(57)【要約】【課題】ロールの温度上昇を抑制しつつロールの外周面に付着した電極合材をドクターブレードで剥ぎ取ることができる電極製造装置、および、当該電極製造装置を用いた電極製造方法を提供する。【解決手段】電極および電解液を有する非水電池の電極を製造するための電極製造装置を、対向配置されている一対のロール４（４１、４２）と、前記ロール４１の外周面４１ｏに摺接するドクターブレード３０と、を備える電極プレス成形要素３と、前記ロール４１の前記外周面４１ｏおよび／または前記ドクターブレード３０に、前記電解液を構成する有機溶媒７９を供給する有機溶媒供給要素５と、で構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極および電解液を有する非水電池の電極を製造するための装置であって、
対向配置されている一対のロールと、前記ロールの外周面に摺接するドクターブレードと、を備える電極プレス成形要素と、
前記ロールの前記外周面および／または前記ドクターブレードに、前記電解液を構成する有機溶媒を供給する有機溶媒供給要素と、を備える、電極製造装置。
【請求項２】
前記有機溶媒供給要素は、
前記ロールと前記ドクターブレードとの摺接箇所および／または前記摺接箇所よりも前記ロールの回転方向の先側において、前記ロールの前記外周面に前記有機溶媒を供給する、請求項１に記載の電極製造装置。
【請求項３】
前記有機溶媒供給要素は、
前記ロールの前記外周面および／または前記ドクターブレードに対向し前記有機溶媒の供給口となるノズルを備える、請求項１または請求項２に記載の電極製造装置。
【請求項４】
前記有機溶媒は、ＤＥＣ、ＤＭＣ、ＥＭＣから選ばれる少なくとも１種である、請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の電極製造装置。
【請求項５】
請求項１に記載の電極製造装置を用いた電極の製造方法であって、
電極活物質を有する電極合材と集電体用金属箔との積層体を、対向配置されている一対の前記ロール間に通過させて、前記積層体をプレス成形する電極プレス成形工程を有し、
前記電極プレス成形工程において、
少なくとも一方の前記ロールの前記外周面に前記ドクターブレードを摺接させて、前記ロールの前記外周面に付着した前記電極合材を剥ぎ取るとともに、
前記ロールの前記外周面および／または前記ドクターブレードに前記有機溶媒を供給して、前記ロールを冷却する、電極製造方法。
【請求項６】
前記電極プレス成形工程において、
前記ロールと前記ドクターブレードとの摺接箇所および／または前記摺接箇所よりも前記ロールの回転方向の先側において、前記ロールの前記外周面に前記有機溶媒を供給する、請求項５に記載の電極製造方法。
【請求項７】
前記電極プレス成形工程において、
前記ロールの前記外周面および／または前記ドクターブレードに前記有機溶媒を噴射する、請求項５または請求項６に記載の電極製造方法。
【請求項８】
前記有機溶媒は、ＤＥＣ、ＤＭＣ、ＥＭＣから選ばれる少なくとも１種である、請求項５〜請求項７の何れか一項に記載の電極製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は非水電池用の電極を製造する装置、および当該電極を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非水電池用の電極として、集電体上に電極活物質層が形成されたものが知られている。この種の電極を製造する際には、先ず、電極活物質層の材料である電極合材が集電体用金属箔に積層された積層体を準備し、次いで、当該積層体を予め定めた厚さになるようにプレス成形して電極とするのが一般的である。また、必要に応じて、プレス成形後の積層体を加熱、乾燥、裁断等して電極とする場合もある。ここで、本発明の明細書において、正極および負極を包括して「電極」と呼び、正極活物質および負極活物質を包括して「電極活物質」と呼ぶ。
【０００３】
積層体をプレス成形する装置としては、一般に、ロールプレス装置が用いられる（例えば、特許文献１参照）。ロールプレス装置は、一対のロール間に上記した積層体を通過させることで、当該積層体をロール間の距離に応じた厚さになるようにプレス成形するものである。
ところで、ロールプレス装置におけるロールには電極合材が直接接触する。電極合材には有機溶媒やバインダ等が含まる場合が多いために、ロールには、上記したプレス成形時に当該電極合材の一部が付着する可能性がある。
【０００４】
例えば、ロールのなかで積層体に接触する部分、つまり、ロールの外周面にドクターブレードを摺接させて、当該外周面に付着した電極合材を剥ぎ取る技術も提案されている。ドクターブレードとは上塗りなどを広げるまたは剥ぎ取るナイフ状の部材であり、ロールプレス装置、塗布装置、印刷装置等の種々の製造装置に広く用いられている。
【０００５】
ところで、上記したようにロールの外周面に付着した電極合材をドクターブレードによって剥ぎ取るためには、ドクターブレードをロールの外周面に摺接させる必要がある。したがって、このとき、ロールとドクターブレードとの間で摩擦熱が生じる。一般的なロールはスチール等の金属製であり、当該摺接を長時間続けるとロールの温度が上昇して、ロールが膨張する場合がある。ロールが膨張すると、一対のロール間の距離が小さくなる。上記したように、積層体はプレス成形されて当該ロール間の距離に応じた厚さとなる。このため、一対のロール間の距離が小さくなると、ロールによりプレス成形される電極の厚さは薄くなる。したがって、ロールの温度上昇が過大であると、望み通りの厚さの電極を得るのが困難になる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１４３０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ロールの温度上昇を抑制しつつロールの外周面に付着した電極合材をドクターブレードで剥ぎ取ることのできる電極製造装置、および、当該電極製造装置を用いた電極製造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】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の電極製造装置は、電極および電解液を有する非水電池の電極を製造するための装置であって、
