(57)【要約】【課題】導体箔の表面上に，狙い通りの幅で合材層が転写されるようにした，電極板の製造方法を提供すること。【解決手段】３本のロール（１１〜１３）を有する装置を用い，第１ロール１１と第２ロール１２との間で成膜材料５を合材層６とする成膜工程と，第２ロール１２と第３ロール１３との間で合材層６を金属箔２上に転写する転写工程とを行う。ここで，第３ロール１３として第２ロール１２より長いものを用い，成膜工程における成膜材料５の供給幅Ｓを，転写工程における規制部材１０間の規制幅Ｗの９０％以上９５％以下とし，さらに，成膜工程に供する成膜材料５の流動性の指標である展延値Ｚ（μｍ）と，金属箔２と規制部材１０との間のギャップＹ（μｍ）とが，    Ｙ ≦ （１１／２５）＊Ｚ−１２という関係を満たすようにした。【選択図】図２
2020047434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極活物質の粉末と揮発性液体とを含む湿潤粉体の層である合材層を帯状の導体箔の表面上に形成して電極板とする電極板の製造方法であって，
回転する第１ロールと，
前記第１ロールと平行にかつ前記第１ロールとの間に隙間を置いて配置され，前記第１ロールの回転に対して順回りに回転する第２ロールと，
前記第２ロールの軸方向長さより長く，前記第２ロールと平行にかつ前記第２ロールとの間に隙間を置いて，前記第２ロールの軸方向の両端をいずれも軸方向範囲内に包含するように配置され，前記第２ロールの回転に対して順回りに回転する第３ロールと，を有するとともに，
前記導体箔を，前記第１ロールと前記第２ロールとの間の隙間を通らず前記第２ロールと前記第３ロールとの間の隙間を通るように前記第３ロールに掛けて，前記第３ロールの回転とともに搬送するように構成された装置を用い，
前記第１ロールと前記第２ロールとの間の隙間に対して前記第１ロールおよび前記第２ロールの回転の上流側から前記湿潤粉体を供給することで，前記第１ロールと前記第２ロールとの間の隙間よりも前記第２ロールの回転の下流側における前記第２ロールの表面上に前記合材層を形成する成膜工程と，
前記成膜工程で形成された前記合材層を，前記第２ロールと前記第３ロールとの間の隙間にて前記第２ロールの表面上から前記導体箔の表面上に転写することで，前記第２ロールと前記第３ロールとの間の隙間よりも前記第２ロールおよび前記第３ロールの回転の下流側に前記電極板を得る転写工程とを行い，
前記転写工程を，前記第２ロールと前記第３ロールとの間の隙間よりも前記第２ロールおよび前記第３ロールの回転の上流側の位置における前記第２ロールの軸方向の両端部の外側の前記導体箔上に，前記導体箔の表面上に転写される前記合材層の幅を規制する規制部材を配置した状態で行い，
前記成膜工程における前記湿潤粉体の供給幅を，前記転写工程における前記規制部材間の規制幅の９０％以上９５％以下とし，
前記成膜工程に供する前記湿潤粉体の展延性の値をＺ（μｍ）で表し，前記転写工程での前記導体箔と前記規制部材との間のギャップをＹ（μｍ）で表したときに，
Ｙ ≦ （１１／２５）＊Ｚ−１２
が成り立つことを特徴とする電極板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，導体箔の表面上に電極活物質の合材層を形成することによる電極板の製造方法に関する。さらに詳細には，導体箔の表面上における合材層の形成幅の精度の向上を図った，電極板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から，例えば特許文献１の図５（ａ）に示されるように，３本のロールを利用して電極板（機能性シート９）を製造することが行われている。すなわち，合材層の原料（塗料４）を１本目（左）と２本目（中央）のロールの間に通して薄層とし，それを２本目と３本目（右）のロールの間で導体箔（基材７）に転写することで電極板とするのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2013-215688号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら前記した従来の製造方法には，次のような問題点があった。すなわち上記の製造方法によれば，製造された電極板における合材層の幅の精度が低いのである。このため，合材層の両縁が波打状になることがあった。このことにより，製造される電池の容量が設計通りにならないことがあった。単純に合材層の転写幅を規制部材で規制するだけでは，合材層の材料が幅方向外側へはみ出すことを防止しきれなかった。
