(57)【要約】【課題】ホットロール法で電池用極板を製造する際に、合剤を供給するホッパ内のブリッジ現象を抑えることによって、合剤シートにクラックが発生するのを抑制する技術を提供する。【解決手段】加熱ローラ対１０Ａ，１０Ｂの上方にホッパー２０Ａ，２０Ｂが設置され、その下部から正極用合剤１を加熱ローラ対１０Ａ，１０Ｂの間に供給する。  ホッパー２０Ａには、回転軸１１ａ，１１ｂの方向に対向して側壁部２１ｃ，２１ｄが配されている。側壁部２１ａ，２１ｂには、ホッパー２０Ａ内に空気を導入する空気導入孔２４が複数開設されている。側壁部２１ｃ，２１ｄの外側には、空気導入孔２４が設けられている領域を覆うように空気室壁２５ｃ，２５ｄが設けられている。空気導入管２６ｃ，２６ｄから空気室内に空気が送り込まれ、その空気は、空気室から各空気導入孔２４を通ってホッパー２０Ａ内に導入される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿潤な合剤を加熱ロール対の間に供給するホッパーを有し、前記ホッパーから供給される合剤を加熱ロールで圧延することによって合剤シートを作製する合剤シート作製部と、
前記合剤シート作製部の下流側で、合剤シートを電極芯体に圧着させることよって極板を作製する圧着部とを備え、
前記ホッパーの側壁には、ホッパー外部から内部へ空気を導入する空気導入孔が設けられていることを特徴とする電池用極板製造装置。
【請求項２】
前記空気導入孔は、
前記ホッパーの側壁の中で、加熱ロールの軸方向に対向している側壁部分に形成されていることを特徴とする請求項１記載の電池用極板製造装置。
【請求項３】
前記ホッパーの側壁に前記空気導入孔が複数設けられ、
前記ホッパーの側壁の外側には、
前記複数の空気導入孔を覆うように空気室が設けられていることを特徴とする請求項２記載の電池用極板製造装置。
【請求項４】
前記空気導入孔の径は０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の電池用極板製造装置。
【請求項５】
前記空気導入孔は、その少なくとも１つが、ホッパーの出口から１０ｃｍ以内に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載の電池用極板製造装置。
【請求項６】
前記ホッパーの内面は、フッ素樹脂でコーティングされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載の電池用極板製造装置。
【請求項７】
電池用極板を製造するのに用いられ、湿潤な合剤を加熱ロール対の間に供給するホッパーであって、
当該ホッパーの側壁には、
ホッパー外部から内部へ空気を導入する空気導入孔が設けられていることを特徴とする極板製造用ホッパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池用極板製造装置に関し、特に、ホットロール法で、マンガンリチウム一次電池等に用いられる正極板を製造する製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池用正極板は一般に、極板芯体に活物質を付着させる方法で製造され、活物質を付着させる方法は、スラリー法，プレス法，ペースト法に大別することができる。
マンガンリチウム一次電池等に用いるマンガン正極板を製造する際には、これらの製法の中でもペースト法が積極的に採用されている。
ペースト法で用いるペースト状合剤は、一般的に、活物質として二酸化マンガンと、黒鉛などの導電剤と、結着剤としてＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）をはじめとする樹脂と、水とを混合することに作製される。
【０００３】
このペースト状合剤を用いて正極板を製造する際に、均一な厚みでかつ長尺の正極板を製造する方法として、ロール法が脚光を浴びている。
ロール法では、ペースト状合剤をロールで圧延して作製して２枚の合剤シートを作製し、その２枚の合剤シートで電極芯体をサンドイッチしながら圧着し、乾燥、圧延することによって正極板を作製するが、途中の合剤シートを一旦巻き付けて乾燥させる工程において、合剤シートが切れやすいという問題があった。
