JP2023103563A - 電池用電極製造装置及び電池用電極製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロールプレス後の活物質における膜厚のばらつきを抑制すること。
【解決手段】電池用電極製造装置は、帯状の基材フィルムに対し、活物質を供給する供給部と、前記供給部から供給された前記活物質を載せた前記基材フィルムを搬送する搬送部と、前記基材フィルムに供給された前記活物質を圧縮する第１プレス部と、前記第１プレス部による圧縮後、前記基材フィルムに供給された前記活物質の膜厚を検査する第１検査部と、前記第１検査部による前記膜厚の検査結果に基づいて前記活物質を圧縮する第２プレス部とを備え、前記第２プレス部は、幅方向に分割された分割ローラを有し、前記分割ローラの少なくとも１つは、前記活物質の端部の前記膜厚を調整するローラである。
【選択図】図３

Description

本発明は、電池用電極製造装置及び電池用電極製造方法に関する。

リチウムイオン電池は高容量の二次電池であり、近年様々な用途で使用されている。リチウムイオン電池の電極は、活物質層、集電体層、セパレータ、及び、活物質層を封入する枠体等によって構成される（例えば、特許文献１参照）。

リチウムイオン電池における活物質層は、例えば、帯状の基材フィルムに対して活物質を供給し、ロールプレスにより圧延することで形成することができる。例えば、特許文献２では、帯状の基材フィルムであるシート状の集電体に対して活物質を供給し、第一圧延工程として一対のローラにより活物質を１回圧延した後、第二圧延工程として複数の一対のローラにより活物質を多段で圧延することで、高密度な活物質層を形成している。

特許第６６３３８６６号公報 特許第６０６７６３６号公報

単にロールプレスを行なう場合、或いは特許文献２のように多段でのロールプレスを行なう場合であっても、ロールプレス後の活物質の膜厚にはばらつきが生じることが知られている。例えば、ロールプレス後の活物質における幅方向の端部は、中心部に対して厚くなってしまう場合がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、ロールプレス後の活物質における膜厚のばらつきを抑制することができる電池用電極製造装置及び電池用電極製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る電池用電極製造装置は、帯状の基材フィルムに対し、活物質を供給する供給部と、前記供給部から供給された前記活物質を載せた前記基材フィルムを搬送する搬送部と、前記基材フィルムに供給された前記活物質を圧縮する第１プレス部と、前記第１プレス部による圧縮後、前記基材フィルムに供給された前記活物質の膜厚を検査する第１検査部と、前記第１検査部による前記膜厚の検査結果に基づいて前記活物質を圧縮する第２プレス部とを備え、前記第２プレス部は、幅方向に分割された分割ローラを有し、前記分割ローラの少なくとも１つは、前記活物質の端部の前記膜厚を調整するローラである。

本発明の電池用電極製造装置及び電池用電極製造方法によれば、ロールプレス後の活物質における膜厚のばらつきを抑制することができる。

図１は、実施形態の電池用電極製造装置を用いて製造される電池の単セルの断面模式図である。 図２は、実施形態の電池用電極製造装置の概略図である。 図３は、実施形態の上部ローラを示した斜視図である。 図４は、実施形態の電池用電極製造装置の概略図である。 図５は、実施形態の上部ローラを示した斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明を適用した実施形態について説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴部分を強調する目的で、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、同様の目的で、一部を省略して図示している場合がある。

＜組電池（二次電池）＞
実施形態の電池用電極製造装置及び電池用電極製造方法は、例えば、リチウムイオン電池の製造に適用される。リチウムイオン電池は、複数のリチウムイオン単電池（単セル又は電池セルとも記載する）を組み合わせてモジュール化した組電池、或いは、このような組電池を複数組み合わせて電圧及び容量を調整した電池パックの形態で使用される。

＜単セル（電池セル）＞
図１は、単セル１０の断面模式図である。単セル１０を複数組み合わせることで上記の組電池を作製することが可能である。例えば、単セル１０は、２つの電極２０（電池用電極）としての正極２０ａ及び負極２０ｂと、セパレータ３０とを有する。

セパレータ３０は、正極２０ａと負極２０ｂとの間に配置される。組電池において、複数の単セル１０は、正極２０ａと負極２０ｂとを同方向に向けて積層される。

セパレータ３０には、電解質が保持される。これにより、セパレータ３０は、電解質層として機能する。セパレータ３０は、正極２０ａ及び負極２０ｂの電極活物質層２２の間に配置され、これらが互いに接触することを抑制する。これにより、セパレータ３０は、正極２０ａと負極２０ｂとの間の隔壁として機能する。