【０００５】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，導体箔の表面上に，狙い通りの幅で合材層が転写されるようにした，電極板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様における電極板の製造方法は，電極活物質の粉末と揮発性液体とを含む湿潤粉体の層である合材層を帯状の導体箔の表面上に形成して電極板を製造する方法であって，回転する第１ロールと，第１ロールと平行にかつ第１ロールとの間に隙間を置いて配置され，第１ロールの回転に対して順回りに回転する第２ロールと，第２ロールの軸方向長さより長く，第２ロールと平行にかつ第２ロールとの間に隙間を置いて，第２ロールの軸方向の両端をいずれも軸方向範囲内に包含するように配置され，第２ロールの回転に対して順回りに回転する第３ロールと，を有するとともに，導体箔を，第１ロールと第２ロールとの間の隙間を通らず第２ロールと第３ロールとの間の隙間を通るように第３ロールに掛けて，第３ロールの回転とともに搬送するように構成された装置を用いて行う方法である。
【０００７】
本態様における電極板の製造方法では，第１ロールと第２ロールとの間の隙間に対して第１ロールおよび第２ロールの回転の上流側から湿潤粉体を供給することで，第１ロールと第２ロールとの間の隙間よりも第２ロールの回転の下流側における第２ロールの表面上に合材層を形成する成膜工程と，成膜工程で形成された合材層を，第２ロールと第３ロールとの間の隙間にて第２ロールの表面上から導体箔の表面上に転写することで，第２ロールと第３ロールとの間の隙間よりも第２ロールおよび第３ロールの回転の下流側に電極板を得る転写工程とを行う。
【０００８】
ここで本態様では，転写工程を，第２ロールと第３ロールとの間の隙間よりも第２ロールおよび第３ロールの回転の上流側の位置における第２ロールの軸方向の両端部の外側の導体箔上に，導体箔の表面上に転写される合材層の幅を規制する規制部材を配置した状態で行い，成膜工程における湿潤粉体の供給幅を，転写工程における規制部材間の規制幅の９０％以上９５％以下とし，成膜工程に供する湿潤粉体の展延性の値をＺ（μｍ）で表し，転写工程での導体箔と規制部材との間のギャップをＹ（μｍ）で表したときに，
Ｙ ≦ （１１／２５）＊Ｚ−１２
が成り立つようにする。
【０００９】
上記態様における電極板の製造方法では，成膜工程で湿潤粉体の薄層である合材層を第２ロールの表面上に形成し，その合材層を転写工程で導体箔の表面上に転写することで電極板を製造する。ここで本態様では，転写工程での合材層の幅方向のはみ出しのため，２つの対策を行っている。１つめの対策は，成膜工程での湿潤粉体の供給幅を，転写工程での合材層の転写幅より小さく（９０％以上９５％以下）とすることである。
【００１０】
もう１つの対策は，成膜工程で使用する湿潤粉体の流動性と，転写工程での導体箔と規制部材との間のギャップとの組み合わせを規定することである。本形態では流動性の指標として展延性を用いている。展延性は，０．５ｇの湿潤粉体を団子状にしたものを２枚の平板で挟んで６．５ｋＮの荷重で押圧したときの平板間の湿潤粉体の厚さ，として定義される。展延性とギャップとの組み合わせが上記条件に合致するようにすることで，良好な転写を行うことができる。上記２つの対策により，導体箔の表面上に，狙い通りの幅で合材層を転写することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本構成によれば，導体箔の表面上に，狙い通りの幅で合材層が転写されるようにした，電極板の製造方法が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態の製造方法で使用する製造装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図１の装置における各ロールの長さと規制部材との関係を示す模式図である。
【図３】第２ロールと第３ロールと規制部材との関係を示す拡大図である。
