特表 2024-543340 ニップローラーの調整

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-11-21

(54)【発明の名称】ニップローラーの調整

(51)【国際特許分類】

   B22F 3/18 20060101AFI20241114BHJP

   H01M 50/403 20210101ALI20241114BHJP

【ＦＩ】

B22F3/18

H01M50/403 F

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024526543

(86)(22)【出願日】2022-11-04

(85)【翻訳文提出日】2024-06-05

(86)【国際出願番号】 US2022048943

(87)【国際公開番号】W WO2023081345

(87)【国際公開日】2023-05-11

(31)【優先権主張番号】63/275,857

(32)【優先日】2021-11-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】524116298

【氏名又は名称】マシューズ インターナショナル コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】100097456

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 徹

(72)【発明者】

【氏名】トーマス ハックフォート

(72)【発明者】

【氏名】ハラルド バルチュ

(72)【発明者】

【氏名】ヘルマン ベルンハルド ウィルマー

【テーマコード（参考）】

4K018

5H021

【Ｆターム（参考）】

4K018CA36

4K018HA08

4K018KA38

5H021BB19

5H021HH00

5H021HH03

5H021HH04

(57)【要約】

フィルムの全幅にわたって均一な厚さを有するフィルムを形成するための装置及び方法が開示される。フィルムも開示されている。フィルムを形成するための装置は、第１のニップローラー及び第２のニップローラーであって、第１のニップローラー及び第２のニップローラーの各々は、第１のニップローラーと第２のニップローラーとの間を通過するとき粉末を圧縮してそれによりフィルムを形成するように構成されており、それにより第１のニップローラーと第２のニップローラーとの間の粉末の通過の圧力に対抗する力がない場合、第１のニップローラーは第２のニップローラーよりも大きくたわむ、第１のニップローラー及び第２のニップローラーを含む。さらに、第１のニップローラー及び第２のニップローラーはそれぞれ、回転して第１のニップローラー及び第２のニップローラーに力ベクトルを適用する１つ以上の偏心ベアリングに関連付けられている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

粉末から均一な厚さを有するフィルムを形成するための装置であって、
第１のニップローラー及び第２のニップローラーであって、前記第１のニップローラー及び前記第２のニップローラーの各々は、前記第１のニップローラーと前記第２のニップローラーとの間を通過するとき前記粉末を圧縮してそれにより前記フィルムを形成するように構成されており、それにより前記第１のニップローラーと前記第２のニップローラーとの間の前記粉末の前記通過の圧力に対抗する力がない場合、前記第１のニップローラーは前記第２のニップローラーよりも大きくたわむ、前記第１のニップローラー及び前記第２のニップローラーを含み、
前記第１のニップローラー及び前記第２のニップローラーはそれぞれ、回転して前記第１のニップローラー及び前記第２のニップローラーに力ベクトルを適用する１つ以上の偏心ベアリングに関連付けられている、前記装置。

【請求項2】

前記フィルムと前記第１のニップローラーとの間の第１の接触面積が、前記フィルムと前記第２のニップローラーとの間の第２の接触面積よりも小さくなるように構成されている、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記偏心ベアリングは、前記第１のニップローラーよりも、前記第２のニップローラーに、前記力ベクトルから得るより大きな大きさの力を加えるように構成されている、請求項１に記載の装置。

【請求項4】

前記偏心ベアリングは、同じニップローラーの各側に異なる力ベクトルを適用するように構成されている、請求項１に記載の装置。

【請求項5】

前記偏心ベアリングの少なくとも１つの位置を判定するように構成された位置センサーをさらに備える、請求項１に記載の装置。

【請求項6】

前記第１のニップローラー及び前記第２のニップローラーがそれぞれ独立して約１ｋＮ～約７５ｋＮの大きさの力を加えるように構成され、このような力は前記偏心ベアリングの作用のみに起因し得るものであり、かつ、前記装置の他の部分によって前記第１のニップローラー及び前記第２のニップローラーに加えられるいずれの追加の力とも別個である、請求項１に記載の装置。

【請求項7】

前記フィルムに均一な厚さを与えることができ、前記フィルムの幅全体にわたって厚さのばらつきが約１０μｍ以下となるようにする、請求項１に記載の装置。

【請求項8】

粉末から均一な厚さを有するフィルムを形成する方法であって、
前記粉末を第１のニップローラーと第２のニップローラーの間で圧縮して通過させ、それによってフィルムを形成し、それによって、前記第１のニップローラーと前記第２の対抗力との間の前記粉末の前記通過の圧力に対抗する力がない場合、前記フィルムの通過によって前記第１のニップローラーが前記第２のニップローラーよりも大きくたわむこと、及び
前記第１のニップローラー及び前記第２のニップローラーに関連付けられた１つ以上の偏心ベアリングを回転させて、前記第１のニップローラー及び前記第２のニップローラーに力ベクトルを適用することにより、前記第１のニップローラー、前記第２のニップローラー、またはその両方の前記たわみを調整すること、を含む、前記方法。

【請求項9】

前記偏心ベアリングは、前記第１のニップローラーよりも、前記第２のニップローラーに、前記力ベクトルから得るより大きな大きさの力を加える、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記偏心ベアリングは、同じニップローラーの各側に異なる力ベクトルを適用する、請求項８に記載の方法。

