(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電箔コイルからウェブ状の集電箔を巻き出す巻出機と、ウェブ状の集電箔の上面に電極用ペーストを塗工する塗工機と、電極用ペーストが塗工された塗工部を備えた集電体を乾燥する乾燥炉と、乾燥された集電体をコイル状に巻き取る巻取機とを備え、ウェブ状の集電箔が巻出機から巻き出されて、巻取機まで連続的に搬送される間に、電極材料を溶媒に溶かした電極ペーストを集電箔に連続的に塗工した集電体を、乾燥炉にて乾燥する乾燥工程を備える電池用電極の製造方法において、
前記集電体の速度は、前記集電体の塗工開始部が、前記乾燥炉内に到達した時の搬送速度を初期搬送速度とし、前記乾燥炉の炉内温度が乾燥安定段階における一定温度になった後の搬送速度を定常搬送速度とし、
前記集電体の塗工開始部が前記乾燥炉内に到達してから、前記乾燥炉の炉内温度が前記一定温度になった後に、前記集電体の搬送速度を前記初期搬送速度から前記定常搬送速度に上昇させることを特徴とする電池用電極の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載する電池用電極の製造方法において、
前記電極用ペーストを塗工ダイに供給する供給回路における圧力と流量から前記電極用ペーストの粘度を推定し、該粘度に比例して前記初期搬送速度自体を上昇させることを特徴とする電池用電極の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する電池用電極の製造方法において、
前記初期搬送速度より速く前記定常搬送速度より遅い中間搬送速度は、前記塗工開始部が前記乾燥炉内に到達したときの当初温度と、前記集電体が前記乾燥炉に搬送される際、前記電極用ペーストに含まれる気化媒体の気化熱によって、前記乾燥炉の炉内温度が低下した最大低下温度との炉内温度変化量に基づいて決定され、前記塗工開始部が前記乾燥炉内に到達したときの炉内温度変化量に比例して前記中間搬送速度自体を下降させることを特徴とする電池用電極の製造方法。
【請求項４】
請求項２に記載する電池用電極の製造方法に用いる電池用電極の製造装置であって、
前記供給回路には、圧力計と流量計とを備え、
前記圧力計及び前記流量計の計測値から演算する前記電極用ペーストの粘度に基づき、前記初期搬送速度を決定する搬送速度制御部を有することを特徴とする電池用電極の製造装置。
【請求項５】
請求項３に記載する電池用電極の製造方法に用いる電池用電極の製造装置であって、
前記乾燥炉の乾燥室内には、炉内温度を計測する炉内温度計を備え、
前記塗工開始部が前記乾燥炉内に到達したときの炉内温度変化を前記炉内温度計の計測値から演算し、該演算結果に基づき前記中間搬送速度を決定する搬送速度制御部を有することを特徴とする電池用電極の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池用電極の製造方法及び製造装置に関し、特に、電極材料を溶媒に溶かした電極用ペースト（塗工液）を集電箔に塗工した集電体を乾燥する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、リチウムイオン二次電池の電極（正極及び負極）は、電極材料である活物質及びバインダ樹脂や増粘剤等を溶媒に溶かしてスラリー状にした電極用ペーストを、アルミ箔や銅箔などの集電箔上に塗工機で塗工した集電体を、所定の搬送速度で乾燥炉内を搬送して、溶媒を蒸発させて乾燥することによって製造される。
そのため、乾燥炉の炉内温度が、乾燥するために必要な温度幅に到達すると、塗工が開始されて、塗工された集電体が乾燥炉内を搬送される。
ところが、例えば、図８に示すように、集電体の塗工開始部が乾燥炉内に入ると、炉内温度Ｄが急激に低下してしまう。炉内温度Ｄの急激な低下は、塗工部に含まれる溶媒や水分が蒸発する気化熱により、乾燥炉内の熱エネルギーが消費されるからである。通常、低下した分の温度は、塗工・乾燥を行いながら、温度制御によって回復させている。
しかし、電極用ペースト内の溶媒量（水分を含む。）が多く、気化熱による温度低下分が大きい場合は、炉内温度Ｄが昇温完了幅ＤＷを下まわってしまうことがある。昇温完了幅ＤＷとは、未乾燥のまま集電体が搬送されてしまい、電池ケース挿入時に電極材料の剥れ等を生じさせないよう、集電体を乾燥するために必要な炉内温度Ｄの温度幅である。したがって、炉内温度Ｄが昇温完了幅ＤＷを下まわると、集電体が十分乾燥されないまま搬送されて、電極材料の剥れ等の品質不良に繋がる恐れがある。また、不十分な乾燥状態で集電体を搬送すると、搬送設備のロール等が電極用ペーストで汚れ、清掃が必要となって生産性が低下する。
【０００３】
