7269976 電極製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-04-26

(45)【発行日】2023-05-09

(54)【発明の名称】電極製造装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/139 20100101AFI20230427BHJP

   B05C 1/12 20060101ALI20230427BHJP

   B05C 11/10 20060101ALI20230427BHJP

【ＦＩ】

H01M4/139

B05C1/12

B05C11/10

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021041686

(22)【出願日】2021-03-15

(65)【公開番号】P2022141403

(43)【公開日】2022-09-29

【審査請求日】2022-04-05

(73)【特許権者】

【識別番号】520184767

【氏名又は名称】プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100117606

【弁理士】

【氏名又は名称】安部 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100136423

【弁理士】

【氏名又は名称】大井 道子

(74)【代理人】

【識別番号】100121186

【弁理士】

【氏名又は名称】山根 広昭

(74)【代理人】

【識別番号】100130605

【弁理士】

【氏名又は名称】天野 浩治

(72)【発明者】

【氏名】三村 哲矢

(72)【発明者】

【氏名】榎原 勝志

(72)【発明者】

【氏名】北吉 雅則

(72)【発明者】

【氏名】石山 昌

【審査官】松嶋 秀忠

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１２９２８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１７０８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１７６８２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１９８８３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２２２３７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２１／１４０７４８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－０９５３７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０３７１９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２５４４２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２１９３４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０３４０９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０７４５７１４１（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ４／０２－６２

Ｈ０１Ｇ １３／００

Ｂ０５Ｃ １／１２

Ｂ０５Ｃ １１／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１ロールと、
前記第１ロールに隣接して前記第１ロールと略平行に配置された第２ロールと、
前記第２ロールに隣接して前記第２ロールと略平行に配置された第３ロールと
を備え、
前記第１ロールと前記第２ロールとの間に、電極材料を圧延して合材塗膜を形成する圧延ギャップが形成され、かつ、
前記第２ロールと前記第３ロールとの間に、前記合材塗膜と電極集電体とを圧着する圧着ギャップが形成されており、
前記第３ロールを前記第２ロールに向かって付勢するバネ状機構を備えており、前記合材塗膜からの反力の変動に応じて前記圧着ギャップが変動する、電極製造装置。

【請求項2】

前記バネ状機構は、２５００Ｎ～３５００Ｎの付勢力で前記第３ロールを前記第２ロールに向かって付勢する、請求項１に記載の電極製造装置。

【請求項3】

前記第１ロールと前記第２ロールとが第１方向に沿って略平行に配列され、かつ、前記第１方向に直交する第２方向に沿って前記第２ロールと前記第３ロールとが略平行に配列される、請求項１または２に記載の電極製造装置。

【請求項4】

前記バネ状機構は、
前記第３ロールを回転可能に支持する軸受部と、
前記第１方向に沿った応力と前記第２方向に沿った応力とを相互に変換する直交スライド機構と、
前記第１方向に沿って伸縮可能に構成された伸縮機構と
を備え、
前記直交スライド機構が弾性材料によって構成されている、請求項３に記載の電極製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、帯状の電極集電体の表面に電極合材層が付与された電極を製造する電極製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、リチウムイオン二次電池等の二次電池は、パソコン、携帯端末等のポータブル電源や、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）等の車両駆動用電源などに用いられている。この種の二次電池の電極の一例として、帯状の電極集電体の表面に電極合材層が付与された電極が挙げられる。かかる構成の電極は、例えば、電極合材層の前駆物質である電極材料を圧延して合材塗膜を形成し、当該合材塗膜を電極集電体の表面に圧着させるという方法で製造される。

【0003】

上記電極の製造方法を実施するための装置（以下、「電極製造装置」という）の一例が特許文献１に開示されている。この特許文献１に記載の電極製造装置は、３本のロールを備えている。この電極製造装置では、第１ロールと第２ロールとの隙間（以下「圧延ギャップ」ともいう）で電極材料を圧延して合材塗膜を形成し、当該合材塗膜を第２ロールの表面に付着させて搬送する。そして、電極集電体を搬送する第３ロールが第２ロールに近接しているため、第２ロールに搬送される合材塗膜と、第３ロールに搬送される電極集電体とが、第２ロールと第３ロールとの隙間（以下「圧着ギャップ」ともいう）で圧着される。また、特許文献１に記載の製造装置では、第１ロールと第２ロールとの間のギャップ幅に基づいて、第２ロールの回転速度と電極集電体の搬送速度との速度比を変化させている。これによって、合材塗膜（電極合材層）の膜厚のバラつきを抑制し、高品質の電極を安定的に製造できる。