対向配置されている一対のロールと、前記ロールの外周面に摺接するドクターブレードと、を備える電極プレス成形要素と、
前記ロールの前記外周面および／または前記ドクターブレードに、前記電解液を構成する有機溶媒を供給する有機溶媒供給要素と、を備える。
【０００９】
また、上記課題を解決する本発明の電極製造方法は、上記した本発明の電極製造装置を用いた電極の製造方法であって、
電極活物質を有する電極合材と集電体用金属箔との積層体を、対向配置されている一対の前記ロール間に通過させて、前記積層体をプレス成形する電極プレス成形工程を有し、
前記電極プレス成形工程において、
少なくとも一方の前記ロールの前記外周面に前記ドクターブレードを摺接させて、前記ロールの前記外周面に付着した前記電極の材料を剥ぎ取るとともに、
前記ロールの前記外周面および／または前記ドクターブレードに前記有機溶媒を供給して、前記ロールを冷却する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電極製造装置および電極製造方法によると、ロールの温度上昇を抑制しつつロールの外周面に付着した電極合材をドクターブレードで剥ぎ取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１の電極製造装置を模式的に表す説明図である。
【図２】実施例１の電極製造装置を模式的に表す要部拡大説明図である。
【図３】実施例２の電極製造装置を模式的に表す説明図である。
【図４】実施例３の電極製造装置を模式的に表す説明図である。
【図５】実施例４の電極製造装置を模式的に表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の電極製造装置及び電極製造方法を具体的に説明する。なお、以下の実施例中に列記した数値は、任意に組み合わせることで数値範囲を構成し得る。さらに数値範囲内から任意に選択した数値を上限、下限の数値とすることができる。
【００１３】
（実施例１）
実施例１の電極製造装置を模式的に表す説明図を図１および図２に示す。より具体的には、図１は実施例１の電極製造装置が動作している様子を側面から見た様子を表す側面図である。図２は実施例１の電極製造装置が動作している様子を斜め上から見た様子を表す要部拡大斜視図である。以下、実施例において、上、下、左、右、上流側、下流側とは、図１および２に示す上、下、左、右、上流側、下流側を指す。なお、上流側および下流側とは集電体用金属箔流れ方向の上流側および下流側を指す。また、幅方向とは左右方向を指し、厚さ方向とは上下方向を指す。
【００１４】
図１に示すように、実施例１の電極製造装置は、金属箔供給要素１と、合材供給要素２と、電極プレス成形要素３と、有機溶媒供給要素５と、を備える。
【００１５】
金属箔供給要素１は、巻出し部１０および巻き取り部１５で構成されている。巻出し部１０は、巻出しロール芯１１と当該巻出しロール芯１１を回転させる図略の巻出し駆動部とで構成されている。巻き取り部１５は、巻き取りロール芯１６と当該巻き取りロール芯１６を回転させる図略の巻き取り駆動部とで構成されている。巻き取りロール芯１６は巻出しロール芯１１よりも下流側に配置され、巻出しロール芯１１および巻き取りロール芯１６は、軸を図１中紙面手前側から紙面奥側に向けている。つまり巻出しロール芯１１および巻き取りロール芯１６の軸方向は互いに平行な方向である。
金属箔供給要素１には、集電体用金属箔７０が取り付けられている。集電体用金属箔７０は長尺のシート状をなし、集電体用金属箔７０の芯側端部（図略）は巻出しロール芯１１に固定されている。集電体用金属箔７０は巻出しロール芯１１に巻回され、その他端部つまり集電体用金属箔７０の外側端部（図略）は巻き取りロール芯１６に固定されている。巻出し駆動部が巻出しロール芯１１を回転駆動する方向と、巻き取り駆動部が巻き取りロール芯１６を回転駆動する方向とは同方向であり、図１における時計回り方向である。したがって、巻出しロール芯１１および巻き取りロール芯１６が回転駆動されると、巻出しロール芯１１に巻回されていた集電体用金属箔７０は巻き取りロール芯１６に向けて巻き出され、巻き取りロール芯１６に巻き取られる。なお、図略の巻出し駆動部および巻き取り駆動部は、集電体用金属箔７０の巻出し速度と巻き取り速度が等しくなるように、巻出しロール芯１１および巻き取りロール芯１６の回転速度を同期させる。
【００１６】
実施例１の電極製造装置においては、合材供給要素２として、ダイコータと呼ばれる塗工装置の１種を用いている。合材供給要素２は、上記した巻出しロール芯１１の下流側に配置されている。合材供給要素２は、電極合材７５を収容する図略の収容槽と、集電体用金属箔７０の上面（表面７０ｆと呼ぶ）に対向配置されている吐出部２０と、図略の収容槽内の電極合材７５を吐出部２０に輸送するための図略の輸送部と、集電体用金属箔７０の下面（裏面７０ｒと呼ぶ）側に配置され吐出部２０に対向するバックアップロール２５と、で構成されている。なお、吐出部２０は、スロットダイとも呼ばれ、図略の輸送部を介して図略の収容槽に連絡し、マニホールドと呼ばれる吐出口２０ｏを備える。バックアップロール２５の外周面は集電体用金属箔７０の裏面７０ｒに当接し、吐出口２０ｏは集電体用金属箔７０の表面７０ｆと離間しつつ当該表面７０ｆに対面している。図略の収容槽に入っている流体状の電極合材７５は、図略の輸送部によって加圧されつつ吐出部２０に輸送され、吐出口２０ｏを経て、バックアップロール２５に当接している集電体用金属箔７０の表面７０ｆに吐出される。このとき電極合材７５は、吐出部２０によって、集電体用金属箔７０の表面７０ｆ上に塗り広げられる。合材供給要素２により、集電体用金属箔７０と電極合材７５との積層体７８が得られる。
