(57)【要約】【課題】塗工領域に塗工された活物質合剤が未塗工領域にはみ出すことを抑制できる電極シートの製造装置、及び電極シートの製造方法を提供する。【解決手段】金属箔１１の第１面１１１には、活物質合剤が塗工される領域である塗工領域と、活物質合剤が塗工されない領域である未塗工領域Ａ２とが予め設定されている。電極シートの製造装置は、未塗工領域Ａ２の塗工側端部Ａ２ａと対向配置され、金属箔１１との間で交流アーク放電が行われる交流アーク用電極４３と、塗工領域に配置される塗工側配置部を有する規制プレート５０と、金属箔１１と交流アーク用電極４３との間に酸素を供給する供給部とを備える。塗工側配置部は、塗工領域と未塗工領域Ａ２との境界に位置する規制面を有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム又はアルミニウム合金製の金属箔の表面の一部に活物質層が存在する電極シートの製造装置であって、
前記金属箔の表面には、前記活物質層の前駆体である活物質合剤が塗工される領域である塗工領域と、前記活物質合剤が塗工されない領域である未塗工領域とが予め設定されており、
前記未塗工領域における前記塗工領域側の端部と対向配置され、前記金属箔との間で交流アーク放電が行われる交流アーク用電極と、
前記塗工領域に配置される塗工側配置部を有する規制部材と、
前記金属箔と前記交流アーク用電極との間に酸素を含む気体を供給する供給部と、
を備え、
前記塗工側配置部は、前記塗工領域と前記未塗工領域との境界に位置する規制面を有することを特徴とする電極シートの製造装置。
【請求項２】
前記規制部材は、前記塗工側配置部と連続するとともに前記未塗工領域に配置される未塗工側配置部と、前記未塗工側配置部に形成された貫通孔とを有し、
前記貫通孔の内周面における前記塗工領域側の端部は前記規制面であり、
前記交流アーク用電極は、前記貫通孔を介して前記未塗工領域における前記塗工領域側の端部と対向する請求項１に記載の電極シートの製造装置。
【請求項３】
前記規制部材は、前記貫通孔と前記供給部とを接続する導入路を有する請求項２に記載の電極シートの製造装置。
【請求項４】
前記規制部材は、前記貫通孔と前記規制部材の外部とを連通させる排出路を有する請求項２又は請求項３に記載の電極シートの製造装置。
【請求項５】
前記貫通孔における前記金属箔とは反対側の端部の内径は、前記金属箔から離れるにつれて小さくなる請求項２〜請求項４の何れか一項に記載の電極シートの製造装置。
【請求項６】
前記交流アーク用電極は、タングステン又はタングステン合金製である請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の電極シートの製造装置。
【請求項７】
アルミニウム又はアルミニウム合金製の金属箔の表面の一部に活物質層が存在する電極シートの製造方法であって、
前記金属箔の表面には、前記活物質層の前駆体である活物質合剤が塗工される領域である塗工領域と、前記活物質合剤が塗工されない領域である未塗工領域とが予め設定されており、
規制面を有する塗工側配置部が前記塗工領域に配置されるとともに前記規制面が前記塗工領域と前記未塗工領域との境界に位置する状態で、
前記未塗工領域における前記塗工領域側の端部と対向配置された交流アーク用電極と前記金属箔との間で交流アーク放電を行うとともに、前記金属箔と前記交流アーク用電極との間に酸素を含む気体を供給することを特徴とする電極シートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極シートの製造装置、及び電極シートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、アルミニウム又はアルミニウム合金製の金属箔の表面の一部に活物質層が存在する電極シートが開示されている。電極シートは、リチウムイオン二次電池等の蓄電装置に用いられる。このような電極シートの製造方法は、金属箔の表面に活物質層の前駆体である活物質合剤を塗工する塗工工程を有する。金属箔の表面には、塗工工程により活物質合剤が塗工される領域である塗工領域と、活物質合剤が塗工されない領域である未塗工領域とが予め設定されている。塗工工程は、塗工装置によって行われる。塗工装置には、タンクに貯留された活物質合剤がポンプにより圧送されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１８８８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような電極シートの製造では、例えば、時間が経つにつれて活物質合剤の粘度が低下したり、ポンプの回転数や塗工装置からの活物質合剤の吐出圧が増大したりすると、塗工領域に塗工された活物質合剤が未塗工領域にはみ出すことがある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、塗工領域に塗工された活物質合剤が未塗工領域にはみ出すことを抑制できる電極シートの製造装置、及び電極シート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】