【0004】

また、複数のロールを備えた電極製造装置の他の例が特許文献２に開示されている。当該特許文献２に記載の電極製造装置（塗工装置）は、塗料（電極材料）を圧延するための二つのロールを備えている。そして、この塗工装置では、上記圧延用のロールのギャップに基材（電極集電体）も供給される。この結果、上記二つのロール間のギャップにおいて、電極材料の圧延と合材塗膜の圧着の両方が実施される。また、この塗工装置では、各々のロールの軸受け部に過大な負荷がかかることを防止するために、各々のロールにバネが取り付けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１６－２１９３４３号公報

【文献】特開２０１２－２５４４２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、実際の製造現場では、上記従来の製造装置を用いているにもかかわらず、製造後の電極の電極合材層に膜厚のバラつきが生じることがあった。本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、所望の膜厚の電極合材層を有した電極を安定的に製造できる電極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】

【0007】

上記目的を実現するべく、ここに開示される技術によって以下の構成の電極製造装置が提供される。

【0008】

ここに開示される電極製造装置は、上述の知見に基づいてなされたものである。かかる電極製造装置は、第１ロールと、第１ロールに隣接して第１ロールと略平行に配置された第２ロールと、第２ロールに隣接して前記第２ロールと略平行に配置された第３ロールと
を備え、第１ロールと第２ロールとの間に、電極材料を圧延して合材塗膜を形成する圧延ギャップが形成され、かつ、第２ロールと第３ロールとの間に、合材塗膜と電極集電体とを圧着する圧着ギャップが形成されている。そして、ここに開示される電極製造装置は、第３ロールを第２ロールに向かって付勢するバネ状機構を備えており、合材塗膜からの反力の変動に応じて圧着ギャップが変動する。

【0009】

本発明者は、種々の検討の結果、３本のロールを備えた電極製造装置を用いて電極を製造した際に電極合材層の膜厚にバラつきが生じる要因を発見した。具体的には、通常の電極製造装置では、圧着ギャップ（第２ロールと第３ロールとのギャップ）において合材塗膜と電極集電体を圧着する際の圧力によって、電極合材層（圧着後の合材塗膜）が薄膜化する。このとき、第２ロールと第３ロールの各々には大きな反力が加わる。ここで、圧延ギャップ（第１ロールと第２ロールとのギャップ）にて形成された合材塗膜の膜厚が変動すると、当該合材塗膜からの反力の変動に第３ロールが追従できずに圧着ギャップが不安定になることがある。この場合、圧着ギャップにおいて押圧不良が生じて電極合材層の膜厚のバラつきが大きくなる。これに対して、ここに開示される電極製造装置では、第３ロールを第２ロールに向かって付勢するバネ状機構が設けられており、合材塗膜からの反力の変動に応じて圧着ギャップが変動する。これによって、圧着ギャップにおける合材塗膜の押圧不良を抑制し、製造後の電極合材層の膜厚のバラつきを低減できる。

【0010】

ここに開示される電極製造装置の一態様では、バネ状機構は、２５００Ｎ～３５００Ｎの付勢力で第３ロールを第２ロールに向かって付勢する。これによって、電極合材層の膜厚のバラつきをより好適に低減できる。

【0011】

ここに開示される電極製造装置の好適な一態様では、第１ロールと第２ロールとが第１方向に沿って略平行に配列され、かつ、第１方向に直交する第２方向に沿って第２ロールと第３ロールとが略平行に配列される。ここに開示される技術において、第１ロール～第３ロールの各々の配置位置は、圧延ギャップと圧着ギャップが形成されていれば、特に限定されない。各ロールの配置位置の一例として、上述のような逆Ｌ字型が挙げられる。

【0012】

また、ここに開示される電極製造装置の好適な一態様では、バネ状機構は、第３ロールを回転可能に支持する軸受部と、第１方向に沿った応力と第２方向に沿った応力とを相互に変換する直交スライド機構と、第１方向に沿って伸縮可能に構成された伸縮機構とを備え、直交スライド機構が弾性材料によって構成されている。かかる構成のバネ状機構は、直交スライド機構の構成部材が弾性変形することによってバネとしての機能を発揮し、所望の付勢力で第３ロールを第２ロールに向かって付勢することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】一実施形態に係る電極製造装置を説明する側面図である。

【図2】他の実施形態に係る電極製造装置を説明する側面図である。

【図3】他の実施形態に係る電極製造装置のバネ状機構を説明する側面図である。

【図4】実施例における合材塗膜の膜厚の推移を示すグラフである。

【図5】実施例における電極合材層の膜厚の推移を示すグラフである。

【図6】比較例における合材塗膜の膜厚の推移を示すグラフである。

【図7】比較例における電極合材層の膜厚の推移を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、ここで開示される技術の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって、ここで開示される技術の実施に必要な事柄（例えば、電極の材料等）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。ここで開示される技術は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。

