下端について、搬送方向Ｄａへの移動と鉛直方向Ｄｂへの移動とは順に行なわれてもよいし、これら２つの方向を合成した斜め方向への移動が行なわれることとしてもよい。ただし、図６に示したように、シャッタの閉止が完了する（３）の段階まで、ムービングベルトの下端が供給された電極組成物２２ｃに接触した状態となっており、後の（４）の段階でこれらが離れるように制御することにより、供給された電極組成物２２ｃにおけるより広い範囲を、ムービングベルトで均すことができる。また、（３）では、搬送方向Ｄａにおいてムービングベルトの下端が集電体２１Ｂと等速で移動するものとして説明したが、速度差が小さくなっていれば十分であり、厳密に等速になっていなくともよい。
【0072】
図６に示した制御を実現するための具体的な構成例として、図７の電極組成物供給装置３２０について説明する。電極組成物供給装置３２０は、固定ガイド３２１、ムービングベルト３２２、シャッタ３２３、ホルダ３２４及び駆動装置３２５を備える。固定ガイド３２１、ムービングベルト３２２及びシャッタ３２３については、電極組成物供給装置３１０の固定ガイド３１１、ムービングベルト３１２及びシャッタ３１３と同様の構成であるため、説明を省略する。即ち、固定ガイド３２１、ムービングベルト３２２及びシャッタ３２３は、フィーダーを構成する。
【0073】
ホルダ３２４は、固定ガイド３２１、ムービングベルト３２２及びシャッタ３２３（即ち、フィーダー）を保持する部材である。ホルダ３２４は、図７に示す支点により支えられている。支点は、地面等に対する位置が固定される。ホルダ３２４は、図７に示す通り、スライド溝を有する。ホルダ３２４は、スライド溝内に支点が嵌合した状態で、且つ、フィーダーと一体となった状態で、支点で保持される。
【0074】
ここで、ホルダ３２４は、スライド溝内の支点に対して、スライド溝に沿って移動することができる。この時、ホルダ３２４及びフィーダーは、一体となって、支点に対してスライド移動する。例えば、駆動装置３２５は、ホルダ３２４又はフィーダーに対して、搬送方向Ｄａの下流側Ｄａ１への力を付与することにより、図７左図に示す位置から右図に示す位置まで、ホルダ３２４及びフィーダーを移動させる。駆動装置３２５は、例えば圧電アクチュエータである。
【0075】
図７では、左図の位置から右図の位置まで、スライド溝に沿ってフィーダー全体が移動することにより、ムービングベルト３２２の下端を、鉛直方向Ｄｂの上側Ｄｂ１、及び、搬送方向Ｄａの下流側Ｄａ１の方向に移動させることができる。即ち、電極組成物供給装置３２０は、スライド溝に沿ってフィーダー全体を移動させることにより、ムービングベルト３２２の下端を移動させて、図５及び図６に示した制御を実現することができる。なお、電極組成物供給装置３２０においては、スライド溝の形状や方向を変化させることにより、ムービングベルト３２２の下端を移動させる方向を変化させることができる。例えば、スライド溝の形状を鉛直方向Ｄｂに対して平行な直線状にすることで、図４に示した制御を実現することも可能である。
【0076】
図６に示した制御を実現するための他の構成例として、図８の電極組成物供給装置３３０について説明する。電極組成物供給装置３３０は、固定ガイド３３１、ムービングベルト３３２、シャッタ３３３及び駆動装置３３５を備える。固定ガイド３３１、ムービングベルト３３２及びシャッタ３３３については、電極組成物供給装置３１０の固定ガイド３１１、ムービングベルト３１２及びシャッタ３１３と同様の構成であるため、説明を省略する。即ち、固定ガイド３３１、ムービングベルト３３２及びシャッタ３３３は、フィーダーを構成する。
【0077】
図８において、フィーダーは、固定ガイド３２１上の一点で支点により支持されている。フィーダーは、支点を回転軸として、一体的に回転することができる。例えば、駆動装置３３５は、フィーダーのうち支点より下側Ｄｂ２の位置に対して、搬送方向Ｄａの下流側Ｄａ１への力を付与することにより、図８左図に示す状態から右図に示す状態まで、フィーダーを回転させる。駆動装置３３５は、例えば圧電アクチュエータである。
【0078】
図８では、左図の状態から右図の状態まで、フィーダー全体が回転することにより、ムービングベルト３３２の下端を、鉛直方向Ｄｂの上側Ｄｂ１、及び、搬送方向Ｄａの下流側Ｄａ１の方向に移動させることができる。即ち、電極組成物供給装置３３０は、フィーダー全体を回転させることにより、ムービングベルト３３２の下端を移動させて、図５及び図６に示した制御を実現することができる。なお、電極組成物供給装置３３０においては、フィーダーに対する支点の位置を変化させることにより、ムービングベルト３２２の下端を移動させる方向を変化させることができる。
【0079】