セパレータ３０に保持される電解質としては、例えば、電解液またはゲルポリマー電解質等が挙げられる。これらの電解質を用いることで、高いリチウムイオン伝導性が確保される。セパレータの形態としては、例えば、上記電解質を吸収保持するポリマーや繊維からなる多孔性シートのセパレータや不織布セパレータ等を挙げることができる。

正極２０ａ及び負極２０ｂは、それぞれ、集電体２１と、電極活物質層２２と、枠体３５とを有する。電極活物質層２２と集電体２１とは、セパレータ３０側からこの順に並ぶ。枠体３５は、額縁状（環状）である。枠体３５は、電極活物質層２２の周囲を囲む。正極２０ａの枠体３５と負極２０ｂの枠体３５とは、互いに溶着され一体化されている。以下の説明において、正極２０ａ及び負極２０ｂの電極活物質層２２を互いに区別する場合、これらをそれぞれ正極活物質層２２ａ、負極活物質層２２ｂと呼ぶ。

＜正極集電体の具体例＞
正極集電体層２１ａを構成する正極集電体としては、公知のリチウムイオン単電池に用いられる集電体を用いることができ、例えば、公知の金属集電体及び導電材料と樹脂とから構成されてなる樹脂集電体（特開２０１２－１５０９０５号公報及び国際公開第２０１５／００５１１６号等に記載の樹脂集電体等）を用いることができる。正極集電体層２１ａを構成する正極集電体は、電池特性等の観点から、樹脂集電体であることが好ましい。

金属集電体としては、例えば、銅、アルミニウム、チタン、ニッケル、タンタル、ニオブ、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス、アンチモン及びこれらの金属を１種以上含む合金、並びに、ステンレス合金からなる群から選択される一種以上の金属材料が挙げられる。これらの金属材料は、薄板や金属箔等の形態で用いてもよい。また、上記金属材料以外で構成される基材表面にスパッタリング、電着、塗布等の方法により上記金属材料を形成したものを金属集電体として用いてもよい。

樹脂集電体としては、導電性フィラーとマトリックス樹脂とを含むことが好ましい。マトリックス樹脂としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）等が挙げられるが、特に限定されない。また、導電性フィラーは、導電性を有する材料から選択されれば特に限定されない。導電性フィラーは、その形状が繊維状である導電性繊維であってもよい。

樹脂集電体は、マトリックス樹脂及び導電性フィラーのほかに、その他の成分（分散剤、架橋促進剤、架橋剤、着色剤、紫外線吸収剤、可塑剤等）を含んでいてもよい。また、複数の樹脂集電体を積層して用いてもよく、樹脂集電体と金属箔とを積層して用いても良い。

正極集電体層２１ａの厚さは、特に限定されないが、５～１５０μｍであることが好ましい。複数の樹脂集電体を積層して正極集電体層２１ａとして用いる場合には、積層後の全体の厚さが５～１５０μｍであることが好ましい。正極集電体層２１ａは、例えば、マトリックス樹脂、導電性フィラー及び必要により用いるフィラー用分散剤を溶融混練して得られる導電性樹脂組成物を公知の方法でフィルム状に成形することにより得ることができる。

＜正極活物質の具体例＞
正極活物質層２２ａは、正極活物質を含む混合物の非結着体であることが好ましい。ここで、非結着体とは、正極活物質層中において正極活物質の位置が固定されておらず、正極活物質同士及び正極活物質と集電体とが不可逆的に固定されていないことを意味する。正極活物質層２２ａが非結着体である場合、正極活物質同士は不可逆的に固定されていないため、正極活物質同士の界面を機械的に破壊することなく分離することができ、正極活物質層２２ａに応力がかかった場合でも正極活物質が移動することで正極活物質層２２ａの破壊を防止することができ好ましい。非結着体である正極活物質層２２ａは、正極活物質層２２ａを、正極活物質と電解液とを含みかつ結着剤を含まない正極活物質層２２ａにする等の方法で得ることができる。なお、本明細書において、結着剤とは、正極活物質同士及び正極活物質と集電体とを可逆的に固定することができない薬剤を意味し、デンプン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、スチレン－ブタジエンゴム、ポリエチレン及びポリプロピレン等の公知の溶剤乾燥型のリチウムイオン電池用結着剤等が挙げられる。これらの結着剤は、溶剤に溶解又は分散して用いられ、溶剤を揮発、留去することで表面が粘着性を示すことなく固体化するので正極活物質同士及び正極活物質と集電体とを可逆的に固定することができない。