【０００４】
これに対して、ホットロール法が提案されている（特許文献１，２参照）。
このホットロール法では、湿潤なペースト状合剤を、ホッパーから加熱ロール対の間に供給して加圧する。それによって合剤中の溶媒を蒸発させて溶媒含有量を調整しながらシート状合剤を成形できるので、合剤シートを巻き付けることなく、成形後直ちに合剤シートを電極芯体に圧着して正極板を作製することができる。従って、上記のように合剤シートが切れるという問題は生じない。
【特許文献１】特開平０４−６２７５０号公報
【特許文献２】特開平０５−２５８７４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ホットロール法では、上記のように湿潤な合剤がホットロールに接触するので、加熱ロール表面やその近傍で合剤に含まれる水などの溶剤が蒸発し、その蒸気がホッパー内壁面に凝集して液滴として付着するとともに、内壁面に付着した液滴によってホッパー内壁面に合剤が付着されるブリッジ現象が発生することがある。
ブリッジ現象が発生したところでは合剤に流動性がなくなるので、ホッパーの出口付近でブリッジ現象が発生すると、加熱ロール間に合剤がスムースに供給されなくなり、その結果、作製される合剤シートの両側部分にクラックが発生しやすくなる。
【０００６】
乾燥粉末合剤を用いて合剤シートを作製する場合は、ブリッジが形成されようとしても、ノッカーやバイブレータを用いてホッパーを振動させれば崩壊するので、ブリッジ現象を抑えることができるが、ホットロール法では、用いる合剤が湿潤であるため、振動によってブリッジ現象を抑えることは難しい。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、ホットロール法で電池用極板を製造する際に、合剤を供給するホッパ内のブリッジ現象を抑えることによって、合剤シートにクラックが発生するのを抑制する技術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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、湿潤な合剤を加熱ロール対の間に供給するホッパーから合剤を供給し、供給される合剤を加熱ロールで圧延することによって合剤シートを作製する合剤シート作製部と、合剤シート作製部の下流側で、合剤シートを電極芯体に圧着させることによって極板を作製する圧着部とを備えた電池用極板製造装置において、ホッパーの側壁に、ホッパー外部から内部へ空気を導入する空気導入孔を設けた。
【０００８】
上記本発明にかかるホッパーにおいて、空気導入孔は、ホッパーの側壁の中、加熱ロール軸方向に互いに対向する側壁（加熱ロール軸と直交する方向に延伸する１対の側壁部）に形成することが好ましい。
また、ホッパーの側壁に空気導入孔を複数設ける場合、ホッパーの側壁の外側に、複数の空気導入孔を覆うように空気室を設けることが好ましい。
【０００９】
空気導入孔の径は０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定することが好ましい。
空気導入孔を形成する位置は、その少なくとも１つを、ホッパー下端の出口から１０ｃｍ以下に形成することが好ましい。
ホッパーの内面は、フッ素樹脂でコーティングすることが好ましい。  
【発明の効果】
【００１０】
本発明の製造装置にかかるホッパーによれば、上記のように、ホッパーの壁面に、ホッパー外部から内部へ空気を導入する空気導入孔を設けたので、空気導入孔から空気を導入すれば、ホッパー内に導入された空気はホッパー内壁を伝って合剤中を上昇する。
従って、加熱ロール近傍から蒸発した蒸気がホッパーの内壁面に近づいて凝集しようとしても、ホッパー内壁を伝って上昇する空気とともに排出されるので、ホッパー内壁面に水分などが付着するのが防止される。また、水分などがホッパー内壁面に付着したとしても、合剤がホッパー内壁面にブリッジされて付着するのが防止される。
【００１１】