【図４】はみ出しが起きている状況を示す拡大図である。
【図５】耳立ちが生じた部位の断面図である。
【図６】展延性およびギャップを振ったときのはみ出しの発生の有無を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，図１に示す装置を用いて行う電極板１の製造方法として，本発明を具体化したものである。まず図１の装置の構成について簡単に説明する。図１の装置は，第１ロール１１と第２ロール１２と第３ロール１３とを有している。これらのロールはいずれも，それぞれの軸回りに回転するものであり，互いに平行に設けられている。第２ロール１２は，第１ロール１１および第３ロール１３のいずれに対しても隙間を置きつつ近接して配置されている。第１ロール１１の回転と第２ロール１２の回転とは互いに順方向であり，第２ロール１２の回転と第３ロール１３の回転とも互いに順方向である。
【００１４】
上記のように構成されている図１の装置では，金属箔２が，第３ロール１３に掛けられている。金属箔２は，第１ロール１１と第２ロール１２との間の隙間を通らず，第２ロール１２と第３ロール１３との間の隙間を通るようにされている。これにより金属箔２が，第３ロール１３の回転とともに搬送されるようになっている。また，テンションロール３により，金属箔２に一定のテンションが掛かるようになっている。そして，成膜材料５を，第１ロール１１と第２ロール１２との間の隙間に対して，第１ロール１１および第２ロール１２の回転の上流側から供給する（矢印Ａ）。これにより電極板１が得られるようになっている。電極板１は，金属箔２の表面上に合材層６が形成されたものである。かかる電極板１は，第２ロール１２と第３ロール１３との間の隙間から，第２ロール１２および第３ロール１３の回転の下流側に向かって送出されてくる。
【００１５】
ここで，矢印Ａのように供給された成膜材料５が金属箔２の表面上の合材層６となるまでの間に，成膜工程と転写工程との２つの過程が行われる。成膜工程は，成膜材料５が第１ロール１１と第２ロール１２との間の隙間を通ることにより，薄い層状に成形される過程である。この薄い層状となった成膜材料５が合材層６である。転写工程は，合材層６が，第２ロール１２の表面上から金属箔２の表面上に転写される過程である。転写工程は，合材層６が，第２ロール１２と第３ロール１３との間の隙間を通る時に行われる。この成膜工程と転写工程とにより，電極板１が製造される。
【００１６】
なお図１の装置では，第１ロール１１，第２ロール１２，および第３ロール１３の回転による表面速度に関して，第１ロール１１よりも第２ロール１２の方が速く，第２ロール１２よりも第３ロール１３の方が速い，という設定になっている。これにより，成膜工程後における合材層６が，第１ロール１１でなくより速い第２ロール１２の表面上に乗っていくようになっている。また，第２ロール１２と第３ロール１３との間の隙間（転写工程）よりも下流側での合材層６が第２ロール１２でなくより速い金属箔２の表面上に乗っていくようになっている。
【００１７】
上記における成膜材料５は，電極活物質の粉末と揮発性液体とを含む湿潤粉体である。揮発性液体とは，例えば水やアルコールのような，後の乾燥過程で除去されてしまい合材層６にほとんど残らない液体である。成膜材料５における固形成分としては，上記の電極活物質の粉末の他に適宜の添加剤が含まれてもよい。添加剤としては例えば，結着剤や増粘剤，導電補助剤等が挙げられる。なお，成膜材料５において固形成分が占める配合比率すなわち固形分率は，ペーストとかスラリー等と称されるものよりかなり高くされている。つまり成膜材料５に占める揮発性液体の含有量はどちらかというと少なめである。これにより，後の乾燥過程が容易になっている。
【００１８】
図１の装置にはさらに，規制部材８，規制部材１０が設けられている。規制部材８は，第１ロール１１と第２ロール１２との間の隙間に対して，第１ロール１１および第２ロール１２の回転の上流側の位置に配置されている。第１ロール１１および第２ロール１２の軸方向の両端部付近の位置にそれぞれ，規制部材８が配置されている。これら２枚の規制部材８により，成膜工程における成膜材料５の供給幅が規定される。すなわち，規制部材８と規制部材８との間の間隔が，成膜材料５の供給幅である。規制部材１０については後述する。
【００１９】
