(57)【要約】【課題】塗工端部の成膜精度を向上させることが可能な電極製造装置を提供する。【解決手段】塗布ロール２は、集電体８０に造粒体９０を塗布する。引込ロール４は、塗布ロール２と対向している。一対のブレード１０は、塗布ロール２と引込ロール４との間に互いに対向して設けられている。貯留部２０は、塗布ロール２と、引込ロール４と、一対のブレード１０とで形成される。塗布ロール２と引込ロール４が回転することによって、貯留部２０において造粒体９０が展延される。一対のブレード１０の互いに対向する面には、隙間３０の側ほど一対のブレード１０の間隔が広くなるように、複数のステップから構成される階段形状が形成されている。【選択図】図１
2018032604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
造粒体を集電体に塗布して電極を製造する電極製造装置であって、
前記集電体に前記造粒体を塗布する第１のロールと、
前記第１のロールと対向する第２のロールと、
前記第１のロールと前記第２のロールとの間に互いに対向して設けられた一対の板材と、
前記第１のロールと前記第２のロールと前記一対の板材とによって形成され、前記造粒体を貯留する貯留部と
を有し、
前記第１のロールと前記第２のロールとが回転することによって、前記貯留部において前記造粒体が展延され、前記第１のロールと前記第２のロールとの間の隙間から押し出された前記造粒体を、前記第１のロールが保持し、
前記第１のロールは、前記造粒体を保持しつつ回転することによって前記造粒体を前記集電体に塗布し、
前記一対の板材の互いに対向する面には、前記隙間の側ほど前記一対の板材の間隔が広くなるように、複数のステップから構成される階段形状が形成されている
電極製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池等の電極（電極板）は、金属箔等からなる集電体に、活物質と溶媒等との混合材料を塗布することによって形成される。このような技術に関連し、特許文献１は、一対のロールと一対のブレードとで形成される貯留部に貯留された造粒体を一対のロールが回転することで押し出すことにより、集電体に造粒体を塗布する電極製造装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１１５５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一対のロールが回転して造粒体が押し出されるときに、造粒体は押し潰され、展延される。ここで、造粒体の粒径にはバラつきがある可能性がある。このような場合に造粒体が展延されると、展延された造粒体のサイズは、互いに異なることとなる。これにより、造粒体の塗工端部に凹凸が形成されてしまい、成膜精度が悪化してしまうおそれがある。
【０００５】
本発明は、塗工端部の成膜精度を向上させることが可能な電極製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる電極製造装置は、造粒体を集電体に塗布して電極を製造する電極製造装置であって、前記集電体に前記造粒体を塗布する第１のロールと、前記第１のロールと対向する第２のロールと、前記第１のロールと前記第２のロールとの間に互いに対向して設けられた一対の板材と、前記第１のロールと前記第２のロールと前記一対の板材とによって形成され、前記造粒体を貯留する貯留部とを有し、前記第１のロールと前記第２のロールとが回転することによって、前記貯留部において前記造粒体が展延され、前記第１のロールと前記第２のロールとの間の隙間から押し出された前記造粒体を、前記第１のロールが保持し、前記第１のロールは、前記造粒体を保持しつつ回転することによって前記造粒体を前記集電体に塗布し、前記一対の板材の互いに対向する面には、前記隙間の側ほど前記一対の板材の間隔が広くなるように、複数のステップから構成される階段形状が形成されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、塗工端部の成膜精度を向上させることが可能な電極製造装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１にかかる電極製造装置を示す図である。
【図２】実施の形態１にかかる一対のブレードを示す図である。
【図３】実施の形態１にかかる一対のブレードの間に造粒体が貯留された状態を示す図である。
【図４】比較例にかかる一対のブレードの間に造粒体が貯留された状態を示す図である。
【図５】展延部のステップの数と、塗工端部の凹凸量との関係を示すグラフである。
【図６】展延部のステップの数と、塗工端部の厚さとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（実施の形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