このようにしてブリッジ現象が抑えられるので、ホッパーから加熱ロールに合剤がスムースに供給される。従って、合剤シートにクラックが発生するのが抑えられ、合剤シートの不良率を低減する効果が得られる。  
ところで、ホッパーの側壁の中でも特に、加熱ロール軸の方向に対向している側壁部にブリッジ現象が発生すると、合剤シートの両側部分にクラックが発生しやすくなる。従って、空気導入孔を加熱ロール軸に対向している側壁部に形成すれば、クラック発生を抑制する効果も大きなものとなる。
【００１２】
ここで、側壁に複数の空気導入孔が設けられているとき、ホッパーの側壁の外側に、複数の空気導入孔を覆うように空気室を設けておけば、当該空気室に空気を送り込むことによって、複数の空気導入孔に空気が分配して送り込まれる。
直径０．５ｍｍ以上に設定すれば、ホッパー内に空気がスムースに導入され、直径５ｍｍ以下に設定すれば、空気圧が低いときにも合剤が外に漏れない。
【００１３】
また、ホッパーの出口付近でブリッジ現象が発生すると、ブリッジが形成された部分では合剤の流動性が損なわれるので、合剤が加熱ロールにスムースに供給されにくくなるが、空気導入孔の少なくとも１つをホッパー下端の出口から１０ｃｍ以下に形成すれば、ホッパーの出口付近でのブリッジを解消するのに有効である。
本発明の製造装置においてさらに、ホッパーの内面をフッ素樹脂でコーティングすれば、ブリッジ抑制効果が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本実施の形態に係る電池用極板製造装置を示す概略図である。
この電池用極板製造装置は、マンガン正極板を製造する装置であって、２組の加熱ローラ対（加熱ローラ対１０Ａ，１０Ｂおよび加熱ローラ対１０Ｃ，１０Ｄ）、２個のホッパー２０Ａ，２０Ｂ、圧着ローラ対３０Ｅ，３０Ｂを備えている。
各加熱ローラの回転軸１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ、圧着ローラの回転軸３１ａ、３１ｂは、いずれも水平方向に伸び、互いに平行である。
【００１５】
ホッパー２０Ａ，２０Ｂは加熱ローラ対１０Ａ，１０Ｂの上方に設置され、ホッパー２０Ａには、湿潤状態の正極用合剤１が蓄えられ、その下部から正極用合剤１を排出して加熱ローラ対１０Ａ，１０Ｂの間に供給する。加熱ローラ対１０Ａ，１０Ｂは、１００℃〜１３０℃程度に加熱されている。
加熱ローラ対１０Ａ，１０Ｂ供給された正極用合剤１は、加熱ローラ対１０Ａ，１０Ｂで圧延されるとともに加熱されて合剤１中の溶媒が蒸発することによって、合剤シート３が成形される。
【００１６】
同様に、ホッパー２０Ｂから加熱ローラ対１０Ｃ，１０Ｄの間に正極用合剤１が供給され、加熱ローラ対１０Ｃ，１０Ｄで圧延されるとともに合剤１中の溶媒が蒸発して、合剤シート３が成形される。
加熱ローラ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄのサイズ，周速度としては、例えば、ローラ幅が６００［ｍｍ］、ローラ直径φが３００［ｍｍ］であり、周速度１０［ｍ／分］であるが、これらの値は適宜変更できる。
圧着ローラ対３０Ａ，３０Ｂは、１２０〜１３０℃に加熱されており、上記２枚の合剤シート３（加熱ローラ対１０Ａ，１０Ｂで成形される合剤シート３及び加熱ローラ対１０Ｃ，１０Ｄで成形される合剤シート３）で、電極芯体５を、サンドイッチしながら取り込み、これらを圧着することによって正極板４を作製する。
【００１７】
電極芯体５は、例えばステンレス板を網目に加工したＳＵＳ３１６のラス芯体である。
加熱ローラ対１０Ａ，１０Ｂと圧着ローラ対３０Ｅ，３０Ｂとの間には、合剤シート３の流通経路上に振り子式ローラ４０Ａが設けられ、加熱ローラ対１０Ｃ，１０Ｄと圧着ローラ３０Ｅ，３０Ｂとの間には、合剤シート３の流通経路上に振り子式ローラ４０Ｂが設けられている。
【００１８】
振り子式ローラ４０Ａ，４０Ｂは、圧着ローラ対３０Ｅ，３０Ｂに供給されるシート量の変化に伴って外方あるいは内方に移動する。それによって、合剤シート３の張り具合が一定に保たれる。