正極活物質としては、例えば、リチウムと遷移金属との複合酸化物、遷移金属元素が２種である複合酸化物、金属元素が３種類以上である複合酸化物等が挙げられるが、特に限定されない。

正極活物質は、その表面の少なくとも一部が高分子化合物を含む被覆材により被覆された被覆正極活物質であってもよい。正極活物質の周囲が被覆材で被覆されていると、正極の体積変化が緩和され、正極の膨張を抑制することができる。

被覆材を構成する高分子化合物としては、特開２０１７－０５４７０３号公報及び国際公開第２０１５／００５１１７号等に活物質被覆用樹脂として記載されたものを好適に用いることができる。

被覆材には、導電剤が含まれていてもよい。導電剤としては、正極集電体層２１ａに含まれる導電性フィラーと同様のものを好適に用いることができる。

正極活物質層２２ａには、粘着性樹脂が含まれていてもよい。粘着性樹脂としては、例えば、特開２０１７－０５４７０３号公報に記載された非水系二次電池活物質被覆用樹脂に少量の有機溶剤を混合してそのガラス転移温度を室温以下に調節したもの、及び、特開平１０－２５５８０５号公報に粘着剤として記載されたもの等を好適に用いることができる。なお、粘着性樹脂は、溶媒成分を揮発させて乾燥させても固体化せずに粘着性（水、溶剤、熱等を使用せずに僅かな圧力を加えることで接着する性質）を有する樹脂を意味する。一方、結着剤として用いられる溶液乾燥型の電極用バインダーは、溶媒成分を揮発させることで乾燥、固体化して活物質同士を強固に接着固定するものを意味する。したがって、上述した結着剤（溶液乾燥型の電極バインダー）と粘着性樹脂とは、異なる材料である。

正極活物質層２２ａには、電解質と非水溶媒を含む電解液が含まれていてもよい。電解質としては、公知の電解液に用いられているもの等が使用できる。非水溶媒としては、公知の電解液に用いられているもの（例えば、リン酸エステル、ニトリル化合物等及びこれらの混合物等）等が使用できる。例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）の混合液、又は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とプロピレンカーボネート（ＰＣ）の混合液を用いることができる。

正極活物質層２２ａには、導電助剤が含まれていてもよい。導電助剤としては、正極集電体層２１ａに含まれる導電性フィラーと同様の導電性材料を好適に用いることができる。

正極活物質層２２ａの厚さは、特に限定されるものではないが、電池性能の観点から、１５０～６００μｍであることが好ましく、２００～４５０μｍであることがより好ましい。

＜負極集電体の具体例＞
負極集電体層２１ｂを構成する負極集電体としては、正極集電体で記載した構成と同様のものを適宜選択して用いることができ、同様の方法により得ることができる。負極集電体層２１ｂは、電池特性等の観点から、樹脂集電体であることが好ましい。負極集電体層２１ｂの厚さは、特に限定されないが、５～１５０μｍであることが好ましい。

＜負極活物質の具体例＞
負極活物質層２２ｂは、負極活物質を含む混合物の非結着体であることが好ましい。負極活物質層が非結着体であることが好ましい理由、及び非結着体である負極活物質層２２ｂを得る方法等は、正極活物質層２２ａが非結着体であることが好ましい理由、及び非結着体である正極活物質層２２ａを得る方法と同様である。

負極活物質としては、例えば、炭素系材料、珪素系材料及びこれらの混合物等を用いることができるが、特に限定されない。

負極活物質は、その表面の少なくとも一部が高分子化合物を含む被覆材により被覆された被覆負極活物質であってもよい。負極活物質の周囲が被覆材で被覆されていると、負極の体積変化が緩和され、負極の膨張を抑制することができる。

被覆材としては、被覆正極活物質を構成する被覆材と同様のものを好適に用いることができる。

負極活物質層２２ｂは、電解質と非水溶媒を含む電解液を含有する。電解液の組成は、正極活物質層２２ａに含まれる電解液と同様の電解液を好適に用いることができる。

負極活物質層２２ｂには、導電助剤が含まれていてもよい。導電助剤としては、正極活物質層２２ａに含まれる導電性フィラーと同様の導電性材料を好適に用いることができる。

負極活物質層２２ｂには、粘着性樹脂が含まれていてもよい。粘着性樹脂としては、正極活物質層２２ａの任意成分である粘着性樹脂と同様のものを好適に用いることができる。

負極活物質層２２ｂの厚さは、特に限定されるものではないが、電池性能の観点から、１５０～６００μｍであることが好ましく、２００～４５０μｍであることがより好ましい。

