(57)【要約】【課題】本発明は、電析膜の析出面の凹凸を容易に除去することができる電池用電極の製造装置を提供する。【解決手段】本発明の電池用電極の製造装置は、電解液を溜める第１電解液槽と、第１電解用電極と、第１電解液槽内に配置される第２電解用電極と、第１整型部とを備え、第１電解用電極は、第１電解液槽内に挿入することができるように設けられ、かつ、第１電解液槽内から抜き出すことができるように設けられ、かつ、支持体を有し、かつ、第１電解液槽内に挿入された第１電解用電極と第２電解用電極との間に電圧を印加することにより電極活物質である金属からなる第１電析膜を前記支持体上に電解析出させることができるように設けられ、第１整型部は、第１電解液槽に溜める電解液から第１電解用電極が抜き出される際に第１電析膜の形を整えることができるように設けられたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液を溜める第１電解液槽と、第１電解用電極と、第１電解液槽内に配置される第２電解用電極と、第１整型部とを備え、
第１電解用電極は、第１電解液槽内に挿入することができるように設けられ、かつ、第１電解液槽内から抜き出すことができるように設けられ、かつ、支持体を有し、かつ、第１電解液槽内に挿入された第１電解用電極と第２電解用電極との間に電圧を印加することにより電極活物質である金属からなる第１電析膜を前記支持体上に電解析出させることができるように設けられ、
第１整型部は、第１電解液槽に溜める電解液から第１電解用電極が抜き出される際に第１電析膜の形を整えることができるように設けられたことを特徴とする電池用電極の製造装置。
【請求項２】
第１整型部は、第１電解液槽に溜める電解液の上に設けられた請求項１に記載の製造装置。
【請求項３】
前記支持体は、板状であり、
第１電析膜は、前記支持体の第１主要面上および第２主要面上に形成される請求項１または２に記載の製造装置。
【請求項４】
第１整型部は、第１切削部および第２切削部を有し、
第１および第２切削部は、第１切削部と第２切削部との間に実質的に一定の幅の隙間が形成されるように設けられ、
第１電解用電極は、第１および第２切削部の間の隙間を通過した第１電解用電極が第１電解液槽に溜める電解液に浸漬されるように設けられ、かつ、第１電解液槽に溜める電解液から引き上げられた第１電解用電極が第１および第２切削部の間の隙間を通過するように設けられた請求項１〜３のいずれか１つに記載の製造装置。
【請求項５】
第１および第２切削部は、それぞれ刃形であり、
第１および第２切削部は、第１切削部の刃先と第２切削部の刃先とが第１電解液槽に溜める電解液に向かうように設けられた請求項４に記載の製造装置。
【請求項６】
第１整型部は、第１切削部の下に設けられた第１ローラーと、第２切削部の下に設けられた第２ローラーとをさらに有し、
第１および第２ローラーは、それぞれ外周面に複数のブレードを有し、かつ、第１ローラーが有するブレードと第２ローラーが有するブレードとの間に、第１切削部と第２切削部との間の隙間と実質的に同じ幅の隙間が形成されるように設けられた請求項４または５に記載の製造装置。
【請求項７】
電解液を溜める第２電解液槽と、第２電解液槽内に配置される第３電解用電極と、第２整型部とをさらに備え、
第１電解用電極は、第１電解液槽内から抜き出した後第２電解液槽内に挿入することができるように設けられ、かつ、第２電解液槽内から抜き出すことができるように設けられ、かつ、第２電解液槽内に挿入された第１電解用電極と第３電解用電極との間に電圧を印加することにより電極活物質である金属からなる第２電析膜を第１電析膜上に析出させることができるように設けられ、
第２整型部は、第２電解液槽に溜める電解液から第１電解用電極が抜き出される際に第２電析膜の形を整えることができるように設けられた請求項４〜６のいずれか１つに記載の製造装置。
【請求項８】
第２整型部は、第２電解液槽に溜める電解液の上に設けられた請求項７に記載の製造装置。
【請求項９】
第２整型部は、第３切削部および第４切削部を有し、
第３および第４切削部は、第３切削部と第４切削部との間に実質的に一定の幅の隙間が形成されるように設けられ、
第１電解用電極は、第３および第４切削部の間の隙間を通過した第１電解用電極が第２電解液槽に溜める電解液に浸漬されるように設けられ、かつ、第２電解液槽に溜める電解液から引き上げられた第１電解用電極が第３および第４切削部の間の隙間を通過するように設けられた請求項７又は８に記載の製造装置。
【請求項１０】
第３および第４切削部は、それぞれ刃形であり、
第３および第４切削部は、第３切削部の刃先と第４切削部の刃先とが第２電解液槽に溜める電解液に向かうように設けられた請求項９に記載の製造装置。
【請求項１１】
第３および第４切削部は、第３切削部と第４切削部との間の隙間の幅が、第１切削部と第２切削部との間の隙間の幅よりも広くなるように設けられた請求項９または１０に記載の製造装置。
【請求項１２】
第１電解液槽に溜める電解液は、第２電解液槽に溜める電解液よりも濃い電解質濃度を有する請求項７〜１１のいずれか１つに記載の製造装置。
【請求項１３】
第１整型部は、第３ローラーおよび第４ローラーを有し、
第３および第４ローラーは、第３ローラーと第４ローラーとの間に実質的に一定の幅の隙間が形成されるように設けられ、
第１電解用電極は、第３および第４ローラーの間の隙間を通過した第１電解用電極が第１電解液槽に溜める電解液に浸漬されるように設けられ、かつ、第１電解液槽に溜める電解液から引き上げられた第１電解用電極が第３および第４ローラーにより挟圧された状態で第３および第４ローラーの間の隙間を通過するように設けられた請求項１〜３のいずれか１つに記載の製造装置。
【請求項１４】
第１整型部は、第１押圧部材および第２押圧部材を有し、
第１および第２押圧部材は、第１電解液槽から抜き出した第１電解用電極を挟圧することにより第１電析膜の形を整えることができるように設けられた請求項１〜３のいずれか１つに記載の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池用電極の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電極活物質である金属を有する金属電極をアノードとし、空気極をカソードとする金属空気電池は、高いエネルギー密度を有するため、次世代の電池として注目されている。
金属空気電池を二次電池として用いると充電時に電池内部において金属電極から空気極に向けて樹枝状のデンドライトが生成し短絡の原因となる場合がある。このため、金属空気電池を一次電池として用い、副生成物である金属酸化物などを還元処理することにより、電極活物質である金属を製造し金属空気電池に供給するシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一次電池として用いられる金属空気電池として亜鉛空気電池が挙げられる。図１５は亜鉛空気電池の放電反応を説明するための模式的な断面図である。亜鉛空気電池は、図１５に示すようにアルカリ性電解液１０３中に電極活物質である金属亜鉛を含む亜鉛電極１０１を設け、空気極１０５を電解液１０３と接するアニオン交換膜１０６上に設けた構造を有しており、放電反応が進行することにより亜鉛電極１０１と空気極１０５とから電気エネルギーを出力する。なお、空気極１０５は、一般的にカーボン担体に空気極触媒を担持したものが用いられる。
【０００４】
