JP6019747B2 - 電極製造システム - Google Patents

Description

本発明は、電池に使用される電極の製造システムに関するものである。

リチウムイオン二次電池等の電池は、電気自動車や電子機器等の駆動用電源として広く用いられている。このような電池に使用される電極の製造システム（電極製造装置、電極製造方法）は、例えば、特開２０１０−６７５０７号公報（特許文献１）および特開２００８−１４７１１４号公報（特許文献２）に記載されている。特許文献１および２記載のように、電極製造システムは、電極材および溶媒を混練する混練装置（混練工程）と、混練した溶媒を含む電極材を金属箔に塗工する塗工装置（塗工工程）と、塗工した溶媒を含む電極材を乾燥させる乾燥装置（乾燥工程）と、乾燥した電極材をプレスするプレス装置（プレス工程）とにより概略構成されている。このような構成の電極製造システムにおいては、ロール状の金属箔は、水平方向に巻出されて搬送され、塗工装置による塗工工程、乾燥装置による乾燥工程およびプレス装置によるプレス工程が実行される。

特開２０１０−６７５０７号公報 特開２００８−１４７１１４号公報

一般的に、従来の電極製造システムの乾燥装置は、熱風を用いた乾燥であることから時間が掛かるため、製造ライン長が数十ｍにおよぶ。このため、電極製造システムは、混練装置と、塗工および乾燥装置と、プレス装置とに分割されて構成されている。そして、電池には、正極用の電極材と負極用の電極材が必要であるため、正負極用の電極製造システムが別々に設けられている。また、製造過程において、電極材に塵、埃、水分等の不純物が混入しないようにするため、電極製造システムは、クリーンでドライな環境に設置する必要がある。よって、従来の電極製造システムは、大型で高コストなものとなっている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、小型で低コストな電極製造システムを提供することを目的とする。

（請求項１）本発明の電極製造システムは、巻回された金属箔のロールから巻出され搬送される前記金属箔の面に、溶媒を含む電極材を塗工して付着させる塗工装置と、搬送される前記金属箔の面に付着された前記溶媒を含む電極材を乾燥させて固着する乾燥装置と、搬送される前記金属箔の面に固着された前記電極材をプレスするプレス装置と、を備えた電池の電極製造システムであって、前記金属箔を外周面に巻き付けて接触させた状態を維持しながら前記金属箔を外周面に沿って紆余曲折させて搬送する複数のローラを備え、前記塗工装置、前記乾燥装置および前記プレス装置による各工程は、前記金属箔を前記ローラの外周面に面接触させた状態で一連で実行される。

（請求項２）前記塗工装置、前記乾燥装置および前記プレス装置のうち少なくとも２つの装置は、上下方向に配置されているようにしてもよい。

（請求項３）前記塗工装置による塗工工程、前記乾燥装置による乾燥工程および前記プレス装置によるプレス工程のうち少なくとも２つの工程は、兼用される１つの前記ローラの外周面に沿って搬送されている前記金属箔に対して行われるようにしてもよい。

（請求項４）前記プレス装置によるプレス工程は、一対の前記ローラにおいて行われ、前記塗工装置による塗工工程、前記乾燥装置による乾燥工程は、前記一対のローラのうち一方のローラの外周面に沿って搬送されている前記金属箔に対して行われるようにしてもよい。
（請求項５）前記電極製造システムは、前記一対のローラのうち一方のローラに隣接して配置される第３ローラを備え、前記塗工装置による前記金属箔の一方面に対する塗工工程、前記乾燥装置による前記一方面に対する乾燥工程は、前記一対のローラのうち一方のローラの外周面に沿って搬送されている前記金属箔に対して行われ、前記塗工装置による前記金属箔の他方面に対する塗工工程、前記乾燥装置による前記他方面に対する乾燥工程は、前記第３ローラの外周面に沿って搬送されている前記金属箔に対して行われるようにしてもよい。

（請求項６）前記乾燥装置は、前記溶媒を含む前記電極材を乾燥させたときの蒸気を排気して回収する排気回収装置を備えているようにしてもよい。

（請求項７）前記電極製造システムは、コンテナに収容可能に構成されているようにしてもよい。

（請求項１）電極製造システムは、複数のローラにより金属箔を紆余曲折して搬送する構成となっている。そして、塗工装置による塗工工程、乾燥装置による乾燥工程およびプレス装置によるプレス工程をローラを用いて一連で実行する構成となっている。これにより、ロール状の金属箔は、従来のように水平方向にのみ巻出して搬送する必要はなく、上下方向にも巻出して搬送することが可能となる。よって、金属箔の搬送距離を十分に確保することが可能となるので、従来のように長大な搬送ラインは不要となり、塗工装置、乾燥装置およびプレス装置を一体化して小型化することができる。また、小型な電極製造システムを構成できるので、クリーンでドライな環境に設置することが容易となる。よって、電極製造システムの低コスト化を図ることができる。
また、電極製造システムは、金属箔をローラの外周面に面接触させた状態で塗工装置による塗工工程、乾燥装置による乾燥工程およびプレス装置によるプレス工程を行う構成となっている。これにより、例えば乾燥装置に備えられたローラを加熱して金属箔に付着された溶媒を含む電極材を乾燥させるように構成することが可能となり、従来の熱風を用いた乾燥よりも乾燥時間を大幅に短縮させることができる。