【００１０】
図１は、実施の形態１にかかる電極製造装置１を示す図である。電極製造装置１は、塗布ロール２（第１のロール）と、引込ロール４（第２のロール）と、転写ロール６と、造粒体９０を貯留する貯留部２０とを有する。後述するように、電極製造装置１は、上記の構成により集電体８０に造粒体９０を塗布することによって、電極を製造する。
【００１１】
塗布ロール２は、引込ロール４と転写ロール６との間に設けられている。貯留部２０は、塗布ロール２と引込ロール４との間に設けられている。また、塗布ロール２と引込ロール４とは互いに対向しており、塗布ロール２と引込ロール４との間には、隙間３０（ギャップ）が設けられている。これにより、貯留部２０の下に、隙間３０が設けられるように構成されている。
【００１２】
塗布ロール２は、矢印Ａの方向（図１では反時計回り）に回転する。引込ロール４は、矢印Ｂの方向（図１では時計回り）に回転する。つまり、引込ロール４の回転方向は、塗布ロール２の回転方向と逆になっている。また、転写ロール６は、矢印Ｃの方向（図１では時計回り）に回転する。つまり、転写ロール６の回転方向は、塗布ロール２の回転方向と逆になっている。
【００１３】
引込ロール４は、塗布ロール２と協働して、貯留部２０に貯留された造粒体９０を下方向に引き込む。つまり、塗布ロール２と引込ロール４とが回転することによって、貯留部２０に貯留された造粒体９０が、隙間３０から下方向に押し出される。このとき、塗布ロール２と引込ロール４とが回転することによって、貯留部２０に貯留された造粒体９０は、展延され、押し潰される。そして、塗布ロール２の表面に、展延され押し出された造粒体９０が付着する。塗布ロール２は、この付着した造粒体９０（造粒体９０ａ）をロール面２ａにおいて保持する。塗布ロール２は、造粒体９０ａを保持しつつ矢印Ａ方向に回転することで、造粒体９０ａを転写ロール６の側に搬送する。
【００１４】
一方、転写ロール６は、矢印Ｃ方向に回転することによって、例えば金属箔である集電体８０を矢印Ｄ方向に搬送する。そして、塗布ロール２によって、塗布ロール２と転写ロール６との隙間４０に造粒体９０ａが搬送されると、塗布ロール２は、転写ロール６と協働して、隙間４０において集電体８０に造粒体９０ａを塗布（転写）する。造粒体９０（造粒体９０ｂ）が塗布された集電体８０は、次の工程に搬送される。
【００１５】
また、貯留部２０の両端には、板材である一対のブレード１０が設けられている。一対のブレード１０は、塗布ロール２と引込ロール４との間に互いに対向して設けられている。このような構成により、貯留部２０は、塗布ロール２と、引込ロール４と、一対のブレード１０とで形成される。貯留部２０は、外部から供給された造粒体９０を貯留する。貯留された造粒体９０は、塗布ロール２及び引込ロール４の回転によって、展延しながら下方向に押し出されて、隙間３０に供給される。
【００１６】
一対のブレード１０は、互いに対称の形状に形成されている。また、一対のブレード１０は、集電体８０に塗布される造粒体９０の塗工幅を規定する。具体的には、塗布ロール２に付着される造粒体９０ａの幅は、一対のブレード１０の間隔に応じて規定される。つまり、塗布ロール２に付着される造粒体９０ａの幅は、一対のブレード１０の間隔以下となる。そして、塗布ロール２は、その幅を維持しながら造粒体９０ａを保持し、集電体８０に塗布する。これによって、集電体８０に塗布された造粒体９０ｂの幅（塗工幅）は、一対のブレード１０の幅に応じて規定される。詳しくは後述する。
【００１７】
図１の一対のブレード１０の手前側のブレード１０について、ブレード１０の塗布ロール２の側の右下部１０ａは、塗布ロール２の曲面（回転面）の形状に合わせて略円弧状に凹んだように形成されている。塗布ロール２は、このブレード１０の右下部１０ａと接触しており、右下部１０ａに摺れながら矢印Ａ方向に回転する。同様に、ブレード１０の引込ロール４の側の左下部１０ｂは、引込ロール４の曲面（回転面）の形状に合わせて略円弧状に凹んだように形成されている。引込ロール４は、ブレード１０の左下部１０ｂと接触しており、左下部１０ｂに摺れながら矢印Ｂ方向に回転する。図１の一対のブレード１０の奥側のブレード１０についても、同様の形状を有する。
【００１８】
図２は、実施の形態１にかかる一対のブレード１０を示す図である。図２は、図１の矢印Ｅで示す方向（左方向）から一対のブレード１０を見た図である。ブレード１０は、投入部１２及び展延部１４を有する。投入部１２及び展延部１４は、一対のブレード１０の互いに対向する面（端面）に形成されている。また、ブレード１０は、ブレード１０の下端部１０ｃが隙間３０の近傍の位置するように設置される。また、展延部１４は、投入部１２よりも下方側、つまりブレード１０における隙間３０の側に形成されている。
【００１９】