【請求項11】

位置センサーを用いて前記偏心ベアリングの少なくとも１つの位置を判定することをさらに含む、請求項８に記載の方法。

【請求項12】

前記１つ以上の偏心ベアリングを回転させることによって適用される前記力ベクトルの大きさが約１ｋＮ～約７５ｋＮである、請求項８に記載の方法。

【請求項13】

前記フィルムは、その幅全体にわたって厚さのばらつきが約１０μｍ以下である、請求項８に記載の方法。

【請求項14】

均一な厚さを有するフィルムであって、前記フィルムは、その幅全体にわたって約１０μｍ以下の厚さのばらつきを有し、前記フィルムは、粉末を第１のニップローラーと第２のニップローラーとの間で圧縮して通過させることによって形成され、前記第１のニップローラーと前記第２のニップローラーは、前記第１のニップローラーと前記第２のニップローラーに関連付けられ、前記第１のニップローラーと前記第２のニップローラーに力ベクトルを適用する１つ以上の偏心ベアリングによって調整される、前記フィルム。

【請求項15】

前記フィルムは、アノードフィルム、カソードフィルム、セパレーターフィルム、集電体フィルム、中間層フィルム、接着フィルム、プライマーフィルム、または前記フィルムの１つ以上の積層体のうちの１つ以上である、請求項１４に記載のフィルム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本願は、２０２１年１１月４日に出願された米国仮特許出願第６３／２７５，８５７号の優先権の利益を主張するものであり、参照により、その内容全体が本明細書に組み込まれる。

【0002】

本開示は、一体型ローラー曲げデバイスに関する。より具体的には、本開示は、デバイスの中心軸に直交する任意の角度でのたわみを打ち消し、均一な厚さのフィルムの生成を確実に行うことができるデバイスに関する。

【0003】

当技術分野ではシート、ウェブ、または基板とも代わりに呼ばれるフィルムの正確な形成は、産業上の課題である。フィルム形成機器に利用できる物理的スペースが限られている場合、フィルム形成機器自体がフィルムを形成する構成材料の最初の取り込みを担っている場合、フィルム形成中に構成材料に高圧を加えなければならない場合、または上記の要件が複数存在する場合、フィルムの正確な形成は特に困難である。このような状況のそれぞれにおいて、当業者は一般に、直径が小さいニップローラーを選択する必要がある。したがって、これらの要件やその他の設計要件が存在する場合、１つまたは複数のニップローラーのたわみにより、結果として得られるフィルムのプロファイルが過度に凸状、過度に凹状、またはその他の望ましくないプロファイルになる。望ましい完全に平坦なフィルムプロファイルを維持するために、１つまたは複数のニップローラーのそれぞれのたわみは、ローラー装置全体の設計上の制約内で独立して制御されなければならない。

【0004】

フィルムプロファイルの正確な厚さも、特にリチウムイオン電池などの電気化学電池の製造分野において重要である。フィルムの厚さは全長にわたって均一でなければならない。これは、円筒形、角柱形、またはポーチ形電池などのリチウムイオン電池の製造中に、電極フィルムが製造され、セパレーターや集電体などの他の層に積層された後、エンドレス積層フィルム全体が所定の長さに切断されるためである。切断されたラミネートフィルムを巻き取ってリチウムイオン電池を形成する。フィルムの長さ全体にわたってフィルムの厚さにいずれかの偏差があると、上記のプロセスから生じるフィルムの巻き層のサイズが変わり、円筒形、角柱形、またはポーチ型電池の形成に使用できない不完全な巻回体になる可能性がある。上記の理由から、フィルムの厚さの正確さを確実にするための改良されたシステム、方法、及び装置が必要である。

【発明の概要】

【0005】

ニップローラーのたわみを打ち消すために互いに独立して回転することができる偏心ベアリングを使用することにより、ニップローラーの中心軸に直交する任意の角度でアライメントを維持する１つ以上のニップローラーを含むローラー装置が提供される。

【0006】

いくつかの態様において、本明細書に記載の技術は、粉末から均一な厚さを有するフィルムを形成するための装置に関するものであり、装置は、第１のニップローラー及び第２のニップローラーであって、第１のニップローラー及び第２のニップローラーの各々は、第１のニップローラーと第２のニップローラーとの間を通過するとき粉末を圧縮してそれによりフィルムを形成するように構成されており、それにより第１のニップローラーと第２のニップローラーとの間の粉末の通過の圧力に対抗する力がない場合、第１のニップローラーは第２のニップローラーよりも大きくたわむ、第１のニップローラー及び第２のニップローラーを含み、第１のニップローラー及び第２のニップローラーはそれぞれ、回転して第１のニップローラー及び第２のニップローラーに力ベクトルを適用する１つ以上の偏心ベアリングに関連付けられている。

【0007】

いくつかの態様において、本明細書に記載の技術は、フィルムと第１のニップローラーとの間の第１の接触面積が、フィルムと第２のニップローラーとの間の第２の接触面積よりも小さくなるように構成された装置に関する。

【0008】

いくつかの態様において、本明細書に記載の技術は、偏心ベアリングが、第１のニップローラーよりも、第２のニップローラーに、力ベクトルから得るより大きな大きさの力を加えるように構成されている装置に関する。

【0009】

いくつかの態様において、本明細書に記載の技術は、偏心ベアリングが、同じニップローラーの各側に異なる力ベクトルを適用するように構成された装置に関する。

【0010】

いくつかの態様において、本明細書に記載の技術は、偏心ベアリングの少なくとも１つの位置を決定するように構成された位置センサーをさらに含む装置に関する。

【0011】

いくつかの態様において、本明細書に記載の技術は、第１のニップローラー及び第２のニップローラーがそれぞれ独立して約１ｋＮ～約７５ｋＮの大きさの力を加えるように構成され、このような力は偏心ベアリングの作用のみに起因し得るものであり、かつ、装置の他の部分によって第１のニップローラー及び第２のニップローラーに加えられるいずれの追加の力とも別個のものである装置に関する。