（請求項２）電極製造システムは、塗工装置、乾燥装置およびプレス装置のうち少なくとも２台の装置を上下方向に配置した構成となっている。これにより、従来のように塗工装置、乾燥装置およびプレス装置を平面配置した場合と比較して、電極製造システムを大幅に小型化することが可能となる。

（請求項３）電極製造システムは、１つのローラを兼用して塗工装置による塗工工程、乾燥装置による乾燥工程およびプレス装置によるプレス工程のうち少なくとも２つの工程を行う構成となっている。これにより、電極製造システムの省スペース化を図ることができ、電極製造システムをさらに小型化することができる。

（請求項４）電極製造システムは、一対のローラにおいてプレス装置によるプレス工程を行い、一対のローラのうち一方のローラにおいて塗工装置による塗工工程及び乾燥装置による乾燥工程を行う構成となっている。これにより塗工装置、乾燥装置およびプレス装置の駆動を簡易に制御することができる。
（請求項５）電極製造システムは、一対のローラのうち一方のローラに隣接して配置される第３ローラを備えるので、金属箔の両面に電極材を有する電極の製造効率を大幅に向上できる。

（請求項６）乾燥装置は、溶媒を含む電極材を乾燥させたときの蒸気を排気して回収する排気回収装置を備えた構成となっている。これにより、蒸気の飛散を防止して電極製造システム外部の雰囲気の汚染を抑制することができる。

（請求項７）電極製造システムは、コンテナに収容可能な構成となっている。これにより、電極製造システムをトラック、列車、船等によりシステム製造工場から電極製造工場へ簡易に搬送してそのまま設置することが可能となる。

本発明の実施形態の電極製造システムの概略構成を示す斜視図である。 図１Ａの電極製造システムのカートリッジおよびカセットを取外した状態を示す斜視図である。 図１Ａの電極製造システムの内部構成を示す縦断面図である。 図２のカートリッジの一例を示す縦断面図である。 図２の定量吐出装置の内部構成を示すＡ−Ａ線断面図である。 電極製造システムの別形態の内部構成を示す断面図である。 カートリッジの別例を示す断面図である。

（１．電極製造システムの概略構成）
電極製造システムは、電極材と溶媒とを混練し、溶媒を含む電極材を金属箔の面に塗工し、乾燥し、プレスすることにより電池に使用される電極を製造するシステムである。ここで、例えば、リチウムイオン二次電池の正負極の金属箔としては、アルミニウム箔や銅箔等が用いられる。そして、リチウムイオン二次電池の正極の電極材としては、マンガン酸リチウムおよびアセチレンブラック等が用いられ、負極の電極材としては、グラファイトおよびアセチレンブラック等が用いられる。また、正負極の溶媒としては、炭酸エチレン等が用いられる。以下、図１および図２を参照して本実施形態の電極製造システムの概略構成を説明する。

図１および図２に示すように、電極製造システム１は、電池に使用される正極または負極の一方であって金属箔の片面に電極材を有する電極を製造するシステムである。この電極製造システム１は、全体がカバー２で覆われている。このカバー２内部には、混練装置１０と、塗工装置２０と、乾燥装置３０と、プレス装置４０と、巻出し装置５０と、巻取り装置６０等とが内蔵されている。そして、カバー２内部を埃や塵等の無い清浄された状態および所定の温度および湿度に空調された状態に保つことが可能なように、図略の空気清浄装置および空気調節装置が備えられている。

この電極製造システム１においては、電極材Ｔａ，Ｔｂおよび溶媒Ｓはカートリッジ３ａ，３ｂ，３ｓに収容されて供給され、金属箔Ｍはカセット４に収容されて供給される。図３に示すように、カートリッジ３ａ，３ｂ，３ｓは、中空円筒状の本体３Ａの上部に収容物の投入口３Ｂが設けられ、本体３Ａの下部に収容物の排出口３Ｃが設けられ、排出口３Ｃ近傍に排出口３Ｃを開閉するバルブ３Ｄが設けられている。カートリッジ３ａ，３ｂには、２種類の粉体状の電極材Ｔａ，Ｔｂがそれぞれ収容され、カートリッジ３ｓには、液体状の溶媒Ｓが収容されている。カセット４は、箱状に形成されている。カセット４内部には、巻回された金属箔ＭのロールＲが回転可能に支持されている。