上記問題点を解決するための電極シートの製造装置は、アルミニウム又はアルミニウム合金製の金属箔の表面の一部に活物質層が存在する電極シートの製造装置であって、前記金属箔の表面には、前記活物質層の前駆体である活物質合剤が塗工される領域である塗工領域と、前記活物質合剤が塗工されない領域である未塗工領域とが予め設定されており、前記未塗工領域における前記塗工領域側の端部と対向配置され、前記金属箔との間で交流アーク放電が行われる交流アーク用電極と、前記塗工領域に配置される塗工側配置部を有する規制部材と、前記金属箔と前記交流アーク用電極との間に酸素を含む気体を供給する供給部と、を備え、前記塗工側配置部は、前記塗工領域と前記未塗工領域との境界に位置する規制面を有することを要旨とする。
【０００７】
これによれば、金属箔と交流アーク用電極との間で交流アーク放電が生じることより、金属箔の表面に自然形成されていた酸化皮膜が除去され、アルミニウム又はアルミニウム合金の母材の新生面は露出する。また、金属箔は、金属箔と交流アーク用電極との間に生じるプラズマにより加熱される。さらに、供給部が金属箔と交流アーク用電極との間のプラズマ空間に酸素を含む気体を供給することによって、オゾンを発生させる。オゾンが母材の新生面に触れることで、母材の新生面に不働態膜が形成される。交流アーク用電極は、未塗工領域における塗工領域側の端部と対向配置されているため、不働態膜は、未塗工領域における塗工領域側の端部に形成される。よって、未塗工領域における塗工領域側の端部では、不働態膜が形成されることにより表面自由エネルギーが下がる。なお、塗工領域と未塗工領域との境界には塗工側配置部の規制面が位置している。規制面により、交流アーク放電が塗工領域と交流アーク用電極との間で生じることが規制されるため、塗工領域には不働態膜が形成されないようになっている。その結果、塗工領域に塗工された活物質合剤が未塗工領域にはみ出すことを抑制できる。
【０００８】
また、上記電極シートの製造装置について、前記規制部材は、前記塗工側配置部と連続するとともに前記未塗工領域に配置される未塗工側配置部と、前記未塗工側配置部に形成された貫通孔とを有し、前記貫通孔の内周面における前記塗工領域側の端部は前記規制面であり、前記交流アーク用電極は、前記貫通孔を介して前記未塗工領域における前記塗工領域側の端部と対向するのが好ましい。
【０００９】
これによれば、アークは、貫通孔によってガイドされることにより貫通孔の内側に生じる。よって、未塗工領域に対する不働態膜の形成位置を安定させることができる。
また、上記電極シートの製造装置について、前記規制部材は、前記貫通孔と前記供給部とを接続する導入路を有するのが好ましい。
【００１０】
これによれば、供給部から導入路を介して貫通孔の内側に酸素を含む気体を供給することができる。よって、オゾンを効率良く発生させることができる。
また、上記電極シートの製造装置について、前記規制部材は、前記貫通孔と前記規制部材の外部とを連通させる排出路を有するのが好ましい。
【００１１】
これによれば、貫通孔の内側で発生したオゾンは排出路を介して排出される。よって、貫通孔の内側で発生したオゾンにより交流アーク用電極が酸化することを抑制できる。
また、上記電極シートの製造装置について、前記貫通孔における前記金属箔とは反対側の端部の内径は、前記金属箔から離れるにつれて小さくなるのが好ましい。
【００１２】
これによれば、金属箔がマイナス極であり、交流アーク用電極がプラス極である場合に、電子が金属箔から交流アーク用電極に向かう際の電子の広がりが抑制されるため、アークが安定し易くなる。よって、未塗工領域に対する不働態膜の形成位置を安定させることができる。
【００１３】
また、上記電極シートの製造装置について、前記交流アーク用電極は、タングステン又はタングステン合金製であるのが好ましい。
これによれば、アーク用電極の製造コストを抑えることができる。
【００１４】
上記問題点を解決するための電極シートの製造方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金製の金属箔の表面の一部に活物質層が存在する電極シートの製造方法であって、前記金属箔の表面には、前記活物質層の前駆体である活物質合剤が塗工される領域である塗工領域と、前記活物質合剤が塗工されない領域である未塗工領域とが予め設定されており、規制面を有する塗工側配置部が前記塗工領域に配置されるとともに前記規制面が前記塗工領域と前記未塗工領域との境界に位置する状態で、前記未塗工領域における前記塗工領域側の端部と対向配置された交流アーク用電極と前記金属箔との間で交流アーク放電を行うとともに、前記金属箔と前記交流アーク用電極との間に酸素を含む気体を供給することを要旨とする。
【００１５】