【００１７】
電極合材７５は電極活物質を必須とし、必要に応じて、バインダ、導電助剤、有機溶媒等を含有する。参考までに、実施例１の電極製造装置および電極製造方法では、電極合材７５として、負極活物質、バインダ、導電助剤および有機溶媒を含有する負極合材を用いた。つまり、実施例１の電極製造装置および電極製造方法で製造される電極は負極である。
【００１８】
電極プレス成形要素３は、一対のロール４と、一つのドクターブレード３０とで構成されている。電極プレス成形要素３は上記した合材供給要素２の下流側に配置されている。ロール４の一方を第１ロール４１と呼び、他方を第２ロール４２と呼ぶ。第１ロール４１および第２ロール４２はともに金属製であり、各々略同形の円筒状をなす。第１ロール４１および第２ロール４２は軸を図１中紙面手前側から紙面奥側に向け、互いに平行に配置されている。
【００１９】
第１ロール４１は積層体７８の上方に配置され、集電体用金属箔７０上に塗布された電極合材７５に圧接する。第２ロール４２は積層体７８の下方に配置され、集電体用金属箔７０の裏面７０ｒに圧接する。第１ロール４１および第２ロール４２は、図略のロール保持要素に保持されている。第１ロール４１の外周面４１ｏと第２ロール４２の外周面４２ｏとの距離は積層体７８の厚さよりも短いために、第１ロール４１および第２ロール４２は、積層体７８を厚さ方向に挟み込み、当該積層体７８をプレスする。
【００２０】
第１ロール４１および第２ロール４２には、図略のロール駆動要素が接続されている。当該ロール駆動要素によって、第１ロール４１は図１中反時計回りに回転駆動され、第２ロール４２は図１中時計回りに回転駆動されている。したがって、一対のロール４は、積層体７８をプレスしかつ上流側から下流側に向けて送り出す。実施例１の電極製造装置においては、ロール駆動要素としてプーリーを用いている。このプーリーは第１ロール４１および第２ロール４２を同期させつつ駆動する。
【００２１】
ドクターブレード３０は、第１ロール４１の外周面４１ｏに摺接する。以下、第１ロール４１の外周面４１ｏを第１外周面４１ｏと呼び、第１ロール４１の回転方向を第１回転方向と呼ぶ。
上記したように、実施例１の電極製造装置においては、第１ロール４１は図１中反時計回りに回転する。そして、ドクターブレード３０は、図１に示す平面Ｐ１よりも上側かつ平面Ｐ２よりも下流側に配置されている。なお、平面Ｐ１とは第１ロール４１の回転軸を通り集電体用金属箔７０と平行な平面を指す。平面Ｐ２とは当該Ｐ１に直交する平面を指す。そして、ドクターブレード３０は、第１外周面４１ｏにおける積層体７８との圧接箇所４１ｃよりも第１回転方向の先側の摺接箇所４１ｓにおいて、第１ロール４１の外周面４１ｏに摺接する。したがってドクターブレード３０は、第１ロール４１の外周面４１ｏに付着した電極合材７５を掻き取ることができる。ドクターブレード３０は、図略のドクターホルダにより保持されており、当該ドクターホルダによって、第１ロール４１の外周面４１ｏに対するドクターブレード３０の位置は所定の位置に保たれている。
なお、本明細書におけるドクターブレード３０とは、上塗りすなわち電極合材７５をロール４の外周面から剥ぎ取る部材を指し、その形状や材料は特に限定しない。
【００２２】
有機溶媒供給要素５は、有機溶媒７９を収容する図略の液槽と、ノズル５０と、液槽の有機溶媒７９をノズル５０に供給する図略の輸液要素とを備える。有機溶媒供給要素５は、有機溶媒７９をロール４および／またはドクターブレード３０に供給するものであり、実施例１においては第１ロール４１およびドクターブレード３０に有機溶媒７９を供給する。有機溶媒供給要素５が供給する有機溶媒７９は、電極製造装置の製造対象である電極とともに非水電池に使用される電解液であれば良い。以下、便宜的に、本発明の電極製造装置の製造対象である電極を対象電極と呼び、対象電極が用いられる非水電池を対象非水電池と呼ぶ。さらに、対象電極とともに対象非水電池に使用される電解液を対象電解液と呼ぶ。そして、対象電解液を構成する有機溶媒７９を対象有機溶媒と呼ぶ。
実施例１の電極製造装置で製造する電極は、後述するように、鎖状カーボネートであるＤＥＣ（ジエチルカーボネート）を対象有機溶媒の一つとして用いている。したがって、実施例１の電極製造装置では、有機溶媒供給要素５の液槽には、対象有機溶媒であるＤＥＣが収容される。
【００２３】
ノズル５０は、第１ロール４１およびドクターブレード３０の上方に配置され第１ロール４１およびドクターブレード３０に向けて開口している。
図２に示すように、ノズル５０は第１ロール４１の外周面４１ｏに有機溶媒７９を供給する。ノズル５０は、当該外周面４１ｏにおける幅方向の全長にわたって延びる幅広形状のものであり、ノズル５０の底面５０ｂには図略の噴射口が多数設けられている。この噴射口を経て、有機溶媒７９はノズル５０の外部に噴出する。なお図１に示すように、ノズル５０は、上記した平面Ｐ１と第１ロール４１との交点ｐ１からｐ２までの間にありかつ積層体７８に背向する外周面４１ｏに噴射口を向けている。より詳しくは、外周面４１ｏにおける当該領域のなかで、ドクターブレード３０との摺接箇所４１ｓに噴射口を向けている。換言すると、ノズル５０は外周面４１ｏにおける当該領域に対向しているとも言えるし、さらには、当該領域のなかでドクターブレード３０との摺接箇所４１ｓに対向しているとも言える。
【００２４】
輸液要素は、図略の液槽とノズル５０とを接続する図略の輸液管路と、当該図略の輸液管路に接続され輸液管路中の有機溶媒７９を図略の液槽からノズル５０に向けて輸送する図略の輸液ポンプと、を有する。
【００２５】
以下、実施例１の電極製造装置を用いた電極製造方法について説明する。なお、実施例１の電極製造装置には図略の制御要素が接続されており、電極製造装置の駆動制御は当該制御要素によってなされる。
【００２６】
（Ｉ）塗布工程