図１の装置における各ロール（１１〜１３）の長さと規制部材８，規制部材１０との関係について，図２により説明する。図２は模式図であり，第１ロール１１と第２ロール１２との間の隙間と，第２ロール１２と第３ロール１３との間の隙間とをいずれも正面から見るように描いた仮想的な図である。図２からまず，各ロール（１１〜１３）の長さに関して，第１ロール１１と第２ロール１２とは同じであり，第３ロール１３だけそれらよりも長いことが分かる。そして，第２ロール１２の軸方向の両端面１４，１５がいずれも，第３ロール１３の長さ方向範囲Ｌに包含される配置となっている。図２における規制部材８と規制部材８との間の間隔Ｓが前述のように，成膜工程における供給幅である。
【００２０】
規制部材１０は，第２ロール１２と第３ロール１３とが近接している位置における，第２ロール１２の軸方向の両端面１４，１５の外側の位置に配置されている（図１参照）。すなわちこの位置は，第３ロール１３の表面上の位置である。実際にはこの位置では第３ロール１３の表面上に金属箔２が位置しているので，規制部材１０は金属箔２の表面上に位置することとなる。規制部材１０は，転写工程での金属箔２の表面上への合材層６の転写幅を規制する部材である。したがって，図２における規制部材１０と規制部材１０との間の間隔Ｗが，転写工程における規制幅である。
【００２１】
図２中における片方の規制部材１０付近の箇所を拡大して図３に示す。図３では，合材層６の端部が規制部材１０の内面１６より内側に収まっている。すなわち図３に示される状態は，規制部材１０による合材層６の規制幅Ｗの規制が機能している正常な状態である。なお，図３から分かるように，第２ロール１２の端面１５と規制部材１０の内面１６とは密着しておらず，間にクリアランスＣがある。第２ロール１２が回転するのに対して規制部材１０は固定されているので，摩耗を防止するためである。また，図３では規制部材１０と金属箔２とがあたかも接触しているように描いているが，実際には規制部材１０と金属箔２との間にもわずかに隙間がある。
【００２２】
一方，転写工程に供給される合材層６における成膜材料５の量が過剰だと，合材層６のはみ出しが起きることがある。はみ出しが起きると，図４に示すように，合材層６が，第２ロール１２と第３ロール１３との間の隙間から幅方向外側に少し漏れ出る状況になる。はみ出しの程度によっては規制部材１０が少し押し退けられてしまうこともある。このような状況では規制部材１０の規制機能が十分には果たされていないことになる。このような状況では，出来上がる電極板１において，解決課題欄で述べたような波打が生じたり，図５に示す耳立ち１７が発生することがある。耳立ち１７とは，合材層６からはみ出てきた成膜材料５の一部が第２ロール１２と規制部材１０との間のクリアランスＣに進入することによる盛り上がり形状部である。耳立ち１７が生じると後の工程での電極板１の積層に不都合を来す。なお図５において，合材層６の本来の端部は，耳立ち１７の内側の矢印Ｄの箇所である。
【００２３】
上記のような合材層６のはみ出しは，成膜工程での供給幅Ｓが広すぎると起こりやすい。そこで本形態では，供給幅Ｓを規制幅Ｗの９５％以下に抑えている。一方，供給幅Ｓが狭すぎても成膜材料５が不足するという不都合を招くので，供給幅Ｓは規制幅Ｗの９０％以上９５％以下の範囲内が好ましい。
【００２４】
はみ出しが生じるか否かを左右するさらなる要因の主なものとして，使用する成膜材料５の流動性と，規制部材１０と金属箔２との間（図３ではあたかも接触しているように描いた箇所）の隙間（以下，「ギャップ」という）との２つが挙げられる。これら２つの要因を振ったときにはみ出しが生じるか否かの試験を本発明者が行ったので，その結果を説明する。
【００２５】
ここで本試験における成膜材料５の流動性の指標としては，特開２０１８−０８５１７７号公報の［００３９］〜［００４２］および同公報の図７に説明されている「展延性」を用いた。本試験では０．５ｇの成膜材料５を団子状にしたものを展延性測定の対象とし，同公報の［００４１］中の「荷重Ｌｍ」が６．５ｋＮのときの「造粒体膜厚ｔｍ」の値（μｍ）を「展延性」とした。したがってここでの展延性は，数値が小さいほど成膜材料５の流動性が高いことを意味し，数値が大きいほど成膜材料５の流動性が低いことを意味する。また，傾向としては，成膜材料５における固形分率が高いほど展延性の数値が大きく，固形分率が低いほど展延性の数値が小さい。つまり，固形分率により，成膜材料５の展延性を調節することができる。