一対のブレード１０の互いに対向する投入部１２の間に、造粒体９０が投入される。そして、一対のブレード１０の互いに対向する展延部１４の間において、造粒体９０が、塗布ロール２及び引込ロール４の回転によって展延される。ここで、一対のブレード１０の投入部１２の間隔Ｄ１（互いに対向する投入部１２の端面の距離）は、集電体８０に塗布されるべき造粒体９０の塗工幅に応じて定められ得る。
【００２０】
一方、展延部１４は、一対のブレード１０の展延部１４の間隔が間隔Ｄ１よりも広くなるように形成されている。展延部１４がこのように形成されていることによって、塗布ロール２と引込ロール４との間の隙間３０が非常に狭い場合であっても、隙間３０に造粒体９０が詰まることを抑制でき、隙間３０に造粒体９０を供給しやすくすることが可能となる。
【００２１】
さらに、本実施の形態においては、展延部１４は、ブレード１０の下端部１０ｃの側つまり隙間３０の側ほど一対のブレード１０（展延部１４）の間隔が広くなるように、階段形状に形成されている。具体的には、展延部１４は、連続するステップ１６ａ，１６ｂ，１６ｃを有する。なお、本実施の形態では、展延部１４は、３つのステップ１６を有するとしたが、ステップ１６の数は、複数であれば任意の数であってもよい。
【００２２】
投入部１２の端面と、ステップ１６ａ，１６ｂ，１６ｃの端面との幅方向（図２の横方向）の差をそれぞれＷａ，Ｗｂ，Ｗｃとすると、Ｗａ＜Ｗｂ＜Ｗｃとなる。これにより、ブレード１０は、隙間３０の側ほど一対のブレード１０の間隔が広くなるように、階段形状に形成される。そして、一対のブレード１０の下端部１０ｃにおける間隔Ｄ２は、Ｄ１＋２＊Ｗｃ＝Ｄ２となる。そして、造粒体９０の塗工幅は、Ｄ１以上Ｄ２以下と規定される。
【００２３】
図３は、実施の形態１にかかる一対のブレード１０の間に造粒体９０が貯留された状態を示す図である。図３に示すように、一対のブレード１０の互いに対向する投入部１２の間に投入された造粒体９０は、一対のブレード１０の互いに対向する展延部１４の間において展延される。つまり、図３において、一対のブレード１０の投入部１２の間にある造粒体９０は展延前の状態であり、一対のブレード１０の展延部１４の間にある造粒体９０は展延後の状態である。そして、上述したように、展延部１４の間において、造粒体９０は、展延しながら下方向に押し出されて、隙間３０に供給される。
【００２４】
ここで、造粒体９０は、塗布ロール２及び引込ロール４の回転によって、幅方向（図３の横方向）に広がるように展延される。展延部１４が設けられていないと、造粒体９０が幅方向に押し広げられるスペースが不足するため、造粒体９０が隙間３０を通過する際に造粒体９０が隙間３０に詰まるおそれがある。
【００２５】
一方、展延部１４の間隔が広すぎると、後述するように、造粒体９０の粒径のバラつきにより、塗工幅が安定しないおそれがある。造粒体９０のうち、矢印Ｆで示すような粒径の大きな造粒体９０が展延されると、その展延された造粒体９０のサイズ（面積）は大きくなる。一方、矢印Ｇで示すような粒径の小さな造粒体９０が展延されると、その展延された造粒体９０のサイズ（面積）は小さくなる。したがって、展延部１４の間隔が広すぎる場合、粒径の大きな造粒体９０が展延された箇所では塗工幅が大きくなり、粒径の小さな造粒体９０が展延された箇所では塗工幅が小さくなるおそれがある。これにより、造粒体９０の塗工端部（図１の造粒体９０ｂの幅方向の端部）に凹凸が形成されてしまうおそれがある。
【００２６】
一方、実施の形態１においては、展延部１４は、連続するステップ１６ａ，１６ｂ，１６ｃを有する。粒径の大きな造粒体９０が展延された場合であっても、一対のブレード１０の互いに対向するステップ１６ａの間において、矢印Ｈで示すように、造粒体９０が展延されつつ、ステップ１６ａによって展延が抑制される。そして、一対のブレード１０の互いに対向するステップ１６ｂの間において、造粒体９０がさらに展延されつつ、ステップ１６ｂによって展延が抑制される。なお、図３の例では、一対のブレード１０の互いに対向するステップ１６ｃの間においては、造粒体９０はほとんど展延していない。つまり、ステップ１６ｂの間で、造粒体９０の粒径によらないで、造粒体９０の幅Ｄａは安定し得る。言い換えると、一対のブレード１０の互いに対向する展延部１４の間で、造粒体９０の粒径によらないで、造粒体９０の幅Ｄａの増減が抑制されている。以下、比較例を用いてさらに説明する。
【００２７】
（比較例）
図４は、比較例にかかる一対のブレード１００の間に造粒体９０が貯留された状態を示す図である。比較例にかかるブレード１００は、投入部１２及び展延部１１４を有する。投入部１２は、実施の形態１の投入部１２と実質的に同様に構成されている。また、展延部１１４は、実施の形態１にかかる展延部１４と同様に、投入部１２よりも下方側つまり隙間３０の側に形成されている。ここで、比較例にかかる展延部１１４は、実施の形態１にかかる展延部１４とは異なり、１つのステップのみを有する。そして、投入部１２の端面と、展延部１１４の端面との幅方向の差（段差）を、Ｗｃとする。つまり、比較例にかかる一対のブレード１００の下端部１０ｃにおける間隔は、実施の形態１の場合と同様にＤ２＝Ｄ１＋２＊Ｗｃで表される。