このような未乾燥のまま集電体が搬送されるのを防止するため、例えば、電極用ペースト内に温度測定手段を埋設し、該温度測定手段の乾燥装置内での移動時間又は移動距離に対する温度変化の屈曲点により電極用ペーストの乾燥状態を評価する方法が知られている（特許文献１を参照）。一般に、温度変化の屈曲点は、溶媒が一定の割合で蒸発する恒率乾燥状態から、溶媒の蒸発が実質的に終了する減率乾燥状態に変化するときに発生するからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１７８７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術は、溶媒が一定の割合で蒸発する恒率乾燥状態から、溶媒の蒸発が実質的に終了する減率乾燥状態に変化するときの温度変化の屈曲点を利用するものであるため、乾燥初期段階で起こる乾燥炉内の急激な温度低下を評価することはできない。
したがって、特許文献１の技術を用いても、乾燥初期において、未乾燥のまま集電体が搬送されるのを低減することはできない。
【０００６】
一方、乾燥初期において、未乾燥のまま集電体が搬送されるのを防止するため、予め温度低下の幅を見込んで、乾燥初期の炉内温度を上げておくことは可能である。
しかし、乾燥初期の炉内温度を必要以上に昇温しておくことは、その昇温中に乾燥炉内に留まっている未塗工の集電箔に熱的ダメージを与えることになり、最悪の場合には搬送中に箔切れを起こす可能性もある。また、電極材料自体の含水率や材料開封後の時間経過等による吸水量が異なるため、電極用ペーストの水分量（又は粘度）はバラツキが大きく、乾燥初期段階で起こる乾燥炉内の温度低下の幅も大きく変化する。さらに、炉内温度の変化には、電極用ペースト中の溶媒量のバラツキも影響する。
したがって、予め温度低下の幅を見込んで、乾燥初期の炉内温度を上げておくことは、リスクや不安定要素が多く事実上困難である。
【０００７】
また、初期温度低下分の熱容量をも見込んだ乾燥炉を製作すればよいが、塗り始めの時だけの問題なので、本来は不要なエネルギーであって省エネの観点から好ましくない。
さらに、初期温度低下分を急激に回復できるだけの熱源（ヒータ等）を乾燥炉に組み込んでおけばよいが、これも塗り始めの時だけの問題なので、本来は不要の装置であって設備コストの観点から好ましくない。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、乾燥炉内における集電体の塗工開始部による気化媒体（溶媒及び水分）の絶対量を抑制して、乾燥炉内の初期温度低下分を所定の昇温完了幅内に収める電池用電極の製造方法及び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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の電池用電極の製造方法及び製造装置は、次のような構成を有している。
（１）集電箔コイルからウェブ状の集電箔を巻き出す巻出機と、ウェブ状の集電箔の上面に電極用ペーストを塗工する塗工機と、電極用ペーストが塗工された塗工部を備えた集電体を乾燥する乾燥炉と、乾燥された集電体をコイル状に巻き取る巻取機とを備え、ウェブ状の集電箔が巻出機から巻き出されて、巻取機まで連続的に搬送される間に、電極材料を溶媒に溶かした電極ペーストを集電箔に連続的に塗工した集電体を、乾燥炉にて乾燥する乾燥工程を備える電池用電極の製造方法において、
前記集電体の速度は、前記集電体の塗工開始部が、前記乾燥炉内に到達した時の搬送速度を初期搬送速度とし、前記乾燥炉の炉内温度が乾燥安定段階における一定温度になった後の搬送速度を定常搬送速度とし、
前記集電体の塗工開始部が前記乾燥炉内に到達してから、前記乾燥炉の炉内温度が前記一定温度になった後に、前記集電体の搬送速度を前記初期搬送速度から前記定常搬送速度に上昇させることを特徴とする。 
【００１０】
（２）（１）に記載する電池用電極の製造方法において、
前記電極用ペーストの供給回路における圧力と流量から前記電極用ペーストの粘度を推定し、該粘度に比例して前記初期搬送速度自体を上昇させることを特徴とする。
（３）（１）又は（２）に記載する電池用電極の製造方法において、
前記初期搬送速度より速く前記定常搬送速度より遅い中間搬送速度は、前記塗工開始部が前記乾燥炉内に到達したときの当初温度と、前記集電体が前記乾燥炉に搬送される際、前記電極用ペーストに含まれる気化媒体の気化熱によって、前記乾燥炉の炉内温度が低下した最大低下温度との炉内温度変化量に基づいて決定され、前記塗工開始部が前記乾燥炉内に到達したときの炉内温度変化量に比例して前記中間搬送速度自体を下降させることを特徴とする。
（４）（２）に記載する電池用電極の製造方法に用いる電池用電極の製造装置であって、
前記供給回路には、圧力計と流量計とを備え、
前記圧力計及び前記流量計の計測値から演算する前記電極用ペーストの粘度に基づき、前記初期搬送速度を決定する搬送速度制御部を有することを特徴とする。
（５）（３）に記載する電池用電極の製造方法に用いる電池用電極の製造装置であって、
前記乾燥炉の乾燥室内には、炉内温度を計測する炉内温度計を備え、
前記塗工開始部が前記乾燥炉内に到達したときの炉内温度変化を前記炉内温度計の計測値から演算し、該演算結果に基づき前記中間搬送速度を決定する搬送速度制御部を有することを特徴とする。 
