(57)【要約】【課題】高精度に蛇行を矯正しつつ電極合剤ペーストの流動による塗布精度の低下を回避する。【解決手段】芯材を巻きだす第１の工程と、芯材の上に電極合剤ペーストを載せてペースト塗布シートとする第２の工程と、このペーストの塗布量を調節する第３の工程と、第２あるいは第３の工程において芯材の幅方向の両端に設けられた芯材露出部の双方を少なくとも１対の挟持ローラで表裏から連続的に挟持しつつ、蛇行検知部が検出した蛇行量に相応して挟持ローラとペースト塗布シートとの角度を変化させてペースト塗布シートの蛇行を矯正する第４の工程と、ペースト塗布シートを乾燥させる第５の工程と、ペースト塗布シートをコイル状に巻き取る第６の工程とからなり、第４の工程において、挟持ローラどうしを５°以下の範囲内でペースト塗布シートの走行方向に沿って広げた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開孔金属薄板からなる芯材を走行させ、この芯材の上に電極合剤ペーストを塗布する電極合剤ペーストの塗布方法であって、
コイル状に巻かれた前記芯材を巻きだす第１の工程と、
前記芯材の上に前記電極合剤ペーストを載せてペースト塗布シートとする第２の工程と、前記電極合剤ペーストの塗布量を調節する第３の工程と、
前記第２あるいは第３の工程において前記芯材の幅方向の両端に設けられた芯材露出部の双方を少なくとも１対の挟持ローラで表裏から連続的に挟持しつつ、蛇行検知部が検出した蛇行量に相応して前記ペースト塗布シートに対する前記挟持ローラの角度を変化させ、前記ペースト塗布シートの蛇行を矯正する第４の工程と、
前記ペースト塗布シートを乾燥させる第５の工程と、
前記ペースト塗布シートをコイル状に巻き取る第６の工程とからなり、
前記第４の工程において、前記挟持ローラどうしを５°以下の範囲内で前記ペースト塗布シートの走行方向に沿って広げたことを特徴とする電極合剤ペーストの塗布方法。
【請求項２】
開孔金属薄板からなる芯材を走行させ、この芯材の上に電極合剤ペーストを塗布する電極合剤ペーストの塗布装置であって、
コイル状に巻かれた前記芯材を巻きだすアンコイラー部と、
前記芯材の上に前記電極合剤ペーストを載せてペースト塗布シートとするペースト塗布部と、
前記電極合剤ペーストの塗布量を調節する塗布量調節部と、
前記ペースト塗布シートの蛇行量を検知する蛇行検知部と、
前記ペースト塗布部あるいは前記塗布量調節部において前記芯材の幅方向の両端に設けられた芯材露出部の双方を少なくとも１対の挟持ローラで表裏から連続的に挟持しつつ、前記蛇行検知部が検出した蛇行量に相応して前記ペースト塗布シートに対する前記挟持ローラの角度を変化させ、前記ペースト塗布シートの蛇行を矯正する蛇行矯正部と、
乾燥部と、
乾燥後のペースト塗布シートをコイル状に巻き取るコイラー部とからなり、
前記蛇行矯正部において、前記挟持ローラどうしを５°以下の範囲内で前記ペースト塗布シートの走行方向に沿って広げたことを特徴とする電極合剤ペーストの塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極合剤ペーストを開孔金属薄板からなる芯材の上に塗布する方法および装置に関し、より詳しくは電極合剤ペーストの走行を改善する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルカリ蓄電池やリチウムイオン二次電池などの電池は、ポータブル機器や電動工具、あるいは電気自動車用の電源として広く用いられている。中でも比較的エネルギー密度が高く耐久性に優れるニッケル水素蓄電池については、電気自動車用電源を中心にその用途が広がりつつある。
【０００３】