亜鉛空気電池の放電反応において、亜鉛電極１０１の金属亜鉛がアルカリ性電解液１０３中の水酸化物イオンと反応し、水酸化亜鉛となり亜鉛電極１０１中に電子を放出する。その後、この水酸化亜鉛は脱水して酸化亜鉛が電解液中に析出する。また、空気極１０５において、電子と水と酸素が反応することにより水酸化物イオンが生成され、この水酸化物イオンは、アニオン交換膜１０６を導電し、アルカリ性電解液１０３に移動する。このような放電反応が進行すると、亜鉛電極１０１の金属亜鉛が消費されるため、亜鉛空気電池に電極活物質である金属亜鉛を供給する必要がある。他の金属空気電池を一次電池として用いる場合においても、電気エネルギーの出力を維持するためには、電極活物質である金属を金属空気電池に供給する必要がある。
【０００５】
金属空気電池に電極活物質を供給する方法として、集電体上に電極活物質である金属を電解析出させた電析膜を有する金属電極を製造し、製造した金属電極を金属空気電池本体に組み込む方法が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−４５２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、集電体上に電極活物質を電解析出させると、不均一に電極活物質が析出したり電極活物質のデンドライトが生成したりして、電析膜の析出面に凹凸が生じる場合がある。また、デンドライトが生成し十分な厚さを有する電析膜を形成できない場合がある。また、複数の電池用電極を製造する場合、電池用電極ごとにデンドライトが不均一に生成・成長するため、基板上全面に必要量を析出させるために要する時間が電極ごとに異なり、電析膜の形状を均質にすることが困難である。このため電池用電極を適した厚みまで各電析膜を析出させるため大量製造する際に時間とエネルギーのロスを生じる。
また、析出面に凹凸を有する電析膜を有する金属電極を金属空気電池本体に組み込み発電すると、電析膜の凹部と凸部で電極活物質が消費される反応の反応速度が異なり、金属空気電池の出力が安定しない場合がある。また、凸部の電極活物質が電極反応に利用されずに崩落してしまう場合がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電析膜の析出面の凹凸を容易に除去することができる電池用電極の製造装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、電解液を溜める第１電解液槽と、第１電解用電極と、第１電解液槽内に配置される第２電解用電極と、第１整型部とを備え、第１電解用電極は、第１電解液槽内に挿入することができるように設けられ、かつ、第１電解液槽内から抜き出すことができるように設けられ、かつ、支持体を有し、かつ、第１電解液槽内に挿入された第１電解用電極と第２電解用電極との間に電圧を印加することにより電極活物質である金属からなる第１電析膜を前記支持体上に電解析出させることができるように設けられ、第１整型部は、第１電解液槽に溜める電解液から第１電解用電極が抜き出される際に第１電析膜の形を整えることができるように設けられたことを特徴とする電池用電極の製造装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電解液を溜める第１電解液槽と、第１電解用電極と、第１電解液槽内に配置される第２電解用電極とを備え、第１電解用電極は、第１電解液槽内に挿入することができるように設けられ、かつ、支持体を有し、かつ、第１電解液槽内に挿入された第１電解用電極と第２電解用電極との間に電圧を印加することにより電極活物質である金属からなる第１電析膜を前記支持体上に電解析出させることができるように設けられるため、支持体上に電極活物質である金属からなる電析膜が形成された電池用電極を製造することができる。
本発明によれば、第１電解用電極は、第１電解液槽内から抜き出すことができるように設けられ、第１整型部は、第１電解液槽に溜める電解液から第１電解用電極が抜き出される際に第１電析膜の形を整えることができるように設けられるため、第１整型部により第１電析膜の析出面の凹凸を除去することができる。このことにより、第１電析膜の形状を電池用電極の電極活物質部に適した形状とすることができる。また、デンドライトが大きく成長する前に整型部によりデンドライトを容易に除去することができるため、デンドライトの脱落により電析膜が支持体から剥離することを抑制することができる。
また、第１整型部により第１電析膜の形を整えた後、第１電解用電極を第１電解液槽内に容易に挿入することができ、第１電析膜の上にさらに電極活物質を電解析出させることができる。このため、より厚い電析膜を支持体上に形成した電池用電極を製造することができる。さらに、デンドライトの形成を抑制するための高分子化合物などを電解液に添加することを省略することや添加物を減量することが可能になり、添加物の電析膜への混入による電析効率の大幅な低下や析出金属の品質低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態の電池用電極の製造装置の概略断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の一実施形態の電池用電極の製造装置に含まれる整型部の概略斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示した整型部の概略上面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態の電池用電極の製造装置による電池用電極の製造方法の説明図である。
【図４】本発明の一実施形態の電池用電極の製造装置の概略断面図である。
【図５】本発明の一実施形態の電池用電極の製造装置の概略断面図である。
【図６】本発明の一実施形態の電池用電極の製造装置の概略断面図である。
【図７】本発明の一実施形態の電池用電極の製造装置の概略断面図である。
【図８】本発明の一実施形態の電池用電極の製造装置の概略断面図である。
【図９】本発明の一実施形態の電池用電極の製造装置の概略断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態の電池用電極の製造装置の概略断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態の電池用電極の製造装置の概略断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態の電池用電極の製造装置の概略断面図である。
【図１３】本発明の一実施形態の電池用電極の製造装置の概略断面図である。
【図１４】本発明の一実施形態の電池用電極の製造装置の概略断面図である。
【図１５】亜鉛空気電池の放電反応を説明するための模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の電池用電極の製造装置は、電解液を溜める第１電解液槽と、第１電解用電極と、第１電解液槽内に配置される第２電解用電極と、第１整型部とを備え、第１電解用電極は、第１電解液槽内に挿入することができるように設けられ、かつ、第１電解液槽内から抜き出すことができるように設けられ、かつ、支持体を有し、かつ、第１電解液槽内に挿入された第１電解用電極と第２電解用電極との間に電圧を印加することにより電極活物質である金属からなる第１電析膜を前記支持体上に電解析出させることができるように設けられ、第１整型部は、第１電解液槽に溜める電解液から第１電解用電極が抜き出される際に第１電析膜の形を整えることができるように設けられたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の電池用電極の製造装置において、第１整型部は、第１電解液槽に溜める電解液の上に設けられたことが好ましい。