【発明の効果】
【００１１】
次に、本発明に係る電池用電極の製造方法及び製造装置の作用及び効果について説明する。
（１）集電箔コイルからウェブ状の集電箔を巻き出す巻出機と、ウェブ状の集電箔の上面に電極用ペーストを塗工する塗工機と、電極用ペーストが塗工された塗工部を備えた集電体を乾燥する乾燥炉と、乾燥された集電体をコイル状に巻き取る巻取機とを備え、ウェブ状の集電箔が巻出機から巻き出されて、巻取機まで連続的に搬送される間に、電極材料を溶媒に溶かした電極ペーストを集電箔に連続的に塗工した集電体を、乾燥炉にて乾燥する乾燥工程を備える電池用電極の製造方法において、集電体の速度は、集電体の塗工開始部が乾燥炉内に到達した時の搬送速度を初期搬送速度とし、乾燥炉の炉内温度が乾燥安定段階における一定温度になった後の搬送速度を定常搬送速度とし、集電体の塗工開始部が乾燥炉内に到達してから、乾燥炉の炉内温度が一定温度になった後に、集電体の搬送速度を初期搬送速度から定常搬送速度に上昇させることを特徴とするので、乾燥炉内に入る集電体の塗工開始部による気化媒体（溶媒及び水分）の絶対量を抑制して、乾燥炉内の初期温度低下分を所定の昇温完了幅内に収めることができる。 
【００１２】
すなわち、集電体の塗工開始部が乾燥炉内に到達してから、乾燥炉の炉内温度が一定温度になった後に、集電体の搬送速度を初期搬送速度から定常搬送速度に上昇させるので、塗工を開始してから集電体の塗工開始部が乾燥炉内に到達するまでは、定常搬送速度より低速の初期搬送速度で集電体を搬送する。そのため、乾燥炉内に入る集電体の塗工開始部に含まれる気化媒体（溶媒及び水分）の絶対量は、定常搬送速度より低速である分だけ、乾燥初期においては定常状態より徐々に増加することになる。したがって、乾燥初期において乾燥炉内における気化媒体（溶媒及び水分）の絶対量の増加スピードが抑制されて、乾燥炉内の熱量が、気化媒体（溶媒及び水分）の気化熱によって、急激に奪われることもない。
その結果、乾燥初期において、特に昇温することなく、乾燥炉内における気化熱による初期温度低下分を低減して、初期温度を所定の昇温完了幅内に収めることができる。そして、特に昇温することなく、乾燥炉内の初期温度を所定の昇温完了幅内に収めることができるので、乾燥初期において、余分なエネルギーを消費せずに乾燥に必要な温度を保つことができ、未乾燥のまま集電体が搬送されるのを低減することができる。
さらに、この搬送速度制御によれば、予め温度低下の幅を見込んで、乾燥初期の炉内温度を昇温しておく必要はないので、昇温中に乾燥炉内に留まっている未塗工の集電箔に熱的ダメージを与えることもない。その結果、箔切れ等による生産性の低下を招くこともない。
また、初期温度低下分の熱容量をも見込んだ乾燥炉を製作する必要はなく、余分な熱源（ヒータ等）を乾燥炉に組み込む必要もないので、省エネや設備コストの観点からも好ましい。 
【００１３】
（２）（１）に記載する電池用電極の製造方法において、電極用ペーストの供給回路における圧力と流量から電極用ペーストの粘度を推定し、該粘度に比例して初期搬送速度自体を上昇させることを特徴とするので、電極用ペーストに含まれる気化媒体（溶媒及び水分）の絶対量に応じた初期搬送速度にすることができる。
すなわち、電極用ペーストの粘度が高い場合は、同じ容積に含まれる溶媒や水分が少なくなる。そのため、初期搬送速度を上昇させても、乾燥炉内における気化媒体（溶媒及び水分）の絶対量の増加スピードは抑制することができる。したがって、電極用ペーストの粘度に比例して初期搬送速度を上昇させても、集電体の塗工開始部に含まれる気化媒体（溶媒及び水分）の気化熱によって、乾燥炉内の熱量が急激に奪われることもないので、気化熱による初期温度低下分を所定の昇温完了幅内で吸収することができる。その結果、乾燥初期において、未乾燥のまま集電体が搬送されるのを確実に低減するとともに、生産性をより向上することができる。 
【００１４】
（３）（１）又は（２）に記載する電池用電極の製造方法において、初期搬送速度より速く定常搬送速度より遅い中間搬送速度は、塗工開始部が乾燥炉内に到達したときの当初温度と、集電体が乾燥炉に搬送される際、電極用ペーストに含まれる気化媒体の気化熱によって、乾燥炉の炉内温度が低下した最大低下温度との炉内温度変化量に基づいて決定され、塗工開始部が乾燥炉内に到達したときの炉内温度変化量に比例して中間搬送速度自体を下降させることを特徴とするので、塗工開始部が乾燥炉内に到達したとき電極用ペーストに含まれる気化媒体（溶媒及び水分）の気化熱によって現実に変化した炉内温度に応じた中間搬送速度にすることができる。