カバー２の後上部（図１の左上部）には、カートリッジ３ａ，３ｂ，３ｓがそれぞれ着脱可能に装着されるカートリッジ装着部５が設けられている。カートリッジ装着部５には、カートリッジ装着部５を開閉する図略のバルブが設けられている。カートリッジ装着部５の下部のカバー２内部には、混練装置１０が配置されている。また、混練装置１０の下部のカバー２内部には、カバー２側面からカセット４が着脱可能に装着されるカセット装着部６が設けられている。このカセット装着部６には、巻出し装置５０が配置されている。巻出し装置５０は、カセット４を保持する図略の保持部材と、カセット４内部の金属箔ＭのロールＲの芯材に挿入されてロールＲを回転させる図略のモータを備えた軸部材５１等とを備えて構成されている。

また、カバー２の前部（図１の右部）の内部には、巻取り装置６０が配置されている。巻取り装置６０は、ロールＲの芯材が挿入されてロールＲの芯材を回転させ、電極材Ｔａ，Ｔｂを有する金属箔Ｍを巻取るための図略のモータを備えた軸部材６１等を備えて構成されている。巻出し装置５０と巻取り装置６０との間のカバー２内部には、塗工装置２０、乾燥装置３０およびプレス装置４０が配置されている。カバー２内部には、塗工装置２０、乾燥装置３０およびプレス装置４０を覆う部分と、混練装置１０を覆う部分と、巻出し装置５０を覆う部分と、巻取り装置６０を覆う部分とに仕切る仕切り壁２Ａ，２Ｂ，２Ｃが設けられている。

塗工装置２０、乾燥装置３０およびプレス装置４０は、金属箔Ｍを紆余曲折させて搬送する複数のローラ５２，５３，４１，４２を備え、塗工装置２０、乾燥装置３０およびプレス装置４０による各工程をローラ５２，５３，４１，４２を用いて一連で実行可能に配置されている。ローラ５２，５３は、巻出し装置５０と塗工装置２０との間に上下方向に配置されている。ローラ５２，５３は、巻出し装置５０から巻出される金属箔Ｍの搬送方向を塗工装置２０の方向に変更する搬送ローラである。また、詳細は後述するが、ローラ４１，４２は、塗工装置２０のダイコータ２１の上方にて上下方向に所定のギャップをあけて配置されている一対の第１ローラ４１および第２ローラ４２である。本例では、第１ローラ４１において、塗工工程および乾燥工程が行われ、第１ローラ４１および第２ローラ４２において、プレス工程が行われる。

混練装置１０は、各カートリッジ３ａ，３ｂ，３ｓから取出した電極材Ｔａ，Ｔｂおよび溶媒Ｓを混練する装置である。この混練装置１０は、カートリッジ装着部５の下方に配置され、カートリッジ３ａ，３ｂ，３ｓに収容された電極材Ｔａ，Ｔｂおよび溶媒Ｓをそれぞれ定量吐出する定量吐出装置１２ａ，１２ｂ，１２ｓと、定量吐出装置１２ａ，１２ｂ，１２ｓの下方に配置され、定量吐出された電極材Ｔａ，Ｔｂおよび溶媒Ｓを混練する混練押出し装置１３と、混練押出し装置１３の下方に配置され、混練された電極材Ｔａ，Ｔｂおよび溶媒Ｓ（以下、「混練物ＴＳ」という）を塗工装置２０に供給する供給路１４とを備えて構成されている。

定量吐出装置１２ａ，１２ｂは、粉体状の電極材Ｔａ，Ｔｂを定量吐出する装置である。図４に示すように、この定量吐出装置１２ａ，１２ｂは、本体１２１ａ，１２１ｂと、回転羽根１２２ａ，１２２ｂと、エアー配管１２３ａ，１２３ｂとを備えて構成されている。

本体１２１ａ，１２１ｂには、回転羽根１２２ａ，１２２ｂおよびエアー配管１２３ａ，１２３ｂが配置される円筒状の空間１２４ａ，１２４ｂと、該空間１２４ａ，１２４ｂに上下でそれぞれ連通する粉体供給口１２５ａ，１２５ｂおよび粉体排出口１２６ａ，１２６ｂとが設けられている。粉体供給口１２５ａ，１２５ｂは、カートリッジ装着部５に連通され、粉体排出口１２６ａ，１２６ｂは、後述する混練押出し装置１３の本体１３１に連通されている。