このような構成によれば、第１整型部により第１電析膜の形を整える際に第１電析膜から分離される電極活物質の小片や電解液を第１電解液槽に溜めた電解液中に落とすことができる。このことにより、第１電析膜から分離される電極活物質の小片や電解液を回収するための容器を別に設ける必要がなく装置を簡素化することができる。また、析出面においてデンドライトが大きく成長する前にデンドライトを除去し電解液中に落とすことが可能となるため、析出面から除去したデンドライトを電解液に効率よく再溶解させることができる。
本発明の電池用電極の製造装置において、前記支持体は、板状であり、第１電析膜は、前記支持体の第１主要面上および第２主要面上に形成されることが好ましい。
このような構成によれば、支持体上に析出させる電極活物質の量を多くすることができ、電極活物質を多く含む電池用電極を製造することができる。
本発明の電池用電極の製造装置において、第１整型部は、第１切削部および第２切削部を有し、第１および第２切削部は、第１切削部と第２切削部との間に実質的に一定の幅の隙間が形成されるように設けられ、第１電解用電極は、第１および第２切削部の間の隙間を通過した第１電解用電極が第１電解液槽に溜める電解液に浸漬されるように設けられ、かつ、第１電解液槽に溜める電解液から引き上げられた第１電解用電極が第１および第２切削部の間の隙間を通過するように設けられたことが好ましい。
このような構成によれば、第１電解液槽中で第１電析膜を析出させた第１電解用電極を第１電解液槽内から抜き出す際に、第１切削部および第２切削部により第１電析膜の析出面に形成されたデンドライトや凸部を切断・除去することができ、第１電析膜を整型することができる。また、第１切削部および第２切削部により第１電析膜の凹凸を有する表層を切断・除去することができ、第１電析膜の表面を平滑化することができる。
【００１３】
本発明の電池用電極の製造装置において、第１および第２切削部は、それぞれ刃形であり、第１および第２切削部は、第１切削部の刃先と第２切削部の刃先とが第１電解液槽に溜める電解液に向かうように設けられたことが好ましい。
このような構成によれば、第１電析膜を削ることなく第１電解用電極を第１電解液槽内に挿入することができ、第１電解用電極を第１電解液槽内から抜き出す際に第１電析膜を削り整型することができる。
本発明の電池用電極の製造装置において、第１整型部は、第１切削部の下に設けられた第１ローラーと、第２切削部の下に設けられた第２ローラーとをさらに有し、第１および第２ローラーは、それぞれ外周面に複数のブレードを有し、かつ、第１ローラーが有するブレードと第２ローラーが有するブレードとの間に、第１切削部と第２切削部との間の隙間と実質的に同じ幅の隙間が形成されるように設けられたことが好ましい。
このような構成によれば、第１電解用電極を第１電解液槽から抜き出す際に、第１および第２ローラーの外周面の複数のブレードにより第１電析膜の凹凸を有する表層に切込みを入れることができ、この切込みを入れた表層を第１切削部および第２切削部により切断・除去することができる。このことにより第１電析膜の表面を平滑化することができる。また、第１電析膜の表層を切断する際に第１電析膜が支持体から剥離することを抑制することができる。
【００１４】
本発明の電池用電極の製造装置において、電解液を溜める第２電解液槽と、第２電解液槽内に配置される第３電解用電極と、第２整型部とをさらに備え、第１電解用電極は、第１電解液槽内から抜き出した後第２電解液槽内に挿入することができるように設けられ、かつ、第２電解液槽内から抜き出すことができるように設けられ、かつ、第２電解液槽内に挿入された第１電解用電極と第３電解用電極との間に電圧を印加することにより電極活物質である金属からなる第２電析膜を第１電析膜上に析出させることができるように設けられ、第２整型部は、第２電解液槽に溜める電解液から第１電解用電極が抜き出される際に第２電析膜の形を整えることができるように設けられたことが好ましい。
このような構成によれば、第１電解液槽内において第１電析膜を形成した後、第２電解液槽内において第１電析膜上に第２電析膜を析出させることができる。このことにより、第１電解液槽に溜める電解液の電解質濃度と第２電解液槽に溜める電解液の電解質濃度とを変えることや、整型部の種類や形状や幅を第１電解液槽と第２電解液槽とで変えることができ、高品質な電析膜を有する電池用電極を製造することができる。また、第１整型部により整型した第１電析膜の上に第２電析膜を形成することができるため、第２電析膜の析出速度にむらが生じることを抑制することができる。また、析出面のデンドライトや凸部が大きく成長することを抑制することができる。さらに、電析膜の形成を複数段階に分けることにより、電池用電極を多量に製造する場合でも各電池用電極の電析膜の品質を均質化することができる。
本発明の電池用電極の製造装置において、第２整型部は、第２電解液槽に溜める電解液の上に設けられたことが好ましい。
このような構成によれば、第２整型部により第２電析膜の形を整える際に第２電析膜から分離される電極活物質の小片や電解液を第２電解液槽に溜めた電解液中に落とすことができる。このことにより、第２電析膜から分離される電極活物質の小片や電解液を回収するための容器を別に設ける必要がなく装置を簡素化することができる。また、析出面においてデンドライトが大きく成長する前にデンドライトを除去し電解液中に落とすことが可能となるため、析出面から除去したデンドライトを電解液に効率よく再溶解させることができる。
本発明の電池用電極の製造装置において、第２整型部は、第３切削部および第４切削部を有し、第３および第４切削部は、第３切削部と第４切削部との間に実質的に一定の幅の隙間が形成されるように設けられ、第１電解用電極は、第３および第４切削部の間の隙間を通過した第１電解用電極が第２電解液槽に溜める電解液に浸漬されるように設けられ、かつ、第２電解液槽に溜める電解液から引き上げられた第１電解用電極が第３および第４切削部の間の隙間を通過するように設けられたことが好ましい。
このような構成によれば、第２電解液槽中で第２電析膜を析出させた第１電解用電極を第２電解液槽内から抜き出す際に、第３切削部および第４切削部により第２電析膜の析出面に形成されたデンドライトや凸部を切断・除去することができ、第２電析膜を整型することができる。また、第３切削部および第４切削部により第２電析膜の凹凸を有する表層を切断・除去することができ、第２電析膜の表面を平滑化することができる。
【００１５】
本発明の電池用電極の製造装置において、第３および第４切削部は、それぞれ刃形であり、第３および第４切削部は、第３切削部の刃先と第４切削部の刃先とが第２電解液槽に溜める電解液に向かうように設けられたことが好ましい。
このような構成によれば、第１電析膜を削ることなく第１電解用電極を第２電解液槽内に挿入することができ、第１電解用電極を第２電解液槽内から抜き出す際に第２電析膜を削り整型することができる。
本発明の電池用電極の製造装置において、第３および第４切削部は、第３切削部と第４切削部との間の隙間の幅が、第１切削部と第２切削部との間の隙間の幅よりも広くなるように設けられたことが好ましい。