これによれば、金属箔と交流アーク用電極との間で交流アーク放電を行うことで、金属箔の表面に自然形成されていた酸化皮膜が除去される。よって、アルミニウム又はアルミニウム合金の母材の新生面が露出する。また、金属箔は、金属箔と交流アーク用電極との間に生じるプラズマにより加熱される。さらに、金属箔と交流アーク用電極との間のプラズマ空間に酸素を含む気体を供給することによって、オゾンを発生させる。オゾンが母材の新生面に触れることで、母材の新生面に不働態膜が形成される。交流アーク用電極を未塗工領域における塗工領域側の端部と対向配置させることで、未塗工領域における塗工領域側の端部に不働態膜を形成する。よって、未塗工領域における塗工領域側の端部では、不働態膜が形成されることにより表面自由エネルギーが下がる。なお、塗工側配置部は、規制面が塗工領域と未塗工領域との境界に位置するように塗工領域に配置されている。規制面により、交流アーク放電が塗工領域と交流アーク用電極との間で生じることが規制されるため、塗工領域には不働態膜が形成されないようになっている。その結果、塗工領域に塗工された活物質合剤が未塗工領域にはみ出すことを抑制できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、塗工領域に塗工された活物質合剤が未塗工領域にはみ出すことを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）は正極電極の斜視図、（ｂ），（ｃ）は金属箔の拡大断面図。
【図２】電極シートの平面図。
【図３】不働態膜形成工程及び塗工工程を示す断面図。
【図４】不働態膜形成工程及び塗工工程を示す平面図。
【図５】不働態膜形成装置の断面図。
【図６】規制部材の分解斜視図。
【図７】不働態膜形成工程を示す平面図。
【図８】不働態膜形成装置の別例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、電極シートの製造装置及び電極シートの製造方法を具体化した一実施形態を図１〜図７にしたがって説明する。
先に、電極シートについて説明する。本実施形態の電極シートは、蓄電装置としてのリチウムイオン二次電池に用いられる。図示しないが、二次電池は、電極組立体と、電極組立体を収容するケースとを備える。例えば、電極組立体は、正極の電極と、負極の電極と、セパレータとを備える。電極組立体は、正極電極と負極電極との間にセパレータを介在させ、かつ相互に絶縁させた状態で積層した層状構造を有する。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、正極電極１００は、シート状の金属箔１１と、金属箔１１の両面に存在する活物質層１２とを有する。金属箔１１は、両面に活物質層１２が存在する矩形状の本体部１１ｘと、本体部１１ｘの一辺の一部から突出した形状のタブ１１ｙとを有する。正極電極１００は、長尺帯状の電極シート１０から製造される。
【００２０】
図１（ｂ）に示すように、金属箔１１におけるタブ１１ｙの基端部を除いた部分は、アルミニウムの母材１１ａと、母材１１ａの表面に存在する酸化皮膜１１ｂとを有する。酸化皮膜１１ｂは、母材１１ａの表面が大気に触れて酸化することで自然に形成される。酸化皮膜１１ｂの厚みは、約１０ｎｍである。
【００２１】
図１（ｃ）に示すように、タブ１１ｙの基端部は、アルミニウムの母材１１ａと、母材１１ａの両面に存在する不働態膜１１ｃとを有する。ここで、不働態膜１１ｃとは、酸化皮膜１１ｂよりも厚く、かつ酸化皮膜１１ｂよりも密度の高い酸化皮膜を指す。不働態膜１１ｃの厚みは、約３０ｎｍである。
【００２２】
図２に示すように、電極シート１０は、長尺帯状の金属箔１１と、金属箔１１の両面に存在する活物質層１２を備える。本実施形態の活物質層１２は、金属箔１１の長手方向全体に亘って存在するとともに、金属箔１１の短手方向の中央に一定幅で存在する。電極シート１０は、金属箔１１の短手方向の両端部に、活物質層１２が存在せず、金属箔１１が露出した未塗工部１３を有する。本実施形態の未塗工部１３は、金属箔１１の長手方向全体に亘って存在する。未塗工部１３における金属箔１１の短手方向の活物質層１２側の端部を塗工側端部１３ａとする。金属箔１１における塗工側端部１３ａを除いた部分は、アルミニウムの母材１１ａと、母材１１ａの表面に存在する酸化皮膜１１ｂとを有する。未塗工部１３の塗工側端部１３ａは、アルミニウムの母材１１ａと、母材１１ａの両面に存在する不働態膜１１ｃとを有する。不働態膜１１ｃは、金属箔１１の長手方向全体に亘って存在する。
【００２３】
このような電極シート１０を、図２に二点鎖線で示す形状に切断することによって、複数の正極電極１００が製造される。タブ１１ｙは、未塗工部１３から形成される。金属箔１１の短手方向の両端部に未塗工部１３を有する電極シート１０では、電極シート１０の短手方向で２枚の正極電極１００が製造可能である。
【００２４】
次に、電極シートの製造方法について説明する。
電極シート１０は、図示しない搬送装置によって搬送される長尺帯状の金属箔１１の両面に活物質層１２を形成することで製造される。金属箔１１は、長手方向に張力が加えられた状態で長手方向に搬送される。金属箔１１が搬送される方向を搬送方向とする。
【００２５】
図３及び図４に示すように、電極シートの製造方法は、金属箔１１の第１面１１１に活物質層１２の前駆体である活物質合剤１２ａを塗工する第１塗工工程Ｓ１１を有する。活物質合剤１２ａは、活物質、導電剤、バインダ、及び溶媒を混合したペーストである。第１塗工工程Ｓ１１は、電極シートの製造装置２０の一部である塗工装置２１によって行われる。