＜セパレータの具体例＞
セパレータ３０に保持される電解質としては、例えば、電解液又はゲルポリマー電解質等が挙げられる。セパレータ３０は、これらの電解質を用いることで、高いリチウムイオン伝導性が確保される。セパレータ３０の形態としては、例えば、ポリエチレン又はポリプロピレン製の多孔性フィルム等が挙げられるが、特に限定されない。

＜枠体の具体例＞
枠体３５としては、電解液に対して耐久性のある材料であれば特に限定されないが、例えば、高分子材料が好ましく、熱硬化性高分子材料がより好ましい。枠体３５を構成する材料としては、絶縁性、シール性（液密性）、電池動作温度下での耐熱性等を有するものであればよく、樹脂材料が好適に採用される。より具体的には、枠体３５としては、例えば、エポキシ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂及びポリフッ化ビニリデン樹脂等が挙げられ、耐久性が高く取り扱いが容易であることからエポキシ系樹脂が好ましい。

＜電池用電極製造装置及び電池用電極製造方法＞
次に、実施形態の電池用電極製造装置及び電池用電極製造方法について説明する。例えば、実施形態の電池用電極製造装置及び電池用電極製造方法では、まず正極２０ａ及び負極２０ｂが製造される。正極２０ａの製造方法と負極２０ｂの製造方法とは、主に電極活物質層２２に含まれる電極活物質が異なる。ここでは、電極２０の製造方法として、正極２０ａ及び負極２０ｂの製造方法をまとめて説明する。

図２は、電池用電極製造装置１０００の概略図である。例えば、電池用電極製造装置１０００は、チャンバ１００、搬送装置２００、枠体供給装置３００、活物質供給装置４００、プレス装置５００、検査装置６１０、及び、プレス装置７１０を含む。搬送装置２００は、搬送部の一例である。活物質供給装置４００は、供給部の一例である。プレス装置５００は、第１プレス部の一例である。検査装置６１０は、第１検査部の一例である。プレス装置７１０は、第２プレス部の一例である。以下では一例として、帯状の基材フィルムが帯状の集電体２１Ｂである場合について説明する。

チャンバ１００は、内部を大気圧よりも減圧された状態に保持できる部屋である。チャンバ１００の内部は、図示しない減圧ポンプにより大気圧よりも減圧される。なお、標準大気圧は、約１０１３ｈＰａ（約１０^５Ｐａ）である。

例えば、チャンバ１００の外部に集電体ロール２１Ｒが配置され、集電体ロール２１Ｒから引き出された帯状の集電体２１Ｂが、スリットを通してチャンバ１００の内部に搬送される。以下、帯状の集電体２１Ｂを集電体２１Ｂと記載する場合がある。なお、集電体２１Ｂは、上述した集電体２１が所定の形状に切り出される前のものである。集電体２１Ｂは、搬送方向Ｄａに沿って所定の速度で搬送される。以下では、集電体２１Ｂが搬送される方向を下流側Ｄａ１、その反対方向を上流側Ｄａ２として説明する。なお、集電体ロール２１Ｒが配置されるチャンバ１００の外部空間は、常圧であってもよいし、チャンバ１００と異なるチャンバによって減圧されていてもよい。

なお、図２に示す通り、鉛直方向Ｄｂにおける上側をＤｂ１、鉛直方向Ｄｂにおける下側をＤｂ２とする。搬送方向Ｄａ及び鉛直方向Ｄｂに対して直交する方向は、集電体２１Ｂ、及び、集電体２１Ｂに載置される活物質２２ｃの幅方向に対応する。

搬送装置２００は、集電体２１Ｂを、搬送方向Ｄａの下流側Ｄａ１に搬送する。例えば、搬送装置２００は、集電体２１Ｂを下側から支持するベルトコンベアである。なお、後述の枠体供給装置３００による枠体３５の供給が行なわれた後、搬送装置２００は、枠体３５を載せた集電体２１Ｂを搬送することとなる。また、後述の活物質供給装置４００による活物質２２ｃの供給が行なわれた後、搬送装置２００は、枠体３５及び活物質２２ｃを載せた集電体２１Ｂを搬送することとなる。