図２に戻って説明を続ける。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。
【0080】
なお、第１実施形態の電極組成物供給装置３００によれば、電極組成物２２ｃの形を精度良く整えた状態で集電体２１Ｂに供給するとともに、供給した電極組成物２２ｃが崩れることも回避することができる。これにより、枠体３５と集電体２１Ｂとの間に余分な電極組成物２２ｃ’が混入することを防ぎ、ひいてはリチウムイオン電池の品質を向上させることができる。
【0081】
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。なお、図２では、枠体供給装置４００による枠体３５の供給後にプレス装置５００による電極組成物２２ｃの圧縮が行なわれるケースを示すが、プレス装置５００による電極組成物２２ｃの圧縮後、枠体供給装置４００による枠体３５の供給を行なうこととしてもよい。
【0082】
上述した通り、実施形態では、電極組成物供給装置３００による電極組成物２２ｃの供給や、プレス装置５００による電極組成物２２ｃの圧縮といった各工程を、内部が大気圧よりも減圧されたチャンバ１００内で実行する。これにより、電極組成物２２ｃの内部に空気が残留することが防止でき、電極活物質層２２の均一性を向上することができる。
【0083】
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。
【0084】
（第２実施形態）
上述した第１実施形態では、ムービングベルトの下端を鉛直方向Ｄｂの上側Ｄｂ１及び搬送方向Ｄａの下流側Ｄａ１の方向に移動させるケースにおいて、ムービングベルトの回転の停止とシャッタによる閉止とが完了した時点で、ムービングベルトの下端を、搬送方向Ｄａの速度成分が集電体２１Ｂの搬送速度と同じになるように移動させる例について説明した。
上述した第１実施形態では、ムービングベルトの下端を鉛直方向Ｄｂの上側Ｄｂ１及び搬送方向Ｄａの下流側Ｄａ１の方向に移動させるケースにおいて、ムービングベルトの回転の停止とシャッタによる閉止とが完了した時点で、ムービングベルトの下端を、搬送方向Ｄａの速度成分が集電体２１Ｂの搬送速度と同じになるように移動させる例について説明した。
【0085】
第２実施形態では、同様のケースにおいて、ムービングベルトの回転の停止とシャッタによる閉止とが完了する前に、ムービングベルトの下端について鉛直方向Ｄｂの上側Ｄｂ１及び搬送方向Ｄａの下流側Ｄａ１の方向への移動を開始させ、ムービングベルトの回転の停止とシャッタによる閉止とが完了した時点において、ムービングベルトの下端が、集電体２１Ｂ上に供給された電極組成物２２ｃの搬送方向Ｄａの上流側Ｄａ２の端部よりも、下流側Ｄａ１に位置するように移動させる。
【0086】
図９を用いてより具体的に説明する。まず、電極組成物供給装置３００は、図９の（１）に示すように、ムービングベルトの駆動を停止し、シャッタの閉止を開始する。なお、（１）から（３）までの一連の処理において、集電体２１Ｂは、下流側Ｄａ１へ等速で移動を続ける。（２）において、電極組成物供給装置３００は、ムービングベルトの下端について、上側Ｄｂ１及び下流側Ｄａ１への移動を開始する。なお、シャッタの閉止が完了する直前に（２）の移動を開始すると、集電体２１Ｂ上に供給された電極組成物２２ｃとシャッタとが接触するおそれがあるため、余裕を持って（２）の移動を開始することが好ましい。
【0087】
図９の（３）は、ムービングベルトにおける輪状部材が回転を停止し、シャッタの閉止が完了した状態を示す。この時、ムービングベルトの下端は、上側Ｄｂ１に移動して、集電体２１Ｂ上に供給された電極組成物２２ｃとは接しない状態となっている。これにより、供給した電極組成物２２ｃが崩れてしまうことが回避される。
【0088】
また、図９の（３）においてムービングベルトの下端は、集電体２１Ｂ上に供給された電極組成物２２ｃの上流側Ｄａ２の端部よりも、下流側Ｄａ１に位置している。ここで、図３Ａ～図３Ｃに示した電極組成物供給装置３１０等において、ムービングベルトには電極組成物２２ｃが付着している場合があり、余分な電極組成物２２ｃ’として集電体２１Ｂ上に落下してしまうケースがある。これに対し、図９の制御によれば、ムービングベルトに付着した電極組成物２２ｃが落下するとしても、集電体２１Ｂ上に供給された電極組成物２２ｃの上に落下することとなるため、リチウムイオン電池の品質には影響を与えないか、或いは与える影響を軽減することができる。
【0089】
なお、図９は一例であり、制御の詳細については種々の変形が可能である。例えば、（１）と（２）とを分けて別のステップとして示したが、これらは統合してもよい。即ち、ムービングベルトの下端は、ムービングベルトの駆動が停止し、シャッタの閉止が開始されるとともに、上側Ｄｂ１及び下流側Ｄａ１への移動を開始してもよい。
