(57)【要約】【課題】洗浄剤の使用量を押さえながら、電池の性能のバラツキを抑制できる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。【解決手段】  帯状に延びる集電箔に活物質を塗工する塗工工程を含む電池用電極の製造方法であって、  前記集電箔は、活物質が塗工される塗工予定部のうち前記集電箔の幅方向の中央部を含む第１の領域と、前記塗工予定部の前記幅方向の端部を含んで前記第１の領域の前記幅方向に隣接する第２の領域とを含み、前記第２の領域のみを洗浄剤により洗浄する洗浄工程を含むことを特徴とする電池用電極の製造方法。【選択図】図２
2012204134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状に延びる集電箔に活物質を塗工する塗工工程を含む電池用電極の製造方法であって、
前記集電箔は、活物質が塗工される塗工予定部のうち前記集電箔の幅方向の中央部を含む第１の領域と、前記塗工予定部の前記幅方向の端部を含んで前記第１の領域の前記幅方向に隣接する第２の領域とを含み、前記第２の領域のみを洗浄剤により洗浄する洗浄工程を含むことを特徴とする電池用電極の製造方法。
【請求項２】
前記第２の領域は、前記塗工予定部の前記幅方向の端部よりも前記第１の領域に近接する第１の位置から、該端部よりも前記第１の領域から離間した第２の位置までの領域であることを特徴とする請求項１に記載の電池用電極の製造方法。
【請求項３】
前記洗浄剤は、アセトン、トルエン、キシレン、クロロホルム、四塩化炭素、エタノール、メタノール、プロパノール、ブタノールのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の電池用電極の製造方法。
【請求項４】
前記洗浄工程において、前記洗浄剤を含んだブラシを回転させながら前記第２の領域に当接させることにより洗浄を行うことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の電池用電極の製造方法。
【請求項５】
さらに、前記洗浄工程における洗浄後に前記塗工予定部に前記活物質を塗工する塗工工程を含み、
前記集電箔を搬送ローラで搬送しながら、前記洗浄工程における洗浄処理と前記塗工工程における塗工処理とを連続して行うことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載の電池用電極の製造方法。
【請求項６】
帯状に延びる集電箔に活物質を塗工する塗工部を含む電池用電極の製造装置であって、
前記集電箔は、活物質が塗工される塗工予定部のうち前記集電箔の幅方向の中央部を含む第１の領域と、前記塗工予定部の前記幅方向の端部を含んで前記第１の領域に隣接する第２の領域とを含み、前記第２の領域のみを洗浄剤により洗浄する洗浄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７】
前記第２の領域は、前記塗工予定部の前記幅方向の端部よりも前記第１の領域に近接する第１の位置から、該端部よりも前記第１の領域から離間した第２の位置までの領域であることを特徴とする請求項６に記載の電池用電極の製造装置。
【請求項８】
前記洗浄部は、前記第２の領域に回転しながら当接するブラシと、前記ブラシに洗浄剤を供給する洗浄剤供給部とを有することを特徴とする請求項６又は７に記載の電池用電極の製造装置。
【請求項９】
前記洗浄部による洗浄後に前記塗工予定部に前記活物質を塗工する塗工部と、
前記洗浄部による洗浄位置から前記塗工部による塗工位置に向かって前記集電箔を搬送する搬送ローラと、を有することを特徴とする請求項６乃至８のうちいずれか一つに記載の電池用電極の製造装置。
【請求項１０】
前記ブラシは、前記搬送ローラに前記集電箔を押圧しながら回転することを特徴とする請求項９に記載の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、集電箔に活物質を塗工する塗工工程を含む電池用電極の製造方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