実施例１の電極製造装置を用いて電極を製造する際には、先ず、図略の巻出し駆動部および巻き取り駆動部を駆動して、巻出しロール芯１１および巻き取りロール芯１６を回転させ、集電体用金属箔７０を上流側から下流側に向けて送り出す。
次いで、合材供給要素２を駆動して、集電体用金属箔７０の表面７０ｆに電極合材７５を塗布する。この工程では、収容槽に入っている流体状の電極合材７５を、輸送部によって加圧しつつ吐出部２０に輸送し、吐出口２０ｏを経て、バックアップロール２５に当接している集電体用金属箔７０上に吐出するとともに当該集電体用金属箔７０上に塗り広げる。このとき、電極合材７５の塗布厚さが所定の厚さになるように、吐出部２０つまりダイコータにより集電体用金属箔７０に供給する電極合材７５の量を所定の量に調整する。実施例１の電極製造装置においては、電極合材７５の塗布厚さが２００μｍになるようにした。
【００２７】
なお、必要に応じて、合材供給要素２の下流側に、ヒータや紫外線照射装置等の硬化要素を配置し、集電体用金属箔７０上の電極合材７５を硬化させても良い。硬化要素は電極合材７５を硬化させ得るものであれば良い。例えば、電極合材７５に含まれるバインダが熱硬化性樹脂である場合には、硬化要素としてヒータを用いれば、電極合材７５に含まれる有機溶媒７９を気化させたりバインダを硬化させたりすることで、電極合材７５を硬化させ得る。或いは、電極合材７５に含まれるバインダが紫外線硬化樹脂である場合には、硬化要素として紫外線照射装置を用いれば、紫外線によりバインダを硬化させることで、電極合材７５を硬化させ得る。その他、例えば電極合材７５に含まれるバインダが熱可塑性樹脂であれば、電極合材７５を冷却し得る硬化要素を用いれば良い。硬化要素により電極合材７５を硬化させることで、集電体用金属箔７０からの電極合材７５の剥離および脱落を抑制でき、以下の電極プレス成形工程において電極合材７５がロール４に付着し難くなる。
以上の工程により、電極合材７５と集電体用金属箔７０との積層体７８を得た。この積層体７８は次の電極プレス成形工程に供される。
【００２８】
（ＩＩ）電極プレス成形工程
電極プレス成形工程では、塗布工程で得た積層体７８を一対のロール４で連続的にプレスして電極を製造する。
電極プレス成形工程においては、ロール駆動要素を駆動して、第１ロール４１および第２ロール４２を回転させる。上記したように、このとき集電体用金属箔７０は上流側から下流側に送られているため、集電体用金属箔７０と電極合材７５とが一体化された積層体７８もまたこのとき上流側から下流側に送られている。積層体７８は、第１ロール４１と第２ロール４２との間を通過する際に、第１ロール４１の外周面４１ｏと第２ロール４２の外周面４２ｏとの距離に応じた厚さにプレスされる。実施例１の電極製造装置においては、第１ロール４１の外周面４１ｏと第２ロール４２の外周面４２ｏとの距離を１００μｍとした。第１ロール４１および第２ロール４２を通過した後に電極合材７５の弾性によって積層体７８の厚さはやや回復して、この電極プレス成形工程後の積層体７８の厚さは約１５０μｍになった。
【００２９】
ところで、上記したように積層体７８をプレスする際にロール４には電極合材７５が付着する。特に、電極合材７５に直接接触する第１ロール４１には電極合材７５が付着し易い。しかし、第１ロール４１の外周面４１ｏは、電極合材７５の圧接箇所４１ｃよりも回転方向の先側で、ドクターブレード３０に摺接している。したがって第１ロール４１の外周面４１ｏに付着した電極合材７５はドクターブレード３０によって掻き取られる。
【００３０】
このとき、第１ロール４１とドクターブレード３０との摺接により摩擦熱が生じる。第１ロール４１とドクターブレード３０とが連続的に摺接すると、当該摩擦熱が累積されて第１ロール４１を膨張させるのに足る熱量となる。しかし、実施例１の電極製造方法の電極プレス成形工程においては、第１ロール４１の外周面４１ｏとドクターブレード３０との摺接箇所４１ｓに有機溶媒７９が供給される。具体的には、有機溶媒供給要素５の輸液要素（図略）によって液槽（図略）からノズル５０に供給されたＤＥＣが、ノズル５０を経て当該摺接箇所４１ｓに向けて噴射される。ここで、有機溶媒７９はノズル５０の噴射口を経て拡散しつつ噴出する。このため、有機溶媒７９は摺接箇所４１ｓだけでなく、ドクターブレード３０にも付着するし、外周面４１ｏのなかで摺接箇所４１ｓよりも第１回転方向の先側にある部分にも付着する。
【００３１】
そして、第１ロール４１に付着した有機溶媒７９が揮発する際の気化熱によって、第１ロール４１が直接的に冷却される。さらに、ドクターブレード３０に付着した有機溶媒７９の気化熱によってドクターブレード３０が直接的に冷却され、ドクターブレード３０に接する第１ロール４１はドクターブレード３０を介して間接的に冷却される。
したがって、ドクターブレード３０が摺接するにもかかわらず、第１ロール４１の昇温は抑制され、その結果、第１ロール４１の膨張は抑制される。よって、第１ロール４１および第２ロール４２によりプレス成形された積層体７８は、厚さ方向において望み通りの寸法に成形される。
【００３２】
プレス成形後の積層体７８は、必要に応じてさらに加熱および／または乾燥され、冷却された後に、さらに必要に応じて裁断されて電極となる。
【００３３】
実施例１の電極製造装置においては、ノズル５０は第１ロール４１の外周面４１ｏにおける幅方向の全長にわたって延びる。このためノズル５０は、第１ロール４１の外周面４１ｏに対して、幅方向の全長にわたって略均一に有機溶媒７９を供給する。したがって、第１ロール４１は、幅方向の全長にわたって略均一に冷却され、幅方向の全長にわたって膨張つまり寸法変化し難い。よって、第１ロール４１および第２ロール４２によりプレス成形された積層体７８は幅方向の全体にわたって一定厚さである。その結果、実施例１の電極製造装置および電極製造方法で得られる電極は、望み通りの寸法であり、かつ、寸法ムラの低減されたものである。
【００３４】
