(57)【要約】【課題】電極材の膜厚精度を確保すること。【解決手段】電極シート１２に活物質ペーストを塗布したものを、プレスロール１１間に連続的に通過させてプレスすることにより電極合材層を形成する電極作成方法であって、電極シート１２の温度を計測する第１の温度センサ１４と、プレスロール１１より搬送上流側において電極シート１２の温度を調整する温度調整部１３と、プレスロール１１の温度を計測する第２の温度センサ１５と、演算制御部１６と、を備え、演算制御部１６は、第１の温度センサ１４と、第２の温度センサ１５により取得した温度差を計算する工程と、第１の温度センサ１４と、第２の温度センサ１５により取得される温度が一定となるように、温度調整部１３の動作を制御する工程と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極シートに活物質ペーストを塗布したものを、プレスロール間に連続的に通過させてプレスすることにより電極合材層を形成する電極作成方法であって、
前記電極シートの温度を計測する第１の温度センサと、
前記プレスロールより搬送上流側において電極シートの温度を調整する温度調整部と、
前記プレスロールの温度を計測する第２の温度センサと、
演算制御部と、を備え、
前記演算制御部は、
前記第１の温度センサと、前記第２の温度センサにより取得した温度差を計算する工程と、
前記第１の温度センサと、前記第２の温度センサにより取得される温度が一定となるように、前記温度調整部の動作を制御する工程と、を有する、
電極作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池に用いる電極材の電極作成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、特開２０１１−１８１３４８号公報がある。この公報に記載されたロールプレス機では、一対の加圧ロール間に連続シート状の二次電池用の電極材を通過させることにより加工を行う。このロールプレス機では、加圧ロールの軸受を保持する軸受箱に、熱媒体が流通されている。より具体的には、熱媒体は加圧ロールの外部から、ロール軸の一部、ロール内部、ロールの残りの部分のルートの順に流通することによりロール内の熱を吸収し、その後、外部に流出される。またこのロールプレス機では、ロール軸における被軸受け部とロール胴体の各一端部との間の軸部に複数のフィンを設けている。これにより、加圧ロールの熱変形を防止し、圧縮加工の精度を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１８１３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した従来のロールプレス機では、ロール軸の軸受部からの発熱がロール胴体に至るまでの間に吸熱することや、ロール胴体全体に熱拡散を行うことにより、ロールの熱変形を抑制している。しかしながら、加圧ロールに対する入熱量は一定ではなく、電極シートの目付量や環境状況によって変化するため、ロール軸受の加圧や冷却の制御を繰り返し行われ、温度ムラが発生してしまう恐れがある。加圧ロールに温度ムラが発生すると、温度ムラに応じた熱変形または熱膨張が生じる。ロールプレス機で求められる製品の厚さは、電池電極の場合ミクロンオーダーであり、この精度を前提とする場合、加圧ロールの温度ムラにより、膜厚精度が悪化する恐れがあった。
本発明は、電極材の膜厚精度を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明にかかる電極作成方法は、電極シートに活物質ペーストを塗布したものを、プレスロール間に連続的に通過させてプレスすることにより電極合材層を形成する電極作成方法であって、前記電極シートの温度を計測する第１の温度センサと、前記プレスロールより搬送上流側において電極シートの温度を調整する温度調整部と、前記プレスロールの温度を計測する第２の温度センサと、演算制御部と、を備え、前記演算制御部は、前記第１の温度センサと、前記第２の温度センサにより取得した温度差を計算する工程と、前記第１の温度センサと、前記第２の温度センサにより取得される温度が一定となるように、前記温度調整部の動作を制御する工程と、を有する。
これにより、プレスロールへの入熱を抑え、プレスロールの温度ムラの発生を抑制する。
【発明の効果】