すなわち、初期搬送速度と定常搬送速度との間に中間搬送速度を設定し、塗工開始部が乾燥炉内に到達したときの炉内温度変化量に比例して中間搬送速度を下降させるので、塗工開始部が乾燥炉内に到達したとき電極用ペーストに含まれる気化媒体（溶媒及び水分）の気化熱によって生じる炉内温度の変化が大きいときには、中間搬送速度を初期搬送速度に近づける一方、炉内温度の変化が小さいときには、中間搬送速度を定常搬送速度に近づけることができる。つまり、乾燥初期における現実の炉内温度の変化によって、乾燥炉内における気化媒体（溶媒及び水分）の絶対量をより正確に抑制して、気化熱による初期温度低下分を所定の昇温完了幅内で確実に吸収することができる。その結果、乾燥初期において、未乾燥のまま集電体が搬送されるのをより確実に低減するとともに、生産性をより一層向上することができる。 
【００１５】
（４）（２）に記載する電池用電極の製造方法に用いる電池用電極の製造装置であって、供給回路には、圧力計と流量計とを備え、圧力計及び流量計の計測値から演算する電極用ペーストの粘度に基づき、初期搬送速度を決定する搬送速度制御部を有することを特徴とするので、電極用ペーストに含まれる気化媒体（溶媒及び水分）の絶対量に応じた初期搬送速度にすることができる。
すなわち、電極用ペーストを塗工ダイに供給する供給回路に備えた圧力計と流量計の計測値から、例えば、ポアズイユ（Poiseuille）の式に基づき集電箔に塗工された電極用ペーストの粘度を近似的に演算することができる。電極用ペーストの粘度が高い場合は、同じ容積に含まれる溶媒や水分が少なくなる。そのため、演算した電極用ペーストの粘度に基づいて初期搬送速度を決定すれば、乾燥炉内における気化媒体（溶媒及び水分）の絶対量の増加スピードを抑制することができる。乾燥炉内における気化媒体（溶媒及び水分）の絶対量の増加スピードを抑制すれば、集電体の塗工開始部に含まれる気化媒体（溶媒及び水分）の気化熱によって、乾燥炉内の熱量が急激に奪われることもない。そのため、加熱ヒータ等によって昇温することなく、気化熱による初期温度低下分を所定の昇温完了幅内で吸収することができる。その結果、乾燥初期において、未乾燥のまま集電体が搬送されるのを確実に低減するとともに、生産性をより向上することができる。
【００１６】
（５）（３）に記載する電池用電極の製造方法に用いる電池用電極の製造装置であって、乾燥炉の乾燥室内には、炉内温度を計測する炉内温度計を備え、塗工開始部が乾燥炉内に到達したときの炉内温度変化を炉内温度計の計測値から演算し、該演算結果に基づき中間搬送速度を決定する搬送速度制御部を有することを特徴とするので、塗工開始部が乾燥炉内に到達したとき電極用ペーストに含まれる気化媒体（溶媒及び水分）の気化熱によって現実に変化した炉内温度に応じた中間搬送速度にすることができる。
すなわち、乾燥炉の乾燥室内には、炉内温度を計測する炉内温度計を備えているので、塗工開始部が乾燥炉内に到達したとき電極用ペーストに含まれる気化媒体（溶媒及び水分）の気化熱によって生じる炉内温度の変化を現実に計測できる。したがって、現実に計測した炉内温度の変化が大きいときには、中間搬送速度を初期搬送速度に近づける一方、炉内温度の変化が小さいときには、中間搬送速度を定常搬送速度に近づけることができる。つまり、乾燥初期における現実の炉内温度の変化によって、乾燥炉内における気化媒体（溶媒及び水分）の絶対量をより正確に抑制して、気化熱による初期温度低下分を所定の昇温完了幅内で確実に吸収することができる。その結果、乾燥初期において、未乾燥のまま集電体が搬送されるのをより確実に低減するとともに、生産性をより一層向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る実施形態である電池用電極の製造装置の模式的断面図である。
【図２】図１に示す電池用電極の製造装置における塗工機の模式的詳細図である。
【図３】図１に示す電池用電極の製造装置における塗工機の供給回路で計測した圧力値と流量値とから電極用ペーストの粘度を推定する説明図である。
【図４】図１に示す電池用電極の製造装置において電極用ペーストの粘度から初期搬送速度を決定する説明図である。
【図５】本発明に係る第１実施形態における乾燥初期の炉内温度変化を説明する説明図である。
【図６】図１に示す電池用電極の製造装置において塗工開始部が乾燥炉内に到達したときの炉内温度変化量から中間搬送速度を決定する説明図である。
【図７】本発明に係る第２実施形態における乾燥初期の炉内温度変化を説明する説明図である。
【図８】従来の乾燥炉における乾燥初期の炉内温度変化を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明に係る電池用電極の製造方法及び製造装置について、図面を参照して詳細に説明する。図１に、本発明に係る実施形態である電池用電極の製造装置の模式的断面図を示す。図２に、図１に示す電池用電極の製造装置における塗工機の模式的詳細図を示す。
図１に示すように、電池用電極の製造装置１００は、集電箔コイルからウェブ状の集電箔を巻き出す巻出機３と、ウェブ状の集電箔Ｚの上面に電極用ペースト（塗工液）Ｗを塗工する塗工機１と、電極用ペーストＷが塗工された塗工部Ｓを備えた集電体Ｃを乾燥する乾燥炉２と、乾燥された集電体Ｃをコイル状に巻き取る巻取機４とを備えている。巻出機３、塗工機１、乾燥炉２、及び巻取機４の間には、搬送ロール５１、５２、５３が配設されている。