【0015】

なお、以下の説明で参照する図面では、同じ作用を奏する部材・部位に同じ符号を付している。そして、各図における寸法関係（長さ、幅、厚み等）は実際の寸法関係を反映するものではない。また、図１～図３における符号Ｘは「幅方向」を示し、符号Ｚは「高さ方向」を示す。なお、図１～図３では図示されていないが、本明細書における「奥行方向」は、これらの図の紙面に対して垂直な方向である。これらの方向は説明の便宜上で定めたものであり、以下で説明する電極製造装置の設置形態を限定することを意図したものではない。

【0016】

＜第１の実施形態＞
以下、ここに開示される製造方法の一実施形態について図を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る電極製造装置１００を説明する側面図である。

【0017】

１．電極製造装置の構成
図１に示すように、本実施形態に係る電極製造装置１００は、帯状の電極集電体Ｄ１の表面に電極合材層Ｄ２が付与された電極Ｄを製造する。この電極製造装置１００は、第１ロール１０と、第２ロール２０と、第３ロール３０とを備えている。そして、第１ロール１０と第２ロール２０との間には、電極材料Ａを圧延して合材塗膜Ｂを形成する圧延ギャップＧ_１が形成されている。また、第２ロール２０と第３ロール３０との間には、合材塗膜Ｂと電極集電体Ｃとを圧着する圧着ギャップＧ_２が形成されている。そして、本実施形態に係る電極製造装置１００は、第３ロール３０を第２ロール２０に向かって付勢するバネ状機構４０を備え、合材塗膜Ｂからの反力の変動に応じて圧着ギャップＧ_２が変動するように構成されている。以下、かかる電極製造装置１００の具体的な構成を説明する。

【0018】

まず、この電極製造装置１００は、第１ロール１０と、第１ロール１０に隣接して第１ロール１０と略平行に配置された第２ロール２０とを備えている。具体的には、第１ロール１０は、回転可能に支持される回転軸１２と、当該回転軸１２の外側に同心状に設けられた外筒部１４とを備えている。また、第１ロール１０と同様に、第２ロール２０も、回転可能に支持される回転軸２２と、当該回転軸２２の外側に同心状に設けられた外筒部２４とを備えている。そして、第１ロール１０と第２ロール２０は、第１方向（図１中の幅方向Ｘ）に沿って略平行に配列されている。具体的には、第１ロール１０と第２ロール２０は、各々の回転軸１２、２２が奥行方向（図１の紙面に対して垂直な方向）に沿うように配置される。そして、第１ロール１０と第２ロール２０は、高さ方向Ｚにおける位置が略同等になるように配置される。そして、第１ロール１０と第２ロール２０は、隣接しており、各々の外筒部１４、２４の間に圧延ギャップＧ_１が形成される。

【0019】

なお、図示は省略するが、第１ロール１０の回転軸１２と第２ロール２０の回転軸２２には駆動機構が取り付けられている。そして、当該駆動機構によって、各ロールが互いに逆方向に回転する（図１中の矢印参照）。詳しくは後述するが、この逆方向に回転する第１ロール１０と第２ロール２０との間（圧延ギャップＧ_１）に電極材料Ａを供給することによって、電極材料Ａが圧延されて合材塗膜Ｂが形成される。そして、圧延後の合材塗膜Ｂは、第２ロール２０の外筒部１４の表面に付着した状態で搬送される。

【0020】

次に、この電極製造装置１００は、上記第２ロール２０に隣接して第２ロール２０と略平行に配置される第３ロール３０を備えている。第１ロール１０や第２ロール２０と同様に、この第３ロール３０も、回転可能に支持される回転軸３２と、当該回転軸３２の外側に同心状に設けられた外筒部３４とを備えている。また、本実施形態では、第１方向（幅方向Ｘ）に直交する第２方向（すなわち、高さ方向Ｚ）に沿って第２ロール２０と第３ロール３０とが略平行に配列される。具体的には、上述した第１ロール１０や第２ロール２０と同様に、第３ロール３０の回転軸３２についても、奥行方向に沿うように配置されている。このため、これらの３つのロールは、略平行に配置される。そして、第３ロール３０は、幅方向Ｘにおける位置が第２ロール２０と略同等になり、かつ、第２ロール２０よりも下方に位置するように配置される。また、第２ロール２０と第３ロール３０は、隣接しており、各々の外筒部２４、３４の間には圧着ギャップＧ_２が形成される。

【0021】

そして、この電極製造装置１００において、電極集電体Ｃは、上述の第３ロール３０に案内されながら搬送される。一方、圧延後の合材塗膜Ｂは、第２ロール２０の外筒部１４の表面に付着した状態で搬送される。このため、第２ロール２０と第３ロール３０との間の圧着ギャップＧ_２に合材塗膜Ｂと電極集電体Ｃが供給され、これらの部材が圧着される。これによって、電極集電体Ｄ１の表面に電極合材層Ｄ２が付着した電極Ｄが製造される。なお、上述した第１ロール１０や第２ロール２０と同様に、第３ロール３０は、回転軸３２に駆動機構が取り付けられた駆動ロールである。