【００２６】
塗工装置２１は、吐出口２２ａが金属箔１１の第１面１１１と対向するように配置されるダイ２２と、金属箔１１を挟んでダイ２２とは反対側に配置されたバックアップロール２３とを備える。金属箔１１は、回転するバックアップロール２３の外周面に沿う状態でダイ２２とバックアップロール２３との間を搬送される。ダイ２２は、搬送される金属箔１１の第１面１１１に活物質合剤１２ａを塗工する。
【００２７】
図４に示すように、金属箔１１の第１面１１１には、第１塗工工程Ｓ１１において活物質合剤１２ａが塗工される領域である塗工領域Ａ１と、第１塗工工程Ｓ１１において活物質合剤１２ａが塗工されない領域である未塗工領域Ａ２とが予め設定されている。塗工領域Ａ１は、金属箔１１の短手方向の中央部に設定されるとともに、金属箔１１の長手方向に連続して設定されている。未塗工領域Ａ２は、金属箔１１の短手方向の両端部に設定されるとともに、金属箔１１の長手方向に連続して設定されている。塗工領域Ａ１と未塗工領域Ａ２との境界Ｂは、塗工領域Ａ１における未塗工領域Ａ２側の縁部であり、未塗工領域Ａ２における塗工領域Ａ１側の縁部でもある。ダイ２２は、塗工領域Ａ１に活物質合剤１２ａを塗工し、未塗工領域Ａ２には活物質合剤１２ａを塗工しない。
【００２８】
電極シートの製造方法は、金属箔１１の第１面１１１に不働態膜１１ｃを形成する第１不働態膜形成工程Ｓ１０を有する。第１不働態膜形成工程Ｓ１０は、搬送方向において第１塗工工程Ｓ１１よりも上流側において行われる。第１不働態膜形成工程Ｓ１０では、第１面１１１の未塗工領域Ａ２における塗工領域Ａ１側の塗工側端部Ａ２ａに対し、境界Ｂに沿って不働態膜１１ｃを形成する。第１不働態膜形成工程Ｓ１０は、電極シートの製造装置２０の一部である不働態膜形成装置３０によって行われる。不働態膜形成装置３０については後述する。
【００２９】
図示しないが、電極シートの製造方法は、金属箔１１の第２面１１２に不働態膜１１ｃを形成する第２不働態膜形成工程と、金属箔１１の第２面１１２に活物質合剤１２ａを塗工する第２塗工工程とを有する。搬送方向において、第２不働態膜形成工程は、第１塗工工程Ｓ１１よりも下流側で行われ、第２塗工工程は、第２不働態膜形成工程よりも下流側で行われる。なお、第２不働態膜形成工程は、金属箔１１において不働態膜１１ｃが形成される面が第２面１１２であること以外は、第１不働態膜形成工程Ｓ１０と同じであるため、説明を省略する。また、第２塗工工程は、金属箔１１において活物質合剤１２ａが塗工される面が第２面１１２であること以外は、第１塗工工程Ｓ１１と同じであるため、説明を省略する。
【００３０】
電極シートの製造方法は、金属箔１１の第１面１１１及び第２面１１２に塗工された活物質合剤１２ａを乾燥させる乾燥工程を備える。乾燥工程は、搬送方向において第２塗工工程の下流側で行われる。乾燥工程は、例えば、第１面１１１及び第２面１１２に活物質合剤１２ａが塗工された金属箔１１を、乾燥炉内を通過させることによって行われる。
【００３１】
電極シートの製造方法は、第１面１１１及び第２面１１２に活物質合剤１２ａが塗工された金属箔１１を加圧する加圧工程を備える。加圧工程は、搬送方向において乾燥工程の下流側で行われる。加圧工程は、例えば、第１面１１１及び第２面１１２に活物質合剤１２ａが塗工された金属箔１１を一対のプレスロール間を通過することにより行われる。加圧工程において活物質合剤１２ａが金属箔１１の厚さ方向にプレスされることで、活物質の密度は所望の密度まで上がる。これにより、活物質合剤１２ａは活物質層１２となり、電極シート１０が完成する。
【００３２】
次に、不働態膜形成装置３０について説明する。
図３及び図４に示すように、不働態膜形成装置３０は、搬送方向において塗工装置２１よりも上流側に配置される。本実施形態では、不働態膜形成装置３０は、金属箔１１の短手方向の両端部に配置されている。
【００３３】
図５に示すように、不働態膜形成装置３０は、ＴＩＧ交流アーク装置４０と、規制部材５０とを備える。
ＴＩＧ交流アーク装置４０は、トーチ４１を備える。トーチ４１は、トーチ４１の外形を構成する略円筒状のケース４２と、ケース４２の内側に挿通された棒状の交流アーク用電極４３と、コンタクトノズル４４とを有する。本実施形態の交流アーク用電極４３は、タングステン製である。交流アーク用電極４３は、ケース４２の軸線方向の一方に位置する開口４２ａからケース４２の外に露出している。ケース４２内には不活性ガスとしてのアルゴンＡｒが供給されている。アルゴンＡｒは、ケース４２の開口４２ａを介して放出されている。ＴＩＧ交流アーク装置４０は、コンタクトノズル４４と金属箔１１との間に交流電力を供給可能に構成されている。
【００３４】
図６に示すように、規制部材５０は、板厚方向から見て長方形状の第１〜第３プレート５１〜５３から構成されている。第１〜第３プレート５１〜５３はそれぞれ、セラミック製である。第１プレート５１、第２プレート５２、及び第３プレート５３は、この順番に重ねられて使用される。つまり、第２プレート５２は、第１プレート５１と第３プレート５３との間に配置される。第１〜第３プレート５１〜５３の長手方向を規制部材５０の長手方向とし、第１〜第３プレート５１〜５３の短手方向を規制部材５０の短手方向とする。