枠体供給装置３００は、搬送される集電体２１Ｂに対して枠体３５を供給する。なお、図２では枠体供給装置３００がチャンバ１００の内部に配置される場合を示すが、枠体供給装置３００はチャンバ１００の外部に配置されてもよい。例えば、枠体供給装置３００は、ロボットアームを有し、事前に製造された枠体３５を、搬送される集電体２１Ｂ上の所定の位置に配置する。なお、枠体３５を集電体２１Ｂに配置した後であって活物質２２ｃの供給が行なわれる前に、集電体２１Ｂ及び枠体３５を挟み込むようにロールプレスで圧縮することとしてもよい。

図２においては予め製造された枠体３５を集電体２１Ｂ上に置くものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、枠体３５は、集電体２１Ｂの上で製造されてもよい。一例を挙げると、集電体２１Ｂを基材とし、ディスペンサーやコーター等によって集電体２１Ｂ上に所定の材料を所定の形状に吐出又は塗布することで、集電体２１Ｂ上に枠体３５を形成することができる。

活物質供給装置４００は、図２に示す通り、チャンバ１００内で搬送される帯状の集電体２１Ｂに対し、活物質２２ｃを供給する。例えば、活物質供給装置４００は、内部に活物質２２ｃを保持するホッパと、当該ホッパの開口を開閉するシャッタとを備える。活物質供給装置４００は、シャッタを開閉することにより、搬送される集電体２１Ｂ上の搬送方向Ｄａにおける所望の位置に、所望の量の活物質２２ｃを供給することができる。

プレス装置５００は、集電体２１Ｂに供給された活物質２２ｃを圧縮する。例えば、プレス装置５００は、図２に示す通り、上部ローラ５０１及び下部ローラ５０２を有する。プレス装置５００は、上部ローラ５０１及び下部ローラ５０２により、集電体２１Ｂに供給された活物質２２ｃを挟み込んで圧縮する。即ち、プレス装置５００は、活物質２２ｃに対するロールプレスを実行する。

検査装置６１０は、プレス装置５００による圧縮後、集電体２１Ｂに供給された活物質２２ｃの膜厚を検査する。図２において、活物質２２ｃの膜厚は、鉛直方向Ｄｂにおける活物質２２ｃの厚さである。検査装置６１０は、例えばレーザ変位計を含み、搬送される活物質２２ｃの幅方向における各位置の膜厚を検査する。

即ち、プレス装置５００によるロールプレスが実行された後であっても、活物質２２ｃの膜厚にはばらつきが生じている場合がある。検査装置６１０は、プレス装置５００によるロールプレスが実行された後における膜厚のばらつきを検査する。

プレス装置７１０は、検査装置６１０による膜厚の検査結果に基づいて、活物質２２ｃを圧縮する。例えば、プレス装置７１０は、図２に示す通り、上部ローラ７１１及び下部ローラ７１２を有する。ここで、上部ローラ７１１は、幅方向に分割された分割ローラから構成される。

図２に示したローラについて、図３を用いてより詳細に説明する。図３は、プレス装置５００における上部ローラ５０１、及び、プレス装置７１０における上部ローラ７１１を示した斜視図である。なお、図３においては、検査装置６１０等の他の装置構成、集電体２１Ｂ、活物質２２ｃ、枠体３５等は表示を省略している。

図３に示す通り、上部ローラ７１１は、分割ローラ７１１ａ、分割ローラ７１１ｂ及び分割ローラ７１１ｃから構成される。また、プレス装置７１０は、図２に示した上部ローラ７１１及び下部ローラ７１２に加え、制御装置７１３を備える。これら分割ローラは、集電体２１Ｂに対して供給された活物質２２ｃの幅方向に分割された形態を有し、制御装置７１３による制御の下、個別に動作することができる。

例えば、制御装置７１３は、分割ローラ７１１ａを鉛直方向Ｄｂに沿って移動可能に保持する。例えば、制御装置７１３は、分割ローラ７１１ａを保持するアーム、当該アームを鉛直方向Ｄｂに移動可能に保持するレール、当該アームを鉛直方向Ｄｂに移動させるモータ等の駆動機構から構成される。同様に、制御装置７１３は、分割ローラ７１１ｂ及び分割ローラ７１１ｃのそれぞれを、鉛直方向Ｄｂに沿って移動可能に保持する。