【0012】

いくつかの態様において、本明細書に記載の技術は、フィルムに均一な厚さを与えることができ、フィルムの幅全体にわたって厚さのばらつきが約１０μｍ以下となる装置に関する。

【0013】

いくつかの態様において、本明細書に記載の技術は、粉末から均一な厚さを有するフィルムを形成する方法に関するものであり、方法は、粉末を第１のニップローラーと第２のニップローラーの間で圧縮して通過させ、それによってフィルムを形成し、それによって、第１のニップローラーと第２の対抗力との間の粉末の通過の圧力に対抗する力がない場合、フィルムの通過によって第１のニップローラーが第２のニップローラーよりも大きくたわむこと、及び第１のニップローラー及び第２のニップローラーに関連付けられた１つ以上の偏心ベアリングを回転させて、第１のニップローラー及び第２のニップローラーに力ベクトルを適用することにより、第１のニップローラー、第２のニップローラー、またはその両方のたわみを調整すること、を含む。

【0014】

いくつかの態様において、本明細書に記載の技術は、偏心ベアリングが、第１のニップローラーよりも、第２のニップローラーに、力ベクトルから得るより大きな大きさの力を加える方法に関する。

【0015】

いくつかの態様において、本明細書に記載の技術は、偏心ベアリングが同じニップローラーの各側に異なる力ベクトルを適用する方法に関する。

【0016】

いくつかの態様において、本明細書に記載の技術は、位置センサーを使用して偏心ベアリングの少なくとも１つの位置を判定することをさらに含む方法に関する。

【0017】

いくつかの態様において、本明細書に記載の技術は、１つ以上の偏心ベアリングを回転させることによって適用される力ベクトルの大きさが約１ｋＮ～約７５ｋＮである方法に関する。

【0018】

いくつかの態様において、本明細書に記載の技術は、フィルムの幅全体にわたって厚さのばらつきが約１０μｍ以下である方法に関する。

【0019】

いくつかの態様において、本明細書に記載の技術は、均一な厚さを有するフィルムであって、フィルムは、その幅全体にわたる約１０μｍ以下の厚さのばらつきを有し、フィルムは、粉末を第１のニップローラーと第２のニップローラーとの間で圧縮して通過させることによって形成され、第１のニップローラーと第２のニップローラーは、第１のニップローラーと第２のニップローラーに関連付けられ、第１のニップローラーと第２のニップローラーに力ベクトルを適用する１つ以上の偏心ベアリングによって調整される、フィルムに関する。

【0020】

いくつかの態様において、本明細書に記載の技術は、フィルムであって、フィルムは、アノードフィルム、カソードフィルム、セパレーターフィルム、集電体フィルム、中間層フィルム、接着フィルム、プライマーフィルム、または先行するフィルムの１つ以上の積層体のうちの１つ以上である、フィルムに関する。

【0021】

本明細書に記載の実施形態の態様、特徴、利点及び優位性は、以下の説明、添付の請求項、及び添付の図面を参照すれば明らかとなる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】一実施形態による、ニップローラーの中心軸に直交する任意の角度でアライメントを維持するために使用される偏心ベアリングを示す。

【0023】

【図2】一実施形態による、静止状態を基準として偏心ベアリングの回転によって生じる潜在的なたわみを示す。

【0024】

【図3】一実施形態による、統合された圧延システムにおけるバックアップローラーを基準としたニップローラーの位置を示す図である。

【0025】

【図4】一実施形態による、たわみのないニップローラーのニップのアライメントを示す。

【0026】

【図5A】一実施形態による、内側への水平のたわみを引き起こす偏心ベアリングの相互作用を示す。

【0027】

【図5B】一実施形態による、外側への水平のたわみを引き起こす偏心ベアリングの相互作用を示す。

【0028】

【図5C】一実施形態による、垂直のたわみを引き起こす偏心ベアリングの相互作用を示す図である。

【0029】

【図5D】一実施形態による、垂直のたわみを引き起こす偏心ベアリングの相互作用を示す。

【0030】

【図6A】一実施形態による、ニップローラーがバックアップローラーと一列に並んでいる様子を示す図である。

【0031】

【図6B】一実施形態による、粉末の供給によってフィルムが形成される、バックアップローラーと一列に並んだニップローラーを示す図である。

【0032】

【図7A】一実施形態による、ニップローラーのたわみによって作成される不適切な厚さ公差を示す。

【0033】

【図7B】一実施形態による、ニップローラーのたわみによって作成される不適切な厚さ公差を示す。

【0034】

【図8A】一実施形態による、適切にアライメントされたニップローラーによって生成された適切な均一なフィルムの厚さを示す。

【0035】

【図8B】一実施形態による、適切にアライメントされたニップローラーによって生成された適切な均一なフィルムの厚さを示す。

【0036】

【図9A】一実施形態による、フィルムの形成を示す。

【0037】

【図9B】一実施形態による、フィルムの形成の別の図を示す。

【0038】

【図10】一実施形態による、偏心ベアリングを備えたニップローラーの断面を示す。

【発明を実施するための形態】

【0039】

本開示は、記載された特定のシステム、デバイス、及び方法に限定されるものではなく、これらは多様であり得る。本明細書に使用される用語は、特定の変形例または実施形態を記述する目的のみのものであり、範囲を制限することを意図するものではない。

【0040】

文脈上明らかに異なる場合を除き、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は複数の指示対象を含む。別途定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語及び科学用語は、当業者が一般的に理解している意味と同じ意味を有する。本開示のいかなる内容も、本開示で説明される実施形態が先行発明によってそのような開示に先行する権利がないことを認めるものとして解釈されるべきではない。この文書で使用されている場合、「含む」という用語は、「含むが、これらに限定されない」ことを意味する。