【0022】

ここで、本実施形態に係る電極製造装置１００は、第３ロール３０を第２ロール２０に向かって付勢するバネ状機構４０を備えており、合材塗膜Ｂからの反力の変動に応じて圧着ギャップＧ２が変動するように構成される。これによって、製造後の電極合材層Ｄ２の膜厚のバラつきを低減し、所望の膜厚の電極合材層Ｄ２を有する電極Ｄを安定的に製造できる。以下、本実施形態におけるバネ状機構４０の具体的な構成と、電極合材層Ｄ２の膜厚のバラつきが低減される理由について説明する。

【0023】

まず、図１に示すように、本実施形態におけるバネ状機構４０は、圧着ギャップＧ_２の大きさを調節するギャップ調節機構の構成部材の一部に弾性材料を使用し、ギャップ調節機構にバネとしての機能を付与したものである。具体的には、このバネ状機構４０は、第３ロール３０を回転可能に支持する軸受部４１と、第１方向（幅方向Ｘ）に沿った応力と第２方向（高さ方向Ｚ）に沿った応力とを相互に変換する直交スライド機構４３と、第１方向（幅方向Ｘ）に沿って伸縮可能に構成された伸縮機構４５とを備えており、直交スライド機構４３が弾性材料によって構成されている。

【0024】

軸受部４１は、第３ロール３０の回転軸３２を回転可能に支持できればよく、従来公知の軸受構造を特に制限なく使用できる。一例として、軸受部４１には、ボールベアリング、ローラベアリング等を用いることができる。そして、この軸受部４１は、接続部４２を介して直交スライド機構４３と接続されている。具体的には、接続部４２は、高さ方向Ｚに延びる棒状の部材である。この接続部４２上端は軸受部４１に取り付けられており、下端は直交スライド機構４３に取り付けられている。

【0025】

図１に示すように、本実施形態に係る電極製造装置１００では、圧着ギャップＧ_２において合材塗膜Ｂと電極集電体Ｃとを圧着する際に、高さ方向Ｚの下方に向かう反力Ｒが第３ロール３０に加わる。そして、直交スライド機構４３は、幅方向Ｘに沿った応力と高さ方向Ｚに沿った応力とを相互に変換するように構成されている。具体的には、直交スライド機構４３は、接続部４２を介して軸受部４１に接続される第１部材４３ａと、伸縮機構４５に取り付けられる第２部材４３ｂとを備えている。そして、第１部材４３ａの下面４３ａ１には、幅方向Ｘの左側から右側に向かうにつれて高さ方向Ｚの上方に傾斜する傾斜面が形成されている。一方、第２部材４３ｂの上面４３ｂ１には、第１部材４３ａの下面４３ａ１と略平行な傾斜面が形成される。換言すると、第２部材４３ｂの上面４３ｂ１には、幅方向Ｘの左側から右側に向かうにつれて高さ方向Ｚの上方Ｕに傾斜する傾斜面が形成されている。かかる構成の直交スライド機構４３は、各々の傾斜面に沿って第１部材４３ａと第２部材４３ｂとが摺動することによって、幅方向Ｘに沿った応力と高さ方向Ｚに沿った応力を相互に変換できる。

【0026】

伸縮機構４５は、上述の通り、第１方向（幅方向Ｘ）に沿って伸縮可能に構成された部材であり、直交スライド機構４３に取り付けられている。図１に示す伸縮機構４５は、駆動軸４５ａと、モーター４５ｂとを備えている。駆動軸４５ａは、幅方向Ｘに沿って延びる棒状の部材である。この駆動軸４５ａの一方の端部は直交スライド機構４３の第２部材４３ｂに取り付けられており、他方の端部はモーター４５ｂに取り付けられている。また、モーター４５ｂは、駆動軸４５ａを任意の長さに伸縮できるように構成される。モーター４５ｂの具体的な構造は、特に限定されず、従来公知の構造を適宜採用できる。一例として、モーター４５ｂには、サーボモータ等を用いることができる。そして、このモーター４５ｂが駆動軸４５ａの長さを変更すると、直交スライド機構４３の第２部材４３ｂに幅方向Ｘに沿った応力が加わる。かかる幅方向Ｘに沿った応力は、第２部材４３ｂの上面４３ｂ１に沿って第１部材４３ａが摺動することによって、高さ方向Ｚに沿った応力に変換される。そして、かかる高さ方向Ｚに沿った応力は、接続部４２を介して軸受部４１に伝達される。これによって、第３ロール３０の高さ方向Ｚにおける位置が変更され、圧着ギャップＧ_２の大きさが調節される。