充放電可能な二次電池を動力源として搭載したハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）や電気自動車（Electric Vehicle）が知られている。二次電池は、例えば、単電池を複数積層して構成される。単電池は、発電要素として、正極体と、負極体と、正極体と負極体との間に配置されるセパレータと、セパレータに含浸される電解液を備える。正極体は、集電箔と集電箔の表面に塗工される正極活物質とを備える。負極体は、集電箔と集電箔の表面に塗工される負極活物質とを備える。
【０００３】
特許文献１には、集電箔の巻き取り装置が開示されている。特許文献１の巻き取り装置は、正極活物質が集電箔にコーティングされた正極体と、負極活物質が集電箔にコーティングされた負極体と、セパレータとを重ねあわせて巻き取る。そして、この巻き取り装置は、正極体及び負極体をセパレータと重ねる前に、ブラッシングするブラッシング装置を備える。ブラッシング装置により、集電箔の表面に付着した電池性能の低下を招く異物を除去することができる。
【０００４】
ところで、上記特許文献１の類似技術として、集電箔に活物質を塗工する塗工工程の前に、洗浄剤により集電箔を洗浄する洗浄工程を設ける方法が考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１４７３９６号公報
【特許文献２】特開２００４−０７３９４４号公報
【特許文献３】特開２００２−０７３９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、集電箔の全体を洗浄すると、洗浄剤の残渣により、電池が自己放電などを起こすおそれがあり、さらに洗浄剤の使用量が増えることによりコストが増大する。その一方、洗浄剤による洗浄処理を完全に省略した場合、付着した異物によって塗工端部が蛇行するなどし、電池間で性能がばらつくおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明は、洗浄剤の使用量を押さえながら、電池の性能のバラツキを抑制できる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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本願発明に係る二次電池用電極の製造方法は、（１）帯状に延びる集電箔に活物質を塗工する塗工工程を含む電池用電極の製造方法であって、前記集電箔は、活物質が塗工される塗工予定部のうち前記集電箔の幅方向の中央部を含む第１の領域と、前記塗工予定部の前記幅方向の端部を含んで前記第１の領域の前記幅方向に隣接する第２の領域とを含み、前記第２の領域のみを洗浄剤により洗浄する洗浄工程を含むことを特徴とする。
【０００９】
（２）上記（１）の構成において、前記第２の領域は、前記塗工予定部の前記幅方向の端部よりも前記第１の領域に近接する第１の位置から、該端部よりも前記第１の領域から離間した第２の位置までの領域とすることができる。これにより、活物質を塗工する際に塗工端部が蛇行するのをより確実に防止することができる。
【００１０】
（３）上記（１）又は（２）の構成において、前記洗浄剤は、アセトン、トルエン、キシレン、クロロホルム、四塩化炭素、エタノール、メタノール、プロパノール、ブタノールのうち少なくとも１つを含んでもよい。これらの洗浄剤を用いることにより、より確実に圧延用の油を洗浄することができる。
【００１１】
（４）上記（１）乃至（３）のいずれかの構成において、前記洗浄工程において、前記洗浄剤を含んだブラシを回転させながら前記第２の領域に当接させることにより洗浄することができる。洗浄剤による洗浄効果と、ブラシによる摺動作用により、より確実に圧延用の油を洗浄することができる。
【００１２】