【0090】
図９に示した制御を実現するための具体的な構成例として、図１０の電極組成物供給装置３４０について説明する。電極組成物供給装置３４０は、固定ガイド３４１、ムービングベルト３４２、シャッタ３４３、ホルダ３４４、部材３４５ａ、部材３４５ｂ及び駆動装置３４６を備える。固定ガイド３４１、ムービングベルト３４２及びシャッタ３４３については、電極組成物供給装置３１０の固定ガイド３１１、ムービングベルト３１２及びシャッタ３１３と同様の構成であるため、説明を省略する。即ち、固定ガイド３４１、ムービングベルト３４２及びシャッタ３４３は、フィーダーを構成する。
【0091】
ホルダ３４４は、フィーダーを保持する部材である。ホルダ３４４は、部材３４５ａ及び部材３４５ｂにより、２点で支持されている。部材３４５ａ及び部材３４５ｂの各々は、支点を回転軸として回転可能である。部材３４５ａ及び部材３４５ｂが支点を回転軸に回転することにより、ホルダ３４４及びフィーダーは、２点で支持されたまま平行移動することができる。例えば、駆動装置３４６は、ホルダ３４４又はフィーダーに対して、搬送方向Ｄａの下流側Ｄａ１への力を付与することにより、図１０左図に示す位置から右図に示す位置まで、ホルダ３４４及びフィーダーを移動させる。駆動装置３４６は、例えば圧電アクチュエータである。
【0092】
図１０では、左図の位置から右図の位置まで、フィーダー全体が移動することにより、ムービングベルト３４２の下端を、鉛直方向Ｄｂの上側Ｄｂ１、及び、搬送方向Ｄａの下流側Ｄａ１の方向に移動させることができる。即ち、電極組成物供給装置３４０は、フィーダー全体を移動させることにより、ムービングベルト３４２の下端を移動させて、図９に示した制御を実現することができる。なお、電極組成物供給装置３４０においては、フィーダーに対する部材３４５ａ及び部材３４５ｂの長さを変化させることにより、ムービングベルト３４２の下端を移動させる方向を変化させることができる。
【0093】
なお、図１０に示した構成の変形例として、図１１に示すように、紛体受け３４７を更に設けることとしてもよい。これにより、ムービングベルト３４２に付着した電極組成物２２ｃが落下する場合に、集電体２１Ｂや電極組成物２２ｃの上に落下することを回避し、リチウムイオン電池の品質に影響を与えないようにすることができる。
【0094】
図９に示した制御を実現するための他の構成例として、図１２の電極組成物供給装置３５０について説明する。電極組成物供給装置３５０は、固定ガイド３５１、ムービングベルト３５２、シャッタ３５３、ホルダ３５４及び駆動装置３５５を備える。固定ガイド３５１、ムービングベルト３５２及びシャッタ３５３については、電極組成物供給装置３１０の固定ガイド３１１、ムービングベルト３１２及びシャッタ３１３と同様の構成であるため、説明を省略する。即ち、固定ガイド３５１、ムービングベルト３５２及びシャッタ３５３は、フィーダーを構成する。
【0095】
ホルダ３５４は、フィーダーを保持する部材である。また、ホルダ３５４は、図１２に示す一点の支点により支持されており、フィーダーと一体となった状態で、支点を回転軸として回転することができる。例えば、駆動装置３５５は、ホルダ３５４のうち支点より下側Ｄｂ２の位置に対して、搬送方向Ｄａの下流側Ｄａ１への力を付与することにより、
ホルダ３５４及びフィーダーを、図１２の反時計回りに回転させる。駆動装置３５５は、例えば圧電アクチュエータである。
ホルダ３５４及びフィーダーを、図１２の反時計回りに回転させる。駆動装置３５５は、例えば圧電アクチュエータである。
【0096】
図１２では、フィーダー全体を反時計回りに回転することにより、ムービングベルト３５２の下端を、鉛直方向Ｄｂの上側Ｄｂ１、及び、搬送方向Ｄａの下流側Ｄａ１の方向に移動させることができる。即ち、電極組成物供給装置３５０は、フィーダー全体を回転させることにより、ムービングベルト３５２の下端を移動させて、図９に示した制御を実現することができる。なお、電極組成物供給装置３５０においては、ホルダ３５４の長さを
変化させることにより、ムービングベルト３５２の下端を移動させる方向を変化させることができる。
変化させることにより、ムービングベルト３５２の下端を移動させる方向を変化させることができる。
【0097】
なお、図１２には、ブレーキ３５６ａ及びブレーキ３５６ｂを図示している。当該ブレーキにより、ムービングベルト３５２における輪状部材の回転を停止させるための制動時間の長さを制御することができる。同様のブレーキを、上述した電極組成物供給装置３１０、３２０、３３０、３４０の各々が備えることとしても構わない。