【0027】

そして、上述した通り、本実施形態に係る電極製造装置１００では、上記構成のギャップ調節機構の一部に弾性材料を使用し、ギャップ調節機構をバネ状機構４０としての機能させている。具体的には、本実施形態では、直交スライド機構４３を構成する部材（第１部材４３ａおよび第２部材４３ｂ）が弾性材料によって構成されている。そして、伸縮機構４５は、当該直交スライド機構４３における弾性力を考慮し、第３ロール３０から第２ロール２０に向かって所定の付勢力が加わるように駆動軸４５ａの長さ（圧着ギャップＧ_２の大きさ）を調節する。これによって、ギャップ調節機構をバネ状機構４０として機能させ、合材塗膜Ｂからの反力Ｒの変動に追従するように第３ロール３０の高さ位置（圧着ギャップＧ_２の大きさ）を変動させることができる。なお、直交スライド機構４３に使用する弾性材料は、所定の弾性を有していれば特に限定されず、従来公知の材料を特に制限なく使用できる。例えば、直交スライド機構４３に使用する弾性材料は、ゴムなどの弾性樹脂であってもよいし、一定以上の弾性限界を有する金属材料（例えば、Ｔｉ－Ｎｉ合金、Ｃｕ－Ａｌ－Ｎｉ合金、Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ合金など）であってもよい。後述する試験例に記載の通り、電極合材層Ｄ２の膜厚は、数μｍレベルで変動するものであり、実際の第３ロール３０の高さ位置の変動は非常に小さいものである。このため、ここに開示される技術では、一定以上の弾性限界を有していれば、金属材料を弾性材料として使用することができる。この場合でも、直交スライド機構４３にバネとしての性質を充分に付与することができる。さらに、直交スライド機構４３に金属材料を使用することによって、第１部材４３ａと第２部材４３ｂが摺動する際の摩耗の抑制にも貢献できる。

【0028】

なお、第３ロール３０を第２ロール２０に向かって付勢する際の付勢力は、２５００Ｎ以上が好適であり、２６００Ｎ以上がより好適であり、２７００Ｎ以上がさらに好適であり、２８００Ｎ以上が特に好適である。これによって、第３ロール３０への付勢力が大きくなるにつれて、圧着ギャップＧ_２において合材塗膜Ｂへの押圧力が強くなるため、圧着後の電極合材層Ｄ２をより薄膜化できる。一方、第３ロール３０への付勢力の上限は、３５００Ｎ以下が好適であり、３４００Ｎ以下がより好適であり、３３００Ｎ以下がさらに好適であり、３２００Ｎ以下が特に好適である。第３ロール３０への付勢力が小さくなるにつれて、合材塗膜Ｂからの反力の変動に第３ロール３０の位置（圧着ギャップＧ２の大きさ）が追従しやすくなるため、電極合材層Ｄ２の膜厚のバラつきをさらに好適に低減できる。

【0029】

２．電極の製造方法
次に、上記構成の電極製造装置１００を用いた電極の製造方法について説明する。この製造方法は、（ａ）圧延工程と、（ｂ）塗膜搬送工程と、（ｃ）集電体搬送工程と、（ｄ）圧着工程とを備えている。

【0030】

（ａ）圧延工程
本工程では、回転する第１ロール１０と、回転する第２ロール２０の間に電極材料Ａを供給する。上述の通り、第１ロール１０と第２ロール２０は逆方向に回転しているため、電極材料Ａが第１ロール１０と第２ロール２０との隙間（圧延ギャップＧ_１）に運ばれる。そして、この圧延ギャップＧ_１において電極材料Ａが圧延されることによって合材塗膜Ｂが形成される。なお、圧延ギャップＧ_１の大きさは、所望の膜厚を有する合材塗膜Ｂが形成されるように、電極材料Ａの成分や形態などを考慮して適宜調節される。かかる電極材料Ａは、電極合材層の前駆体であり、電極活物質を主成分とした材料である。また、電極材料Ａは、電極活物質の他に、バインダ、増粘剤、導電材などの各種添加剤を含んでいてもよい。なお、電極材料Ａの成分は、従来公知の二次電池において使用され得るものを二次電池の種類に応じて適宜選択して使用でき、ここに開示される技術を限定するものではないため具体的な説明を省略する。なお、本明細書における「二次電池」とは、電解質を介して一対の電極（正極と負極）の間で電荷担体が移動することによって充放電反応が生じる蓄電デバイス一般をいう。かかる二次電池は、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等のいわゆる蓄電池の他に、電気二重層キャパシタ等のキャパシタなども包含する。