（５）上記（１）乃至（４）のいずれかの構成において、さらに、前記洗浄工程における洗浄後に前記塗工予定部に前記活物質を塗工する塗工工程を含み、前記集電箔を搬送ローラで搬送しながら、前記洗浄工程における洗浄処理と前記塗工工程における塗工処理とを連続して行うことができる。これにより、洗浄後、塗工工程における塗工処理の前に異物が集電箔に付着するのを防止することができる。
【００１３】
（６）上記課題を解決するために、本願発明に係る電池電極用の製造装置は、帯状に延びる集電箔に活物質を塗工する塗工部を含む電池用電極の製造装置であって、前記集電箔は、活物質が塗工される塗工予定部のうち前記集電箔の幅方向の中央部を含む第１の領域と、前記塗工予定部の前記幅方向の端部を含んで前記第１の領域に隣接する第２の領域とを含み、前記第２の領域のみを洗浄剤により洗浄する洗浄部を有することを特徴とする。
【００１４】
（７）上記（６）の構成において、前記第２の領域は、前記塗工予定部の前記幅方向の端部よりも前記第１の領域に近接する第１の位置から、該端部よりも前記第１の領域から離間した第２の位置までの領域とすることができる。これにより、活物質を塗工する際に塗工端部が蛇行するのをより確実に防止することができる。
【００１５】
（８）上記（６）又は（７）の構成において、前記洗浄部は、前記第２の領域に回転しながら当接するブラシと、前記ブラシに洗浄剤を供給する洗浄剤供給部とを有するように構成することができる。これにより、洗浄剤による洗浄効果と、ブラシによる摺動作用により、より確実に圧延用の油を洗浄することができる。
【００１６】
（９）上記（６）乃至（８）のいずれかの構成において、前記洗浄部による洗浄後に前記塗工予定部に前記活物質を塗工する塗工部と、前記洗浄部による洗浄位置から前記塗工部による塗工位置に向かって前記集電箔を搬送する搬送ローラと、を有するように構成することができる。これにより、洗浄後、塗工工程における塗工処理の前に異物が集電箔に付着するのを防止することができる。
【００１７】
（１０）上記（９）の構成において、前記ブラシは、前記搬送ローラに前記集電箔を押圧しながら回転するように構成することができる。これにより、ブラシと集電箔との摩擦力が高まり、洗浄効果を高めることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、洗浄剤の使用量を押さえながら、電池の性能のバラツキを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態にかかる電極の製造装置の概略構成を示した側面図である。
【図２】製造装置の平面図である。
【図３】比較例の集電箔を模式的に示した平面図である。
【図４】実施例の集電箔を模式的に示した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、実施形態にかかる電池の電極の製造方法および製造装置について説明する。
【００２１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかる電極の製造装置１（以下、単に「製造装置１」という）の概略構成を図示した側面図である。図２は、製造装置１の平面図である。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は互いに直交する三軸である。以下、製造装置１の各部の構成について説明する。
【００２２】
製造装置１は、洗浄部２と、活物質塗工部６と、テンションローラ（搬送ローラ）８、１０とを備える。テンションローラ８、１０は、集電箔２０に張力を付与しており、集電箔２０が矢印Ａ方向に移動する際に時計周り方向に回転する。洗浄部２及び活物質塗工部６は集電箔２０の搬送路に沿って位置しており、洗浄部２は活物質塗工部６よりも搬送方向上流に位置する。
【００２３】
集電箔２０は、アルミニウムなどの金属を１０〜１００μｍの厚さに圧延処理することにより生成される。この圧延処理の際に、潤滑性を確保するために、鉱油、アルコール類、脂肪酸、脂肪酸エステルなどを含む圧延油が用いられる。そのため、集電箔２０の表面には、圧延油などの異物が付着している。洗浄部２は、この集電箔２０の表面に付着している異物を洗浄して除去する。なお、集電箔２０は正極用或いは負極用であってもよい。