正極用合剤１は、正極活物質としての二酸化マンガン粉末を含むペーストであって、例えば、二酸化マンガン粉末９０重量部に、導電剤としてのグラファイト６重量部と、電解液の保液性を与えるためのアセチレンブラック４重量部を良く混合し、この混合物に、結着剤としてのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の分散液５重量部及び水を加えて混練することによって作製することができる。
【００１９】
＜ホッパー２０Ａ，２０Ｂ＞
図２は、ホッパー２０Ａの構造を示すもので、図１中のＸ−Ｘ線断面図である。
ここではホッパー２０Ａについて説明し、ホッパー２０Ｂについては同様であるので省略する。
ホッパー２０Ａの側壁は、加熱ローラ１０Ａ，１０Ｂの回転軸１１ａ，１１ｂの方向に沿った１対の側壁部２１ａ，２１ｂと、回転軸１１ａ，１１ｂの方向に対向（すなわち、回転軸に直交する方向に延伸）している側壁部２１ｃ，２１ｄとからなる。
【００２０】
また、ホッパー２０Ａの底部には、側壁部２１ａの下端から下方に傾斜して伸びる底壁部２２ａと、側壁部２１ｂ下端から傾斜して下方に伸びる底壁部２２ｂが設けられている。
底壁部２２ａは、加熱ローラ１０Ａの周面に沿って傾斜し、底壁部２２ｂは、加熱ローラ１０Ｂの周面に沿って傾斜し、底壁部２２ａの下端部と底壁部２２ｂの下端部とが加熱ローラ対１０Ａ、１０Ｂ同士の間隙に入り込んで、底壁部２２ａ，２２ｂ同士の間隙が正極用合剤１の出口２３となっている。
【００２１】
これによって、ホッパー２０Ａ内の正極用合剤１は、重力によって底壁部２２ａ，底壁部２２ｂを伝って下降し、間隙（出口）２３から排出されて、加熱ローラ１０Ａ，１０Ｂ間に供給される。
１対の側壁部２１ｃ，２１ｄは、回転軸１１ａ，１１ｂ方向に離間して配置されており、離間距離は、製造しようとする合剤シート３の幅に合わせて設定されている。これによって、加熱ローラ１０Ａ，１０Ｂ間に正極用合剤１が供給されるとき、合剤シート３の幅に相当する範囲内だけに供給される。
【００２２】
図２に示されるように、側壁部２１ａ，２１ｂには、ホッパー２０Ａ内に空気を導入する空気導入孔２４が開設されている。
また、側壁部２１ｃ、２１ｄの外側には、空気導入孔２４が設けられている領域を覆うように空気室壁２５ｃ、２５ｄが設けられており、それによって、空気室壁２５ｃと側壁部２１ｃで囲まれた空気室が、空気室壁２５ｄと側壁部２１ｄで囲まれた空気室が形成されている。
【００２３】
そして、空気室壁２５ｃ、２５ｃには、空気を導入する空気導入管２６ｃ，２６ｄ取り付けられ、各空気導入管２６ｃ，２６ｄには、エアポンプなどの空気圧送装置（不図示）が接続されている。
従って、空気圧送装置を作動させると、空気導入管２６ｃ，２６ｄから空気室内に空気が送り込まれ、その空気は、空気室から各空気導入孔２４を通ってホッパー２０Ａ内に導入される。
【００２４】
各側壁部２１ｃ、２１ｄに、空気導入孔２４が複数個形成されている場合、空気導入管２６ｃ，２６ｄから送り込む空気量はわずかであっても、各空気導入孔２４に分配されてホッパー２０Ａ内に確実に空気が導入される。
そして、ホッパー２０Ａ内に導入された空気は、側壁部２１ｃ，２１ｄの内面に沿って上昇する。
【００２５】
従って、ホッパー２０Ａによれば以下の効果を奏する。
＜ホッパー２０Ａによる効果＞
ホッパー２０Ａの底壁部２２ａ、２２ｂ及びホッパー２０Ａの下部に存在する正極用合剤１は、加熱ローラ１０Ａ，１０Ｂで高温に加熱され、正極用合剤１中の溶剤（水分など）が蒸発する。一方、側壁部２１ｃ，２１ｄは、加熱ローラ１０Ａ，１０Ｂ近傍以外ではあまり高温にならないので、蒸発した水分が、側壁部２１ｃ，２１ｄの内面に凝集して水滴として付着しようとする。この水分が側壁に付着した場合、側壁部２１ｃ，２１ｄの内面に沿った領域（図２において破線で囲んだ領域Ｓ）でブリッジ現象を発生させるので、作製される合剤シート３の両側部分３ａにクラックが発生する要因となる。
【００２６】
これに対して、本実施形態ではホッパー２０Ａ内に導入された空気は、この領域Ｓを上昇するので、側壁部２１ｃ，２１ｄに水分が付着するのが防止される。また、水分が側壁部２１ｃ，２１ｄに付着したとしても、領域Ｓに空気の流れがあるため、正極用合剤１がホッパー内壁面にブリッジされにくくなる。