以下に、塗工機１、乾燥炉２、巻出機３、及び巻取機４の基本構造について順に説明する。
【００１９】
＜塗工機の基本構造＞
はじめに、本発明に係る電池用電極の製造装置１００における塗工機１の基本構造について説明する。
図１及び図２に示すように、塗工機１は、塗工ダイ１１、バックアップロール１２、供給回路１３、切換え弁１４、貯蔵タンク１５、及び搬送速度制御部１６を備えている。
塗工ダイ１１は、供給路１３１から供給される電池用ペーストＷを集電箔Ｚの上面に塗工する装置である。塗工ダイ１１と集電箔Ｚとの隙間は、送りモータＭ２によって調整可能となっていて、塗工部Ｓの厚みを調節する。集電箔Ｚは、バックアップロール１２の外周面に沿って搬送される。バックアップロール１２は、駆動用の搬送モータＭ３に連結されている。搬送モータＭ３は、集電箔Ｚの搬送速度を制御する搬送速度制御部１６と電気的に接続されている。搬送速度は、塗工部Ｓの厚み、幅、溶媒の種類等によって異なるが、例えば、数百ｃｍ〜数ｍ／秒程度である。
【００２０】
供給回路１３は、塗工ダイ１１と貯蔵タンク１５とを連通する供給路１３１を備えて、途中に設けた供給ポンプＭ１によって貯蔵タンク１５内の電極用ペーストＷを塗工ダイ１１に送り出している。供給路１３１の途中から循環路１３２が分岐されている。分岐箇所には、切換え弁１４が設けられていて、塗工ダイ１１の塗工開始と塗工終了を切り替えている。切換え弁１４が塗工終了側に切り替えられた時には、貯蔵タンク１５から送り出される電極用ペーストＷは、循環路１３２を経由して、貯蔵タンク１５に戻される。
供給路１３１の切換え弁１４と供給ポンプＭ１との間には、流量計ＦＬ１が設置されている。また、供給路１３１の切換え弁１４と塗工ダイ１１との間には、第１圧力計ＰＳ１が設置されている。また、循環路１３２の切換え弁１４と貯蔵タンク１５との間には、第２圧力計ＰＳ２が設置されている。流量計ＦＬ１と第１圧力計ＰＳ１及び第２圧力計ＰＳ２は、それぞれ搬送速度制御部１６と電気的に接続されている。
【００２１】
＜乾燥炉の基本構造＞
次に、本発明に係る電池用電極の製造装置１００における乾燥炉２の基本構造について説明する。
図１に示すように、乾燥炉２は、所定の空間を有する乾燥室２１を備えている。乾燥室２１の上方には、加熱ノズル２２が複数個配置されている。加熱ノズル２２からは、熱風が下方に放出される。乾燥室２１における搬送方向（矢印Ａの方向）前端及び後端の中央付近には、集電体Ｃが通過する入出口が設けられ、入出口の間は、集電体Ｃの下面を支持する炉内ロール２３が所定の間隔で配置されている。乾燥室２１の入り口付近の上方には、集電体Ｃの塗工部Ｓを検出する非接触型検出器２５が配置されている。また、乾燥室２１の入り口付近には炉内温度計２４が配置されている。
なお、塗工部Ｓを検出する非接触型検出器２５を乾燥室２１の入り口付近に配置しなくても、塗工開始されてからの搬送距離に基づいて塗工開始部Ｓ１が乾燥炉２内に到達したことを判断してもよい。したがって、その場合は非接触型検出器２５を配設する必要がない。
【００２２】
＜巻出機及び巻取機の基本構造＞
次に、本発明に係る電池用電極の製造装置１００における巻出機３及び巻取機４の基本構造について説明する。
図１に示すように、巻出機３は、巻出リール３１と巻出テンションロール３２とを備えている。巻出リール３１は、集電箔コイルＣＯの芯部を支持しながら回転して、集電箔Ｚをウェブ状に巻き戻す装置である。巻出テンションロール３２は、集電箔コイルＣＯの巻き癖を矯正するため、所定の張力を集電箔Ｚに作用させるように設置されている。
【００２３】
図１に示すように、巻取機４は、巻取リール４１と巻取テンションロール４２とを備えている。巻取リール４１は、集電体コイルＣＣの芯部を支持しながら回転して、乾燥された集電体Ｃを巻き取る装置である。巻取テンションロール４２は、集電体Ｃに所定の張力を作用させて、巻き取られる集電体コイルＣＣが緩みにくくしている。なお、巻出リール３１及び巻取リール４１は、前述した塗工機１のバックアップロール１２と同期しながら回転し、集電箔Ｚに弛み等を生じないようにしている。
巻き取られた集電体コイルＣＣは、所定の長さ及び幅に切断されから、図示しない電池用電極６０とされる。電池用電極６０は、正極用であっても負極用であってもよい。
【００２４】
＜搬送速度の制御方法＞
次に、本発明に係る電池用電極６０の製造装置１００における搬送速度の制御方法について説明する。搬送速度の制御方法には、２つの実施形態がある。
第１実施形態は、集電体Ｃの塗工開始部Ｓ１が乾燥炉２内に到達した後に、集電体Ｃの搬送速度Ｔを乾燥初期段階の初期搬送速度Ｔ１から乾燥安定段階の定常搬送速度Ｔ３に上昇させる制御方法である。そして、初期搬送速度Ｖ１は、電極用ペーストＷの粘度を推定し、該粘度に基づいて決定する制御方法である。
第２実施形態は、初期搬送速度Ｔ１と定常搬送速度Ｔ３との間に中間搬送速度Ｔ２を設定し、塗工開始部Ｓ１が乾燥炉２内に到達したときの炉内温度変化量ΔＤに基づいて中間搬送速度Ｔ２を決定する。
【００２５】
（第１実施形態の搬送速度）