また、実施例１の電極製造装置において、有機溶媒供給要素５のノズル５０は、第１ロール４１の外周面４１ｏにおけるドクターブレード３０との摺接箇所４１ｓに噴射口を向けている。そして、ノズル５０は外周面４１ｏにおける当該摺接箇所４１ｓ、および、外周面４１ｏにおける摺接箇所４１ｓよりも第１回転方向の先側の部分に向けて、有機溶媒７９を供給する。このため実施例１の電極製造装置および電極製造方法によると、ドクターブレード３０と第１ロール４１とが摺接することで摩擦熱が生じた摺接箇所４１ｓおよびその近傍の部分をすぐに有機溶媒７９で冷却することができ、第１ロール４１を迅速に降温できる。つまり、実施例１の電極製造装置および電極製造方法によると、摩擦熱による第１ロール４１の膨張自体が発生し難くなり、積層体７８を望み通りの厚さにプレス成形でき、その結果、寸法精度に優れた電極を製造できる。
【００３５】
実施例１の電極製造装置によると、有機溶媒７９は、冷却対象部材つまり第１ロール４１およびドクターブレード３０に供給され、当該有機溶媒７９の気化熱、つまり、有機溶媒７９が液体から気体に相変化する際の吸熱反応により冷却対象部材を冷却する。以下、必要に応じて、有機溶媒供給要素５による冷却対象となるロール４および／またはドクターブレード３０を、冷却対象部材と呼ぶ。
有機溶媒供給要素５は、有機溶媒７９を冷却対象部材に供給し、上記の吸熱反応により冷却対象部材を冷却できれば良く、その形状や構成要素等は特に限定しない。
【００３６】
例えば、実施例１の電極製造装置において、有機溶媒供給要素５はノズル５０を一つだけ有していたが、本発明の電極製造装置は複数のノズル５０を有していて良い。この場合各ノズル５０は同一の液槽に接続されても良いし、それぞれ異なる液槽に接続されても良い。つまり、有機溶媒供給要素５は複数のノズル５０、複数の液槽、および複数の輸液要素を備えても良い。ノズル５０は実施例１の電極製造装置におけるノズル５０のように、複数の噴射口を有しても良いし、一つの噴射口のみを有しても良い。さらに、ノズル５０は冷却対象部材に有機溶媒７９を供給できれば良く、噴射、噴霧、注液等、種々の供給様式を選択し得る。
【００３７】
ここで、本発明の電極製造装置および電極製造方法でロール４および／またはドクターブレード３０を冷却する溶媒として有機溶媒７９を用いたのは、電極製造装置を使用する雰囲気下で液体から気体に相変化し易く、当該相変化により生じる気化熱によってロール４および／またはドクターブレード３０を容易かつ安価に冷却し得るからである。
【００３８】
ここで、例えば、熱電変換素子等の電気的冷却要素を用いた電気的冷却方法によって上記した冷却対象部材を冷却することも考えられる。電気的冷却要素を用いて冷却対象部材を冷却するためには、電気的冷却要素と冷却対象部材とを機械的に接続すれば良いと考えられる。
ここで、冷却対象部材、特にロール４は、対象電極の厚さ等に応じた所定の位置に配置する必要がある。このためロール４は、支持位置を変更可能な支持部材によって、対象電極に応じた様々な位置で支持されるのが一般的である。ドクターブレード３０もまたロール４の位置に応じた所定の位置に配置する必要があるため、同様に、様々な位置で支持されるのが一般的である。
【００３９】
したがって、冷却対象部材を電気的冷却要素で冷却する場合には、冷却対象部材と電気的冷却要素との機械的接続、および、電気的冷却要素と電源との電気的接続を維持しつつ、冷却対象部材の位置変更に追従させて電気的冷却要素を位置変化させる必要がある。更には、冷却対象部材がロール４であれば、電気的冷却要素をロール４の回転運動に追従させる必要もある。したがってこの場合には、電気的冷却要素として複雑な構造のものを使用する必要があり、電気的冷却要素に要するコストが高くなる問題がある。
【００４０】
一方、本発明の電極製造装置および電極製造方法においては、上記した電気的冷却方法にかえて有機溶媒７９の気化熱による冷却という化学的方法を用いたものであるため、簡単な構造の有機溶媒供給要素５によって有機溶媒７９を冷却対象部材に供給できる。よって、本発明の電極製造装置および電極製造方法によると、冷却対象部材を容易かつ安価に冷却でき、ひいては電極を容易かつ安価に製造できる利点がある。
【００４１】
また、冷却対象部材の冷却用の有機溶媒７９として対象有機溶媒を用いたことで、冷却用の有機溶媒７９によって電池が汚染されることがなくなる。
例えば、当該冷却用の有機溶媒７９が電極合材７５に付着し、この付着した有機溶媒７９が電極にも残存する場合には、当該付着した冷却用の有機溶媒７９が電池に持ち込まれる場合があり、冷却用の有機溶媒７９によって電池が汚染される場合がある。そして、このような汚染を防止または抑制する為には、電池の組立に供する前に、電極から冷却用の有機溶媒７９を除去する工程が必要になり、当該工程の分だけ電極の製造工数が増大し製造コストが高くなる。
【００４２】
しかし、冷却用の有機溶媒７９として対象有機溶媒を用いれば、電池に持ち込まれるのは当該電池の電解液を構成する有機溶媒７９と同じ対象有機溶媒であるため、上記した電池の汚染は生じない。よって、このことによっても、本発明の電極製造装置および電極製造方法によると電極を容易かつ安価に製造できる。
【００４３】
実施例１の電極製造装置において、輸液要素には図略の制御要素が接続されている。制御要素は、タイマと、非接触型の温度センサと、演算部とを有する。演算部は輸液要素に接続されている他にも、ロール駆動要素および合材供給要素２にも接続されている。第１ロール４１の駆動開始時にタイマのカウントダウンが開始し、第１ロール４１の駆動開始後１０分が経過すると、演算部は輸液要素を駆動して有機溶媒供給要素５による有機溶媒７９の供給を開始する。温度センサは、第１ロール４１の回転駆動開始時から回転駆動停止時まで、つまり、電極プレス成形要素３が駆動している間じゅうずっと、第１ロール４１の外周面４１ｏの温度を測定する。演算部は温度センサで測定した温度をモニタし、当該温度が所定値以上になると、輸液要素による有機溶媒７９の供給量を増大させて第１ロール４１およびドクターブレード３０を強く冷却する。