回転羽根１２２ａ，１２２ｂには、粉体供給口１２５ａ，１２５ｂから供給される電極材Ｔａ，Ｔｂを定量で貯蔵するポケット１２７ａ，１２７ｂが円周方向に複数（本例では４つ）設けられている。この回転羽根１２２ａ，１２２ｂは、本体１２１ａ，１２１ｂの空間１２４ａ，１２４ｂ内に回転可能に配置されている。

エアー配管１２３ａ，１２３ｂには、図略の圧縮空気供給源が接続されている。エアー配管１２３ａ，１２３ｂには、粉体排出口１２６ａ，１２６ｂに向かって穿孔され、配管内を通る圧縮空気を粉体排出口１２６ａ，１２６ｂに向かって噴射させる噴射孔１２８ａ，１２８ｂが設けられている。このエアー配管１２３ａ，１２３ｂは、回転羽根１２２ａ，１２２ｂの回転軸として固定配置されている。

定量吐出装置１２ｓは、液体状の溶媒Ｓを定量吐出する装置であり、例えば、既知のスクリューポンプである。定量吐出装置１２ｓの本体１２１ｓには、スクリュー１２２ｓが回転可能に配置される円筒状の空間１２４ｓと、該空間１２４ｓに上下でそれぞれ連通する液体供給口１２５ｓおよび液体排出口１２６ｓとが設けられている。液体供給口１２５ｓは、カートリッジ装着部５に連通され、液体排出口１２６ｓは、後述する混練押出し装置１３の本体１３１に連通されている。

定量吐出装置１２ａ，１２ｂの回転羽根１２２ａ，１２２ｂと、定量吐出装置１２ｓのスクリュー１２２ｓと、回転羽根１２２ａ，１２２ｂおよびスクリュー１２２ｓを回転させるモータ１５のモータ軸とは、ジョイント１６を介してそれぞれ連結されている。

混練押出し装置１３は、定量吐出装置１２ａ，１２ｂ，１２ｓから供給される電極材Ｔａ，Ｔｂおよび溶媒Ｓを混練する装置である。この混練押出し装置１３は、本体１３１と、スクリュー１３２とを備えて構成されている。本体１３１には、スクリュー１３２が配置される空間１３１ａと、該空間１３１ａの上部で定量吐出装置１２ａ，１２ｂ，１２ｓの粉体排出口１２６ａ，１２６ｂおよび液体排出口１２６ｓとそれぞれ連通する粉体供給口１３３ａ，１３３ｂおよび液体排出口１３３ｓと、空間１３１ａの一端下部で後述する供給路１４に連通する混練物排出口１３４とが設けられている。

本体１３１の空間１３１ａは、混練物排出口１３４に向かうに従って先細りとなるテーパ状に形成されている。スクリュー１３２は、本体１３１の空間１３１ａ内に回転可能に配置されている。このスクリュー１３２は、定量吐出装置１２ｓ、定量吐出装置１２ｂ、定量吐出装置１２ａの方向に混練物ＴＳを混練・押出し可能に構成されている。スクリュー１３２と、スクリュー１３２を回転させるモータ１７のモータ軸とは、ジョイント１８を介して連結されている。

供給路１４は、管状に形成され、一端が混練押出し装置１３の混練物排出口１３４に連結され、他端が後述する塗工装置２０の本体２１に連結されている。この供給路１４は、混練押出し装置１３で混練される混練物ＴＳを、主に混練押出し装置１３の押出し力により塗工装置２０に供給可能に配管されている。

塗工装置２０は、巻回された金属箔ＭのロールＲから巻出され搬送される金属箔Ｍの片面に、混練物ＴＳを塗工して付着させる装置である。この塗工装置２０は、金属箔Ｍを巻付けて搬送する第１ローラ４１と、第１ローラ４１の下方に配置され、混練物ＴＳを金属箔Ｍの表面に塗布するダイコータ２１と、ダイコータ２１に取付けられ、ダイコータ２１への混練物ＴＳの供給量を調整するバルブ２２とを備えて構成されている。

第１ローラ４１は、図略のベアリングにより回転可能に支持され、図略のモータおよびギヤ機構により左回りに回転駆動するように構成されている。第１ローラ４１は、巻出し装置５０から搬送ローラ５２，５３を介して搬送されてくる金属箔Ｍを巻付けて搬送し、該巻付け範囲における所定の塗工位置Ｐで金属箔Ｍを支持するローラである。ダイコータ２１は、既知の装置であり、スロットオリフィス（ダイ）に混練物ＴＳを供給し、スロットオリフィス内で混練物ＴＳを加圧し、第１ローラ４１に支持された金属箔Ｍに直接塗工する装置である。バルブ２２は、既知の装置であり、ダイコータ２１近傍の供給路１４に設けられている。