このような構成によれば、第２電解液槽内における電解析出により厚くなった電析膜の析出面のデンドライトや凸部を第３および第４切削部により効率的に除去することができる。
【００１６】
本発明の電池用電極の製造装置において、第１電解液槽に溜める電解液は、第２電解液槽に溜める電解液よりも濃い電解質濃度を有することが好ましい。
このような構成によれば、整型部により電解液中に落としたデンドライトは電解質濃度が高いほど電解液に溶解しやすいため、デンドライトが最も生成しやすい初期段階である第１電解液槽においてデンドライトを溶解しやすくすることができる。
本発明の電池用電極の製造装置において、第１整型部は、第３ローラーおよび第４ローラーを有し、第３および第４ローラーは、第３ローラーと第４ローラーとの間に実質的に一定の幅の隙間が形成されるように設けられ、第１電解用電極は、第３および第４ローラーの間の隙間を通過した第１電解用電極が第１電解液槽に溜める電解液に浸漬されるように設けられ、かつ、第１電解液槽に溜める電解液から引き上げられた第１電解用電極が第３および第４ローラーにより挟圧された状態で第３および第４ローラーの間の隙間を通過するように設けられたことが好ましい。
このような構成によれば、第１電解液槽中で第１電析膜を析出させた第１電解用電極を第１電解液槽内から抜き出す際に、第３ローラーおよび第４ローラーにより第１電解用電極を挟圧することができ、支持体上に形成された第１電析膜を第３ローラーおよび第４ローラーにより整型することができる。このことにより、第１電析膜の析出面に形成されたデンドライトや凸部を除去することができ、第１電析膜の表面を平滑化することができる。
【００１７】
本発明の電池用電極の製造装置において、第１整型部は、第１押圧部材および第２押圧部材を有し、第１および第２押圧部材は、第１電解液槽から抜き出した第１電解用電極を挟圧することにより第１電析膜の形を整えることができるように設けられたことが好ましい。
このような構成によれば、第１電解液槽中で第１電析膜を析出させた第１電解用電極を第１電解液槽内から抜き出した後に、第１押圧部材および第２押圧部材により第１電解用電極を挟圧することができ、支持体上に形成された第１電析膜を第１押圧部材および第２押圧部材により整型することができる。このことにより、第１電析膜の析出面に形成されたデンドライトや凸部を除去することができ、第１電析膜の表面を平滑化することができる。
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。
【００１８】
電池用電極の製造装置の構成
図１、図３（ａ）〜（ｃ）、図４〜１４は本実施形態の電池用電極の製造装置の構成を示す概略断面図であり、図２（ａ）は本実施形態の電池用電極の製造装置に含まれる整型部の概略斜視図であり、図２（ｂ）は（ａ）に示した整型部の概略上面図である。
【００１９】
本実施形態の電池用電極の製造装置２５は、電解液１０を溜める第１電解液槽１と、第１電解用電極３と、第１電解液槽１内に配置される第２電解用電極４と、第１整型部１２とを備え、第１電解用電極３は、第１電解液槽１内に挿入することができるように設けられ、かつ、第１電解液槽１内から抜き出すことができるように設けられ、かつ、支持体６を有し、かつ、第１電解液槽１内に挿入された第１電解用電極３と第２電解用電極４との間に電圧を印加することにより電極活物質である金属からなる第１電析膜７を支持体６上に電解析出させることができるように設けられ、第１整型部１２は、第１整型部１２は、第１電解液槽１に溜める電解液１０から第１電解用電極３が抜き出される際に第１電析膜７の形を整えることができるように設けられたことを特徴とする。
以下、本実施形態の電池用電極の製造装置２５について説明する。
【００２０】
１．電池用電極の製造装置
本実施形態の電池用電極の製造装置２５は、電池用電極を製造するための装置であり、電極活物質である金属を電解析出により製造する装置である。製造した電池用電極は、亜鉛空気電池、リチウム空気電池、ナトリウム空気電池、カルシウム空気電池、マグネシウム空気電池、アルミニウム空気電池、鉄空気電池などの金属空気電池に用いられる電極であってもよく、アルカリ・マンガン電池に用いられる電極であってもよく、マンガン電池に用いられる電池であってもよい。
なお、電池用電極は、本実施形態の電池用電極の製造装置２５に含まれる第１電解用電極３として製造される。
【００２１】
２．電解液槽、電解液
電解液槽１は、電解液１０を溜めることができ、電解液槽１内に第１電解用電極３と、第２、第３、第４または第５電解用電極４、３５、３６、３７とを配置することができるように設けられる。また、電解液槽１は、電解液により腐食されない材料により構成される。さらに、電解液槽１は、電解液槽１に溜める電解液１０を循環させる電解液流路１９および電解液１０に金属イオンを供給する金属供給部１８を備えることができる。
また、電池用電極の製造装置２５は、図３〜７に示したように複数の電解液槽１を備えてもよい。
【００２２】
なお、電解液槽１は、電解液槽１に溜めた電解液１０の伝導度、粘度、ｐＨまたは温度を測定するセンサーを備えてもよい。このことにより電解液１０の状態を測定することができる。
また、電解液槽１は、電解液１０を流動させる攪拌部を備えてもよい。このことにより、電解液槽１０内において電解液に大きな温度差が生じるのを抑制することができる。
【００２３】
電解液槽１に溜める電解液１０は、支持体６上に電解析出させる電析膜７の原料となる金属イオンを含む。また、電解液１０は、電解質水溶液であってもよく、有機電解液であってもよい。また、電解液１０は、アルカリ性の電解質水溶液であってもよく、酸性の電解質水溶液であってもよい。
なお、本明細書において金属イオンを含む電解液とは、溶媒に金属化合物が溶解した電解液をいう。
例えば、金属亜鉛からなる電析膜７を電解析出させる場合、電解液１０には、希硫酸などの希酸、水酸化カリウム水溶液などの水酸化アルカリ水溶液、アンモニア水などに酸化亜鉛（水酸化亜鉛）を溶解させた水溶液を用いることができる。
【００２４】
また、電解液１０には、支持体６上に電解析出させる金属に樹枝状のデンドライトが生成されることを抑制するために、高分子材料を添加することができる。例えば、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）などを添加することができる。また、天然由来の高分子材料としては、にかわや大豆粕などが挙げられる。また、電解液は、高分子材料などのデンドライトの生成を抑制するための添加物を含まなくてもよい。本実施形態の電池用電極の製造装置２５によれば、整型部１２によりデンドライトを除去することが可能であるからである。また、添加物の使用量を減らしてまたは使用せずに電析膜７を析出させることが可能となるため、電析効率および電析膜の品質を向上させることができる。
【００２５】
電解液１０は、電解液槽１外において調製し、電解液槽１に供給してもよい。また、電解液１０は、電解液槽１内において調製してもよい。また、図１に示した金属供給部１８において電解液を調製し電解液槽１に供給してもよい。
【００２６】
また、支持体６上に電析膜７を電解析出させると、電解液中の金属イオンが消費されるため、電解液中に金属イオンを供給する必要がある。
電解液中に金属イオンを供給する方法としては、例えば、電解液中に酸化亜鉛などの金属化合物を電解液槽１に直接投入し、金属化合物を電解液に溶解させることができる。金属化合物を顆粒状とすることにより、金属化合物が電解液に溶解しやすくなり、また、金属化合物の微粒子が電解液中を浮遊し支持体６上に電解析出させる電析膜７に混入することを抑制することができる。