【0031】

また、電極材料Ａの形態は、特に制限されず、ペースト、スラリー、粉体、および造粒体などの形態をとり得る。上述の電極材料Ａのうち、湿潤造粒体は、電極活物質を含む固形分に少量（例、１０質量％以上３０質量％以下）の溶媒を添加して成形した造粒体である。かかる湿潤造粒体を圧延した合材塗膜Ｂは、圧延後の膜厚の変動が比較的に生じやすいため、後述する圧着ギャップＧ２における膜厚調節の効果が大きくなる傾向がある。このため、ここに開示される技術は、電極材料Ａとして湿潤造粒体を用いた製造方法に特に好適に適用できる。また、湿潤造粒体は、マイグレーションによる電極合材層Ｄ２の不均一化が生じにくいという利点も有している。なお、湿潤造粒体は、第１ロール１０と第２ロール２０との隙間（圧延ギャップＧ_１）よりも小さいことが好ましい。例えば、湿潤造粒体の粒径は、数十μｍ程度（例えば２０μｍ以上３０μｍ以下）であり得る。

【0032】

（ｂ）塗膜搬送工程
本工程では、合材塗膜Ｂを第２ロール２０に付着させて搬送する。なお、本工程では、圧延ギャップＧ_１にて圧延された合材塗膜Ｂを第２ロール２０の外筒部２４に付着させる必要がある。このように合材塗膜Ｂを第２ロール２０に選択的に付着させる手段は、特に限定されず、従来公知の手段を特に制限なく採用できる。例えば、第２ロール２０の回転速度を、第１ロール１０の回転速度よりも速くするという手段が挙げられる。これによって、相対的に回転速度が速い第２ロール２０の方に、圧延後の合材塗膜Ｂを付着させることができる。また、第２ロール２０の外筒部２４に、合材塗膜Ｂの付着性が向上するような表面処理を施すという手段も採用できる。そして、第２ロール２０の外筒部２４に付着した合材塗膜Ｂは、第２ロール２０の回転に伴って、第２ロール２０と第３ロール３０との間に形成された圧着ギャップＧ_２に搬送される。

【0033】

（ｃ）集電体搬送工程
本工程では、回転する第３ロール３０で電極集電体Ｃを圧着ギャップＧ_２に搬送する。電極集電体Ｃは、長尺な帯状の金属箔である。電極集電体Ｃは、二次電池の種類に応じて適切な金属箔を適宜選択できる。例えば、リチウムイオン二次電池の正極を製造する場合には、電極集電体Ｃとしてアルミニウム箔を使用することが好ましい。また、負極を製造する場合には、電極集電体Ｃとして銅箔を使用することが好ましい。また、電極集電体Ｃの厚みも、目的とする電池の構成に応じて適宜変更できるため、特に限定されない。一例として、電極集電体Ｃの厚みは、５μｍ以上３５μｍ以下であり、７μｍ以上２０μｍ以下である。

【0034】

（ｄ）圧着工程
本工程では、第２ロール２０と第３ロール３０との間の圧着ギャップＧ_２に合材塗膜Ｂと電極集電体Ｃを通過させる。これによって、電極集電体Ｃと合材塗膜Ｂとが圧着され、電極集電体Ｄ１の表面に電極合材層Ｄ２が付着した電極Ｄを製造できる。なお、本工程では、第２ロール２０の表面に付着している合材塗膜Ｂを電極集電体Ｃに圧着（転写）させるための種々の手段が実施されていることが好ましい。例えば、第３ロール３０の回転速度を第２ロール２０の回転速度よりも大きくすると共に、第２ロール２０と第３ロール３０との隙間を一定以下に設定する。これによって、第２ロール２０に付着していた合材塗膜Ｂを電極集電体Ｃに圧着（転写）させることができる。

【0035】

そして、本工程において合材塗膜Ｂを圧着する際の圧力によって、圧着後の電極合材層Ｄ２が薄膜化する。通常は、この圧着工程における合材塗膜Ｂの薄膜化によって、合材塗膜Ｂの膜厚のバラつきが低減され、所望の膜厚の電極合材層Ｄ２を得ることができる。しかし、この圧着工程では、合材塗膜Ｂから第３ロールに大きな反力Ｒが加わる。ここで、圧延ギャップＧ１から供給される合材塗膜Ｂの膜厚にバラつきがあると、当該合材塗膜Ｂから第３ロール３０に加わる反力Ｒが不安定になる。このとき、第３ロール３０が固定されていると、合材塗膜Ｂからの反力Ｒの変動に第３ロール３０が追従できず、圧着ギャップＧ_２が不安定になるため、押圧不良が生じて圧着後の電極合材層Ｄ２の膜厚にバラつきが生じる可能性がある。これに対して、本実施形態では、バネ状機構４０によって第３ロール３０を第２ロール２０に向かって付勢しているため、合材塗膜Ｂからの反力Ｒの変動に追従するように、第３ロール３０の高さ位置を上下させて圧着ギャップＧ_２を変動させることができる。この結果、圧着ギャップＧ_２における押圧不良を抑制し、圧着後の電極合材層Ｄ２の膜厚のバラつきを低減できる。このため、本実施形態に係る電極製造装置１００によると、所望の膜厚の電極合材層Ｄ２を有した電極Ｄを安定的に製造できる。