【００３５】
第１プレート５１は、第１プレート５１を板厚方向に貫通する第１孔部５１ｈを有する。第１プレート５１を板厚方向から見たとき、第１孔部５１ｈは円孔状である。第１孔部５１ｈは、第１プレート５１の長手方向の一端部寄りに配置されている。図５に示すように、第１孔部５１ｈの内周面５１１は、第１プレート５１の板厚方向における第２プレート５２側の第１端面５１ａから第２プレート５２とは反対側の第２端面５１ｂに向かうにつれて内径が小さくなるテーパ面である。
【００３６】
図６に示すように、第２プレート５２は、第１構成体５４及び第２構成体５５から構成されている。本実施形態の第１構成体５４及び第２構成体５５は、１枚の長方形状の板を切断及び加工することによって形成される。
【００３７】
第１構成体５４は、第１部位５４ａと、第１部位５４ａと平行に延びる第２部位５４ｂと、第１部位５４ａの一端部と第２部位５４ｂの一端部とを繋ぐ第３部位５４ｃとを有するＵ字状である。第１部位５４ａ及び第２部位５４ｂの長手が延びる方向は、第２プレート５２の長手方向と一致し、第１部位５４ａと第２部位５４ｂとが接続される方向は、第２プレート５２の短手方向と一致する。
【００３８】
第２構成体５５は、第１部位５４ａと第２部位５４ｂと第３部位５４ｃとによって囲まれた空間に配置される。第２構成体５５は、第１構成体５４の第１〜第３部位５４ａ〜５４ｃの内側面と対向する対向面５５ａを有する。対向面５５ａは、第２構成体５５の側面でもある。
【００３９】
第１構成体５４は、第３部位５４ｃにおける第２構成体５５と対向する面から凹む第１凹部５４ｄを有する。第１構成体５４を板厚方向から見たとき、第１凹部５４ｄは、第２構成体５５から離れる方向に凹む略半円状である。第２構成体５５は、対向面５５ａから凹むとともに第１凹部５４ｄと対向する第２凹部５５ｂを有する。第２構成体５５を板厚方向から見たとき、第２凹部５５ｂは、第１構成体５４から離れる方向に凹む略半円状である。
【００４０】
第２プレート５２は、第１構成体５４の第１凹部５４ｄの内面と第２構成体５５の第２凹部５５ｂの内面とによって形成された第２孔部５２ｈを有する。第２プレート５２を板厚方向から見たとき、第２孔部５２ｈは略円孔状である。第２孔部５２ｈは、第２プレート５２の長手方向の一端部寄りに配置されている。第２孔部５２ｈの内径は、第１孔部５１ｈにおける第１プレート５１の第１端面５１ａに開口する部分の内径と同じである。第２孔部５２ｈの内径は、第２プレート５２の板厚方向において一定である。
【００４１】
第３プレート５３は、第３プレート５３を板厚方向に貫通する第３孔部５３ｈを有する。第３プレート５３を板厚方向から見たとき、第３孔部５３ｈは円孔状である。第３孔部５３ｈは、第３プレート５３の長手方向の一端部寄りに配置されている。第３孔部５３ｈの内径は、第２孔部５２ｈの内径と同じである。第３孔部５３ｈの内径は、第３プレート５３の板厚方向において一定である。第３プレート５３において、第２プレート５２側の端面を第１端面５３ａとし、第２プレート５２とは反対側の端面を第２端面５３ｂとする。第２端面５３ｂは平坦面である。
【００４２】
規制部材５０は、第１プレート５１、第２プレート５２、及び第３プレート５３が重ねられた状態において、第１〜第３孔部５１ｈ，５２ｈ，５３ｈが連通することで形成された貫通孔５０ｈを有する。貫通孔５０ｈは、規制部材５０の長手方向の一端側に位置する。
【００４３】
規制部材５０は、第１構成体５４の第１〜第３部位５４ａ〜５４ｃの内側面と、第２構成体５５の対向面５５ａと、第１プレート５１の第１端面５１ａと、第３プレート５３の第１端面５３ａとによって区画された通路５６を有する。通路５６は、導入路５６ａと排出路５６ｂとを有する。導入路５６ａは、規制部材５０の短手方向の一端側に位置するとともに、規制部材５０の長手方向に延びる。排出路５６ｂは、規制部材５０の短手方向の他端側に位置するとともに、規制部材５０の長手方向に延びる。貫通孔５０ｈは、規制部材５０の短手方向において導入路５６ａと排出路５６ｂとの間に位置する。導入路５６ａの一端は、貫通孔５０ｈに開口し、導入路５６ａの他端は、第２プレート５２における規制部材５０の長手方向の他端側（貫通孔５０の位置する側とは反対側）に位置する端面に開口する。排出路５６ｂの一端は、貫通孔５０ｈに開口し、排出路５６ｂの他端は、第２プレート５２における規制部材５０の長手方向の他端側（貫通孔５０の位置する側とは反対側）に位置する端面に開口する。
【００４４】
図７に示すように、不働態膜形成装置３０は、導入路５６ａに接続された供給部６１を備える。供給部６１は、導入路５６ａを介して貫通孔５０ｈの内側に酸素を供給する。不働態膜形成装置３０は、排出路５６ｂに接続された回収部６２を備える。回収部６２は、排出路５６ｂを介して貫通孔５０ｈから排出されたガスを回収する。なお、図４では、供給部６１及び回収部６２の図示を省略している。
【００４５】