はじめに、第１実施形態の搬送速度Ｔについて説明する。図３に、図１に示す電池用電極の製造装置における塗工機の供給回路で計測した圧力値と流量値とから電極用ペーストの粘度を推定する説明図を示す。図４に、図１に示す電池用電極の製造装置において電極用ペーストの粘度から初期搬送速度を決定する説明図を示す。図５に、本発明に係る第１実施形態における乾燥初期の炉内温度変化を説明する説明図を示す。
【００２６】
一般に、細管中に液体を流したとき、その液体の絶対粘度（単位Ｐa・ｓ＝Ｎ・ｍ−２・ｓ）は、圧力に比例し流量に反比例するポアズイユ（Poiseuille）の式を近似的に適用できる。図３は、本発明者らの実験データから求めた関係を概念図にしたものである。
図２の塗工機１における供給路１３１及び循環路１３２は、一般に、細管であると仮定できるので、図３に示すように、流量計ＦＬ１の流量値がＦ１で、第１圧力計ＰＳ１又は第２圧力計ＰＳ２の圧力値がＰ１のときには、電極用ペーストＷの粘度をＶ１と近似的に求めることができる。
【００２７】
次に、図４に示すように、電極用ペーストＷの粘度Ｖと搬送速度Ｔとの比例式（Ｖ＝ＫＴ）を実験データに基づいて作成しておき、図３で求めた電極用ペーストＷの粘度Ｖ１を当てはめて初期搬送速度Ｔ１を求める。電極用ペーストＷの粘度Ｖと搬送速度Ｔとの比例式（Ｖ＝ＫＴ）は、電極用ペーストＷの粘度Ｖから塗工部Ｓにおける単位体積当たりの気化媒体量（溶媒及び水分）を推定した上で、その気化媒体の気化熱によって炉内温度Ｄが低下する炉内温度変化量ΔＤを、昇温完了幅ＤＷに収まるように設定する。
ここで、昇温完了幅ＤＷは、未乾燥のまま集電体Ｃが搬送されてしまい、電池ケース挿入時に電極材料の剥れ等を生じさせないよう、集電体Ｃを乾燥するために必要な炉内温度Ｄの温度幅である。また、炉内温度変化量ΔＤは、塗工開始部Ｓ１が乾燥炉２内に到達したときにおける当初温度Ｄ１と最大低下温度Ｄ２との差である。なお、Ｋは、炉内温度変化量ΔＤによって低下する炉内温度Ｄが昇温完了幅ＤＷに収まるように設定した正の定数である。
【００２８】
図５に示すように、本発明の第１実施形態では、集電体Ｃの搬送速度Ｔを乾燥初期段階では初期搬送速度Ｔ１とし、集電体Ｃの塗工開始部Ｓ１が乾燥炉２内に到達して炉内温度Ｄが安定温度Ｄ３になってから、初期搬送速度Ｔ１から乾燥安定段階の定常搬送速度Ｔ３に上昇させる。
したがって、第１実施形態の搬送速度制御によれば、最大低下温度Ｄ２が、搬送速度Ｔを初期乾燥段階から乾燥安定段階（安定温度Ｄ３の状態）の搬送速度Ｔ３としたことによる従来の最大低下温度Ｄ４のように、昇温完了幅ＤＷを超えて低下することはない。その結果、未乾燥のまま集電体Ｃが搬送されてしまい、電池ケース挿入時に電極材料の剥れ等を生じさせる品質不良を低減できる。
【００２９】
（第２実施形態の搬送速度）
次に、第２実施形態の搬送速度Ｔについて説明する。図６に、図１に示す電池用電極の製造装置において塗工開始部が乾燥炉内に到達したときの炉内温度変化量から中間搬送速度を決定する説明図を示す。図７に、本発明に係る第２実施形態における乾燥初期の炉内温度変化を説明する説明図を示す。
第２実施形態では、乾燥初期における現実の炉内温度変化量ΔＤを踏まえて、初期搬送速度Ｔ１から定常搬送速度Ｔ３へスムーズに速度移行するとの考え方に基づき、初期搬送速度Ｔ１と定常搬送速度Ｔ３との間に中間搬送速度Ｔ２を設定した。そのため、図１に示すように、乾燥室２１入り口付近の上方に配設された非接触型検出器２５によって塗工開始部Ｓ１の先端が乾燥炉２内に、例えば、半分以上挿入されたときを検出し、そのとき乾燥室２１入り口付近の下方に配設された炉内温度計２４によって計測された当初温度Ｄ１と最大低下温度Ｄ２との差である現実の温度変化量ΔＤを演算する。ただし、非接触型検出器２５を配設しない場合には、塗工機１で塗工開始時を記憶し、塗工ダイ１１から乾燥炉入口までの距離を塗工開始部Ｓ１が搬送される搬送時間を塗工開始時に加算して、塗工開始部Ｓ１の先端が乾燥炉２内に、挿入されたときを検出する。温度変化量ΔＤの演算は、搬送速度制御部１６にて行う。なお、図７に示すように、最大低下温度Ｄ２は、当初温度Ｄ１の下降開始時Ｙ１から一定時間経過時Ｙ２における温度としてもよい。
【００３０】
次に、図６に示すように、炉内温度変化量ΔＤと搬送速度Ｔとの比例式（Ｖ＝ｎＴ＋ｍ）を実験データに基づいて作成しておき、現実の炉内温度変化量ΔＤを当てはめて中間搬送速度Ｔ２を求める。
ここで、炉内温度変化量ΔＤと搬送速度Ｔとの比例式（Ｖ＝ｎＴ＋ｍ）における、ｎは負の定数で、ｍは正の定数であるが、炉内温度変化量ΔＤが大きいときは中間搬送速度Ｔ２を遅くして、気化媒体（溶媒及び水分）の絶対量が、乾燥室２１内で増加し過ぎないように定数ｎ、ｍを設定している。そのため、気化媒体（溶媒及び水分）の絶対量が乾燥炉２内で増加し過ぎて、未乾燥の集電体Ｃが搬送されることを確実に低減することができる。一方、炉内温度変化量ΔＤが小さいときは、中間搬送速度Ｔ２を速くするように定数ｎ、ｍを設定している。中間搬送速度Ｔ２を速くすることによって、全体の乾燥時間を短縮することができ、電極の生産性を高めることに繋がるからである。