【００２７】
また、電解液中に金属イオンを供給する別の方法としては、図１などに示した電池用電極の製造装置２５が備える金属供給部１８を設ける方法が挙げられる。金属供給部１８は、電解液と酸化亜鉛などの金属化合物とを混合させ金属化合物を電解液に溶解させることができる液槽を含む。金属供給部１８は、金属化合物を電解液に溶解させるために攪拌器を備えてもよい。
【００２８】
電解液槽１と金属供給部１８とは、電解液槽１内の電解液１０が金属供給部１８の液槽に流入するように導通する。また、電解液槽１と金属供給部１８とは、金属供給部１８の液槽から排出される電解液が再び電解液槽１に流入するように導通する。金属供給部１８と電解液槽１とで生じる電解液の循環は、ポンプなどにより生じさせてもよい。また、金属供給部１８などに空冷装置などの電解液冷却手段を設け、電解液１０の温度差を利用して電解液を循環させてもよい。
【００２９】
また、金属供給部１８は、液槽内に酸化亜鉛などの金属化合物を供給できるように設けられる。
このような金属供給部１８を設けることにより、金属化合物が溶解した電解液を電解液槽１に供給することができる。また、金属化合物の微粒子が電解液槽１に溜めた電解液に混入することを抑制することができ、支持体６上に電解析出させる金属に混入することを抑制することができる。
【００３０】
３．電解用電極
第１電解用電極３は、支持体６を有し、支持体６上に電析膜７を電解析出させる際にカソードとなる。また、第１電解用電極３は、本実施形態の電池用電極の製造装置２５により製造される電池用電極となる。また、製造した電池用電極は、支持体６が集電体となり、電析膜７が電極活物質部となり、電池のアノードとなる。
なお、第１電解用電極３は、支持体６上に電析膜７を電解析出させていない場合には支持体６からなり、支持体６上に電析膜７を電解析出させている場合には支持体６と電析膜７とからなる。
【００３１】
第１電解用電極３は、電解液槽１内に挿入することができるように設けられる。このことにより、第１電解用電極３を電解液槽１に溜めた電解液１０に浸漬させることができ、第１電解用電極３においてカソード反応を進行させ電析膜７を電解析出させることができる。
第１電解用電極３は、電解液槽１内から抜き出すことができるように設けられる。このことにより、電析膜７を形成した第１電解用電極３を電解液槽１に溜めた電解液１０から引き上げることができ、電析膜７を形成した第１電解用電極３を電解液槽１内から回収することができる。また、第１電解用電極３を電解液１０から引き上げる際または引き上げた後に、整型部１２により電析膜７の形を整えることができる。
【００３２】
第２、第３、第４または第５電解用電極４、３５、３６、３７は、支持体６上に電析膜７を電解析出させる際にアノードとなる。第２、第３、第４または第５電解用電極４、３５、３６、３７におけるアノード反応は、例えば、電解液１０から酸素ガスを発生させる反応、第２、第３、第４または第５電解用電極４、３５、３６、３７の材料を電解液中に溶出させる反応などである。
第２、第３、第４または第５電解用電極４、３５、３６、３７は、電解液槽１内に配置される。このことにより、第２、第３、第４または第５電解用電極４、３５、３６、３７を電解液槽１に溜めた電解液１０に浸漬させることができ、アノード反応を進行させることができる。
【００３３】
アノード反応が電解液１０から酸素ガスを発生させる反応である場合、第１電解用電極３と、第２、第３、第４または第５電解用電極４、３５、３６、３７との間に適した電圧が印加されると、支持体６上に電析膜７が電解析出し、第２、第３、第４または第５電解用電極４、３５、３６、３７から酸素ガスが発生する。この適した電圧とは、支持体６上に金属を電解析出させるカソード反応の標準電極電位、アノード反応の標準電極電位、カソード反応の過電圧、アノード反応の過電圧などにより決まる。
【００３４】
支持体６は、導電性および電解液に対する耐食性を有し、かつ、その表面上に電析膜を電解析出させることができる材料からなる。例えば、アルカリ性の電解液を用いる場合、支持体６には、ニッケル板、ステンレス板、鉛合金板などの金属板または炭素板を用いることができる。また、支持体６には、樹脂製の板部材にニッケル、ステンレス、鉛合金、金、白金、パラジウムなどをメッキしたものを用いることができる。なお、樹脂製の板部材としては、ＰＶＣ，ＡＢＳ，ＰＥ，ＰＰ，ＰＡ，ＰＴＦＥ，ＥＰなどが挙げられる。
【００３５】
酸性の電解液を用いる場合、支持体６には、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等の貴金属、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎ等の金属並びにこれらの金属の窒化物および炭化物、ステンレス鋼、Ｃｕ−Ｃｒ、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｔｉ−Ｐｔ等の合金を材料とするものが挙げられる。また、支持体６には、樹脂製の板部材に上記の金属をメッキした電極を用いることもできる。なお、樹脂製の板部材としては、ＰＶＣ，ＡＢＳ，ＰＥ，ＰＰ，ＰＴＦＥ，ＥＰなどが挙げられる。
また、支持体６には、アセチレンブラック、バルカン、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、ＶＧＣＦ、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、フラーレン等の化学的に安定で導電性を有する炭素質材料を材料とするものを用いることができる。
【００３６】
支持体６の形状は、対向する第１主要面と第２主要面とを有する板状とすることができる。このことにより、支持体６の第１主要面上および第２主要面上に電析膜７を析出させることができ、支持体上に多くの金属を析出させることができる。
【００３７】
電析膜７は、電極活物質である金属からなる。この電極活物質は、本実施形態の電池用電極の製造装置により製造される電池用電極が用いられる電池の電極活物質である。例えば、製造された電池用電極が亜鉛空気電池、マンガン電池又はアルカリマンガン電池に用いられる場合、電析膜７は金属亜鉛からなる。この場合、電解液１０は亜鉛イオンを含む。製造された電池用電極がリチウム空気電池に用いられる場合、電析膜７は金属リチウムからなる。この場合、電解液１０は、リチウムイオンを含む。製造された電池用電極がナトリウム空気電池に用いられる場合、電析膜７は金属ナトリウムからなる。この場合、電解液１０は、ナトリウムイオンを含む。製造された電池用電極がカルシウム空気電池に用いられる場合、電析膜７は金属カルシウムからなる。この場合、電解液１０は、カルシウムイオンを含む。製造された電池用電極がマグネシウム空気電池に用いられる場合、電析膜７は金属マグネシウムからなる。この場合、電解液１０は、マグネシウムイオンを含む。製造された電池用電極がアルミニウム空気電池に用いられる場合、電析膜７は金属アルミニウムからなる。この場合、電解液１０は、アルミニウムイオンを含む。製造された電池用電極が鉄空気電池に用いられる場合、電析膜７は金属鉄からなる。この場合、電解液１０は、鉄イオンを含む。
【００３８】
また、電析膜７は添加物を含んでもよい。この場合、電解液１０に添加物が加えられる。また、電析膜７は合金であってもよい。この場合、複数の金属を同時に支持体６上に電解析出させる。
【００３９】