【００２６】
本試験における展延性およびギャップの振り範囲は，次の通りとした。
・展延性    ４５〜２５０（μｍ）
・ギャップ  １０〜６０（μｍ）
【００２７】
この振り範囲にて，図１等に示した装置による上記の電極板１の製造方法を実施し，はみ出しの発生の有無をチェックした。その際，金属箔２の搬送速度を８ｍ／分とし，転写工程での第２ロール１２と第３ロール１３との間の隙間を９０μｍとした。図６に試験結果を示す。図６では，展延性を横軸としギャップを縦軸として，はみ出しの発生があったところに黒丸を，はみ出しの発生がなかったところに白丸をプロットした。その結果図６のグラフ中には，右下側の領域に白丸が，左上側の領域に黒丸がプロットされている。つまり，ギャップが同じなら，展延性が小さい（流動性が高い）ほどはみ出しが発生しやすく，展延性が大きい（流動性が低い）ほどはみ出しが発生しにくい。また，展延性が同じなら，ギャップが大きいほどはみ出しが発生しやすく，ギャップが小さいほどはみ出しが発生しにくい。
【００２８】
図６で白丸領域（はみ出し発生なし）と黒丸領域（はみ出し発生あり）との境目に直線を引くと，展延性の値をＺで表しギャップをＹで表したとき，その直線は数式では次のように表される。
Ｙ ＝ （１１／２５）＊Ｚ−１２
【００２９】
よって，図６中で右下側のはみ出し発生なしの領域は，次の不等式で表される。展延値ＺとギャップＹとの組み合わせが，この不等式を満たすものであれば，はみ出しを発生させることなく電極板１を製造することができると言える。
Ｙ ≦ （１１／２５）＊Ｚ−１２
【００３０】
なお図６では，展延性が２００μｍを超える部分についてはプロットを省略した。このように展延性が大きい（流動性が低い）領域では，上記より，ギャップを問わずはみ出しは発生しないと見てよい。また，上の不等式ではギャップＹについては上限しか規定されないが，ギャップＹは１０μｍ以上を確保することが望ましい。規制部材１０の摩耗を防止するためである。また，図６は前述のように供給幅Ｓを規制幅Ｗの９５％とした場合のものである。供給幅Ｓを規制幅Ｗと等しくして同じ試験を行えば，図６中の斜めの直線がもっと右寄りに寄って，はみ出し発生なしの領域が狭い結果となる。ということは言い替えれば図６では，供給幅Ｓを規制幅Ｗに対して減縮した設定とすることによって，はみ出し発生なしの領域を広く確保しているのである。
【００３１】
以上詳細に説明したように本実施の形態によれば，３本のロール（１１〜１３）を用いて成膜工程と転写工程とを行うことにより電極板１を製造する方法において，第３ロール１３を第２ロール１２よりも長いものとしている。そして，規制部材８，規制部材１０を用いて，供給幅Ｓが規制幅Ｗよりやや狭い設定にしている。このようにしてさらに，ギャップＹと成膜材料５の展延値Ｚとの組み合わせを前述のように適宜選ぶことで，合材層６の縁辺のはみ出しを生じさせずに電極板１を製造できる製造方法が実現されている。
【００３２】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，成膜材料５の原料たる電極活物質の種類や，そこに含有させる添加剤成分の具体的内容については，製造しようとする電極板の種類および極性に応じて適宜選択すればよい。揮発性液体の種類，金属箔２の材質についても同様である。金属箔２については，導電性の素材であればよく，必ずしも金属性に限定される訳ではない。図１の装置の構成としては，テンションロール３は必須のものではない。
【符号の説明】
【００３３】
１    電極板
２    金属箔
５    成膜材料（湿潤粉体）
６    合材層
８    規制部材
１０  規制部材
１１  第１ロール
１２  第２ロール
１３  第３ロール
１４  端面
１５  端面
Ｓ    供給幅
Ｗ    規制幅
【図１】
2020047434.tif 000003
【図２】
2020047434.tif 000004
【図３】
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【図４】
2020047434.tif 000006
【図５】
2020047434.tif 000007
【図６】
2020047434.tif 000008