【０００６】
これにより、電極材の膜厚精度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態１にかかるプレスロール装置の概略を示す図である。
【図２】実施の形態１にかかるプレスロール装置の動作フローを示す図である。
【図３】実施の形態１にかかるプレスロール装置の概略を示す図である。
【図４】実施の形態２にかかるプレスロール装置の概略を示す図である。
【図５】実施の形態３にかかるプレスロール装置の概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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。図１に示すように、プレスロール装置１は、一対のプレスロール１１と、プレスロール１１内を通過して加工される電極シート１２と、電極シート１２の温度調整を行う温度調整部１３と、電極シート１２の温度を計測する第１の温度センサ１４と、プレスロール１１の温度を計測する第２の温度センサ１５と、第１の温度センサ１４と第２の温度センサ１５で計測された温度の情報に基づいて、温度調整部１３の動作を制御する演算制御部１６と、を備える。
【０００９】
一対のプレスロール１１は、上ロール１１ａと、下ロール１１ｂを有する。上ロール１１ａと、下ロール１１ｂには、それぞれロール軸１１ｃが設けられている。ロール軸１１ｃは、軸受箱（図示せず）に設けられた転がり軸受けにより支持され、回転動作する。プレスロール１１は、その仕様については任意であるが、例えば、上ロール１１ａおよび下ロール１１ｂの直径は３００〜８００ｍｍであり、回転数が数十ｒｐｍである。また上ロール１１ａと下ロール１１ｂとの間には、電極シート１２が通過できるように数ミクロンの間隔があけられた状態で配置されている。
【００１０】
電極シート１２は、例えばリチウム電池の正極電極であれば、活物質、バインダー、導電剤からなるペーストが塗布されている。電極シート１２は、搬送上流側から下流側に向かって、上ロール１１ａと下ロール１１ｂの間を連続的にプレスされながら通過する。これにより、電極合材層が形成される。なお電極シート１２には、プレスロール１１を通過する際に変形熱が発生し、プレスロール１１に伝熱する。
【００１１】
温度調整部１３は、プレスロール１１の搬送上流側に設けられている。例えば温度調整部１３は、上下方向から電極シート１２を冷却する冷却ユニットである。電極シート１２は、温度調整部１３内を通過することによって冷却される。なお、温度調整部１３は、演算制御部１６によって動作が制御される。
【００１２】
第１の温度センサ１４は、プレスロール１１の搬送上流側において電極シート１２の温度Ｔ１を取得する。例えば第１の温度センサ１４は、電極シート１２に対して非接触であり、電極シート１２が放射した温度の取得が行えるように、電極シート１２の近くに配置されている。ここで第１の温度センサ１４は、プレスロール１１と温度調整部１３の間に設けられており、温度調整部１３を通過した後の電極シート１２の温度を測定する。第１の温度センサ１４は、取得した電極シート１２の温度Ｔ１を演算制御部１６に出力する。
【００１３】
第２の温度センサ１５は、プレスロール１１の温度Ｔ２を取得する。例えば第２の温度センサ１５は、下ロール１１ｂの温度を計測する。第２の温度センサ１５は、プレスロール１１に対して非接触であり、プレスロール１１が放射した温度の取得が行えるように、プレスロール１１の近くに配置されている。第２の温度センサ１５は、取得したプレスロール１１の温度Ｔ２を演算制御部１６に出力する。なお、第２の温度センサ１５は、プレスロール１１に接触して温度を計測するものであっても良く、プレスロール１１の内部にセンサが配されていても良い。
【００１４】
演算制御部１６は、第１の温度センサ１４で取得された電極シート１２の温度Ｔ１と、第２の温度センサ１５で取得されたプレスロール１１の温度Ｔ２と、に基づいて、温度調整部１３の動作を制御する。ここで演算制御部１６は、温度Ｔ１と温度Ｔ２との差が一定である状態を保つように温度調整部１３を制御する。例えば演算制御部１６は、電極シート１２の温度Ｔ１が、プレスロールの温度Ｔ２より低くなるように、冷却ユニットを動作させる。ここで演算制御部１６は、結露の懸念があるため、温度Ｔ１と温度Ｔ２の温度差が室温−５℃〜−１０℃の温度差になるように、温度調整部１３を制御することが望ましい。