電析膜７を電解析出させる反応では、第１電解用電極３から供給される電子と電解液中の金属イオンとが反応し支持体６上に電析膜７が電解析出する。支持体６上にすでに電析膜７が形成されている場合には、形成されている電析膜７上に新たな電析膜７が電解析出する。第１電解用電極３と、第２、第３、第４または第５電解用電極４、３５、３６、３７との間に電圧を印加し続けると、電析膜７が成長し、電析膜７の厚さが少しずつ厚くなっていく。
【００４０】
電析膜７の成長速度は、電解液１０の温度、対極との距離、電流密度、金属イオン濃度、電解質濃度、集電体からの距離、下地電極の微細構造などの影響を受ける。このため、電析膜７の析出面において金属の析出速度にばらつきが生じ、電析膜７の成長に伴い金属のデンドライトが生じたり、析出面に凹凸が生じる場合がある。
【００４１】
アノード反応が電解液１０から酸素ガスが発生する反応である場合、第２、第３、第４または第５電解用電極４、３５、３６、３７には、鉛合金板、鉄板、炭素板などを用いることができ、さらに酸素発生触媒であるＭｎ，Ｃａ，Ｚｎ，Ｃｏを含む酸化物を有することができる。このことにより、電解液１０から酸素ガスが発生するアノード反応の過電圧を小さくすることができ、２つの電解用電極の間に印加する電圧を小さくすることができる。なお、第２、第３、第４または第５電解用電極４、３５、３６、３７で発生させた酸素ガスは、気泡として電解液１０中を浮上し、気体排出路２３から排出される。
【００４２】
４．整型部
整型部１２は、電解液槽１に溜める電解液１０から第１電解用電極が抜き出される際に電析膜７の形を整えることができるように設けられる。また、整型部１２は、電解液槽１に溜める電解液１０の上に設けることができる。整型部１２を設けることにより、電析膜７の成長に伴い生じた金属のデンドライトや析出面の凹凸を除去することができる。また、電析膜７を整型する際に電析膜７から分離する金属の小片や電解液を電解液槽１に溜めた電解液１０中に落とすことができる。
整型部１２は、図１、３〜７に示した電池用電極の製造装置２５が有する整型部１２のように２つの切削部１３からなってもよく、図８、９に示した電池用電極の製造装置２５が有する整型部１２のように２つの切削部１３と２つのローラー２８とからなってもよく、図１０、１１に示した電池用電極の製造装置２５が有する整型部１２のように２つのローラー２８からなってもよく、図１２〜１４に示した電池用電極の製造装置２５が有する整型部１２のように２つの押圧部材４０からなってもよい。
【００４３】
まず、図１、３〜７に示したような２つの切削部１３を有する整型部１２を有する電池用電極の製造装置２５について説明する。なお、切削部１３は、電析膜７を切削することができるものであれば限定されず、例えば、刃形を有することができる。
図１は、本実施形態の電池用電極の製造装置２５の概略断面図であり、図２（ａ）は、図１に示した製造装置２５が有する整型部１２の概略斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示した整型部１２の概略上面図である。なお、図１における整型部１２の断面は、図２（ｂ）の破線Ａ−Ａにおける整型部１２の断面に対応する。
また、図３（ａ）〜（ｃ）は、図１に示した電池用電極の製造装置２５により電池用電極を製造する方法を説明するための電池用電極の製造装置２５の概略断面図である。
【００４４】
図１、３に示した電池用電極の製造装置２５は、製造装置本体と、蓋部材１５が接合された第１電解用電極３とからなる。製造装置本体は、第１切削部１３ａおよび第２切削部１３ｂからなる整型部１２を上部に有し、かつ、第１切削部１３ａおよび第２切削部１３ｂの間の隙間に開口を有する電解液槽１と、電解液槽１の内部に配置された第２電解用電極４とを備える。第１切削部１３ａおよび第２切削部１３ｂは、例えば、図２（ａ）（ｂ）のように第１切削部１３ａと第２切削部１３ｂとの間に実質的に一定の幅ｄ１の隙間が形成されるように設けることができ、この隙間を電解液槽１の開口とすることができる。また、図２では第１切削部１３ａと第２切削部１３ｂとを１つの部材で形成しているが、それぞれ別の部材から形成してもよい。また、第１切削部１３ａと第２切削部１３ｂは、電解液槽１に形成してもよい。
【００４５】
第１電解用電極３は、板状の支持体６を有する。また、第１電解用電極３は、前記開口を通って電解液槽１内に挿入することができ、かつ、前記開口を通って電解液槽１から抜き出すことができるように設けられている。また、第１電解用電極３を電解液槽１内に挿入したとき、蓋部材１５は、整型部１２または電解液槽の上部に固定できるように設けられている。
【００４６】
図１、図３を用いて、電池用電極を製造する方法を説明する。
まず、図３（ａ）のように電解液１０を溜めた電解液槽１中に支持体６（第１電解用電極３）を挿入し、蓋部材１５により電解液槽１の開口を塞ぐ。なお、電解液１０は、電析膜７の原料となる金属イオンを含む電解質水溶液であり、第２電解用電極４は、電解液１０から酸素ガスが発生するアノード反応を進行させることができるように設けられている。
【００４７】
次に、図１に示したような電源回路２１により第１電解用電極３と第２電解用電極４との間に電圧を一定時間印加する。このことにより、第１電解用電極３において、支持体６の第１主要面上および第２主要面上に電析膜７が析出するカソード反応が進行し、第２電解用電極４において、電解液１０から酸素ガスが発生するアノード反応が進行する。このように電圧を印加し電極反応を進行させることにより、図１、図３（ｂ）のように電析膜７が支持体６の第１主要面上および第２主要面上に形成される。なお、電析膜７は、析出面にデンドライトや凹凸を有する。
【００４８】
次に、図３（ｃ）のように、電析膜７が形成された第１電解用電極３を電解液槽１に溜めた電解液１０から引き上げる。この際、電析膜７は、第１切削部１３ａと第２切削部１３ｂとの間の隙間を通過し、整型される。つまり、第１主要面上に形成された電析膜７の析出面に形成されたデンドライトや凸部は、第１切削部１３ａにより切断され、金属の小片３１として電解液中に落ちる。また、第２主要面上に形成された電析膜７の析出面に形成されたデンドライトや凸部は、第２切削部１３ｂにより切断され、金属の小片３１として電解液中に落ちる。このように、整型部１２により、電析膜７の析出面に形成されたデンドライトなどを除去することができ、電析膜７を整型することができる。なお、電解液中に落とした金属の小片３１は、電解液１０に溶解し、電析膜７の原料となる。
また、整型部１２は、電析膜７の厚さが実質的に一定になるように電析膜７を整型してもよい。このことにより、電析膜７の析出面の凹凸を除去することができ、均一な微細構造を有する電析膜７を有する電池用電極を製造することができる。
【００４９】
第１切削部１３ａと第２切削部１３ｂとの幅は、固定されていてもよく、変化させることができるよう構成されていてもよい。また、この幅は、製造する電池用電極が有する電析膜７の厚さに応じて決めることができる。つまり、製造する電池用電極が比較的厚い厚さの電析膜７を有する場合、第１切削部１３ａと第２切削部１３ｂとの幅は広く設定し、製造する電池用電極が比較的薄い厚さの電析膜７を有する場合、第１切削部１３ａと第２切削部１３ｂとの幅は狭く設定する。
【００５０】
整型部１２により電析膜７を整型した第１電解用電極３を再び電解液槽１内に挿入し、整型した電析膜７の上に電析膜を析出させてもよい。このように電析膜７の整型と電解析出とを繰り返すことにより、より厚い電析膜７を形成することができる。つまり、電析膜７の整型により析出面に形成されたデンドライトを除去することができ、第１電解用電極と第２電解用電極とが短絡することを抑制することができるため、より長い時間、電析膜を析出させることができる。