なお、参考までに、実施例１の電極製造装置における有機溶媒供給要素５を停止すると、第１ロール４１の外周面４１ｏの温度は約１時間で２〜３℃上昇し、第１ロール４１の外周面４１ｏと第２ロール４２の外周面４２ｏとの距離つまり一対のロール４間の距離は、数マイクロメートル近づく。
【００４４】
実施例１の電極製造装置では、有機溶媒供給要素５で用いる有機溶媒として、対象有機溶媒であるＤＥＣを選択したが、有機溶媒供給要素５で用いる有機溶媒は対象有機溶媒であれば良く、その種類は問わない。例えば、実施例１の電極製造装置で用いたＤＥＣに限らず、ＤＭＣ（ジメチルカーボネート）、ＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）等の他の鎖状カーボネートであっても良いし、環状カーボネートであっても良いし、その他、非水電池用の有機溶媒として使用可能な有機溶媒を単独でまたは複数種併用することができる。ここで言う非水電池用の有機溶媒として使用可能な有機溶媒の一例として、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル、マロノニトリル等のニトリル類、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、１，２−ジオキサン、１，３−ジオキサン、１，４−ジオキサン、２，２−ジメチル−１，３−ジオキソラン、２−メチルテトラヒドロピラン、２−メチルテトラヒドロフラン、クラウンエーテル等のエーテル類、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等のカーボネート類、ホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン等のアミド類、イソプロピルイソシアネート、ｎ−プロピルイソシアネート、クロロメチルイソシアネート等のイソシアネート類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、蟻酸メチル、蟻酸エチル、酢酸ビニル、メチルアクリレート、メチルメタクリレート等のエステル類、グリシジルメチルエーテル、エポキシブタン、２−エチルオキシラン等のエポキシ類、オキサゾール、２−エチルオキサゾール、オキサゾリン、２−メチル−２−オキサゾリン等のオキサゾール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、無水酢酸、無水プロピオン酸等の酸無水物、ジメチルスルホン、スルホラン等のスルホン類、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類、１−ニトロプロパン、２−ニトロプロパン等のニトロ類、フラン、フルフラール等のフラン類、γ―ブチロラクトン、γ―バレロラクトン、δ―バレロラクトン等の環状エステル類、チオフェン、ピリジン等の芳香族複素環類、テトラヒドロ−４−ピロン、１−メチルピロリジン、Ｎ−メチルモルフォリン等の複素環類、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル等のリン酸エステル類を挙げることができる。
【００４５】
実施例１の電極製造装置において、ドクターブレード３０は第１ロール４１の外周面４１ｏに摺接している。このように、ドクターブレード３０は少なくとも第１ロール４１、つまり、一対のロール４のうちで電極合材７５に接触する方のロール４の外周面に摺接するように設けるのが良い。但し、ドクターブレード３０によって第１ロール４１から剥ぎ取られ落下した電極合材７５が第２ロール４２に付着する可能性もあるため、第２ロール４２の外周面４２ｏに摺接する第２のドクターブレードを設けるのも好ましい。
【００４６】
実施例１の電極製造装置においては、第１ロール４１とドクターブレード３０との摺接箇所４１ｓに有機溶媒７９を供給しているため、摩擦熱の発生する当該摺接箇所４１ｓを直接冷却して摩擦熱の発生自体を抑制し、第１ロール４１の膨張を抑制できる。そして、その結果、一対のロール４間の距離を一定に保ち、当該一対のロール４間でプレスされる電極の厚さを望み通りにコントロールできる。
しかし、例えばロール４のみに有機溶媒７９を供給する場合や、ドクターブレード３０のみに有機溶媒７９を供給する場合にも、実施例１の電極製造装置同様に望みの厚さの電極を製造できる。例えばロール４のみに有機溶媒７９を供給する場合には、例え摩擦熱が発生したとしても、ロール４が冷却されることで当該摩擦熱のロール４全体への伝達が抑制され、ロール４の膨張が抑制される。また、ドクターブレード３０のみに有機溶媒７９を供給する場合には、ドクターブレード３０を冷却することで上記の摩擦熱の発生を抑制でき、かつ、ドクターブレード３０を介してロール４を間接的に冷却できるために、この場合にもロール４の膨張が抑制される。
【００４７】
参考までに、ドクターブレードは、印刷の分野においても用いられ、例えばグラビア印刷では、版面に着いた余分なインキをかき取るために使われるスチール製の薄い板状の刃をドクターブレードと呼ぶ場合がある。本発明の電極製造装置においては、上記したように、ドクターブレード３０はロール４の外周面に付着した余分な電極合材７５を剥ぎ取ることができれば良く、その形状はナイフ状や薄い板状に限定されず、種々の形状をとり得る。また、ドクターブレード３０の材料もスチールに限定されず、その他の金属、合金、セラミックス等に代表される種々の材料を選択し得る。
【００４８】
上述したように、実施例１の電極製造装置においては、ロール駆動要素としてプーリーを用いている。しかし、本発明の電極製造装置においては第１ロール４１および第２ロール４２を別々のロール駆動要素によって回転駆動しても良い。例えば、第１ロール４１および第２ロール４２に各々別のモータを接続すれば、第１ロール４１および第２ロール４２を別々に回転駆動できる。この場合各々のモータがそれぞれロール駆動要素となる。
【００４９】