制御装置７１３は、検査装置６１０による膜厚の検査結果に基づいて、膜厚のばらつきが所定値を超えた部分に分割ローラを制御して、活物質２２ｃを圧縮させる。即ち、プレス装置５００では、活物質２２ｃが予め設定された一定の膜厚となるようにロールプレスを実行する。しかしながら、種々の要因により、膜厚が一定とならず、膜厚にばらつきが生じてしまう場合がある。制御装置７１３は、このようなばらつきが所定値を超えた部分に分割ローラを制御して、活物質２２ｃを圧縮させる。なお、膜厚のばらつきとは、幅方向における各位置の膜厚についての標準偏差等の統計値であってもよいし、膜厚の設定値との差や、設定値に対する比などであってもよい。

例えば、制御装置７１３は、まず、各分割ローラを、活物質２２ｃと接触しないよう、活物質２２ｃの上側Ｄｂ１に配置する。この際、プレス装置７１０による活物質２２ｃの圧縮は行なわれないこととなる。

ここで、検査装置６１０による検査により、例えば活物質２２ｃの図３左側の端部において膜厚のばらつきが所定値を超えた場合、制御装置７１３は、分割ローラ７１１ａを下側Ｄｂ２に移動させ、活物質２２ｃの図３左側の端部を圧縮させる。即ち、制御装置７１３は、検査装置６１０による膜厚の検査結果に基づいて、膜厚のばらつきが所定値を超えた部分に分割ローラ７１１ａを制御して活物質２２ｃを圧縮させる。これにより、活物質２２ｃにおける膜厚のばらつきを解消乃至は抑制し、ひいてはリチウムイオン電池の品質を向上させることができる。分割ローラ７１１ａは、活物質２２ｃの端部の膜厚を調整するローラの一例である。

なお、図３では、幅方向に分割された３つの分割ローラを示したが、上部ローラ７１１に含まれる分割ローラの数については任意に変更が可能である。また、図３では、分割ローラ７１１ａ、分割ローラ７１１ｂ及び分割ローラ７１１ｃが搬送方向Ｄａにおける同じ位置に配置されるものとして示したが、これらの分割ローラは、搬送方向Ｄａにずれて配置されてもよい。この場合、これらの分割ローラは、幅方向において部分的に重複するように配置されてもよい。

また、図３では、各種ローラを円柱形状として簡易に図示した。また、上部ローラ５０１と分割ローラとの直径を同じものとして図示した。しかしながら、上部ローラ５０１と分割ローラとでは直径を異ならせることとしても構わない。

また、プレス装置５００によるロールプレス後には、活物質２２ｃにおける中央部より端部の膜厚が大きくなってしまう場合が多い。このような知見から、活物質２２ｃの端部の膜厚を調整する分割ローラのみを設け、分割ローラ７１１ｂ等の他の分割ローラについては省略することとしても構わない。

上述した通り、検査装置６１０及びプレス装置７１０によれば、プレス装置５００においてロールプレスされた活物質２２ｃの膜厚のばらつきを解消乃至は抑制することができる。しかしながら、プレス装置７１０による圧縮を経た後においても、活物質２２ｃの膜厚にはばらつきが残存する場合が想定される。

そこで、電池用電極製造装置１０００は、図４に示す通り、検査装置６２０及びプレス装置７２０を更に備えてもよい。検査装置６２０は、プレス装置７１０による圧縮後に、活物質２２ｃの膜厚を検査する。プレス装置７２０は、上部ローラ７１１及び下部ローラ７１２を有し、検査装置６２０による膜厚の検査結果に基づいて活物質２２ｃを圧縮する。検査装置６２０は、第２検査部の一例である。プレス装置７２０は、第３プレス部の一例である。

図４に示したローラについて、図５を用いてより詳細に説明する。図５は、プレス装置５００における上部ローラ５０１、プレス装置７１０における上部ローラ７１１、及び、プレス装置７２０における上部ローラ７２１を示した斜視図である。なお、図５においては、検査装置６１０、検査装置６２０等の他の装置構成、集電体２１Ｂ、活物質２２ｃ、枠体３５等は表示を省略している。

図５に示す通り、上部ローラ７２１は、分割ローラ７２１ａ、分割ローラ７２１ｂ、分割ローラ７２１ｃ及び分割ローラ７２１ｄから構成される。また、プレス装置７２０は、図４に示した上部ローラ７２１及び下部ローラ７２２に加え、制御装置７２３を備える。これら分割ローラは、集電体２１Ｂに対して供給された活物質２２ｃの幅方向に分割された形態を有し、制御装置７２３による制御の下、個別に動作することができる。例えば、制御装置７２３は、上部ローラ７２１に含まれる分割ローラの各々を鉛直方向Ｄｂに沿って移動可能に保持する。