一般的にニッケル水素蓄電池は、三次元金属多孔体に水酸化ニッケルその他を充填してなる正極と、パンチングメタルなどの開孔金属薄板（以下、単に「芯材」と略記）に水素吸蔵合金その他からなる電極合剤ペーストを塗布してなる負極とを主構成要素としている。中でも負極はその工法上、連続生産が可能であり、高効率な工程として着目されている。具体的には、芯材を電極合剤ペーストに浸漬した後、電極合剤ペーストの塗布量を調節し、ペースト塗布シートを形成する方法が提案されている。
【０００４】
このペースト塗布シートは、芯材の幅方向の両端を除いて電極合剤ペーストを載せた後、電極合剤ペーストを載せなかった両端の芯材露出部を活用して走行させるのが一般的である。具体的には、電極合剤ペーストの塗布ムラや芯材が元々有する非直線性に起因する蛇行を矯正するために、走行方向に対して平行よりも僅かに外側に開くように傾斜させた挟持ローラで芯材露出部を挟み込み、ペースト塗布シートの蛇行量に応じてこの挟持ローラによる挟み込みをと解放とを繰り返すことにより、ペースト塗布シートにバランスよく張力を与えて蛇行を矯正する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平９−０１７４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般にニッケル水素蓄電池の電極合剤ペーストは、用いられる材料の比重が大きい（例えば水素吸蔵合金であれば約８ｇ／ｍｌ）ので、これを厚く塗布した場合、ペースト塗布シートにおける塗布部分の単位面積当たりの重量は相当に大きくなる。上述したように塗布部分の単位面積当たりの重量が大きいペースト塗布シートに対して特許文献１のような間欠的な動作（挟持ローラによる挟み込みと解放の繰り返し）を行うと、この動作のたびにペースト塗布シートに振動が発生し、乾燥前の電極合剤ペーストが流動して塗布精度が低下する。また上述したように動作が間欠的なので、円滑に蛇行を矯正することが困難である。
【０００６】
本発明は上述した課題を鑑みてなされたものであり、比重の高い材料を含む電極合剤ペーストを塗布乾燥する際の蛇行を円滑に矯正することにより、高精度に蛇行を矯正しつつ電極合剤ペーストの流動による塗布精度の低下が回避できる、安定した電極合剤ペーストの塗布方法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】
上記課題を解決するために、本発明の電極合剤ペーストの塗布方法は、コイル状に巻かれた芯材を巻きだす第１の工程と、芯材の上に電極合剤ペーストを載せてペースト塗布シートとする第２の工程と、電極合剤ペーストの塗布量を調節する第３の工程と、第２あるいは第３の工程において芯材の幅方向の両端に設けられた芯材露出部の双方を少なくとも
１対の挟持ローラで表裏から連続的に挟持しつつ、蛇行検知部が検出した蛇行量に相応して前記ペースト塗布シートに対する前記挟持ローラの角度を変化させてペースト塗布シートの蛇行を矯正する第４の工程と、ペースト塗布シートを乾燥させる第５の工程と、ペースト塗布シートをコイル状に巻き取る第６の工程とからなり、第４の工程において、挟持ローラどうしを５°以下の範囲内でペースト塗布シートの走行方向に沿って広げたことを特徴とする。
【０００８】
また上述した塗布方法を具現化する手段として、本発明の電極合剤ペーストの塗布装置は、コイル状に巻かれた芯材を巻きだすアンコイラー部と、芯材の上に電極合剤ペーストを載せてペースト塗布シートとするペースト塗布部と、電極合剤ペーストの塗布量を調節する塗布量調節部と、ペースト塗布シートの蛇行量を検知する蛇行検知部と、ペースト塗布部あるいは塗布量調節部において芯材の幅方向の両端に設けられた芯材露出部の双方を少なくとも１対の挟持ローラで表裏から連続的に挟持しつつ、蛇行検知部が検出した蛇行量に相応してペースト塗布シートに対する挟持ローラの角度を変化させてペースト塗布シートの蛇行を矯正する蛇行矯正部と、乾燥部と、乾燥後のペースト塗布シートをコイル状に巻き取るコイラー部とからなり、蛇行矯正部において、挟持ローラどうしを５°以下の範囲内でペースト塗布シートの走行方向に沿って広げたことを特徴とする。