乾燥装置３０は、搬送される金属箔Ｍの片面に付着された混練物ＴＳを乾燥させて電極材Ｔａ，Ｔｂを固着する装置である。乾燥装置３０は、混練物ＴＳが付着された金属箔Ｍを巻付けて搬送する第１ローラ４１と、第１ローラ４１における金属箔Ｍの巻付け範囲を覆うフード３１と、フード３１に連通され、混練物ＴＳから出る溶媒Ｓの蒸気を通すダクト３２と、ダクト３２に接続され、溶媒Ｓの蒸気を排出して回収する排気回収装置３３とを備えて構成されている。

第１ローラ４１は、ローラ自体が加熱されており、その熱源として例えば電熱線や高温の液体が通る配管等が内蔵されている。第１ローラ４１は、巻出し装置５０から搬送ローラ５２，５３を介して搬送されてくる金属箔Ｍを巻付けて接触加熱し、金属箔Ｍの片面に付着された混練物ＴＳに含まれる溶媒Ｓを蒸気にして混練物ＴＳを乾燥するローラである。フード３１は、金属箔Ｍの片面に付着された混練物ＴＳから出る溶媒Ｓの蒸気を集めることが可能なように、第１ローラ４１における金属箔Ｍの巻付け範囲を覆うように配置されている。ダクト３２は、フード３１から排気回収装置３３に連通するように配置されている。排気回収装置３３は、既知の装置であり、排気ファン３３１と、排気回収部３３２とを備え、カバー２の中央上部に設置されている。

プレス装置４０は、搬送される金属箔Ｍの片面に固着された電極材Ｔａ，Ｔｂをプレスして均一な厚さおよび密度にする装置である。このプレス装置４０は、軸同士が平行かつ並列に、周面同士が所定のギャップをあけて配置された第１ローラ４１および第２ローラ４２を備えて構成されている。

第２ローラ４１は、図略のベアリングにより回転可能に支持され、第１ローラ４１を回転させるモータおよび図略のギヤ機構により第１ローラ４１とは逆方向の右回りに回転駆動するように構成されている。第１ローラ４１は、電極材Ｔａ，Ｔｂが固着された金属箔Ｍを巻付けて第１ローラ４１と第２ローラ４２とのギャップに搬入するローラである。第１ローラ４１および第２ローラ４２は、電極材Ｔａ，Ｔｂが固着された金属箔Ｍをギャップで挟み込んで電極材Ｔａ，Ｔｂをプレスするローラである。第２ローラ４２は、プレスした電極材Ｔａ，Ｔｂが固着された金属箔Ｍを第１ローラ４１と第２ローラ４２とのギャップから搬出するローラである。

（２．電極製造システムの動作）
先ず、準備工程として、作業者は、電極材Ｔａ，Ｔｂおよび溶媒Ｓが収容されたカートリッジ３ａ，３ｂ，３ｓをカートリッジ装着部５にそれぞれ装着し、各カートリッジ３ａ，３ｂ，３ｓのバルブ３Ｄを開いて排出口３Ｃを開放する。また、金属箔Ｍが収容されたカセット４をカセット装着部６に装着して巻出し装置５０にセットし、ロールＲの芯材を巻取り装置６０にセットする。そして、電極製造システム１を起動する。

すると、電極製造システム１の空気清浄装置および空気調節装置が作動し、カバー２内部を埃や塵等の無い清浄された状態および所定の温度および湿度に空調された状態に保つ。そして、電極製造システム１は、カセット４から金属箔Ｍを巻出し、搬送ローラ５２，５３を介して第１ローラ４１および第２ローラ４２に巻回し、金属箔Ｍの先端部を巻取り装置６０にセットされたロールＲの芯材に固着する。そして、巻出し装置５０、巻取り装置６０および第１、第２ロール４１，４２を駆動して金属箔Ｍの搬送を開始すると共に、第１ローラ４１の熱源をオンにして第１ローラ４１を加熱し、排気回収装置３３の排気ファン３３１を駆動する。

次に、混練工程として、電極製造システム１は、カートリッジ装着部５のバルブを開いてカートリッジ装着部５を開放し、電極材Ｔａ，Ｔｂおよび溶媒Ｓを定量吐出装置１２ａ，１２ｂ，１２ｓに供給する。このとき、粉体供給口１２５ａ，１２５ｂから供給される電極材Ｔａ，Ｔｂは、回転羽根１２２ａ，１２２ｂに達し、電極材Ｔａ，Ｔｂの一部が、上方を向いているポケット１２７ａ，１２７ｂに充填される。また、液体供給口１２５ｓから供給される溶媒Ｓは、スクリュー１２２ｓに達する。