また第１ロール４１および第２ロール４２の一方のみにロール駆動要素を接続しても良い。例えば、第１ロール４１のみにロール駆動要素を接続し、第１ロール４１と第２ロール４２とをギヤ等の動力伝達要素で接続して、ロール駆動要素の駆動力を第２ロール４２に伝達させ第２ロール４２を従動させても良い。或いは、第１ロール４１および第２ロール４２を集電体に強く圧接させて、集電体用金属箔７０を動力伝達要素として機能させても良い。つまりこの場合には、ロール駆動要素の駆動力が第１ロール４１および集電体用金属箔７０を介して第２ロール４２に伝達され、第２ロール４２が従動する。
【００５０】
本発明の電極製造装置は、合材供給要素２として上記のダイコータを用いたものに限定されない。例えば、合材供給要素２として、コンマコーターおよびリバースロールコーターに代表されるような一般的な塗布装置を使用しても良い。或いは、本発明の電極製造装置には合材供給要素２を設けず、作業者が直接集電体用金属箔上に電極合材７５を塗布或いは載置して、電極活物質層を形成しても良い。
【００５１】
（電池の製造方法）
以下、参考までに、実施例１の電極を用いた非水電池の製造方法を簡単に説明する。
【００５２】
実施例１で得られた対象電極は負極であるため、さらに、対極として正極を準備する。そして、この正極と負極との間に必要に応じてセパレータを挟装させて電極体とする。電極体は、正極、セパレータおよび負極を重ねた積層型、または、正極、セパレータおよび負極を捲いた捲回型のいずれの型にしても良い。正極の集電体および負極の集電体から外部に通ずる正極端子および負極端子までの間を、集電用リード等を用いて接続した後に、電極体に電解液を加えて非水電池つまり対象電池とする。
【００５３】
電解液としては、金属塩と上記の対象有機溶媒とを含むものが用いられる。当該対象有機溶媒は、実施例１の電極製造装置および電極製造方法で有機溶媒供給要素５に用いたものと同じ有機溶媒を含む。なお、当該対象有機溶媒は、有機溶媒供給要素５に用いたものと同じ有機溶媒のみで構成されても良いし、その他の有機溶媒を含んでも良い。逆に、対象有機溶媒が複数の有機溶媒の混合物からなる場合には、有機溶媒供給要素５に用いる有機溶媒は、対象有機溶媒と同組成の有機溶媒の混合物であっても良いし、対象有機溶媒に含まれる有機溶媒の１種のみからなっても良い。
【００５４】
上記のようにして得られた非水電池は、対象電極に含まれる活物質の種類に適した電圧範囲で充放電を実行されればよい。なお、本発明の電極製造装置および電極製造方法で得られた対象電極は、各種形状の非水電池に使用できる。例えば、円筒型、角型、コイン型、ラミネート型等である。
【００５５】
（実施例２）
実施例２の電極製造装置を模式的に表す説明図を図３に示す。
【００５６】
実施例２の電極製造装置は、集電体用金属箔７０の表面７０ｆと裏面７０ｒとの両方に電極活物質層が形成された電極を製造するための装置である。したがって、図示しないが、実施例２の電極製造装置は、二組の合材供給要素２を備える。各合材供給要素２は、実施例１の電極製造装置における合材供給要素２と概略同じものである。したがって、合材供給要素２に関する説明は割愛する。
【００５７】
実施例２の電極製造装置においては、第１ロール４１および第２ロール４２がともに電極合材７５に触れるため、第１ロール４１および第２ロール４２の両方に電極合材７５が付着する。したがって実施例２の電極製造装置は、第１ロール４１に摺接する第１ドクターブレード３１に加えて、第２ロール４２に摺接する第２ドクターブレード３２を有する。第１ドクターブレード３１および第２ドクターブレード３２は、実施例１の電極製造装置におけるドクターブレード３０と概略同じものである。
【００５８】
実施例２の電極製造装置は第１ロール４１に摺接する第１ドクターブレード３１だけでなく、第２ロール４２に摺接する第２ドクターブレード３２を有する。したがって、実施例２の電極製造装置においては、第１ロール４１と第２ロール４２との両方に摩擦熱が作用する。このため、実施例２の電極製造装置は第１ロール４１および第１ドクターブレード３１に有機溶媒７９を供給するための第１ノズル５１と、第２ロール４２および第２ドクターブレード３２に有機溶媒７９を供給するための第２ノズル５２とを有する。第１ノズル５１および第２ノズル５２は図略の輸液要素に接続され、実施例１の電極製造装置におけるノズル５０と同様に、有機溶媒７９を噴射する。そして、この有機溶媒７９の噴射によって第１ロール４１および第２ロール４２が冷却され第１ロール４１および第２ロール４２の膨張が抑制される。したがって、実施例２の電極製造装置、および、実施例２の電極製造装置を用いた実施例２の電極製造方法によると、実施例１の電極製造装置および電極製造方法と同様に、望み通りの厚さの電極を製造することができる。
【００５９】
（実施例３）
実施例３の電極製造装置を模式的に表す説明図を図４に示す。
【００６０】
実施例３の電極製造装置は、実施例２の電極製造方法と同様に、集電体用金属箔７０の表面７０ｆと裏面との両方に電極活物質層が形成された電極を製造するための装置であるが、二対のロール４を有し二段階で電極をプレス成形するものである。
【００６１】
実施例３の電極製造装置は、第１ロール４１および第２ロール４２からなる第１のロール対と、第３ロール４３および第４ロール４４からなる第２のロール対と、によって電極を二段階でプレス成形するために、実施例２の電極製造装置に比べて高密度の電極活物質層を有する電極を製造できる。
【００６２】
実施例３の電極製造装置においては、第１ロール４１〜第４ロール４４の各々にドクターブレード３０（第１ドクターブレード３１〜第４ドクターブレード３４）が摺接する。また、第１ロール４１と第１ドクターブレード３１との摺接箇所、第２ロール４２と第２ドクターブレード３２との摺接箇所、第３ロール４３と第３ドクターブレード３０との摺接箇所、および第４ロール４４と第４ドクターブレード３４との摺接箇所のそれぞれに向けて、各々ノズル５０（第１ノズル５１〜第４ノズル５４）が配置され、これらのノズル５０を介して各摺接箇所に有機溶媒７９が供給される。