【0041】

本開示は、ニップローラーによって製造されるフィルムが均一な厚さを有することを確実にするために、一体型ニップローラーのアライメントを維持するための装置について記載する。ニップローラーに取り付けられた少なくとも２つの偏心ベアリングの独立した回転により、様々な圧力源によって引き起こされるローラーの中心軸に直交するあらゆる角度のいずれのたわみをも排除する対抗たわみを生じることができる。

【0042】

本明細書に記載されている場合、「バックアップローラー」または「カレンダーローラー」は、ニップローラーではなく、装置の他の部分に配置されるローラーを意味する。１つまたは複数のバックアップローラーには、様々な設計と機能上の目的がある場合がある。装置内を移動するフィルムの経路に応じて、バックアップローラーは、フィルムに熱、圧力、またはその他の物理的条件の１つ以上を適用するカレンダーローラーであってもよいことが理解される。あるいは、バックアップローラーは、フィルムの搬送や取り扱いを容易にする機能を果たすアイドラーローラーであってもよい。

【0043】

本明細書の目的で、「静止状態」という用語は、水平方向及び垂直方向の両方において正味のたわみがないローラーを指すために使用される。例えば、静止状態の一実施形態は、バックアップローラーと完全に垂直及び水平にアライメントされたニップローラーを含む。

【0044】

ローラー
図１は、一実施形態による、ニップローラーの中心軸に直交するいずれかの角度でのアライメントを維持するために使用される偏心ベアリング１００を示す。ベアリングには、内側の中空円が部分全体に対して偏心している第１の外側ベアリング１０１を含む。ベアリングはさらに、ローラーにたわみがない場合に、内側の中空円が部分全体と同心である第２の内側ベアリング１０２を含む。外側ベアリングはさらに、ローラーにたわみを加え、外部圧力によって生じるたわみに対抗できるように回転し得るよう構成されている。内側ベアリングはまた、外部圧力によって生じるたわみに対抗可能なたわみをローラーに与えるために回転可能にさらに構成され、部分全体に対して偏心するように回転するようにさらに構成される。

【0045】

図２は、一実施形態による、ニップローラー２０２の静止状態を基準とした偏心ベアリング２０１の回転によって生じる潜在的なたわみを示す。これは、ローラー２０４が下方に偏向するに至るベアリング２０３の回転、ローラー２０６が負のｘ方向に偏向するに至るベアリング２０５の回転、ローラー２０８が上方に偏向するに至るベアリング２０７の回転、及びローラー２１０が正のｘ方向に偏向するに至るベアリング２０９の回転の図示を含む。

【0046】

図３は、一実施形態による、一体型圧延システムにおけるバックアップローラー３０２を基準とするニップローラー３０１の位置を示す図である。これは、少なくとも１つのバックアップローラー、２つのニップローラー、少なくとも２つのバックアップローラー、２つのニップローラー、及び少なくとも１つのバックアップローラーが水平に並んだシーケンスを含む。この図には、ローラーの列の中央に配置され、ニップローラーによって作成されたフィルムがセパレーター層の両側に接着されるようにするためのセパレーター層３０３がさらに含まれている。

【0047】

図４は、一実施形態による、たわみのないニップローラーのニップアライメントを示す。このアライメントは、１つのニップローラー４０１が第２のニップローラー４０２に隣接して配置され、ローラーの垂直中心がｘ軸の同じ平面上にある。

【0048】

図５Ａ～図５Ｄは、ニップアライメントにおけるニップローラーのベアリングの相互作用を示す。図５Ａは、１つのニップローラー５０１が第２のニップローラー５０２と一列に並んでいる状態を示しており、第１のニップローラーのベアリング５０３は正のｘ方向にたわみを生じるようにアライメントしており、第２のニップローラーのベアリング５０４は負のｘ方向にたわみを生じるようにアライメントしている。図５Ｂは、１つのニップローラー５１１が第２のニップローラー５１２と一列に並んでいる状態を示しており、第１のニップローラーのベアリング５１３は負のｘ方向にたわみを生じるようにアライメントしており、第２のニップローラーのベアリング５１４は正のｘ方向にたわみを生じるようにアライメントしている。図５Ｃは、１つのニップローラー５２１が第２のニップローラー５２２と一列に並んでいる状態を示しており、第１のニップローラーのベアリング５２３は下向きのたわみを生じるようにアライメントしており、第２のニップローラーのベアリング５２４は上向きのたわみを生じるようにアライメントしている。図５Ｄは、１つのニップローラー５３１が第２のニップローラー５３２と一列に並んでいる状態を示しており、第１のニップローラーのベアリング５３３は下向きのたわみを生じるようにアライメントしており、第２のニップローラーのベアリング５３４は上向きのたわみを生じるようにアライメントしている。

【0049】

図６Ａ～図６Ｂは、ニップローラーとバックアップローラーのアライメントと、ローラーを使用してフィルムを作成する様子を示す。これは、バックアップローラー６０１、ニップローラー６０３、ニップローラー６０４、及びバックアップローラー６０２を含む、すべて一列に並んだ一連の隣接するローラーを含む。一実施形態では、すべてが一列に並んだバックアップローラー６１１、ニップローラー６１５、ニップローラー６１４、及びニップローラー６１２を含む一連の隣接するローラーが設けられ、乾燥粉末混合物が上からニップローラーの間に追加され、ローラーが回転して粉末からフィルム６１３を作成する。