【００２４】
洗浄部２は、洗浄剤供給タンク２ａ及び回転ブラシ２ｂを備える。洗浄剤供給タンク２ａは、回転ブラシ２ｂに洗浄剤を供給する。洗浄剤として、たとえば、アセトン、トルエン、キシレン、クロロホルム、四塩化炭素、エタノール、メタノール、プロパノール、及び、ブタノールのうち少なくとも１種類を含む洗浄剤を用いることができる。これらの洗浄剤によれば、回転ブラシ２ｂの摺動作用と相まって集電箔２０に付着した異物をより確実に除去することができる。
【００２５】
回転ブラシ２ｂは、洗浄剤供給タンク２ａから供給される洗浄剤を含んだ状態で回転しながら集電箔２０に当接することにより、集電箔２０の表面を洗浄する。回転ブラシ２ｂは、集電箔２０の搬送方向（矢印Ａ方向）に直交する方向（以下、「集電箔２０の幅方向」、あるいは「Ｙ軸方向」という。）に間隔を隔てて２つ配置される。そのため、図１では一方の回転ブラシ２ｂのみが図示され、他方の回転ブラシ２ｂは図示されていない。
【００２６】
回転ブラシ２ｂには、たとえば、フッ素樹脂を用いることができる。フッ素樹脂は、洗浄剤として用いるアルコール類などに対する耐性が強く、耐摩耗性にも優れる。したがって、回転ブラシ２ｂの寿命を長くすることができる。回転ブラシ２ｂは、テンションローラ８に集電箔２０を押圧しながら回転する。これにより、回転ブラシ２ｂと集電箔２０との間に働く摩擦力が高まり、洗浄効果を高めることができる。
【００２７】
ここで、従来、活物質を塗工する前に集電箔２０に熱処理を施すことにより、異物を取り除く方法が知られている。しかしながら、この従来の方法は、熱処理を行う熱処理部と活物質を塗工する塗工部とが互いに異なる装置に設けられているため、集電箔２０の搬送に時間がかかり搬送途中で異物が付着するおそれがあった。これに対して、本実施形態の構成では、洗浄部２及び活物質塗工部６が搬送路に沿って製造装置１内に配置されるため、洗浄部２による洗浄後直ちに活物質塗工部６による塗工処理を行うことができる。したがって、洗浄部２による洗浄後に異物が付着するのを抑制することができる。また、事前の熱処理を省略することにより、コストを削減することができる。
【００２８】
活物質塗工部６は、集電箔２０の表面に活物質を塗布する。活物質塗工部６は、多数のスリット部からペースト状の活物質を集電箔２０の塗工予定部２ｎに向けて供給する。活物質塗工部６は、ダイコーターであってもよい。ここで、集電箔２０のうち、回転ブラシ２ｂにより洗浄される領域を改質領域２ｋ（第２の領域）、これらの改質領域２ｋに挟まれた領域を非改質領域２ｍ（第１の領域）と定義したとき、活物質２５が塗工される塗工予定部２ｎは、非改質領域２ｍの全部と、改質領域２ｋの一部に延在している。したがって、改質領域２ｋは、塗工予定部２ｎの集電箔２０の幅方向の端部よりも非改質領域２ｍに近接する位置（第１の位置）と、該端部よりも非改質領域２ｍから離間した位置（第２の位置）とに挟まれている。改質領域２ｋのＹ軸方向の幅は、（１）活物質２５の蛇行を防止する、（２）洗浄剤の残渣による品質低下を防止する、（３）洗浄剤の使用量を減らすことによりコストを削減する、これら（１）〜（３）の観点に基づき適宜設定することができる。
【００２９】
次に、図３及び図４を比較参照することにより、洗浄部２による洗浄効果について詳細に説明する。図３は洗浄部２による洗浄を行わずに活物質２５´を塗工したときの集電箔２０を模式的に示した平面図である（比較例）。図４は、洗浄部２による洗浄後に活物質２５を塗工したときの集電箔２０を模式的に示した平面図である（実施例）。図３を参照して、比較例では、活物質２５´における集電箔２０の幅方向の端部（以下、塗工端部という）が蛇行しており、活物質２５´の幅が一定でない。その理由は、集電箔２０の表面には圧延処理の際に圧延油などの異物が付着するため、表面の濡れ性が悪く、その結果、塗工時に塗工端部の活物質２５が異物により弾かれてしまうからである。したがって、比較例の集電箔を発電要素に用いた電池の場合、電池間で活物質の面積が異なるため、電池の出力にバラツキが生じる。なお、濡れ性は、集電箔２０の表面に液体を滴下し、接触角を測定することにより評価される。