【００５１】
また、第１切削部１３ａおよび第２切削部１３ｂは、第１切削部１３ａの刃先と第２切削部１３ｂの刃先が電解液槽１に溜めた電解液１０に向かうように設けることができる。このことにより、第１電解用電極３を第１切削部１３ａと第２切削部１３ｂとの間の隙間を通過させ電解液槽１内に挿入するとき、電析膜７は第１切削部１３ａおよび第２切削部１３ｂにより削られず、電析膜７を容易に電解液に浸漬することができる。
第１電解用電極３を第１切削部１３ａと第２切削部１３ｂとの間の隙間を通過させ電解液槽１内から抜き出すとき、電析膜７は第１切削部１３ａおよび第２切削部１３ｂにより削られ電析膜７を整型することができる。
【００５２】
電池用電極の製造装置２５は、図４〜７に示したように、図１に示したような電解液槽１を複数有することができる。図４〜７に示した電池用電極の製造装置２５では、４つの電解液槽１ａ〜１ｄを有している。ここでは、電析膜７を形成する電解液槽１が４つの場合について説明するが、電解液槽１の数は、２、３、５、６、７、８、９、１０つであってもよい。
電解液槽１ａは、内部に第２電解用電極４を有し上部に切削部１３ａと切削部１３ｂとからなる整型部１２ａを有し、電解液槽１ｂは、内部に第３電解用電極３５を有し上部に切削部１３ｃと切削部１３ｄとからなる整型部１２ｂを有し、電解液槽１ｃは、内部に第４電解用電極３６を有し上部に切削部１３ｅと切削部１３ｆとからなる整型部１２ｃを有し、電解液槽１ｄは、内部に第５電解用電極３７を有し上部に切削部１３ｇと切削部１３ｈとからなる整型部１２ｄを有する。
【００５３】
第１電解用電極３は、電解液槽１ａ内において電析膜７を形成し、その後、電解液槽１ｂ内においてこの電析膜の上に電析膜７を形成し、その後、電解液槽１ｃ内においてこの電析膜の上に電析膜７を形成し、その後、電解液槽１ｄ内においてこの電析膜の上に電析膜７を形成するように設けられる。また、電析膜７は、第１電解用電極３を各電解液槽１から引き上げる際に整型部１２により整型される。
このように複数の電解液槽１において電析膜７を形成することにより少しずつ電析膜７の厚さを厚くすることができる。各電解液槽１の整型部１２により電析膜７を整型することができるため、デンドライトなどが成長しアノードとカソードが短絡することを抑制することができる。
【００５４】
切削部１３ｇと切削部１３ｈとの隙間の幅ｄ５は、切削部１３ｅと切削部１３ｆとの隙間の幅ｄ４よりも広い。幅ｄ４は、切削部１３ｃと切削部１３ｄとの隙間の幅ｄ３よりも広い。幅ｄ３は、切削部１３ａと切削部１３ｂとの隙間の幅ｄ２よりも広い。このように切削部１３の幅を設定することにより、少しずつ厚くなる電析膜７の析出面に形成されるデンドライトや凸部を効率的に除去することができる。
また、切削部１３ａと切削部１３ｂとにより整型された電析膜７は、幅ｄ２に対応した厚さとなり、切削部１３ｃと切削部１３ｄとにより整型された電析膜７は、幅ｄ３に対応した厚さとなり、切削部１３ｅと切削部１３ｆとにより整型された電析膜７は、幅ｄ４に対応した厚さとなり、切削部１３ｈと切削部１３ｇとにより整型された電析膜７は、幅ｄ５に対応した厚さとなる。このため、複数の電池用電極を図４〜７に示したような電池用電極の製造装置により製造しても、電析膜７の厚さや品質を均一化することができる。このことにより、均質な電析膜７が形成された電池用電極を多量に効率よく製造することができる。
また、電解液槽１を複数とすることで、整型部１２を構成する切削部１３の幅を固定することができ、電析膜７の厚みに伴う幅の変更などの煩雑な工程が不要となる。
【００５５】
また、電解液槽１ａに溜めた電解液１０ａの電解質濃度は、電解液槽１ｂに溜めた電解液１０ｂの電解質濃度よりも高い。電解液１０ｂの電解質濃度は、電解液槽１ｃに溜めた電解液１０ｃの電解質濃度よりも高い。電解液１０ｃの電解質濃度は、電解液槽１ｄに溜めた電解液１０ｄの電解質濃度よりも高い。整型部１２により電解液中に落としたデンドライトは電解質濃度が高いほど電解液に溶解しやすいため、このように電解液槽１に溜める電解液１０の電解質濃度を設定すると、デンドライトが最も生成しやすい初期段階である電解液槽１ａにおいてデンドライトを最も溶解しやすくすることができる。また、最終段階である電解液槽１ｄにおいてデンドライトの生成を抑制することができ、電池用電極の品質を向上させることができる。
また、各電解液槽で電解質濃度に傾斜をつけることにより、同じ印加電力において各電解液槽で析出速度に傾斜を付けることができる。
ここで電解質濃度とは、溶媒に溶けて溶液がイオン伝導性を示す物質の濃度であり、例えば、電解液がアルカリ性の電解質水溶液に金属化合物が溶解した電解液である場合、アルカリ性電解質の濃度である。より具体的に説明すると、電解液が水酸化カリウム水溶液に酸化亜鉛を溶解させた電解液である場合、水酸化カリウムの濃度である。
また、例えば、電解液が酸性の電解質水溶液に金属化合物が溶解した電解液である場合、電解質濃度は酸性電解質の濃度である。
【００５６】
図４では、電解液槽１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが並べて配置され、その上に第１電解用電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが電極支持部材３３に固定されている。第１電解用電極３ａは、電解液槽１ａ内において電析膜が形成された後整型部１２ａで整型され、その後電解液槽１ｂ内において電析膜が形成された後整型部１２ｂで整型された電析膜７ａを有している。また、第１電解用電極３ｂは、電解液槽１ａ内において電析膜が形成された後整型部１２ａで整型された電析膜７ｂを有している。第１電解用電極３ｃ、３ｄは電析膜７を有していない。
【００５７】
電極支持部材３３に固定された第１電解用電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを下降させ、第１電解用電極３ａを電解液槽１ｃ内に挿入し、第１電解用電極３ｂを電解液槽１ｂ内に挿入し、第１電解用電極３ｃを電解液槽１ａ内に挿入する。このとき、切削部１３ａ〜１３ｅは刃先が解液槽１に溜めた電解液に向かうように設けられているため、電析膜７ａ、７ｂは切削部により削られない。
【００５８】
この後、第１電解用電極３ａ〜３ｃにおいて電析膜が析出するカソード反応を進行させると図５のようになる。図５では、第１電解用電極３ａと第４電解用電極３６との間に電圧を印加しすでに形成されていた電析膜上にさらに電析膜を形成し、第１電解用電極３ｂと第３電解用電極３５との間に電圧を印加しすでに形成されていた電析膜上にさらに電析膜を形成し、第１電解用電極３ｃと第２電解用電極４との間に電圧を印加し支持体６ｃ上に電析膜を形成している。電析膜７は、整型部１２によりデンドライトなどを除去する必要が生じる程度まで成長させる。
【００５９】
次に、図６のように、電極支持部材３３に固定された第１電解用電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを上昇させ、第１電解用電極３ａを電解液槽１ｃ内から抜き出し、第１電解用電極３ｂを電解液槽１ｂから抜き出し、第１電解用電極３ｃを電解液槽１ａから抜き出す。この際、第１電解用電極３ａの電析膜７ａは切削部１３ｆ、１３ｅにより削られ析出面のデンドライトや凸部は金属の小片３１として電解液中へ落ちる。また、第１電解用電極３ｂの電析膜７ｂは切削部１３ｃ、１３ｄにより削られ析出面のデンドライトや凸部は金属の小片３１として電解液中へ落ちる。また、第１電解用電極３ｃの電析膜７ｃは切削部１３ａ、１３ｂにより削られ析出面のデンドライトや凸部は金属の小片３１として電解液中へ落ちる。