【００２８】
図４に示す比較例においては、粒径の大きな造粒体９０が展延された場合、一対のブレード１０の互いに対向する展延部１１４の間において、矢印Ｋで示すように、造粒体９０が展延される。しかしながら、Ｗａ＜Ｗｃであるから、本実施の形態の場合と比較して投入部１２と展延部１１４との段差が大きいので、展延部１１４は造粒体９０の展延を十分抑制できていない。したがって、図４に示すように、互いに対向する展延部１１４の間において、粒径の大きな造粒体９０が展延された箇所では展延後の造粒体９０の幅が大きくなり、粒径の小さな造粒体９０が展延された箇所では展延後の造粒体９０の幅が小さくなる。したがって、互いに対向する展延部１１４の間で、造粒体９０の粒径に応じて、造粒体９０の幅Ｄａは増減する。したがって、造粒体９０の塗工端部に凹凸が形成されてしまう。
【００２９】
一方、上述したように、本実施の形態においては、展延部１４が階段形状に形成されていることによって、粒径の大きな造粒体９０の幅方向へのはみ出しを抑制することができる。したがって、本実施の形態においては、造粒体９０の塗工端部に凹凸が形成されることを抑制できるので、成膜精度を向上させることが可能となる。
【００３０】
以下、図５及び図６を用いて、実施の形態１にかかる展延部１４に形成されるステップ１６の最適の数（段数）について検討する。
図５は、展延部１４のステップ１６の数と、塗工端部の凹凸量との関係を示すグラフである。また、図６は、展延部１４のステップ１６の数と、塗工端部の厚さとの関係を示すグラフである。図５及び図６には、展延部１４のステップ１６の数が１〜４段である場合の例について示されている。
【００３１】
図５に示すように、展延部１４のステップ１６の数が１段である場合（図４に示す比較例に対応）、塗工端部の最大の凹凸量はかなり大きくなる。そして、展延部１４のステップ１６の数が２段である場合、最大の凹凸量は、ステップ１６の数が１段である場合よりは小さい。さらに、展延部１４のステップ１６の数が３段である場合（図３に示す場合）、最大の凹凸量は、ステップ１６の数が２段である場合よりも小さい。なお、展延部１４のステップ１６の数が４段である場合、最大の凹凸量は、ステップ１６の数が３段である場合とほとんど変わらない。したがって、ステップ１６の数が３段及び４段である場合に、塗工端部の凹凸量が抑制されている。
【００３２】
また、図６に示すように、展延部１４のステップ１６の数が１段〜３段である場合、塗工端部の厚さ（高さ）はほとんど変わらない。一方、展延部１４のステップ１６の数が４段である場合、塗工端部の厚さが大きく上昇する。これは、ステップ１６の数が増加するにつれて造粒体９０を展延するためのスペースが減少してしまうからである。具体的には、ステップ１６の数が増加するにつれて、展延部１４の形状は、投入部１２の下端とブレード１０の下端部１０ｃとを結ぶ斜面に近づく。これにより、ステップ１６の数が増加するにつれて、ブレード１０における展延部１４の大きさが大きくなる。したがって、ステップ１６の数が増加するにつれて、互いに対向する展延部１４の間のスペースが小さくなる。したがって、造粒体９０を展延するためのスペースが小さくなる。これにより、塗工端部が盛り上がってしまって、塗工端部の厚さ（高さ）が大きく上昇することとなる。この場合、塗工端部の成膜精度が悪化することとなる。したがって、実施の形態１の例では、展延部１４のステップ１６の数が３段である場合に、塗工端部の成膜精度が最良となる。
【００３３】
（変形例）
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施の形態１の例では、展延部１４のステップ１６の数が３段である場合に、塗工端部の成膜精度が最良となるとしたが、展延部１４のステップ１６の数の最適値は３段であるとは限らない。ステップ１６の数（段数）の最適値は、造粒体９０の粒径の最大値、隙間３０の大きさ、展延部１４の高さ方向（図３の縦方向）の長さ、及び一対のブレード１０の間隔（一対のブレード１０の投入部１２の間隔Ｄ１）等に応じて、適宜変更され得る。
【符号の説明】
【００３４】
１  電極製造装置
２  塗布ロール
４  引込ロール
６  転写ロール
１０  ブレード
１２  投入部
１４  展延部
１６  ステップ
２０  貯留部
３０  隙間
８０  集電体
９０  造粒体
【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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