制御装置７２３は、検査装置６２０による膜厚の検査結果に基づいて、膜厚のばらつきが所定値を超えた部分に分割ローラを制御して、活物質２２ｃを圧縮させる。例えば、検査装置６２０による検査により、活物質２２ｃの図５左側の端部において膜厚のばらつきが所定値を超えた場合、制御装置７２３は、分割ローラ７２１ａを下側Ｄｂ２に移動させ、活物質２２ｃの図５左側の端部を圧縮させる。即ち、制御装置７２３は、検査装置６２０による膜厚の検査結果に基づいて、膜厚のばらつきが所定値を超えた部分に分割ローラ７２１ａを制御して活物質２２ｃを圧縮させる。これにより、活物質２２ｃにおける膜厚のばらつきを解消乃至は抑制し、ひいてはリチウムイオン電池の品質を向上させることができる。分割ローラ７２１ａは、活物質２２ｃの端部の膜厚を調整するローラの一例である。

上部ローラ７１１に含まれる分割ローラの場合と同様、上部ローラ７２１に含まれる各分割ローラについても、数や位置、直径については任意に変更が可能である。また、プレス装置７１０による圧縮後の活物質２２ｃの膜厚を検査装置６２０及びプレス装置７２０により調整するのと同様に、プレス装置７２０による圧縮後の活物質２２ｃの膜厚を調整する追加の検査装置及びプレス装置を更に設けることとしても構わない。これら追加の検査装置及びプレス装置を設ける数について限定されるものではない。

上述した実施形態では、プレス装置７１０やプレス装置７２０に含まれる分割ローラが、鉛直方向Ｄｂに移動可能に構成されるものとして説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、分割ローラは、更に幅方向に移動可能に構成されてもよい。この場合、分割ローラは、検査装置６１０又は検査装置６２０による検査結果に基づいて、膜厚のばらつきが所定値を超えた部分まで幅方向に移動し、また、鉛直方向Ｄｂの下側Ｄｂ２に移動して、活物質２２ｃを圧縮する。この場合、プレス装置７１０及びプレス装置７２０に含まれる分割ローラの数は、１つであっても構わない。

上述した実施形態では、活物質２２ｃが載置される帯状の基材フィルムが帯状の集電体２１Ｂであるものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図２及び図４に示した帯状の集電体２１Ｂに代えて、帯状のセパレータシートや、帯状の離形フィルムを基材フィルムとしてもよい。なお、帯状のセパレータシートは、後にトリミングすることで、図１Ａ及び図１Ｂに示したセパレータ３０を形成することができる。

例えば、セパレータシートを基材フィルムとする場合、セパレータシート上に活物質２２ｃを供給し、活物質２２ｃにおけるセパレータシートと反対側の面に集電体２１Ｂを供給し、更に、セパレータシート及び集電体２１Ｂを所定の形状にトリミングすることで、正極２０ａ又は負極２０ｂを作製することができる。

また、離形フィルムを基材フィルムとする場合、離形フィルム上に活物質２２ｃを供給し、活物質２２ｃにおける離形フィルムと反対側の面に集電体２１Ｂを供給し、離形フィルムを回収した後、集電体２１Ｂと反対側の面にセパレータシートを供給し、更に、集電体２１Ｂ及びセパレータシートを所定の形状にトリミングすることで、正極２０ａ又は負極２０ｂを作製することができる。なお、セパレータシートを供給して後にトリミングすることに代え、活物質２２ｃに対してセパレータ３０を供給することとしても構わない。

或いは、離形フィルム上に活物質２２ｃを供給し、活物質２２ｃにおける離形フィルムと反対側の面にセパレータシートを供給し、離形フィルムを回収した後、セパレータシートと反対側の面に集電体２１Ｂを供給し、更に、セパレータシート及び集電体２１Ｂを所定の形状にトリミングすることで、正極２０ａ又は負極２０ｂを作製することができる。なお、集電体２１Ｂを供給して後にトリミングすることに代え、所定の形状にトリミングされた集電体２１を活物質２２ｃに対して供給することとしても構わない。

また、上述した実施形態では、活物質供給装置４００により、基材フィルムに対して活物質２２ｃが供給されるものとして説明した。ここで、活物質供給装置４００は、基材フィルムに対して、被覆活物質及び導電助剤を混ぜた電極組成物を供給してもよいし、活物質２２ｃ及び電解液を含んだ湿潤粉体である電極組成物を供給してもよい。