【００１５】
次に、プレスロール装置１の動作工程について、図２を参照しながら説明する。
【００１６】
最初に、プレスロール１１の回動を開始する（Ｓ１）。電極シート１２は搬送が開始され、上ロール１１ａと下ロール１１ｂの間を通過する。
【００１７】
第１の温度センサ１４は、プレスロール１１の搬送上流側において、電極シート１２の温度Ｔ１を取得する（Ｓ２）。第１の温度センサ１４は、取得した温度Ｔ１の情報を演算制御部１６に出力する。
【００１８】
第２の温度センサ１５は、プレスロール１１の温度Ｔ２を取得する（Ｓ３）。第２の温度センサ１５は、取得した温度Ｔ２の情報を演算制御部１６に出力する。
【００１９】
演算制御部１６は、入力された温度Ｔ１と温度Ｔ２の温度差を算出する（Ｓ４）。
【００２０】
演算制御部１６は、算出された温度差に基づいて制御信号を生成し、温度調整部１３に制御信号を出力する（Ｓ５）。
【００２１】
温度調整部１３は、入力された制御信号に基づいて、電極シート１２の温度を調整する（Ｓ６）。ここで図３に示すように、電極シート１２がプレスロール１１を通過する際にはプレスロール１１への入熱量Ｑロールは、
【数１】
2016139582.tif 000003
により算出できる。ここでＱ箔は電極シート１２の入熱量であって、プレスロール１１へ入熱せずに電極シート１２が持ち去る熱量、Ｒ箔は電極シート１２の熱抵抗値、Ｒロールはプレスロール１１の熱抵抗値、Ｒロール/箔はプレスロール１１と電極シート１２が接触する箇所の接触熱抵抗値、ΔＴロールは加工点とプレスロール１１の温度差、ΔＴ箔は加工点とプレスロール１１の温度差である。ここで、
【数２】
2016139582.tif 000004
であり、
【数３】
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は、熱伝導率と熱容量との比率に基づく値であって、材料固有の定数である。また変形熱Ｑ変形熱は、ＱロールとＱ箔とを加算した値である。したがって、
【数４】
2016139582.tif 000006
の値が最小になるように、温度調整部１３が温度調整を行うことにより、プレスロール１１の変形を抑えることができる。したがって、温度調整部１３により電極シート１２を冷却することにより、値の最小化させる。その後Ｓ２に戻り、処理を繰り返す。
【００２２】
これにより、プレスロール１１への入熱を抑えプレスロール１１の温度ムラの発生を抑制することができ、電極材の膜厚精度を確保することができる。すなわち、プレスロール１１より上流においてあらかじめ電極シート１２の温度を測定しておき、電極シート１２とプレスロール１１の温度差に基づいて、プレスロール１１を通過する電極シート１２の温度を調整する。これにより、電極シート１２の変形熱等によるプレスロール１１への入熱を制御し、プレスロール１１の熱変形を抑えることができる。
【００２３】
実施の形態２
図４に示すように、プレスロール装置２は、一対のプレスロール１１と、プレスロール１１内を通過して加工される電極シート１２と、電極シート１２の温度調整を行う温度調整部１３と、電極シート１２の温度を計測する第１の温度センサ１４と、プレスロール１１の温度を計測する第２の温度センサ１５と、第１の温度センサ１４と第２の温度センサ１５で計測された温度の情報に基づいて、温度調整部１３の動作を制御する演算制御部１６と、部屋内の温度を取得する第３の温度センサ１７と、部屋内の温度を一定に保つ空調機１８と、を備える。なお、実施の形態１に示したプレスロール装置１と同一機能を奏する構成物品については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００２４】
第３の温度センサ１７は、部屋内の温度Ｔ３を取得し、取得した室温Ｔ３の情報を空調機１８に出力する。
【００２５】
空調機１８は、温度センサ１７から入力された温度情報に基づいて、稼動状態を変化させる。空調機１８は、典型的にはプレスロール１１が設置されている環境内の温度を低下させる冷房機である。
【００２６】
なお、第３の温度センサ１７は、演算制御部１６に対して温度の情報を出力しても良く、演算制御部１６の制御により、空調機１８が制御されていても良い。この場合には、演算制御部１６は、取得されたプレスロール装置２の温度Ｔ２の情報に基づいて、温度Ｔ２で測定される一定である状態を保つように空調機１８の動作を制御する。さらに演算制御部１６では、第３の温度センサ１７が取得した室温Ｔ３を利用して、電極シート１２の温度Ｔ１と、プレスロールの温度Ｔ２の温度差が室温Ｔ３の−５℃〜−１０℃の温度差になるように温度調整部１３を制御しても良い。