【0050】

図７Ａ～図７Ｂは、一実施形態による、ニップローラーのたわみによって作成される不適切な厚さの公差を示す。これには、バックアップローラー７０１、ニップローラー７０３、ニップローラー７０４、及びニップローラー７０２を含む一連の隣接するローラーがすべて一列に並んでいるシステムが含まれ、この場合、乾燥粉末混合物が上からニップローラー間に追加され、２つのニップローラーが上向きにたわんで、不適切な厚さ公差のフィルム７０５の作成に至る。一実施形態では、バックアップローラー７１１、ニップローラー７１３、ニップローラー７１４、及びニップローラー７１２を含む一連の隣接するローラーがすべて一列に並んでいるシステムが設けられ、この場合、乾燥粉末混合物が上からニップローラー間に追加され、２つのニップローラーの１つが上向きにたわんで、不適切な厚さ公差のフィルム７１５の作成に至る。

【0051】

図８Ａ～図８Ｂは、一実施形態による、適切にアライメントされたニップローラーによって作成される適切な均一なフィルムの厚さを示す。これには、バックアップローラー８０１、ニップローラー８０３、ニップローラー８０４、及びニップローラー８０２を含む一連の隣接するローラーがすべて一列に並んでいるシステムが含まれ、この場合、乾燥粉末混合物が上からニップローラー間に追加され、２つのニップローラーが適切にアライメントして正味のたわみが発生しないため、適切な厚さの公差のフィルム８０５の作成に至る。一実施形態では、バックアップローラー８１１、ニップローラー８１３、ニップローラー８１４、及びニップローラー８１２を含む一連の隣接するローラーがすべて一列に並んでいるシステムが設けられ、この場合、乾燥粉末混合物が上からニップローラー間に追加され、２つのニップローラーが適切にアライメントしており、２つのニップローラーが正味のたわみを経験していないため、適切な厚さの公差のフィルム８１５が作成され、バックアップローラー８１１がフィルムの搬送を適切に制御できるようにする。

【0052】

動作中、ニップローラーは、乾燥粉末混合物がニップローラーを通過する際に形成されるフィルムを調整するためにたわむ。たわみの量は制限されないが、熟練者にとって明らかな様々な要因に応じて選択される。いくつかの実施形態では、たわみの量は、すべて直径が約２００ｍｍのローラーを基準として、約５μｍ、約１０μｍ、約１５μｍ、約２０μｍ、約２５μｍ、約３０μｍ、約３５μｍ、約４０μｍ、約４５μｍ、約５０μｍ、約５５μｍ、約６０μｍ、約６５μｍ、約７０μｍ、約７５μｍ、約８０μｍ、約８５μｍ、約９０μｍ、約９５μｍ、または約１００μｍである。あるいは、たわみの量は、ニップローラーの全体的な寸法に基づいて選択された比率として表すこともできる。一実施形態では、ローラーの変位量をローラーの直径で割った量に基づいて、たわみの比率は約２．５×１０^－５～約０．０００５、約５×１０－５～約０．０００５、または約７．５×１０^－５～約０．０００５である。上記の値は直径２００ｍｍのニップローラーを基準にして設けられているが、ローラーの直径はこれに限定されるわけではない。より大きなニップローラーでは、さらなるたわみを実現できる可能性があることが認識される。

【0053】

ニップローラーのたわみは任意の方向に連続的に調整可能である。図２に示すように、偏心ベアリング２０１、２０３、２０５、２０７、及び２０９の１つ以上を回転させることにより、ニップローラー２０２は任意の方向にたわむ。曲げは参照文字２０４、２０６、２０８、及び２１０で示される。ここでも、偏心ベアリングの回転は制限されず、したがってローラーのたわみの量と方向も制限されないことが理解されるであろう。

【0054】

ローラーのたわみの量と方向に加えて、各個々のローラーに関連付けられた偏心ベアリングのみを回転させることによって、ニップローラーを各々個別に制御することができる。これにより、ユーザーはローラー間のスペースの量をさらに制御し、ローラー間を通過するフィルムの厚さを制御することができる。回転方向は制限されておらず、各偏心ベアリングは任意の量だけ個別に回転できる。さらに、特定のニップローラーに関連付けられた各個々の偏心ベアリングを調整できるため、各ローラーのたわみをさらに制御できる。

【0055】

いくつかの実施形態では、ニップローラーは、ローラーがフィルムに与える精度及び精密さをさらに高めるのに役立つクラウンを有する。クラウンは、ローラーがたわんだり、別の操作を受けたりしても、接触フットプリント、ひいてはフィルムのプロファイルとフィルムの厚さが平坦かつ正確なまま維持されるのを確実にする。クラウンの量は制限されず、特定のフィルムの要件と各ローラーについて選択されたたわみに基づいて選択される。いくつかの実施形態では、ニップローラーのクラウンは、約３μｍ、約４μｍ、約５μｍ、約６μｍ、約７μｍ、約８μｍ、約９μｍ、約１０μｍ、または上記の値の任意の範囲、例えば約３μｍ～約１０μｍ、約４μｍ～約９μｍ、または約４μｍ～約８μｍのクラウンを有している。

【0056】

開示されたニップローラーによって形成されるフィルムは限定されず、金属、ポリマー、紙、セラミック、または上記の１つ以上の混合物または積層体であってもよい。特定の実施形態では、形成されるフィルムは、その後リチウムイオン電池の一部として形成される乾燥粉末から形成される。乾燥粉末からフィルムが形成される場合、それはリチウムイオン電池の製造のためのカソードまたはアノードに形成される。