各規制部材５０は、金属箔１１の第１面１１１上に配置される。各規制部材５０の長手方向は、金属箔１１の短手方向と一致し、各規制部材５０の短手方向は、搬送方向と一致する。本実施形態の規制部材５０は、境界Ｂを跨ぐように配置される。よって、規制部材５０は、塗工領域Ａ１に配置される塗工側配置部５０ａと、塗工側配置部５０ａと連続するとともに未塗工領域Ａ２に配置される未塗工側配置部５０ｂとを有する。また、金属箔１１の短手方向において、規制部材５０は、貫通孔５０ｈが未塗工領域Ａ２の塗工側端部Ａ２ａに位置するように配置される。よって、規制部材５０は、未塗工側配置部５０ｂに貫通孔５０ｈを有する。
【００４６】
規制部材５０の板厚方向から見たとき、第３プレート５３の第３孔部５３ｈの円形状の開口には、金属箔１１の長手方向に平行な２本の接線を引くことができる。２本の接線のうち、塗工領域Ａ１に近い一方の接線は、貫通孔５０ｈの内周面のうち塗工領域Ａ１側の端部５０１を接点として、第３プレート５３の第３孔部５３ｈの円形状の開口と接する接線である。この接線は、境界Ｂと一致する。つまり、貫通孔５０ｈの内周面のうち塗工領域Ａ１側の端部５０１は、境界Ｂに位置する。また、貫通孔５０ｈの内周面の端部５０１は、塗工側配置部５０ａにおける未塗工領域Ａ２側の端部でもある。
【００４７】
各規制部材５０は、導入路５６ａ及び排出路５６ｂにおける貫通孔５０ｈとは反対側の開口が金属箔１１の短手方向の縁部よりも外側に位置するように配置される。
図５に示すように、第３プレート５３の第２端面５３ｂは、金属箔１１の第１面１１１と当接する。トーチ４１は、ケース４２の開口４２ａ側の端面が第１プレート５１の第２端面５１ｂと離間した状態で規制部材５０上に配置される。交流アーク用電極４３の先端部は、規制部材５０の貫通孔５０ｈを介して、未塗工領域Ａ２の塗工側端部Ａ２ａと離間した状態で対向する。よって、貫通孔５０ｈの軸線方向は、交流アーク用電極４３と金属箔１１とが対向する方向と一致している。
【００４８】
次に、本実施形態の作用を電極シートの製造方法とともに説明する。
第１不働態膜形成工程Ｓ１０では、ＴＩＧ交流アーク装置４０は、交流アーク用電極４３と金属箔１１との間に所定の周波数の交流電力を供給することで、交流アーク用電極４３と金属箔１１との間にプラズマ空間を生じさせる。このプラズマ空間は、他の空間と比較して電気的な抵抗が小さい。このため、交流アーク用電極４３がプラス極であり、金属箔１１がマイナス極である場合、電子は、プラズマ空間を通過して金属箔１１から交流アーク用電極４３に向かおうとする。このとき、金属箔１１の酸化皮膜１１ｂは絶縁性部材であるため、電子の移動によって酸化皮膜１１ｂが母材１１ａから剥がれて絶縁破壊が発生する。これにより、トーチ４１と対向する部分周辺の酸化皮膜１１ｂだけが除去されて、交流アーク用電極４３と金属箔１１との間に交流アーク電流が流れる。金属箔１１における酸化皮膜１１ｂが除去された部分では、母材１１ａの新生面が露出する。また、金属箔１１は、交流アーク用電極４３と金属箔１１との間に生じたプラズマによって約４５０℃まで加熱される。なお、金属箔１１においてプラズマによって加熱されるのは、短手方向の一部であるため、搬送時の金属箔１１の強度に支障はない。
【００４９】
また、第１不働態膜形成工程Ｓ１０では、供給部６１は、導入路５６ａを介して貫通孔５０ｈの内側に酸素を供給する。すなわち、供給部６１は、プラズマ空間に酸素を供給する。これにより、金属箔１１と交流アーク用電極４３との間にはオゾンＯ３が発生する。発生したオゾンＯ３が母材１１ａの新生面に触れると、母材１１ａの新生面には酸化皮膜が形成される。そして、酸化皮膜の形成と除去が繰り返されることにより、母材１１ａには不働態膜１１ｃが形成される。なお、トーチ４１から放出されるアルゴンＡｒは、交流アーク用電極４３がオゾンＯ３に触れて酸化しないように、オゾンＯ３から交流アーク用電極４３を保護する。金属箔１１において、不働態膜１１ｃが形成された部分の表面自由エネルギーは、不働態膜１１ｃが形成されていない部分、すなわち酸化皮膜１１ｂが存在する部分の表面自由エネルギーよりも低くなる。
【００５０】
第１不働態膜形成工程Ｓ１０では、交流アーク用電極４３は、規制部材５０の貫通孔５０ｈを介して未塗工領域Ａ２の塗工側端部Ａ２ａと対向配置されている。このため、未塗工領域Ａ２の塗工側端部Ａ２ａにおいて、酸化皮膜１１ｂが除去されるとともに不働態膜１１ｃが形成される。また、上述したように、電極シートの製造は金属箔１１を長手方向に搬送しながら行われる。このため、図４に示すように、不働態膜１１ｃは、金属箔１１の長手方向全体に亘って形成される。
【００５１】
規制部材５０は、塗工領域Ａ１に配置される塗工側配置部５０ａを有する。また、規制部材５０は、未塗工領域Ａ２に配置される未塗工側配置部５０ｂに貫通孔５０ｈを有する。貫通孔５０ｈの内周面の端部５０１は、塗工側配置部５０ａにおける未塗工領域Ａ２側の端部ある。貫通孔５０ｈの内周面の端部５０１が境界Ｂに位置することにより、交流アーク放電が塗工領域Ａ１と交流アーク用電極４３との間で生じることが規制されるため、塗工領域Ａ１には不働態膜１１ｃが形成されないようになっている。つまり、貫通孔５０ｈの内周面の端部５０１は、塗工領域Ａ１に不働態膜１１ｃが形成されることを規制する規制面であり、塗工側配置部５０ａは、規制面を有する。
【００５２】