そして、電極製造システム１は、定量吐出装置１２ａ，１２ｂ，１２ｓのモータ１５を駆動し、回転羽根１２２ａ，１２２ｂおよびスクリュー１２２ｓを回転させる。回転羽根１２２ａ，１２２ｂの回転により、電極材Ｔａ，Ｔｂが充填されたポケット１２７ａ，１２７ｂが下方を向くと、圧縮空気がエアー配管１２３ａ，１２３ｂ内から噴射孔１２８ａ，１２８ｂを通って粉体排出口１２６ａ，１２６ｂに向かって噴射する。これにより、ポケット１２７ａ，１２７ｂに充填された定量の電極材Ｔａ，Ｔｂは、粉体排出口１２６ａ，１２６ｂを通って混練押出し装置１３に供給される。また、スクリュー１２２ｓの回転により量られる定量の溶媒Ｓは、液体排出口１２６ｓを通って混練押出し装置１３に供給される。

そして、電極製造システム１は、混練押出し装置１３のモータ１７を駆動し、スクリュー１３２を回転させる。これにより、本体１３１の空間１３１ａ内において、溶媒Ｓは混練物排出口１３４に向かって押出され、電極材Ｔｂは溶媒Ｓと混練されながら混練物排出口１３４に向かって押出され、電極材Ｔａは電極材Ｔｂおよび溶媒Ｓと混練される。そして、混練物ＴＳは、混練物排出口１３４から供給路１４を通って塗工装置２０に供給される。

次に、塗工工程として、電極製造システム１は、塗工装置２０のバルブ２２を開いて混練物ＴＳの供給量を調整し、ダイコータ２１のスロットオリフィスに混練物ＴＳを供給し、第１ローラ４１に支持された金属箔Ｍの片面に混練物ＴＳを直接塗工する。このとき、金属箔Ｍは第１ローラ４１上を一定速度で搬送され、混練物ＴＳはダイコータ２１から一定量で吐出されるので、金属箔Ｍの片面に混練物ＴＳを均一に塗工することができる。

次に、乾燥工程として、電極製造システム１は、混練物ＴＳが付着された金属箔Ｍを第１ローラ４１に接触させながら搬送する。これにより、加熱された第１ローラ４１から金属箔Ｍに熱が伝導されるので、金属箔Ｍの片面に付着された混練物ＴＳを効率的に乾燥し、金属箔Ｍの片面に電極材Ｔａ，Ｔｂを固着することができる。そして、混練物ＴＳから出る溶媒Ｓの蒸気は、フード３１で集められダクト３２を通って排気回収装置３３に排出され回収される。これにより、溶媒Ｓの蒸気のシステム外部への漏出を防止することができる。

次に、プレス工程として、電極製造システム１は、電極材Ｔａ，Ｔｂが固着された金属箔Ｍを第１ローラ４１と第２ローラ４２とのギャップに搬入し挟み込んで電極材Ｔａ，Ｔｂをプレスする。これにより、電極材Ｔａ，Ｔｂを均一な厚さおよび密度にすることができる。以上の各工程を連続的に行い、所定長の電極の製造が完了したら、作業者はシステムを停止し、巻取り装置６０から巻取られた電極のロールＲを取出して次の工程に搬送する。

（３．電極製造システムの作用効果）
電極製造システム１は、塗工装置２０、乾燥装置３０およびプレス装置４０に配設された複数の第１ローラ４１，第２ローラ４２，搬送ローラ５１，５２により金属箔Ｍを紆余曲折して搬送する構成であり、各装置２０，３０，４０による工程を第１ローラ４１および第２ローラ４２を用いて一連で実行する構成となっている。これにより、ロール状の金属箔Ｍは、従来のように水平方向にのみ巻出して搬送する必要はなく、上下方向にも巻出して搬送することが可能となる。よって、金属箔Ｍの搬送距離を十分に確保することが可能となるので、従来のように長大な搬送ラインは不要となり、各装置２０，３０，４０を一体化して小型化することができる。また、小型な電極製造システム１を構成できるので、クリーンでドライな環境に設置することが容易となる。よって、電極製造システム１の低コスト化を図ることができる。

また、電極製造システム１は、各装置２０，３０，４０を上下方向に配置した構成となっている。これにより、従来のように各装置を平面配置した場合と比較して、電極製造システム１を大幅に小型化することが可能となる。また、電極製造システム１は、金属箔Ｍを第１ローラ４１に接触させた状態で各装置２０，３０，４０による工程を行う構成となっている。これにより、第１ローラ４１を加熱して金属箔Ｍに付着された混練物ＴＳを乾燥させることが可能となり、従来の熱風を用いた乾燥よりも乾燥時間を大幅に短縮させることができる。