【０００９】
蛇行の矯正方法を、挟持ローラによる挟み込みと解放の繰り返しから連続的に挟持しているペースト塗布シートに対する挟持ローラの角度の変化に切り替えることにより、矯正時にペースト塗布シートの走行方向が円滑に変化するので、電極合剤ペーストの流動による塗布精度の低下が避けられるとともに、精度のよい蛇行矯正が可能になる。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように本発明によれば、電極合剤ペーストに比重の高い材料が含まれていても、蛇行を円滑に制御することにより電極合剤ペーストの流動が回避できるので、安定した電極合剤ペーストの塗布方法を提供することが可能となり、ニッケル水素蓄電池をはじめとする電池の電極を、塗布精度よく供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明を実施するための最良の形態について、図を用いて詳細に説明する。
【００１２】
第１の発明は、コイル状に巻かれた芯材を巻きだす第１の工程と、芯材の上に電極合剤ペーストを載せてペースト塗布シートとする第２の工程と、電極合剤ペーストの塗布量を調節する第３の工程と、第２あるいは第３の工程において芯材の幅方向の両端に設けられた芯材露出部の双方を少なくとも１対の挟持ローラで表裏から連続的に挟持しつつ、蛇行検知部が検出した蛇行量に相応してペースト塗布シートに対する挟持ローラの角度を変化させてペースト塗布シートの蛇行を矯正する第４の工程と、ペースト塗布シートを乾燥させる第５の工程と、ペースト塗布シートをコイル状に巻き取る第６の工程とからなり、第４の工程において、挟持ローラどうしを５°以下の範囲内でペースト塗布シートの走行方向に沿って広げたことを特徴とする電極合剤ペーストの塗布方法に関する。
【００１３】
また第２の発明は、コイル状に巻かれた芯材を巻きだすアンコイラー部と、芯材の上に電極合剤ペーストを載せてペースト塗布シートとするペースト塗布部と、電極合剤ペーストの塗布量を調節する塗布量調節部と、ペースト塗布シートの蛇行量を検知する蛇行検知部と、ペースト塗布部あるいは塗布量調節部において芯材の幅方向の両端に設けられた芯材露出部の双方を少なくとも１対の挟持ローラで表裏から連続的に挟持しつつ、蛇行検知部が検出した蛇行量に相応してペースト塗布シートに対する挟持ローラの角度を変化させてペースト塗布シートの蛇行を矯正する蛇行矯正部と、乾燥部と、乾燥後のペースト塗布シートをコイル状に巻き取るコイラー部とからなり、蛇行矯正部において、挟持ローラど
うしを５°以下の範囲内でペースト塗布シートの走行方向に沿って広げたことを特徴とする電極合剤ペーストの塗布装置に関する。
【００１４】
図１は本発明における電極合剤ペーストの塗布装置の一例を示す概略図である。開孔金属薄板からなるコイル状の芯材２は、アンコイラー部１によって巻き出された後、電極合剤ペースト５を満たしたペースト塗布部４に導かれ、芯材２の上に電極合剤ペースト５が載せられてペースト塗布シート６となる。引続き塗布量調節部３を経由させて、ペースト塗布シート６の塗布量を調節するとともに、幅方向の両端に芯材露出部９を設ける。この芯材露出部９は、塗布量調節部３を経た後で１対の挟持ローラ１０によりその双方が表裏から挟持される。ここで１対の挟持ローラ１０どうしを５°以下の範囲内でペースト塗布シート６の走行方向に沿って広げることにより、ペースト塗布シート６に適度な張力を付与して蛇行を大まかに抑制している。ただし単に１対の挟持ローラ１０どうしをペースト塗布シート６の走行方向に沿って広げるだけでは、芯材２が元来有する歪みに基づいた蛇行の制御は不可能である。そこで挟持ローラ１０を制御部１１と組み合わせて蛇行矯正部１２とし、この蛇行矯正部１２の手前に設けられた蛇行検知部１３が検出したペースト塗布シート６の蛇行量に相応して、制御部１１にペースト塗布シート６に対する挟持ローラ１０の角度を変化させることにより、ペースト塗布シート６の蛇行は精確に矯正される。このようにして走行性が改善されたペースト塗布シート６は乾燥部７に導かれた後、コイラー部８によってコイル状に巻き取られる。