【００３１】
図７に示すように、本発明の第２実施形態は、初期搬送速度Ｔ１と定常搬送速度Ｔ３との間に中間搬送速度Ｔ２を設定し、塗工開始部Ｓ１が乾燥炉２内に到達したときの現実の炉内温度変化量ΔＤに基づいて中間搬送速度Ｔ２を決定する。その中間搬送速度Ｔ２に初期搬送速度Ｔ１から上昇させた後、炉内温度Ｄが安定温度Ｄ３になってから、中間搬送速度Ｔ２から乾燥安定段階の定常搬送速度Ｔ３に上昇させる。
したがって、第２実施形態の搬送速度制御によれば、未乾燥の集電体Ｃが搬送されることによる品質不良をより一層低減するとともに、全体の乾燥時間を短縮して生産性をより一層向上することができる。
【００３２】
＜作用効果＞
以上、詳細に説明したように、本実施形態に係る電池用電極の製造方法によれば、集電体Ｃの塗工開始部Ｓ１が乾燥炉２内に到達した後に、集電体Ｃの搬送速度Ｔを初期搬送速度Ｔ１から定常搬送速度Ｔ３に上昇させるので、塗工を開始してから集電体Ｃの塗工開始部Ｓ１が乾燥炉２内に到達するまでは、定常搬送速度Ｔ３より低速の初期搬送速度Ｔ１で集電体Ｃを搬送する。そのため、乾燥炉２内に入る集電体Ｃの塗工開始部Ｓ１に含まれる気化媒体（溶媒及び水分）の絶対量は、定常搬送速度Ｔ３より低速である分だけ、乾燥初期においては定常状態より徐々に増加することになる。したがって、乾燥初期において乾燥炉２内における気化媒体（溶媒及び水分）の絶対量の増加スピードが抑制されて、乾燥炉２内の熱量が、気化媒体（溶媒及び水分）の気化熱によって、急激に奪われることもない。
その結果、乾燥初期において、特に昇温することなく、乾燥炉２内における気化熱による初期温度低下分を低減して、初期温度を所定の昇温完了幅ＤＷ内に収めることができる。そして、特に昇温することなく、乾燥炉２内の初期温度を所定の昇温完了幅ＤＷ内に収めることができるので、乾燥初期において、余分なエネルギーを消費せずに乾燥に必要な温度を保つことができ、未乾燥のまま集電体Ｃが搬送されるのを低減することができる。
さらに、この搬送速度制御によれば、予め温度低下の幅を見込んで、乾燥初期の炉内温度Ｄを昇温しておく必要はないので、昇温中に乾燥炉２内に留まっている未塗工の集電箔Ｚに熱的ダメージを与えることもない。その結果、箔切れ等による生産性の低下を招くこともない。
また、初期温度低下分の熱容量をも見込んだ乾燥炉２を製作する必要はなく、余分な熱源（ヒータ等）を乾燥炉２に組み込む必要もないので、省エネや設備コストの観点からも好ましい。
【００３３】
また、本実施形態によれば、電極用ペーストＷの供給回路１３における圧力Ｐ１と流量Ｆ１から電極用ペーストＷの粘度Ｖ１を推定し、該粘度Ｖ１に比例して初期搬送速度Ｔ１を上昇させることを特徴とするので、電極用ペーストＷに含まれる気化媒体（溶媒及び水分）の絶対量に応じた初期搬送速度Ｔ１にすることができる。
すなわち、電極用ペーストＷの粘度Ｖ１が高い場合は、同じ容積に含まれる溶媒や水分が少なくなる。そのため、初期搬送速度Ｔ１を上昇させても、乾燥炉２内における気化媒体（溶媒及び水分）の絶対量の増加スピードは抑制することができる。したがって、電極用ペーストＷの粘度Ｖ１に比例して初期搬送速度Ｔ１を上昇させても、集電体Ｃの塗工開始部Ｓ１に含まれる気化媒体（溶媒及び水分）の気化熱によって、乾燥炉２内の熱量が急激に奪われることもないので、気化熱による初期温度低下分を所定の昇温完了幅ＤＷ内で吸収することができる。その結果、乾燥初期において、未乾燥のまま集電体Ｃが搬送されるのを確実に低減するとともに、生産性をより向上することができる。
【００３４】
また、本実施形態によれば、初期搬送速度Ｔ１と定常搬送速度Ｔ３との間に中間搬送速度Ｔ２を設定し、塗工開始部Ｓ１が乾燥炉２内に到達したときの炉内の温度変化量ΔＤに比例して中間搬送速度Ｔ２を下降させるので、塗工開始部Ｓ１が乾燥炉２内に到達したとき電極用ペーストＷに含まれる気化媒体（溶媒及び水分）の気化熱によって生じる炉内温度Ｄの変化が大きいときには、中間搬送速度Ｔ２を初期搬送速度Ｔ１に近づける一方、炉内温度Ｄの変化が小さいときには、中間搬送速度Ｔ２を定常搬送速度Ｔ３に近づけることができる。つまり、乾燥初期における現実の炉内温度Ｄの変化によって、乾燥炉２内における気化媒体（溶媒及び水分）の絶対量をより正確に抑制して、気化熱による初期温度低下分を所定の昇温完了幅ＤＷ内で確実に吸収することができる。その結果、乾燥初期において、未乾燥のまま集電体Ｃが搬送されるのをより一層低減するとともに、生産性をより一層向上することができる。
【００３５】
また、本実施形態に係る電池用電極の製造装置１００によれば、供給回路１３には、第１圧力計ＰＳ１及び第２圧力計ＰＳ２と流量計ＦＬ１とを備え、第１圧力計ＰＳ１又は第２圧力計ＰＳ２及び流量計ＦＬ１の計測値から演算する電極用ペーストＷの粘度Ｖ１に基づき、初期搬送速度Ｔ１を決定する搬送速度制御部１６を有することを特徴とするので、電極用ペーストＷに含まれる気化媒体（溶媒及び水分）の絶対量に応じた初期搬送速度Ｔ１にすることができる。