【0036】

なお、本実施形態に係る電極製造装置１００は、様々な寸法の電極Ｄの製造に広く使用することができる。例えば、本実施形態に係る電極製造装置１００は、電極合材層Ｄ２の膜厚が１μｍ以上１０００μｍ以下の電極Ｄを製造できる。但し、この電極製造装置１００は、電極合材層Ｄ２の膜厚が１０μｍ以上１００μｍ以下の範囲内の電極Ｄの製造に特に好適に使用できる。このような電極Ｄの製造においては、電極合材層Ｄ２の膜厚を±数μｍ以下の精度で制御することが求められる。本実施形態に係る電極製造装置１００は、製造結果に基づいたギャップ幅のフィードバック制御などの制御的な要素ではなく、バネ状機構４０からの付勢力という機械的な要素によって、合材塗膜Ｂからの反力Ｒの変動に応じた圧着ギャップＧ_２の調節を行うことができるため、このような±数μｍ以下のレベルの膜厚のバラつきにも好適に対応できる。このため、本実施形態に係る電極製造装置１００は、電極合材層Ｄ２の膜厚が薄い電極Ｄの製造においても、所望の膜厚の電極合材層Ｄ２を安定的に形成できる。

【0037】

＜他の実施形態＞
以上、ここに開示される技術の一実施形態について説明した。なお、上述の実施形態は、ここに開示される技術が適用される一例を示したものであり、ここに開示される技術を限定するものではない。以下、ここに開示される技術の他の実施形態について説明する。

【0038】

（１）電極製造装置の構成
ここに開示される電極製造装置は、少なくとも第１ロール～第３ロールを備えていればよく、各ロールの位置関係は上述の実施形態に限定されない。例えば、第１の実施形態に係る電極製造装置１００では、図１に示すように、第１ロール１０～第３ロール３０が逆Ｌ字型に配置されている。しかし、図２に示すように、第１ロール１０～第３ロール３０の３つのロールのすべてが幅方向Ｘに沿って配列された構成を採用することもできる。かかる電極製造装置１００Ａにおいても、第３ロール３０を第２ロール２０に向かって付勢するバネ状機構４０を設け、合材塗膜Ｂからの反力Ｒの変動に応じて圧着ギャップＧ_２を変動させることによって、圧着後の電極合材層Ｄ２の膜厚のバラつきを低減できる。なお、電極製造装置に設けられるロールの数は、３個に限定されず、４個以上のロールを備えていてもよい。

【0039】

（２）バネ状機構の構造
また、第１の実施形態に係る電極製造装置１００では、図１に示すように、直交スライド機構４３に弾性材料を使用することによって、第３ロール３０を付勢するバネ状機構４０を構築している。しかし、バネ状機構は、第３ロールを第２ロールに向かって付勢することができれば、その具体的な構造は特に限定されず、種々の構造を採用することができる。例えば、図１中の軸受部４１、接続部４２、駆動軸４５ａの何れかに弾性材料を使用した場合も、第１の実施形態と同様に、バネ状機構４０として機能するギャップ調整機構を構築することができる。但し、合材塗膜Ｂからの反力Ｒへの追従しやすさや圧着の安定性などを考慮すると、第１の実施形態のように、直交スライド機構４３を構成する第１部材４３ａと第２部材４３ｂに弾性材料を使用することが好ましい。

【0040】

また、ここに開示される技術におけるバネ状機構の他の例として、図３に示すバネ状機構４０Ａが挙げられる。このバネ状機構４０Ａは、第３ロール３０を回転可能に支持する軸受部４１と、第２ロール側（高さ方向Ｚの上方）に向かって摺動可能に軸受部４１を保持する保持部４７と、軸受部４１を第２ロール側に向けて付勢する弾性部材４９とを備えている。具体的には、このバネ状機構４０Ａの保持部４７は、地面等に固定されたベース部４７ａを備えている。このベース部４７ａの幅方向Ｘの両端部は、高さ方向Ｚの上方に向かって突出している。そして、当該ベース部４７ａの両端部の上面に、上板４７ｂが取り付けられている。この上板４７ｂには、一対の挿通孔が形成されており、高さ方向Ｚに沿って延びるガイド軸４７ｃが各々の挿通孔に挿通されている。図３に示す構造では、このガイド軸４７ｃに沿って摺動可能に軸受部４１が取り付けられている。そして、このバネ状機構４０Ａでは、ガイド軸４７ｃにバネ部４９が取り付けられており、軸受部４１を高さ方向Ｚの上方に向かって付勢している。かかる構成のバネ状機構４０Ａを採用した場合であっても、第３ロール３０を第２ロール（高さ方向Ｚの上方）に向けて付勢できるため、合材塗膜からの反力の変動に応じて第３ロール３０の高さ位置を変動させて電極合材層の膜厚のバラつきを低減できる。なお、図３に示す構成のバネ状機構４０Ａを採用する場合には、第２ロール（図示省略）の方にギャップ調節機構を取り付け、第３ロール３０からの付勢力が所定の値になるように圧着ギャップを調節することが好ましい。