【００３０】
これに対して、図４に図示する実施例では、塗工端部が洗浄剤により洗浄されているため、圧延油等の異物が除去され、塗工端部の濡れ性が向上する。これにより、活物質２５の塗工端部が蛇行せずに直線状となるため、活物質２５の幅のバラツキが比較例よりも小さくなる。したがって、実施例の集電箔２０を発電要素に用いた電池の場合、電池の出力のバラツキが非常に小さくなる。
【００３１】
さらに、本実施形態では、集電箔２０の全面ではなく、活物質２５が蛇行する塗工端部の周辺のみを洗浄する構成であるため、洗浄剤の使用量の低減によりコストを削減することができる。
【００３２】
また、集電箔２０の全面を洗浄する場合、洗浄剤をより多く使用することになるため、集電箔２０の表面により多くの洗浄剤が残留する可能性が高まる。たとえば、洗浄剤としてアルコール類を用いた場合、アルコールの残渣が付着した集電箔２０を発電要素に用いた電池において、自己放電が起こるおそれがある。従って、集電箔２０の表面のうち活物質２５の塗工端部の周辺のみを選択的に洗浄することにより、電池性能の低下を防ぐことができる。
【実施例１】
【００３３】
次に、実施例を示して、本発明についてより詳細に説明する。実施例では、上述の実施形態の製造装置１を用いて、集電箔２０の改質領域２ｋを洗浄剤により改質した後、活物質を塗布した。比較例では、集電箔２０の改質領域２ｋを洗浄剤により改質せずに、活物質を塗布した。
【００３４】
集電箔２０には、Ａｌ箔を使用した。集電箔２０は、３０μｍの厚みに圧延した。圧延された集電箔２０を、脱脂などの前処理を行わずに、圧延油が約１ｍｇ／ｍ２付着した状態で製造装置１にセットした。洗浄部２で用いられる洗浄剤として、アセトンを使用した。活物質塗工部６で用いられる活物質として、Ｌｉイオン電池正極用のペーストを用いた。より具体的には、ＮＭＰ（N-methylpyrrolidone）を溶媒として、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎを含む活物質と、ＡＢ（Ａcetylene Black）とＰＶＤＦ（PolyVinyliDene Fluoride）とを均一に分散させてペーストを生成した。
【００３５】
（実施例と比較例との比較）
実施例の正極体は、塗布された活物質の幅のばらつきが少なく、活物質が塗工予定部に正確に塗布された。一方、比較例の正極体は、塗布された活物質の幅のばらつきが生じた。
【００３６】
（変形例１）
上述の第１の実施形態では、集電箔２０を洗浄する洗浄部として回転ブラシ２ｂを用いたが、本発明はこれに限られるものではなく、他の要素を用いることもできる。当該他の要素は、ガーゼなどの布帛であってもよい。ガーゼを集電箔２０の改質領域２ｋに押し当てて洗浄処理することにより、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。当該他の要素は、洗浄剤を高圧で集電箔２０の改質領域２ｋに噴射するノズル装置であってもよい。ノズル装置から噴射された洗浄剤が改質領域２ｋに衝突することにより、上記実施形態と同様の効果（洗浄剤の使用量低減によるコスト削減を除く）を得ることができる。
【００３７】
（変形例２）
改質領域２ｋ及び塗工端部２ｎのＹ軸方向の端部を一致させてもよいし、或いは改質領域２ｋを集電箔２０のＹ軸方向の端部まで延在させてもよい。これらの構成であっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  製造装置、２  洗浄部、２ａ  洗浄剤供給タンク、２ｂ  回転ブラシ、  ６  活物質塗工部、
８，１０  テンションローラ、２０  集電箔、２５  活物質
【図１】
2012204134.tif 000003
【図２】
2012204134.tif 000004
【図３】
2012204134.tif 000005
【図４】
2012204134.tif 000006