【0057】

本開示のニップローラーは、形成されるフィルムに関して高いレベルの精度と精密度の両方を達成することができる。いくつかの実施形態では、クラウンは、約５μｍ、約１０μｍ、約１５μｍ、約２０μｍ、約２５μｍ、約３０μｍ、約３５μｍ、約４０μｍ、約４５μｍ、約５０μｍ、約５５μｍ、約６０μｍ、約６５μｍ、約７０μｍ、約７５μｍ、約８０μｍ、約８５μｍ、約９０μｍ、約９５μｍ、または約１００μｍ、あるいは、前記の値の２つ以上を端点として形成される任意の範囲である。クラウンは約３０μｍから約５０μｍであってもよい。

【0058】

ニップローラー間の隙間を調整してフィルムの厚さを制御することに加えて、開示されたニップローラー及び偏心ベアリングは、フィルムに加えられる圧力の量を調整するためにも使用することができる。いずれの外部構造またはデバイスもなしで偏心ベアリングのみによる調整に起因する第１のニップローラーまたは第２のニップローラーによって適用される力の大きさは、最大約７５ｋＮ、最大約５０ｋＮ、最大約２５ｋＮ、約１ｋＮから約７５ｋＮ、約１ｋＮから約５０ｋＮ、約１０ｋＮから約５０ｋＮ、約１０ｋＮから約４０ｋＮ、約１０ｋＮから約３０ｋＮ、または前述の範囲の１つ以上の任意の組み合わせであってもよい。このようにして、第１のニップローラーと第２のニップローラーはそれぞれ独立して調整でき、粉末またはフィルムに大きな圧力を加えることができる。前述の圧力は偏心ベアリングによる調整によってのみ生じ、第１のニップと第２のニップはそれぞれ、装置の他の構造に基づいて追加の力を加えることができることが分かる。

【0059】

あるいは、偏心ベアリング及び関連するニップローラーの精度は、ニップローラーによって形成されるフィルムの均一性によって測定される。いくつかの実施形態では、本開示のニップローラーによって形成されるカソードまたはアノードフィルムは、測定された厚さが、約１０μｍ以下、約８μｍ以下、約６μｍ以下、約４μｍ以下、約３μｍ以下、約２μｍ以下、約１μｍ以下、約１～１０μｍ、約１～８μｍ、約１～６μｍ、約１～４μｍ、約１～３μｍ、または約１～２μｍ変動する。上の値は、製造される電池のフォームファクタに必要なフィルムの幅にわたって測定される。

【0060】

ニップローラーのクラウン、ニップローラーに加えられる力の量、及びフィルムの均一性によって測定される偏心ベアリングと関連するニップローラーの精度について説明した前述の各段落について、これらは、装置によって製造されるリチウムイオン電池などの電池のフォームファクタに必要な幅に対して再び測定される。フォームファクタの例は限定されず、円筒形電池１０４４０または１０４４（直径１０ｍｍ×長さ４４ｍｍ）、１４５００または１４５０（直径１４ｍｍ×長さ５０ｍｍ）、１６３４０または１６３４またはＣＲ１２３Ａ（直径１６ｍｍ×長さ３４ｍｍ）、１８６５０または１８６５（直径１８ｍｍ×長さ６５ｍｍ）、２１７００または２１７０（直径２１ｍｍ×長さ７０ｍｍ）、２６６５０または２６６５（直径２６ｍｍ×長さ６５ｍｍ）、３２６５０または３２６５（直径３２ｍｍ×長さ６５ｍｍ）、及び４６８０（直径４６ｍｍ×長さ８０ｍｍ）が含まれる。角柱型電池やポーチ型電池も企図されており、企図される寸法に制限はない。

【0061】

開示された装置は、偏心ベアリング、ニップローラー、またはその両方に関連付けられた１つ以上の位置センサーをさらに含む。位置センサーは、偏心ベアリングの回転量またはニップローラーの回転量を判定し、ニップローラーまたは偏心ベアリングの回転量に対応するデジタル信号またはアナログ信号を供給する。このような位置センサーは限定されず、電位差センサー、静電容量位置センサー、または光学位置センサーが含まれる。光学位置センサーは、紫外線（ＵＶ）、可視光、赤外線などの任意の光で測定することにより動作できる。特定の実施形態では、光学位置センサー用に選択される光は、前述の帯域幅の１つのレーザーである。

【0062】

さらに他の実施形態では、または設けられた位置センサーと組み合わせて、１つ以上のフィルム厚さセンサーを設けることもできる。フィルム厚さセンサーとしては、レーザーセンサーなどの光学センサーが挙げられるが、これに限定されるものではない。フィルム厚さセンサーは、フィルムの少なくとも１点のフィルムの厚さを測定することにより、ニップローラーによって形成されたフィルムの厚さを判定する。いくつかの実施形態では、フィルムの幅全体にわたる複数の点の厚さを測定するように構成された１つ以上のフィルム厚さセンサーが存在する。厚さセンサーはフィルムの厚さに対応するデジタル信号またはアナログ信号を供給する。

【0063】

用途
本開示のニップローラー及び関連するコンポーネントの用途は限定されないが、特定の用途が望ましい。いくつかの実施形態では、本開示のニップローラーと、当業者に知られている他の様々なコンポーネントを含む生産ラインが構築される。ニップローラーは、生産ライン全体で生産されるフィルムの厚さを正確に制御するために組み込まれる。本開示のニップローラー及び関連するコンポーネントに形成されるように構成された、またはそれらを使用するフィルムの例としては、アノードフィルム、カソードフィルム、セパレーターフィルム、集電体フィルム、中間層フィルム、接着フィルム、プライマーフィルム、または上記の２つ以上のフィルムを含むラミネートのうちの１つ以上が挙げられる。