このようにしてホッパー２０Ａではブリッジ現象が抑えられるので、加熱ローラ１０Ａ，１０Ｂ間に対して、両側壁部２１ｃ，２１ｄ付近まで十分に正極用合剤１が供給される。よって、合剤シート３の両側部分３ａでのクラック発生が抑えられる。
【００２７】
そして、合剤シート３のクラック発生を抑えることは、不良率を低減する効果につながる。
図３は、側壁部２１ｂに空気導入孔２４が開設されている一形態を示す図であって、図２のＹ−Ｙ線断面図である。図中、符号２７ｃ，２８ｃは、空気室壁２５ｃの上部分及び下部分を示している。
【００２８】
以下、側壁部２１ｂに空気導入孔２４を開設する形態について詳細説明するが、側壁部２１ｃに空気導入孔２４を開設する形態も同様である。
ブリッジ現象を抑制するために、側壁部２１ｂに形成する空気導入孔２４数は、１つでもよいが、複数形成することが好ましい。
また、特に出口２３付近のブリッジ発生を抑制するために、側壁部２１ｂに形成する空気導入孔２４が１つの場合でも、複数の場合でも、少なくとも１つを側壁部２１ｂの下端近傍に形成すること（すなわち、ホッパーの下端から１０ｃｍ以内に形成すること）が好ましい。
【００２９】
側壁部２１ｂ全体の中で空気導入孔２４を形成する位置については、図１，図３に示すように、ホッパー２０Ａ内に貯蔵される正極用合剤１が接触する領域全体にわたって複数の空気導入孔２４を分散配置することが好ましい。分散配置の具体例としては、マトリックス状、千鳥状に配置することが挙げられる。
各空気導入孔２４の形状は特に限定されないが、円形とすることが好ましい。
【００３０】
各空気導入孔２４の大きさは、空気室からホッパー内に空気がスムースに導入されるように直径０．５ｍｍ以上に設定することが好ましく、また、空気室の圧力が低いときにも正極用合剤１が空気室に漏れないように直径５ｍｍ以下に設定することが好ましい。
＜変形例など＞
ホッパー２０Ａの内面、特に側壁部２１ａ、２１ｂをフッ素樹脂でコーティングすれば、ブリッジ現象を抑える効果が向上する。
【００３１】
加熱ローラ対、圧着ローラ対の位置、合剤シート３の流通経路は、図１に示したものに限定されず、適宜変更可能である。
上記実施の形態では、電極芯体５の両主面に合剤シート３を圧着して正極板４を作製したが、電極芯体５の一方の主面だけに合剤シート３を圧着して正極板を作製しても良く、この場合、ホッパー及び加熱ローラ対は一組だけあればよい。
【００３２】
上記実施の形態では、マンガン正極板を製造する装置について説明したが、極板の種類はこれに限定されることはなく、本発明は、湿潤な合剤をホッパーから加熱ロール対の間に供給して合剤シートを作製し、電極芯体に圧着させることによって極板を作製する電池用極板製造装置であれば広く適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、マンガン正極板をはじめとして電池用正極板を製造するときに不良率を低く抑えるのに有効であることからして、産業上の利用可能性は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施の形態に係る電池用極板製造装置を示す概略図である。
【図２】ホッパー２０Ａの構造を示す断面図である。
【図３】側壁部２１ｂに空気導入孔２４が開設されている一形態を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１              合剤
３              合剤シート
４              正極板
５              電極芯体
１０Ａ〜１０Ｄ  加熱ロール
２０Ａ，２０Ｂ  ホッパー
２１ａ〜２１ｄ  側壁部
２２ａ，２２ｂ  底壁部
２４            空気導入孔
３０Ａ，３０Ｂ  圧着ローラ
【図１】
2008251409.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008251409.tif 000005