【００２７】
これにより、プレスロール装置２が設置されている部屋の温度Ｔ３を調整すると共に、環境内の温度Ｔ３に基づいて、電極シート１２の温度Ｔ１と、プレスロールの温度Ｔ２の温度差を取得し、温度調整部１３の動作制御を行うことができる。なお、温度ムラによるプレスロール１１の変形を避けたいことから、室温Ｔ３とプレスロール１１の温度Ｔ１が等しい状態であることが望ましい。
【００２８】
実施の形態３
図５に示すように、プレスロール装置３は、一対のプレスロール１１と、プレスロール１１内を通過して加工される電極シート１２と、と、電極シート１２の温度を計測する第１の温度センサ１４と、プレスロール１１の温度を計測する第２の温度センサ１５と、第１の温度センサ１４と第２の温度センサ１５で計測された温度の情報に基づいて、温度調整部１３の動作を制御する演算制御部１６と、電極シート１２の冷却を行う冷却ロール１９と、冷却ロール１９の温度を調整するチラー２０を備える。なお、実施の形態１及び実施の形態２に示したプレスロール装置１と同一機能を奏する構成物品については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００２９】
冷却ロール１９は、プレスロール１１の搬送上流側に設けられている。例えば冷却ロール１９は連続して状態で設けられた複数のロールであり、各ロールに接しながら電極シート１２が搬送される。例えば電極シート１２は、これらの連続して設けられたロールの下部側又は上部側に接触しながら搬送される。これにより電極シート１２は、上面と下面がそれぞれ冷却されながら搬送される。
【００３０】
チラー２０は、冷却ロール１９内に冷却水などの冷媒を送出して冷却ロール１９を冷却する。例えば演算制御部１６は、電極シート１２の温度Ｔ１と、プレスロール１１の温度Ｔ２に基づいて、チラー２０から冷却ロール１９への冷媒の送出量を制御する。これにより冷却ロール１９における、冷却の強弱が制御される。
【００３１】
これにより、複数のロールが設けられた冷却ロール１９とチラー２０を、温度調整部として用い、電極シート１２の温度調整を行うことができる。
【００３２】
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、
【数５】
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の値を最小とするために、電極シート１２を冷却するだけでなく、プレスロール１１を温度変化させることを複合して実行しても良い。
【００３３】
また、冷却ロール１９及びチラー２０を使用して電極シート１２を冷却するプレスロール装置３が設置された部屋において、環境内の温度を取得する第３の温度センサ１７と、環境内の温度を一定に保つ空調機１８を備えておき、演算制御部１６により冷却ロール１９の温度や空調機１８の動作を制御しても良い。
【符号の説明】
【００３４】
１，２，３        プレスロール装置
１１            プレスロール
１１ａ            上ロール
１１ｂ            下ロール
１１ｃ            ロール軸
１２            電極シート
１３            温度調整部
１４            第１の温度センサ
１５            第２の温度センサ
１６            演算制御部
１７            第３の温度センサ
１８            空調機
１９            冷却ロール
２０            チラー
【図１】
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【図２】
2016139582.tif 000009
【図３】
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【図４】
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【図５】
2016139582.tif 000012