このような湿潤粉体は、ペンデュラー状態又はファニキュラー状態であることがより好ましい。湿潤粉体における非水電解液の割合は特に限定されないが、ペンデュラー状態又はファニキュラー状態とするためには、正極の場合には非水電解液の割合を湿潤粉体全体の０．５～１５重量％とし、負極の場合には非水電解液の割合を湿潤粉体全体の０．５～２５重量％とすることが望ましい。

また、活物質２２ｃが高分子化合物を含む被覆材により被覆された被覆電極活物質である場合、基材フィルムに対して活物質２２ｃが供給される工程では、活物質２２ｃを柔らかい状態にしておくことが望ましい。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。更に、各実施形態で示した構成のそれぞれを適宜組み合わせて利用できることは、言うまでもない。

１０：単セル
２０：電極
２０ａ：正極
２０ｂ：負極
２１：集電体
２１ａ：正極集電体層
２１ｂ：負極集電体層
２１Ｂ：帯状の集電体
２１Ｒ：集電体ロール
２２：電極活物質層
２２ａ：正極活物質層
２２ｂ：負極活物質層
２２ｃ：活物質
３０：セパレータ
３５：枠体
１００：チャンバ
２００：搬送装置
３００：枠体供給装置
４００：活物質供給装置
５００：プレス装置
５０１：上部ローラ
５０２：下部ローラ
６１０：検査装置
７１０：プレス装置
７１１：上部ローラ
７１１ａ：分割ローラ
７１１ｂ：分割ローラ
７１１ｃ：分割ローラ
７１２：下部ローラ
７１３：制御装置
６２０：検査装置
７２０：プレス装置
７２１：上部ローラ
７２１ａ：分割ローラ
７２１ｂ：分割ローラ
７２１ｃ：分割ローラ
７２１ｄ：分割ローラ
７２２：下部ローラ
７２３：制御装置
１０００：電池用電極製造装置
Ｄａ：搬送方向
Ｄａ１：下流側
Ｄａ２：上流側
Ｄｂ：鉛直方向
Ｄｂ１：上側
Ｄｂ２：下側

Claims (7)

1. 帯状の基材フィルムに対し、活物質を供給する供給部と、
   前記供給部から供給された前記活物質を載せた前記基材フィルムを搬送する搬送部と、
   前記基材フィルムに供給された前記活物質を圧縮する第１プレス部と、
   前記第１プレス部による圧縮後、前記基材フィルムに供給された前記活物質の膜厚を検査する第１検査部と、
   前記第１検査部による前記膜厚の検査結果に基づいて前記活物質を圧縮する第２プレス部とを備え、
   前記第２プレス部は、幅方向に分割された分割ローラを有し、
   前記分割ローラの少なくとも１つは、前記活物質の端部の前記膜厚を調整するローラである、電池用電極製造装置。
2. 前記分割ローラを制御する制御部を備え、
   前記制御部は、前記第１検査部による前記膜厚の検査結果に基づいて、前記膜厚のばらつきが所定値を超えた部分に前記分割ローラを制御して前記活物質を圧縮させる、請求項１に記載の電池用電極製造装置。
3. 前記第２プレス部による圧縮後に前記膜厚を検査する第２検査部を更に備える、請求項１又は２に記載の電池用電極製造装置。
4. 前記第２検査部による前記膜厚の検査結果に基づいて前記活物質を圧縮する第３プレス部を更に備える、請求項３に記載の電池用電極製造装置。
5. 第３プレス部は、幅方向に分割された分割ローラを有する、請求項４に記載の電池用電極製造装置。
6. 前記供給部は、前記基材フィルムに対し、前記活物質及び電解液を含んだ湿潤粉体である電極組成物を供給する、請求項１～５のいずれか一項に記載の電池用電極製造装置。
7. 帯状の基材フィルムに対し、活物質を供給し、
   搬送される前記基材フィルムに供給された前記活物質を第１プレス部で圧縮し、
   前記第１プレス部による圧縮後、前記基材フィルムに供給された前記活物質の膜厚を検査し、
   前記膜厚の検査結果に基づいて前記活物質を第２プレス部で圧縮することを含み、
   前記第２プレス部は、幅方向に分割された分割ローラを有し、
   前記分割ローラの少なくとも１つは、前記活物質の端部の前記膜厚を調整するローラである、電池用電極製造方法。

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