【００６３】
したがって、実施例３の電極製造装置、および、実施例３の電極製造装置を用いた実施例３の電極製造方法によっても、実施例１および実施例２の電極製造装置および電極製造方法と同様に、望み通りの厚さの電極を製造することができる。
【００６４】
（実施例４）
実施例４の電極製造装置を模式的に表す説明図を図５に示す。
【００６５】
実施例４の電極製造装置は、実施例２の電極製造方法と同様に、集電体用金属箔７０の表面７０ｆと裏面７０ｒとの両方に電極活物質層が形成された電極を製造するための装置であるが、第２ロール４２と第２ドクターブレード３２との摺接箇所４２ｓに有機溶媒７９を噴出する第２ノズル５２にかえて、第２ロール４２の外周面４２ｏに有機溶媒７９を供給する冷却液槽６０を有するものである。
【００６６】
つまり、実施例４の電極製造装置においては、第２ロール４２の外周面４２ｏにおける第２ドクターブレード３２との摺接箇所４２ｓよりも回転方向の先側の部分が、冷却液槽に収容された有機溶媒７９に浸漬されている。したがって、実施例４の電極製造装置においても、第２ロール４２は充分に冷却される。
【００６７】
したがって、実施例４の電極製造装置、および、実施例４の電極製造装置を用いた実施例４の電極製造方法によっても、実施例１〜３の電極製造装置および電極製造方法と同様に、望み通りの厚さの電極を製造することができる。
【００６８】
なお、実施例４の電極製造装置および電極製造方法において、第１ノズル５１から噴射され第１ロール４１および第１ドクターブレード３１に付着せずに落下した有機溶媒７９は、冷却液槽６０によって回収される。そして、冷却液槽６０に回収された有機溶媒７９は、そのまま第２ロール４２を冷却するための有機溶媒７９として再利用可能である。このため、実施例４の電極製造装置および電極製造方法によると、有機溶媒７９を効率良く使用でき、電極の製造コストをさらに低減できる利点もある。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の電極製造装置は、各種の非水電池に用いられる各種の電極を製造するための装置として好ましく使用できる。同様に、本発明の電極製造方法は、各種の非水電池に用いられる各種の電極を製造するための方法として好ましく使用できる。
【００７０】
本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。また、実施形態を含む本明細書に示した各構成要素は、それぞれ任意に抽出し組み合わせることができる。
【００７１】
本発明の電極製造装置は、以下のように表現できる。
【００７２】
（１）電極および電解液を有する非水電池の電極を製造するための装置であって、
対向配置されている一対のロール４（４１、４２）と、前記ロール４１の外周面４１ｏに摺接するドクターブレード３０と、を備える電極プレス成形要素３と、
前記ロール４の前記外周面４１ｏおよび／または前記ドクターブレード３０に、前記電解液を構成する有機溶媒７９を供給する有機溶媒供給要素５と、を備える、電極製造装置。
（２）前記有機溶媒供給要素５は、
前記ロール４（４１）と前記ドクターブレード３０との摺接箇所４１ｓおよび／または前記摺接箇所４１ｓよりも前記ロール４１の回転方向の先側において、前記ロール４１の前記外周面４１ｏに前記有機溶媒７９を供給する、（１）に記載の電極製造装置。
（３）前記有機溶媒供給要素５は、
前記ロール４（４１）の前記外周面４１ｓおよび／または前記ドクターブレード３０に対向し前記有機溶媒７９の供給口となるノズル５０を備える、（１）または（２）に記載の電極製造装置。
（４）前記有機溶媒７９は、ＤＥＣ、ＤＭＣ、ＥＭＣから選ばれる少なくとも１種である、（１）〜（３）の何れか一項に記載の電極製造装置。
（５）（１）に記載の電極製造装置を用いた電極の製造方法であって、
電極活物質を有する電極合材７５と集電体用金属箔７０との積層体７８を、対向配置されている一対の前記ロール４（４１、４２）間に通過させて、前記積層体７８をプレス成形する電極プレス成形工程を有し、
前記電極プレス成形工程において、
少なくとも一方の前記ロール４１の前記外周面４１ｏに前記ドクターブレード３０を摺接させて、前記ロール４１の前記外周面４１ｏに付着した前記電極合材７５を剥ぎ取るとともに、
前記ロール４１の前記外周面４１ｏおよび／または前記ドクターブレード３０に前記有機溶媒７９を供給して、前記ロール４１を冷却する、電極製造方法。
（６）前記電極プレス成形工程において、
前記ロール４１と前記ドクターブレード３０との摺接箇所４１ｓおよび／または前記摺接箇所４１ｓよりも前記ロール４１の回転方向の先側において、前記ロール４１の前記外周面４１ｏに前記有機溶媒７９を供給する、（５）に記載の電極製造装置。
（７）前記電極プレス成形工程において、
前記ロール４１の前記外周面４１ｏおよび／または前記ドクターブレード３０に前記有機溶媒７９を噴射する、（５）または（６）に記載の電極製造方法。
（８）前記有機溶媒７９は、ＤＥＣ、ＤＭＣ、ＥＭＣから選ばれる少なくとも１種である、（５）〜（７）の何れか一項に記載の電極製造方法。
【符号の説明】
【００７３】
３：電極プレス成形要素              ４：ロール            ５：有機溶媒供給要素
３０：ドクターブレード              ４１ｏ：ロール４１の外周面
４１ｓ：ロール４１の外周面４１ｏにおけるドクターブレード３０との摺接箇所
５０：ノズル                        ７５：電極合材        
７８：積層体                        ７９：有機溶媒
【図１】
2017098138.tif 000003
【図２】
2017098138.tif 000004
【図３】
2017098138.tif 000005
【図４】
2017098138.tif 000006
【図５】
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