【0098】
また、これまで、駆動装置３２５、駆動装置３３５、駆動装置３４６、駆動装置３５５といった駆動装置の例として圧電アクチュエータについて説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、駆動装置としてカム機構を設け、モータ等で発生させた動力を適宜伝搬させるようにしても構わない。但し、図９に示した制御を実現するためには比較的短時間での加速が要求されるため、圧電アクチュエータ等の瞬発的な力を付与できる構成を採用することが好ましい。
【0099】
上述した実施形態では、電極組成物２２ｃが供給される帯状の基材フィルムが帯状の集電体２１Ｂであるものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図２に示した帯状の集電体２１Ｂに代えて、帯状のセパレータシートや、帯状の離形フィルムを基材フィルムとしてもよい。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。
【0100】
例えば、セパレータシートを基材フィルムとする場合、セパレータシート上に電極組成物２２ｃを供給し、電極組成物２２ｃにおけるセパレータシートと反対側の面に集電体２１Ｂを供給し、セパレータシート及び集電体２１Ｂを所定の形状にトリミングし、更に、枠体３５を供給することで、正極２０ａ又は負極２０ｂを作製することができる。
【0101】
また、離形フィルムを基材フィルムとする場合、離形フィルム上に電極組成物２２ｃを供給し、電極組成物２２ｃにおける離形フィルムと反対側の面に集電体２１Ｂを供給し、離形フィルムを回収した後、集電体２１Ｂと反対側の面にセパレータシートを供給し、集電体２１Ｂ及びセパレータシートを所定の形状にトリミングし、更に、枠体３５を供給することで、正極２０ａ又は負極２０ｂを作製することができる。なお、セパレータシートを供給して後にトリミングすることに代え、電極組成物２２ｃに対してセパレータ３０を供給することとしても構わない。
【0102】
或いは、離形フィルム上に電極組成物２２ｃを供給し、電極組成物２２ｃにおける離形フィルムと反対側の面にセパレータシートを供給し、離形フィルムを回収した後、セパレータシートと反対側の面に集電体２１Ｂを供給し、セパレータシート及び集電体２１Ｂを所定の形状にトリミングし、更に、枠体３５を供給することで、正極２０ａ又は負極２０ｂを作製することができる。なお、集電体２１Ｂを供給して後にトリミングすることに代え、所定の形状にトリミングされた集電体２１を電極組成物２２ｃに対して供給することとしても構わない。
【0103】
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】
【0104】
１０：単セル
２０：電極
２０ａ：正極
２０ｂ：負極
２１：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、３１０、３２０、３３０、３４０、３５０：電極組成物供給装置
３１１、３２１、３３１、３４１、３５１：固定ガイド
３１２、３２２、３３２、３４２、３５２：ムービングベルト
３１２ａ：輪状部材
３１２ｂ、３１２ｃ：駆動ローラ
３１３、３２３、３３３、３４３、３５３：シャッタ
３２４、３４４、３５４：ホルダ
３２５、３３５、３４６、３５５：駆動装置
３４５ａ、３４５ｂ：部材
３４７：紛体受け
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
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
２０：電極
２０ａ：正極
２０ｂ：負極
２１：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、３１０、３２０、３３０、３４０、３５０：電極組成物供給装置
３１１、３２１、３３１、３４１、３５１：固定ガイド
３１２、３２２、３３２、３４２、３５２：ムービングベルト
３１２ａ：輪状部材
３１２ｂ、３１２ｃ：駆動ローラ
３１３、３２３、３３３、３４３、３５３：シャッタ
３２４、３４４、３５４：ホルダ
３２５、３３５、３４６、３５５：駆動装置
３４５ａ、３４５ｂ：部材
３４７：紛体受け
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
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3C】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】