【００６０】
次に、電極支持部材３３に固定された第１電解用電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを横方向に移動させる。この後、図７に示したように、電極支持部材３３に固定された第１電解用電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを下降させ、第１電解用電極３ａを電解液槽１ｄ内に挿入し、第１電解用電極３ｂを電解液槽１ｃ内に挿入し、第１電解用電極３ｃを電解液槽１ｂ内に挿入し、第１電解用電極３ｄを電解液槽１ａ内に挿入する。
この後、第１電解用電極３ａ〜３ｄにおいて電析膜７を析出させ、整型部１２で電析膜７を整型する。
このように、第１電解用電極３を電解液槽１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの順に挿入していき、それぞれの電解液槽１で電析膜を析出させることにより、品質が高く厚い電析膜７を支持体６上に析出させることができる。
【００６１】
図８、図９に示した電池用電極の製造装置２５では、切削部１３ａの下にローラー２８ａが設けられ、切削部１３ｂの下にローラー２８ｂが設けられている。ローラー２８ａ、２８ｂはそれぞれ外周面に複数のブレード２９を有し、かつ、ローラー２８ａが有するブレード２９とローラー２８ｂが有するブレード２９との間に、切削部１３ａと切削部１３ｂとの間の隙間と実質的に同じ幅の隙間が形成されるように設けられている。また、複数のブレードは、同じ高さで一定の間隔で設けられる。
【００６２】
図８は、第１電解用電極３を電解液槽１内に挿入し、支持体６上に電析膜７を形成した状態での製造装置２５の断面図であり、図９は、電析膜７を形成した第１電解用電極３を電解液槽１内から引き抜き整型部１２により電析膜７を整型する状態での製造装置２５の断面図である。
【００６３】
図９のように電析膜７を形成した第１電解用電極３を電解液槽１内から抜き出すと、電析膜７の上昇に伴い、電析膜７の凹凸を有する表層にローラー２８ａ、２８ｂが有するブレード２９が刺さりローラー２８ａ、２８ｂが回転する。このため、ローラー２８ａとローラー２８ｂとの間の隙間を通過した電析膜７の表層には、ブレード２９により形成された切込みが一定間隔で形成される。
【００６４】
ローラー２８ａ、２８ｂにより切込みが入れられた電析膜７の表層は、電析膜７の上昇に伴い切削部１３ａ、１３ｂにより削られ、析出面のデンドライトや凸部は金属の小片３１として電解液中へ落ちる。このように、電析膜７はローラー２８ａ、２８ｂおよび切削部１３ａ、１３ｂからなる整型部１２により整型され、電析膜７の表面を平滑化することができる。
整型部１２がこのようなローラー２８ａ、２８ｂを有することにより、切削部１３ａ、１３ｂにより電析膜７を削る際に電析膜７が支持体６から剥離することを抑制することができる。
【００６５】
図１０、図１１に示した電池用電極の製造装置２５では、整型部１２としてローラー２８ｃ、２８ｄが設けられている。ローラー２８ｃ、２８ｄは、その間に実質的に一定の幅の隙間が形成されるように設けられ、第１電解用電極３を電解液槽１内に挿入する際および第１電解用電極３を電解液槽１内から抜き出す際にローラー２８ｃとローラー２８ｄとの間の隙間を第１電解用電極３が通過するように設けられている。
図１０は、第１電解用電極３を電解液槽１内に挿入し、支持体６上に電析膜７を形成した状態での製造装置２５の断面図であり、図１１は、電析膜７を形成した第１電解用電極３を電解液槽１内から引き抜き整型部１２により電析膜７を整型する状態での製造装置２５の断面図である。
【００６６】
図１１のように、ローラー２８ｃ、２８ｄは、第１電解用電極３を電解液槽１内から抜き出す際に電解液槽１内において支持体６上に形成された電析膜７を挟圧することができるように設けられる。このことにより、電析膜７の析出面の形状を整型することができ、析出面からデンドライトや凸部を除去することができる。また、電析膜７に含まれていた電解液も電解液槽１内に戻すことができる。
ローラー２８ｃ、２８ｄにより電析膜７を挟圧させるために、ローラー２８ｃ、２８ｄを弾性材料で形成してもよく、弾性を有するローラー支持部３０を設けてもよい。
【００６７】
図１２〜１４に示した電池用電極の製造装置２５では、整型部１２として押圧部材４０ａ、４０ｂが設けられている。押圧部材４０ａ、４０ｂは電解液槽１の上部に設けられ、それぞれ板状である。また、第１電解用電極３を電解液槽１内から引き抜いた後、押圧部材４０ａが支持体６の第１主要面上に析出させた電析膜７の析出面の実質的な全体を押圧し、押圧部材４０ｂが支持体６の第２主要面上に析出させた電析膜７の析出面の実質的な全体を押圧することにより、押圧部材４０ａ、４０ｂが第１電解用電極３を挟圧できるように設けられている。
【００６８】
図１２は、第１電解用電極３を電解液槽１内に挿入し、支持体６上に電析膜７を形成した状態での製造装置２５の断面図であり、図１３は、電析膜７を形成した第１電解用電極３を電解液槽１内から引き抜いた状態での製造装置２５の断面図であり、図１４は電解液槽１内から引き抜いた第１電解用電極３を押圧部材４０ａ、４０ｂで挟圧した状態での製造装置２５の断面図である。
【００６９】
図１４のように、押圧部材４０ａが支持体６の第１主要面上に析出させた電析膜７の析出面の実質的な全体を押圧し、押圧部材４０ｂが支持体６の第２主要面上に析出させた電析膜７の析出面の実質的な全体を押圧することにより、電析膜の析出面を整型することができ、析出面のデンドライトや凸部を除去することができる。また、電析膜７に含まれていた電解液も電解液槽１内に戻すことができる。
押圧部材４０ａ、４０ｂは、手動で第１電解用電極３を挟圧できるように設けられてもよく、モーターなどの動力を利用して第１電解用電極３を挟圧できるように設けられてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１、１ａ〜１ｄ： 電解液槽    ３、３ａ〜３ｄ：第１電解用電極    ４：第２電解用電極    ６、６ａ〜６ｄ：支持体    ７、７ａ〜７ｃ：電析膜    １０、１０ａ〜１０ｄ：電解液    １２、１２ａ〜１２ｄ：整型部    １３、１３ａ〜１３ｈ：切削部    １５、１５ａ〜１５ｄ：蓋部材    １８：金属供給部    １９：電解液流路    ２１：電源回路    ２３：気体排出路    ２５：電池用電極の製造装置    ２８、２８ａ〜２８ｄ：ローラー    ２９：ブレード    ３０：ローラー支持部    ３１：電極活物質（金属）の小片    ３３：電極支持部材    ３５：第３電解用電極    ３６：第４電解用電極    ３７：第５電解用電極    ４０、４０ａ、４０ｂ：押圧部材    ４１：制御部材
１０１：亜鉛電極    １０３：アルカリ性電解液    １０５：空気極    １０６：アニオン交換膜
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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