また、電極製造システム１は、一対の第１ローラ４１および第２ローラ４２において、各装置２０，３０，４０による工程を行う構成となっている。本例では、第１ローラ４１を兼用して各装置２０，３０，４０による工程を行う構成となっている。これにより、電極製造システム１の省スペース化を図ることができ、電極製造システム１をさらに小型化することができる。また、各装置２０，３０，４０の駆動を簡易に制御することができる。

また、乾燥装置３０は、混練物ＴＳを乾燥させたときの蒸気を排気して回収する排気回収装置３４を備えた構成となっている。これにより、蒸気の飛散を防止して電極製造システム１外部の雰囲気の汚染を抑制することができる。また、電極製造システム１は、コンテナに収容可能な構成となっている。これにより、電極製造システム１をトラック、列車、船等によりシステム製造工場から電極製造工場へ簡易に搬送してそのまま設置することが可能となる。

また、電極製造システム１は、電極材Ｔａ，Ｔｂと溶媒Ｓとをそれぞれ収容した交換可能なカートリッジ３ａ，３ｂ，３ｓが装着可能な混練装置１０を備えた構成となっている。そして、混練装置１０と塗工装置２０との間に、混練物ＴＳを供給する供給路１４を設けた構成となっている。これにより、混練物ＴＳに塵、埃、水分等の不純物が混入するおそれがなくなるので、良好な電極を製造することができる。また、混練から塗工に至る処理を連続で行うことが可能となり、従来のように混練をバッチ処理する必要がないので、作業を簡易に行うことができる。

また、電極製造システム１は、混練装置１０、塗工装置２０、乾燥装置３０、プレス装置４０および供給路１４の全体をカバー２で覆い、当該カバー２内部を清浄化および空調した構成となっている。これにより、カバー２内部の限られた空間を清浄化および空調する構成とすることができるので、電極製造システム１の低コスト化を図ることができる。

また、カバー２は、塗工装置２０、乾燥装置３０およびプレス装置４０を覆う部分と、他の装置を覆う部分とに仕切る仕切り壁２Ａ，２Ｂ，２Ｃを設けた構成となっている。これにより、特に、混練装置１０は、乾燥装置３０から発生する熱の影響を受け難くなり、混練物の変質を防止することができる。また、カバー２は、巻回された金属箔ＭのロールＲを収容したカセット４が交換可能に装着されるカセット装着部６を設けた構成となっている。これにより、金属箔ＭのロールＲの交換作業が容易となり、作業時間を短縮させることができると共に、金属箔Ｍの汚染を防止することができる。

（４．電極製造システムの別形態の概略構成）
図５は、電極製造システムの別例の概略構成を図２に対応させて示す断面図であり、図２と同一構成箇所は同一番号を付して同一構成箇所の詳細な説明を省略する。この電極製造システム８は、電池に使用される正極または負極の一方であって金属箔Ｍの両面に混練物ＴＳを塗工し、乾燥し、プレスして電極を製造するシステムである。この電極製造システム８は、図２に示す電極製造システム１の構成装置１０〜６０等に加えて、さらに金属箔Ｍの他方の面に混練物ＴＳを塗工する第２の塗工装置２０と、金属箔Ｍの他方の面に付着された混練物ＴＳを乾燥する乾燥装置８０とが内蔵されている。

乾燥装置８０は、混練物ＴＳが付着された金属箔Ｍを巻付けて搬送する第３ローラ８１と、第３ローラ８１における金属箔Ｍの巻付け範囲を覆うフード３１と、フード３１に連通され、混練物ＴＳから出る溶媒Ｓの蒸気を通すダクト３２と、ダクト３２に接続され、溶媒Ｓの蒸気を排出して回収する排気回収装置３３とを備えて構成されている。乾燥装置８０は、搬送される金属箔Ｍの他方の面に付着された混練物ＴＳを乾燥させて固着する装置である。第３ローラ８１は、ローラ自体が加熱されており、その熱源として例えば電熱線や高温の液体が通る配管等が内蔵されている。

第３ローラ８１は、巻出し装置５０からローラ５２，５３を介して搬送されてくる金属箔Ｍを巻付けて加熱し、金属箔Ｍの他方の面に付着された混練物ＴＳに含まれる溶媒Ｓを蒸気にして混練物ＴＳを乾燥して金属箔Ｍに固着し、電極材Ｔａ，Ｔｂが固着された金属箔Ｍを第１ローラ４１に搬送するローラである。このような構成の電極製造システム８によれば、上述と同様の効果を奏すると共に、金属箔Ｍの両面に電極材を有する電極であっても同時に製造することが可能となり、製造効率を大幅に向上することができる。