【0064】

開示されたニップローラー及び関連するコンポーネントは、粉末からフィルムを形成するために有用であると開示されているが、他の用途もある。例えば、ニップローラー及び関連するコンポーネントが、液体、またはスラリーなどの非ニュートン流体からフィルムを形成できることが企図される。

【実施例】

【0065】

図９Ａ及び図９Ｂは、本開示の特に有利な実施形態の１つを示すものである。図９Ａ及び図９Ｂによれば、装置９００は、電極材料９０５を受け取るために粉末ミルホッパー９０４のすぐ近くに配置された第１のニップローラー９０１及び第２のニップローラー９０２を含む。さらに、第１のニップローラー９０１及び第２のニップローラー９０２の一方の側には、第１のカレンダーローラー９０６及び第２のカレンダーローラー９０７が配置されている。

【0066】

使用時には、典型的には乾燥電極用の粉末である電極材料９０５が、第１のニップローラー９０１及び第２のニップローラー９０２によって圧縮され、それにより乾燥電極フィルム９０８が形成される。乾燥電極フィルム９０８は、第１のニップローラー９０１及び第２のニップローラー９０２を通過して圧力を受けて成形された後、第１のカレンダーローラー９０６及び第２のカレンダーローラー９０７に巻き付けられる。乾燥電極フィルム９０８が移動すると、それは圧縮され、第１のニップローラー９０１と第２のニップローラー９０２に対して等しい反対方向の力が加わる。ただし、第１のニップローラー９０１と第２のニップローラー９０２は、異なる応答をするように構成されている。第１のニップローラー９０１は大きなたわみを経験するため、偏心ベアリング（図示せず）によって適宜調整されねばならない。しかしながら、第２のニップローラー９０２は乾燥電極９０８に囲まれているため、反対側に圧力が加わる。したがって、第２のニップローラー９０２は、第１のニップローラー９０１に必要なのと同じ程度の調整を必要としない。さらに、第２のニップローラー９０２は、第２のニップローラー９０２の直径よりも大きい直径を有するカレンダーローラー９０６及び９０７の近傍に配置され、したがって、ある程度、それらによって支持される。

【0067】

したがって、本明細書で説明し、図９Ｂに示す例では、第１のニップローラー９０１及び第２のニップローラー９０２は、偏心ベアリングの１つまたは複数（図示せず）によって調整され、第１のニップローラー９０１の偏心ベアリングによって及ぼされる調整力の大きさは、第２のニップローラー９０２の偏心ベアリングによって及ぼされる調整力の大きさよりも大きくなる。したがって、乾燥電極フィルム９０８が通過する間、第１のニップローラー９０１と第２のニップローラー９０２との間での均一かつ正確に制御された隙間が確保される。

【0068】

第１のニップローラー９０１は支持ローラー９０９によって支持されているが、形成されたフィルム９０８はローラーに力を加え続け、その結果、第１のニップローラー９０１にはより大きな変位力が加わることに留意すべきである。これは、図９Ｂの第１のニップローラー９０１の誇張された曲がりによって示されており、第１のニップローラー９０１の偏心ベアリングによって加えられる力によって修正されなければならない。

【0069】

図１０は、ニップローラー１００１、外側偏心ベアリング１００２、及びニップローラー１００１に取り付けられた内側偏心ベアリング１００３の断面を示す。ニップローラー１００１は、中空シャフト１００５と、ニップローラー１００１を収容する円筒形のブッシングとを含む機械フレーム１００４に取り付けられている。内側偏心ベアリング１００３と外側偏心ベアリング１００２は、内側偏心ベアリング１００３が外側偏心ベアリング１００２の内側に配置され、部分的に重なるように配置される。外側偏心ベアリング１００２は、第１ラジアルベアリング１００６によって軸方向に回転可能になっている。内側偏心ベアリング１００３は、第２ラジアルベアリング１００７によって軸方向に回転可能となっている。ニップローラー１００１は、第３のラジアルベアリング１００８によって軸方向に移動可能である。図１０の図において、外側偏心ベアリング１００２と内側偏心ベアリング１００３は、ニップローラー１００１が中央に位置し、たわみのない開始位置にある。外側偏心ベアリング１００２と内側偏心ベアリング１００３は、独立して調整可能である。

【0070】

上記の詳細な説明では、本明細書の一部を構成する添付の図面を参照している。図面では、文脈による別様の指示がない限り、類似の記号は通常、類似しているコンポーネントを特定する。詳細な説明、図面、及び請求項に記載されている例示的な実施形態は、限定することを意図したものではない。本明細書で提示された主題の精神または範囲から逸脱することなく、他の実施形態を使用したり、他の変更を加えたりすることができる。本明細書で一般的に説明され、図面に図示されている本開示の態様は、本明細書で明示的に企図されている多種多様な構成で配置、置換、組み合わせ、分離、及び設計できることは、容易に理解されるであろう。

【0071】

本開示は、本出願に記載された特定の実施形態に限定されるものではなく、様々な態様の例示として意図されている。当業者に明らかであるとおり、その精神及び範囲から逸脱することなく、多くの修飾及び改変を行うことが可能である。本明細書において列挙されるものだけでなく、本開示の範囲内に含まれる、機能的に等価な方法及び装置が、上記の説明から当業者に明らかであるだろう。そのような修飾及び改変は、添付の特許請求の範囲内に含まれるものと意図されている。本開示は、添付の特許請求の範囲の用語、及びそのような特許請求の範囲に権利を有する均等物の全範囲によってのみ限定されるものである。当然のことながら、本開示は、特定の方法、試薬、化合物、組成物、または生体系に限定されず、これらは、当然、変更可能である。本明細書で使用される専門用語が特定の実施形態を説明することのみを目的としており、限定することを意図していないことも理解されるべきである。