貫通孔５０ｈの内側で発生したオゾンＯ３の一部及びトーチ４１から放出されるアルゴンＡｒの一部は、排出路５６ｂから排出されて回収部６２によって回収される。
第１塗工工程Ｓ１１では、塗工装置２１は、金属箔１１の第１面１１１の塗工領域Ａ１に活物質合剤１２ａを塗工する。未塗工領域Ａ２の塗工側端部Ａ２ａは、第１不働態膜形成工程Ｓ１０において不働態膜１１ｃが形成されることにより、表面自由エネルギーが低い状態である。つまり、未塗工領域Ａ２の塗工側端部Ａ２ａは濡れ性が低下した状態である。このため、塗工領域Ａ１に塗工された活物質合剤１２ａが未塗工領域Ａ２にはみ出すことが抑制される。
【００５３】
本実施形態の効果について説明する。
（１）金属箔１１と交流アーク用電極４３との間で交流アーク放電が生じることより、金属箔１１の表面に自然形成されていた酸化皮膜１１ｂが除去され、アルミニウムの母材１１ａの新生面は露出する。また、金属箔１１は、金属箔１１と交流アーク用電極４３との間に生じるプラズマにより加熱される。さらに、供給部６１が金属箔１１と交流アーク用電極４３との間のプラズマ空間に酸素を供給することによって、オゾンＯ３を発生させる。オゾンＯ３が母材１１ａの新生面に触れることで、母材１１ａの新生面に不働態膜１１ｃが形成される。
【００５４】
交流アーク用電極４３は、未塗工領域Ａ２の塗工側端部Ａ２ａと対向配置されているため、不働態膜１１ｃは、未塗工領域Ａ２の塗工側端部Ａ２ａに形成される。よって、未塗工領域Ａ２の塗工側端部Ａ２ａでは、不働態膜１１ｃが形成されることにより表面自由エネルギーが下がる。なお、塗工領域Ａ１には、規制部材５０の塗工側配置部５０ａが配置され、塗工側配置部５０ａの規制面は、塗工領域Ａ１と未塗工領域Ａ２との境界Ｂに位置している。規制面により、交流アークが塗工領域Ａ１と交流アーク用電極４３との間で生じることが規制されるため、塗工領域Ａ１には不働態膜１１ｃが形成されないようになっている。その結果、塗工領域Ａ１に塗工された活物質合剤１２ａが未塗工領域Ａ２にはみ出すことを抑制できる。
【００５５】
（２）金属箔１１と交流アーク用電極４３との間に発生したプラズマ空間に対して酸素を供給することでオゾンＯ３を発生させる。つまり、酸化皮膜１１ｂを除去する際に生じたプラズマ空間をオゾンＯ３の発生に利用する。よって、オゾン発生装置を用いることなく、オゾンＯ３を発生させることができる。
【００５６】
（３）第１不働態膜形成工程Ｓ１０は、長手方向に搬送する金属箔１１に対して行われる。よって、不働態膜１１ｃは、金属箔１１の長手方向全体に亘って形成される。
（４）規制部材５０は、未塗工領域Ａ２に配置された未塗工側配置部５０ｂを有するとともに、未塗工側配置部５０ｂに貫通孔５０ｈを有する。貫通孔５０ｈの内周面における塗工領域Ａ１側の端部は、塗工側配置部５０ａの規制面を構成する。この場合、アークは、貫通孔５０ｈによってガイドされることにより貫通孔５０ｈの内側に生じる。よって、未塗工領域Ａ２に対する不働態膜１１ｃの形成位置を安定させることができる。特に、搬送される金属箔１１に対して不働態膜１１ｃを形成する場合、搬送方向にアークがふらつき易いため、貫通孔５０ｈによってアークをガイドすることが効果的である。
【００５７】
（５）規制部材５０は、貫通孔５０ｈと供給部６１とを接続する導入路５６ａを有する。このため、供給部６１から導入路５６ａを介して貫通孔５０ｈの内側に酸素を供給できる。よって、オゾンＯ３を効率良く発生させることができる。
【００５８】
（６）規制部材５０は、貫通孔５０ｈと規制部材５０の外部とを連通させる排出路５６ｂを有する。これによれば、貫通孔５０ｈの内側で発生したオゾンＯ３は排出路５６ｂを介して排出される。よって、貫通孔５０ｈの内側で発生したオゾンＯ３により、交流アーク用電極４３が酸化することを抑制できる。
【００５９】
（７）第１孔部５１ｈの内径は、第１プレート５１の第１端面５１ａから第２端面５１ｂに向かうにつれて小さくなる。これにより、金属箔１１がマイナス極であり、交流アーク用電極４３がプラス極である場合に、電子が金属箔１１から交流アーク用電極４３に向かう際の電子の広がりが抑制されるため、アークが安定し易くなる。よって、未塗工領域Ａ２に対する不働態膜１１ｃの形成位置を安定させることができる。
【００６０】
（８）交流アーク用電極４３は、タングステン製であるため、交流アーク用電極４３の製造コストを抑えることができる。
（９）回収部６２は、排出路５６ｂから排出されたオゾンＯ３を回収する。よって、環境負荷を低減できる。
【００６１】
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○  金属箔１１の母材１１ａは、アルミニウム合金でもよい。
【００６２】
○  金属箔１１を搬送せず、金属箔１１に対して不働態膜形成装置３０を移動させることで、金属箔１１の長手方向全体に亘って不働態膜１１ｃを形成してもよい。
○  トーチ４１のケース４２は、第１プレート５１の第２端面５１ｂに接触した状態で配置されていてもよい。
【００６３】
○  規制部材５０は、非導電性の材料であれば、セラミックに限定されない。第３プレート５３は、第２端面５３ｂが金属箔１１と摺動する関係上、摩擦係数の小さい材料とするのが好ましい。