【0041】

［試験例］
以下、ここに開示される技術に関する試験例を説明する。なお、以下の説明は、ここに開示される技術を以下の試験例に示すものに限定することを意図したものではない。

【0042】

１．サンプルの準備
（１）実施例
実施例では、図１に示す構成の電極製造装置１００を用いて、リチウムイオン二次電池用の正極を作製した。本試験における電極材料Ａには、正極活物質と、導電材と、バインダとを含む湿潤造粒体（平均粒子径：１２μｍ）を用いた。なお、正極活物質には、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物（ＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ_２）を使用した。また、導電材にはアセチレンブラック（ＡＢ）を使用し、バインダにはポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を使用した。また、電極集電体Ｃには、厚み１２μｍのアルミニウム箔を使用した。そして、製造後の正極合材層Ｄ２の膜厚の目標値を２３．５μｍに設定し、第１～第３ロールの各々の配置位置を調節した。具体的には、圧延後の合材塗膜Ｂの膜厚の中央値が４７μｍ程度となり、圧着後の電極合材層Ｄ２の膜厚の中央値が２３．５μｍ程度となるように圧延ギャップＧ_１と圧着ギャップＧ_２の大きさを設定した。

【0043】

そして、圧延ギャップＧ_１において電極材料Ａを圧延して合材塗膜Ｂを形成した後に、圧着ギャップＧ_２において合材塗膜Ｂと電極集電体とを圧着した。ここで、実施例では、図１中の直交スライド機構４３の第１部材４３ａと第２部材４３ｂに、弾性材料であるＴｉ－Ｎｉ合金を使用した。そして、第２ロールに向けて第３ロールが３０００Ｎの付勢力で付勢されるように駆動軸４５ａの長さを調節した。

【0044】

（２）比較例
直交スライド機構４３に高剛性の材料であるステンレス鋼を使用し、第３ロールからの付勢力を５０００Ｎに調節した点を除いて、実施例と同様の手順で正極を製造した。

【0045】

２．評価試験
圧着前の合材塗膜Ｂの膜厚（μｍ）と、圧着後の電極合材層Ｄ２の膜厚（μｍ）を測定し、圧着後の電極合材層Ｄ２において膜厚のバラつきが低減された度合いを評価した。結果を図４～図７に示す。図４は実施例における合材塗膜の膜厚を示すグラフであり、図５は実施例における電極合材層の膜厚を示すグラフである。一方、図６は比較例における合材塗膜の膜厚を示すグラフであり、図７は比較例における電極合材層の膜厚を示すグラフである。なお、図４～図７に示すように、本試験では、電極合材層Ｄ２の膜厚がある程度安定する成膜距離３５ｍ以降から評価を開始した。

【0046】

図４および図６に示すように、実施例と比較例の何れにおいても、電極集電体Ｃに圧着する前の合材塗膜Ｂの膜厚が４４μｍ～５０μｍの範囲内で大きなバラつきが生じていた。しかし、図５に示すように、実施例では、圧着後の電極合材層Ｄ２の膜厚が２３μｍ～２４μｍの範囲内に収束しており、膜厚のバラつきが低減されていた。一方、図７に示すように、比較例では、圧着後の電極合材層Ｄ２もおいても、２２．５μｍ～２４．５μｍの範囲内で膜厚がバラついていた。このことから、実施例のように、第３ロール３０にバネ状機構４０を取り付け、第２ロール２０に向けて第３ロール３０を付勢しながら合材塗膜Ｂを圧着することによって、圧着工程において電極合材層Ｄ２の膜厚のバラつきを低減できることが分かった。これは、実施例では、合材塗膜Ｂからの反力Ｒの変動に追従するように第３ロール３０の高さ位置Ｚ（圧着ギャップＧ２の大きさ）が変動し、合材塗膜Ｂを適切に押圧できるためと推測される。

【0047】

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

【符号の説明】

【0048】

１０ 第１ロール
２０ 第２ロール
３０ 第３ロール
４０、４０Ａ バネ状機構
４１ 軸受部
４２ 接続部
４３ 直交スライド機構
４５ 伸縮機構
４７ 保持部
４９ 弾性部材
１００、１００Ａ 電極製造装置
Ａ 電極材料
Ｂ 合材塗膜
Ｃ 電極集電体
Ｄ 電極
Ｄ１ 電極集電体
Ｄ２ 電極合材層
Ｇ_１ 圧延ギャップ
Ｇ_２ 圧着ギャップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】