【0072】

本明細書における実質的に任意の複数形及び／または単数形の用語の使用に関しては、当業者は、文脈及び／または用途に応じて、複数形から単数形へ、及び／または単数形から複数形へ変換することができる。明確さのために、本明細書では様々な単数／複数の順列が明示的に示される場合がある。

【0073】

一般的に、本明細書、及び特に特許請求の範囲（例えば、特許請求の範囲の本文）で使用される用語は、概して、「限定されない」用語（例えば、用語「含んでいる」は、「含んでいるがこれに限定されない」、用語「有する」は、「少なくとも有する」、用語「含む」は「含むがこれに限定されない」、等、として解釈されるべきである）として意図されることは当業者には理解されるであろう。様々なコンポーネント、方法、及びデバイスが、様々なコンポーネントまたはステップを「含む」（「含むが、これらに限定されない」という意味として解釈される）という観点から説明されている一方で、組成、方法、及びデバイスは、様々なコンポーネント及びステップ「を本質的に含む」または「からなる」場合もあり、そのような用語は、本質的に閉じた要素の集団を定義するものとして解釈されるべきである。導入される請求項の記述の特定の数が意図される場合、かかる意図は請求項に明示的に記述され、かかる記述の欠如が、かかる意図が提示されないことではないことは当業者にはさらに理解されるであろう。

【0074】

例えば、理解への補助として、以下の添付の特許請求の範囲は、請求項の記述を導入する、導入句である「少なくとも１つの」及び「１つまたは複数の」の使用を含む場合がある。しかしながら、かかる句の使用は、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」による請求項の記述の導入が、その同じ請求項が導入句「１つ以上の」または「少なくとも１つの」および「ａ」または「ａｎ」のような不定冠詞を含むときであっても（例えば、「ａ」および／または「ａｎ」は、「少なくとも１つの」または「１つ以上の」を意味すると解釈されるべきである）、かかる導入された請求項の記述を含む任意の特定の記述を１つのかかる記述のみを含む実施形態に限定することを暗示するように解釈されるべきではなく、請求項の記述を導入するために使用される定冠詞の使用に対しても同じことが当てはまる。

【0075】

加えて、導入される請求項の記述の特定の数が明示的に記述される場合、当業者は、かかる記述が少なくとも記述された数（例えば、他の修飾語句なしの「２つの記述」の最低限の記述が、少なくとも２つの記述、または２つ以上の記述を意味する）を意味すると解釈されるべきであることを理解するであろう。さらに、「Ａ、Ｂ、及びＣなどのうちの少なくとも１つ」に類似した規則が使用されている場合、一般に、そのような解釈は、当業者がその規則を理解する意味で意図されている（たとえば、「Ａ、Ｂ、Ｃのうちの少なくとも１つを含むシステム」には、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢが一緒に、ＡとＣが一緒に、ＢとＣが一緒に、及び／またはＡ、Ｂ、及びＣが一緒、などを有するシステムが含まれるが、これらに限定されない）。「Ａ、Ｂ、またはＣなどのうちの少なくとも１つ」に類似した規則が使用されている事例の場合、一般に、そのような解釈は、当業者がその規則を理解する意味で意図されている（たとえば、「Ａ、Ｂ、Ｃのうちの少なくとも１つを含むシステム」には、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢが一緒に、ＡとＣが一緒に、ＢとＣが一緒に、及び／またはＡ、Ｂ、及びＣが一緒、などを有するシステムが含まれるが、これらに限定されない）。さらに、当業者であれば、説明、請求項、図面のいずれにおいても、２つ以上の代替的な用語を提示する実質的に任意の分離語及び／または句は、用語の１つ、用語のいずれか、または両方の用語を含める可能性を企図していると理解されるはずであることを理解するであろう。たとえば、「ＡまたはＢ」という語句は、「Ａ」または「Ｂ」または「ＡかつＢ」の可能性を含むと理解される。

【0076】

また、本開示の特長または態様がマーカッシュ群で記載される場合、当業者は、本開示が、それにより、そのマーカッシュ群の任意の個別の構成要素または構成要素の下位群でも記載されているものと理解するだろう。

【0077】

当業者には当然のことながら、ありとあらゆる目的に関して、特に書面で説明を提供するという点で、本明細書に開示される全ての範囲は、その範囲のありとあらゆる可能な部分範囲及び部分範囲の組み合わせも包含する。挙げられている範囲はどれも、同じ範囲を少なくとも均等な半分、３分の１、４分の１、５分の１、１０分の１などに分割されることを十分に記載するものとして、またそれが可能であるものとして容易に認識できる。非限定的な例として、本明細書で説明する各範囲は、下側３分の１、中間の３分の１、上側３分の１などに簡単に分類できる。また、当業者であれば理解できるように、「最大」、「少なくとも」などのすべての言葉は、列挙された数字を含み、その後、上で説明したようにサブ範囲に細分化できる範囲を指すことができる。最後に、当業者には当然のことながら、範囲は、個々の要素のそれぞれを含む。したがって、たとえば、１～３個のコンポーネントを有する集団は、１個、２個、または３個のコンポーネントを有する集団を指す。同様に、１～５個の電池を有するグループは、１、２、３、４、または５個のコンポーネントを有する集団を指す。

【0078】

様々な上に開示された特徴及び機能、並びに他の特徴及び機能、またはそれらの代替物は、多くの他の異なるシステムまたはアプリケーションに組み込まれてもよい。開示されている実施形態によって包含されることになることも各々意図される、様々な現在は予見できないまたは予期しないその代替物、修正、変形、または改善は、その後、当業者によって行われ得る。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図10】

【国際調査報告】