【００１５】
図２は本発明の電極合剤ペーストの塗布装置における蛇行矯正部１２および蛇行検知部１３を拡大した概略図である。塗布量調節部３を経たペースト塗布シート６の幅方向の両端には芯材露出部９が設けられており、この芯材露出部９をリンク１１ｃでつながれた１対の挟持ローラ１０が表裏から連続的に挟持している。なおここで１対の挟持ローラ１０は、互いの間隔が第３の工程から第５の工程にかけて５°以下の範囲内で広がっている（図２ではＶ字方向）。このように走行方向に沿ってペースト塗布シート６が広がるように芯材露出部９を挟持ローラ１０で挟持することにより、ペースト塗布シート６にバランスよく張力を与えることができる。挟持ローラ１０の手前には蛇行検知部１３が設けられており、ペースト塗布シート６の右端の基準値からのズレを検知している。ここで仮にペースト塗布シート６が右から左へと蛇行したことを蛇行検知部１３が検知した場合、制御ユニット１１ａからの指令によりアクチュエータ１１ｂが作動し、リンク１１ｃを通じて、左右の挟持ローラ１０を右側へ傾斜させる。
【００１６】
芯材露出部９を連続的に挟持しながら、ペースト塗布シート６に対する挟持ローラ１０の角度を変化させることにより、蛇行矯正時にペースト塗布シート６の走行方向が円滑に変化するので、電極合剤ペースト５が芯材２の上で流動することによる塗布精度の低下が避けられるとともに、精度のよい蛇行矯正が可能になる。
【００１７】
なお挟持ローラ１０どうしの角度が５°を超えると、以下に示す３つの不具合によって蛇行量が大きくなるので好ましくない。第１の不具合は、ペースト塗布シート６に過度の張力が働くことである。第２の不具合は、ペースト塗布シート６と挟持ローラ１０の滑り量の増加によって挟持ローラ１０の磨耗が加速することである。第３の不具合は、ペースト塗布シート６と挟持ローラ１０の滑り量の増加によって急激に蛇行矯正する必要が生じ、かえって制御が困難になることである。
【００１８】
なお図１および図２では、塗布量調節部３とペースト塗布部４とが分離した形態を示したが、ダイコータのように、塗布量調節部３とペースト塗布部４とが一体化した形態の場合でも、本願の効果が発揮されることは言うまでもない。
【００１９】
以下に、本発明の実施例を、ニッケル水素蓄電池の負極（水素吸蔵合金電極）を用いて
記す。ただし本発明は、芯材が開孔金属薄板である限り、本実施例のみに限定されないのはいうまでもなく、例えばアルカリ蓄電池の焼結式ニッケル正極の前駆体であるシンター基板や、開孔金属薄板としてラスメタルを用いたリチウムポリマー電池の正負極にも展開が可能である。
【実施例】
【００２０】
（実施例）
芯材２として、厚さ６０μｍ、幅３００ｍｍ、パンチング孔径１ｍｍ、開孔率４２％のニッケルめっきを施した鉄製パンチングメタル（１コイルの全長２００ｍ）を、幅方向で張力のバランスをずらせて巻き取ることにより、蛇行量が０．０２〜０．０３ｍｍ／ｍ（２００ｍで４〜６ｍｍ）となるように予め調整した。
【００２１】
一方、組成式ＭｍＮｉ3.55Ｃｏ0.75Ｍｎ0.4Ａｌ0.3で表される水素吸蔵合金を湿式ボールミルにより水中で平均粒径３０μｍに粉砕して水素吸蔵合金粉末を得た。この合金粉末をアルカリ水溶液に浸漬して表面処理した後、この水素吸蔵合金粉末１００ｋｇに対し、固形分比１．５％のカルボキシメチルセルロース水溶液１０ｋｇおよびケッチェンブラック０．４ｋｇを加えて混練し、さらに固形分比４０％のスチレン−ブタジエン共重合体ゴム粒子の水溶液１．７５ｋｇを加えて攪拌することにより、電極合剤ペースト５を作製した。