すなわち、電極用ペーストＷを塗工ダイ１１に供給する供給回路１３に備えた第１圧力計ＰＳ１又は第２圧力計ＰＳ２の計測値Ｐ１と流量計ＦＬ１の計測値Ｆ１から、例えば、ポアズイユ（Poiseuille）の式に基づき集電箔Ｚに塗工された電極用ペーストＷの粘度Ｖ１を近似的に演算することができる。電極用ペーストＷの粘度Ｖ１が高い場合は、同じ容積に含まれる溶媒や水分が少なくなる。そのため、演算した電極用ペーストＷの粘度Ｖ１に基づいて初期搬送速度Ｔ１を決定すれば、乾燥炉２内における気化媒体（溶媒及び水分）の絶対量の増加スピードを抑制することができる。乾燥炉２内における気化媒体（溶媒及び水分）の絶対量の増加スピードを抑制すれば、集電体Ｃの塗工開始部Ｓ１に含まれる気化媒体（溶媒及び水分）の気化熱によって、乾燥炉２内の熱量が急激に奪われることもないので、気化熱による初期温度低下分を所定の昇温完了幅ＤＷ内で吸収することができる。その結果、乾燥初期において、未乾燥のまま集電体Ｃが搬送されるのを確実に低減するとともに、生産性をより向上することができる。
【００３６】
また、本実施形態によれば、乾燥炉２の乾燥室２１内には、炉内温度Ｄを計測する炉内温度計２４を備え、塗工開始部Ｓ１が乾燥炉２内に到達したときの炉内の温度変化ΔＤを炉内温度計２４の計測値から演算し、該演算結果に基づき中間搬送速度Ｔ２を決定する搬送速度制御部１６を有することを特徴とするので、塗工開始部Ｓ１が乾燥炉２内に到達したとき電極用ペーストＷに含まれる気化媒体（溶媒及び水分）の気化熱によって現実に変化した炉内温度Ｄに応じた中間搬送速度Ｔ２にすることができる。
すなわち、乾燥炉２の乾燥室２１内には、炉内温度Ｄを計測する炉内温度計２４を備えているので、塗工開始部Ｓ１が乾燥炉２内に到達したとき電極用ペーストＷに含まれる気化媒体（溶媒及び水分）の気化熱によって生じる炉内温度Ｄの変化を現実に計測できる。したがって、現実に計測した炉内温度Ｄの変化が大きいときには、中間搬送速度Ｔ２を初期搬送速度Ｔ１に近づける一方、炉内温度Ｄの変化が小さいときには、中間搬送速度Ｔ２を定常搬送速度Ｔ３に近づけることができる。つまり、乾燥初期における現実の炉内温度Ｄの変化によって、乾燥炉２内における気化媒体（溶媒及び水分）の絶対量をより正確に抑制して、気化熱による初期温度低下分を所定の昇温完了幅ＤＷ内で確実に吸収することができる。その結果、乾燥初期において、未乾燥のまま集電体Ｃが搬送されるのをより確実に低減するとともに、生産性をより一層向上することができる。
【００３７】
＜変形例＞
上述した本実施形態に対する変形例を説明する。
本発明の第１実施形態では、集電体Ｃの搬送速度Ｔを乾燥初期段階では初期搬送速度Ｔ１とし、集電体Ｃの塗工開始部Ｓ１が乾燥炉２内に到達して炉内温度Ｄが安定温度Ｄ３になってから、初期搬送速度Ｔ１から乾燥安定段階の定常搬送速度Ｔ３に上昇させているが、集電体Ｃの塗工開始部Ｓ１が乾燥炉２内に到達してから所定の時間経過後に初期搬送速度Ｔ１から定常搬送速度Ｔ３に上昇させてもよい。所定の時間を経過することによっても、気化熱による初期温度低下分を所定の昇温完了幅ＤＷ内で吸収することができるからである。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、例えば電気自動車やハイブリッド車等に用いるリチウムイオン二次電池に好適な電極の製造方法及び製造装置として利用できる。
【符号の説明】
【００３９】
１              塗工機
２              乾燥炉
３              巻出機
４              巻取機
１１            塗工ダイ
１２            バックアップロール
１３            供給回路
１４            切換え弁
１５            貯蔵タンク
１６            搬送速度制御部
２１            乾燥室
２２            加熱ノズル
２３            炉内ロール
２４            炉内温度計
２５            非接触型検出器
５１〜５３      搬送ロール
６０            電池用電極
１００          電池用電極の製造装置
Ｃ              集電体
Ｄ              炉内温度
ＤＷ            昇温完了幅
ΔＤ            炉内温度変化量
Ｓ              塗工部
Ｓ１            塗工開始部
Ｔ１            初期搬送速度
Ｔ２            中間搬送速度
Ｔ３            定常搬送速度
Ｗ              電極用ペースト
Ｚ              集電箔
【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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