【００６４】
○  塗工領域Ａ１に対する不働態膜１１ｃの形成を規制できるのであれば、規制部材５０の形状は適宜変更してよい。規制部材５０は、例えば、矩形状のプレートであってもよい。規制部材５０は、規制部材５０全体が塗工領域Ａ１に位置するとともに、規制部材５０における未塗工領域Ａ２側に位置する一側面が境界Ｂに位置するように配置される。この場合、規制部材５０全体が塗工側配置部５０ａであり、規制部材５０における塗工領域Ａ１側に位置する一側面が規制面である。
【００６５】
○  規制部材５０の貫通孔５０ｈは、円孔状に限定されない。貫通孔５０ｈは、例えば、搬送方向に長軸が延びる楕円形状であってもよい。この場合、搬送方向におけるアークのふらつきが許容される。
【００６６】
○  第３プレート５３の第２端面５３ｂは平坦面でなくてもよい。
図８に示すように、第３プレート５３の第２端面５３ｂは、バックアップロール２３の外周面に沿う湾曲面であってもよい。この場合、交流アーク放電は、金属箔１１におけるバックアップロール２３の外周面に沿う湾曲面と交流アーク用電極４３との間で集中的に行われる。よって、未塗工領域Ａ２に対する不働態膜１１ｃの形成位置を安定させることができる。また、塗工装置２１の一部であるバックアップロール２３を利用することで、電極シートの製造装置２０が大型化することも無い。
【００６７】
○  供給部６１が貫通孔５０ｈの内側に供給する気体は、酸素を含む気体であればよい。例えば、供給部６１は、空気を貫通孔５０ｈの内側に供給してもよい。この場合、上実施形態のように供給部６１が酸素のみを貫通孔５０ｈの内側に供給する場合と比較して、不働態膜１１ｃの形成にかかるコストを低減できる。
【００６８】
○  トーチ４１のケース４２内に供給される不活性ガスはアルゴンＡｒに限定されない。
○  交流アーク用電極４３は、タングステン合金製であってもよい。また、交流アーク用電極４３は、タングステン以外の金属製であってもよい。
【００６９】
○  プラズマによる金属箔１１の加熱温度は、２００〜６００℃の範囲内で適宜変更してよい。なお、金属箔１１の加熱温度が高いほど、不働態膜１１ｃの厚みが厚くなるとともに不働態膜１１ｃの密度が高くなることが知られている。しかしながら、金属箔１１の加熱温度が６００℃を超えると金属箔１１が溶融する虞があるため、金属箔１１の加熱温度の上限を６００℃としている。
【００７０】
○  上記実施形態では、各塗工工程は、各不働態膜形成工程の直後に行われていたが、別の製造ラインによって行われてもよい。
○  第１不働態膜形成工程Ｓ１０及び第２不働態膜形成工程を続けて行った後で、第１塗工工程Ｓ１１及び第２塗工工程を行ってもよい。
【００７１】
○  塗工装置２１は、ダイ２２を備える塗工装置に限定されない。塗工装置２１は、例えば、グラビアロールを備える塗工装置であってもよい。
○  電極シート１０は、活物質層１２が長手方向において間欠的に形成される構成であってもよい。
【００７２】
○  電極シート１０は、短手方向に並ぶ複数列の活物質層１２が形成される構成であってもよい。
○  電極シート１０は、金属箔１１の一方の面に活物質層１２が形成され、金属箔１１の他方の面には活物質層１２が形成されない構成であってもよい。この場合、電極シートの製造方法において第２不働態膜形成工程及び第２塗工工程は省略される。
【００７３】
○  電極シート１０は、金属箔１１の短手方向の何れか一方に未塗工部１３を備える構成であってもよい。
○  集電体は、金属箔１１に限定されず、例えば織物状や網状でもよい。
【００７４】
○  製造する電極の形状に応じて、電極シート１０の切断形状を適宜変更してもよい。例えば、電極シート１０の短手方向で１枚の電極を製造してもよい。また、電極シート１０を長手方向において所望の長さに切断して電極を製造してもよい。
【００７５】
○  電極シート１０が用いられる蓄電装置は、リチウムイオン二次電池以外の二次電池やキャパシタでもよい。
○  ＴＩＧ交流アーク装置４０の代わりに、大気圧でプラズマを発生させることができるプラズマ発生装置を用いてプラズマを発生させてもよい。
【００７６】
○  オゾン発生装置によって、金属箔１１と交流アーク用電極４３との間にオゾンＯ３を供給してもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１０…電極シート、１１…金属箔、１２…活物質層、１２ａ…活物質合剤、２０…電極シートの製造装置、４３…交流アーク用電極、５０…規制部材、５０ａ…塗工側配置部、５０ｂ…未塗工側配置部、５０ｈ…貫通孔、５６ａ…導入路、５６ｂ…排出路、６１…供給部、５０１…規制面としての端部、Ａ１…塗工領域、Ａ２…未塗工領域、Ａ２ａ…端部、Ｂ…境界。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020191172.tif 000007
【図６】
2020191172.tif 000008
【図７】
2020191172.tif 000009
【図８】
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