【００２２】
この電極合剤ペースト５を、図１に示す塗布装置を用いて、幅２６０ｍｍ、塗布後の総厚が２６０μｍとなるよう、両端から設定値として２０ｍｍずつ電極合剤ペースト５をこき取って芯材露出部９を作製しながら上述した芯材２の両面に５ｍ／分の速度で塗布し、ペースト塗布シート６を作製した。なお蛇行の矯正は第１の発明の説明で詳述した方法（挟持ローラ１０とペースト塗布シート６との角度は５°）を用いた。
【００２３】
２００ｍにわたって塗布を行った後、両端の芯材露出部９の幅を計測した結果、設定値である２０ｍｍからの最大のズレ値は０．０５ｍｍであった。またペースト塗布シート６の最後部（塗り終わりの箇所）の塗布部を、幅方向に３０ｍｍ径のポンチで計６箇所打ち抜いた後、乾燥後における電極合剤ペースト５の塗布量の標準偏差を重量％で求めたところ、σ＝０．３％であった。
【００２４】
（比較例）
実施例１に対し、蛇行の矯正方法を特許文献１の方法とした以外は、実施例１と同様にペースト塗布シート６を作製した。具体的には、ペースト塗布シート６が右から左へと蛇行したことを蛇行検知部１３が検知した場合、右側の挟持ローラ１０のみを解放して芯材露出部９を挟持しないようにし、蛇行が矯正された後に再び右側の挟持ローラ１０に芯材露出部９を挟持させる制御を行った。
【００２５】
２００ｍにわたって塗布を行った後、両端の芯材露出部９の幅を計測した結果、設定値である２０ｍｍからの最大のズレ値は０．５２ｍｍであった。ペースト塗布シート６の最後部の塗布部を、幅方向に３０ｍｍ径のポンチで計６箇所打ち抜いた後、乾燥後の電極合剤ペースト５における塗布量の標準偏差を重量％で求めたところ、σ＝１．４％であった。
【００２６】
以上のように、蛇行矯正部１２の動作として、芯材露出部９を挟持ローラ１０で表裏から連続的に挟持しつつ、蛇行検知部１３が検出したペースト塗布シート６の蛇行量に相応して、本発明の方法で挟持ローラ１０とペースト塗布シートとの角度を変化させて蛇行を矯正した実施例は、芯材露出部９を挟持ローラ１０で連続的に挟持しないで蛇行を矯正する方法を採った比較例に対して、芯材露出部９の幅寸法の精度が高く、かつ塗布量のバラ
ツキが大幅に低減する結果となった。この理由は、約８ｇ／ｍｌと比重の高い水素吸蔵合金を含む電極合剤ペースト５を保持したペースト塗布シート６において、間欠的な動きで蛇行を矯正しようとした場合に起こる２つの課題（走行性の低下と電極合剤ペースト５の流動）が抑えられたことによると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明により、比重の高い材料を含む電極合剤ペーストを高い精度で大量生産できるので、種々の電池の電極製造技術として利用可能性が高く、かつ有用性も高い。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明における電極合剤ペーストの塗布装置の一例を示す概略図
【図２】本発明における電極合剤ペーストの塗布装置における蛇行矯正部および蛇行検知部を拡大した概略図
【符号の説明】
【００２９】
１    アンコイラー部
２    芯材
３    塗布量調節部
４    ペースト塗布部
５    電極合剤ペースト
６    ペースト塗布シート
７    乾燥部
８    コイラー部
９    芯材露出部
１０    挟持ローラ
１１    制御部
１１ａ  制御ユニット
１１ｂ  アクチュエータ
１１ｃ  リンク
１２    蛇行矯正部
１３    蛇行検知部
【図１】
2007305397.tif 000003
【図２】
2007305397.tif 000004