（５．カートリッジの別例の概略構成）
図６は、カートリッジの別例の概略構成を示す断面図である。図３に示すカートリッジ３ａ，３ｂは、電極材Ｔａ，Ｔｂを単にそれぞれ収容して供給する容器であるが、図５に示すカートリッジ９は、電極材Ｔａ，Ｔｂを収容して混合する容器である。このカートリッジ９は、中空円筒状の本体９１の上部に２つの収容物の投入口９２，９３が設けられ、本体９１の下部に収容物の排出口９４が設けられ、排出口近傍に排出口９４を開閉するバルブ９５が設けられている。

本体９１の内部には、攪拌羽根９６がベアリング９７を介して垂直軸回りに回転可能に支承され、本体９１の上部には、攪拌羽根９６を回転させるモータ９８が取付けられている。このような構成のカートリッジ９によれば、電極材Ｔａ，Ｔｂを投入口９２，９３から投入し、攪拌羽根９６の回転により予め混合させておくことができるので、溶媒Ｓとの混練を容易且つ十分に行うことができ、電極の品質を向上させることができる。

（６．変形例）
上述の実施形態では、カバー２の後下部（図１の左下部）の内部に巻出し装置５０を配置し、カバー２の前部（図１の右部）の内部に巻取り装置６０を配置する構成としたが、カバー２の前部もしくは後下部の内部に巻出し装置５０と巻取り装置６０とを並列に配置する構成としてもよい。これにより、金属箔ＭのロールＲの取付け、電極材を有する金属箔ＭのロールＲの取外しを同一方向から行うことができ、作業効率を向上させることができる。また、巻取り装置６０の代わりに電極材を有する金属箔Ｍを所定長でカットする切断装置を設置して回収する装置を配置するように構成してもよい。これにより、金属箔Ｍの切断工程もシステム内に組込まれるため、生産効率をさらに向上させることができる。

また、電極製造システム１は、塗工装置２０、乾燥装置３０およびプレス装置４０を上下方向に配置した構成としたが、各装置２０，３０，４０のうち少なくとも２台の装置を上下方向に配置した構成としてもよい。また、第１ローラ４１を兼用して塗工装置２０による塗工工程、乾燥装置３０による乾燥工程およびプレス装置４０によるプレス工程を行う構成としたが、各装置２０，３０，４０の工程のうち少なくとも２つの工程を行う構成としてもよい。

１，８：電極製造システム、 ２：カバー、 ３ａ，３ｂ，３ｓ，９：カートリッジ、
４：カセット
１０：混練装置、 １２ａ，１２ｂ，１２ｓ：定量吐出装置、 １３：混練押出し装置、
１４：供給路
２０：塗工装置、 ２１：ダイコータ、 ２２：バルブ
３０，８０：乾燥装置、 ３１：フード、 ３２：ダクト、 ３３：排気装置、
８１：第３ローラ
４０：プレス装置、 ４１：第１ローラ、 ４２：第２ローラ
５０：巻出し装置、
６０：巻取り装置
Ｔａ，Ｔｂ：電極材、 Ｓ：溶媒、 Ｍ：金属箔、 Ｒ：ロール、 ＴＳ：混練物

Claims (7)

1. 巻回された金属箔のロールから巻出され搬送される前記金属箔の面に、溶媒を含む電極材を塗工して付着させる塗工装置と、
   搬送される前記金属箔の面に付着された前記溶媒を含む電極材を乾燥させて固着する乾燥装置と、
   搬送される前記金属箔の面に固着された前記電極材をプレスするプレス装置と、を備えた電池の電極製造システムであって、
   前記金属箔を外周面に巻き付けて接触させた状態を維持しながら前記金属箔を外周面に沿って紆余曲折させて搬送する複数のローラを備え、
   前記塗工装置、前記乾燥装置および前記プレス装置による各工程は、前記金属箔を前記ローラの外周面に面接触させた状態で一連で実行される、電極製造システム。
2. 請求項１において、
   前記塗工装置、前記乾燥装置および前記プレス装置のうち少なくとも２つの装置は、上下方向に配置されている電極製造システム。
3. 請求項１又は２において、
   前記塗工装置による塗工工程、前記乾燥装置による乾燥工程および前記プレス装置によるプレス工程のうち少なくとも２つの工程は、兼用される１つの前記ローラの外周面に沿って搬送されている前記金属箔に対して行われる、電極製造システム。
4. 請求項３において、
   前記プレス装置によるプレス工程は、一対の前記ローラにおいて行われ、
   前記塗工装置による塗工工程、前記乾燥装置による乾燥工程は、前記一対のローラのうち一方のローラの外周面に沿って搬送されている前記金属箔に対して行われる、電極製造システム。
5. 請求項４において、
   前記電極製造システムは、前記一対のローラのうち一方のローラに隣接して配置される第３ローラを備え、
   前記塗工装置による前記金属箔の一方面に対する塗工工程、前記乾燥装置による前記一方面に対する乾燥工程は、前記一対のローラのうち一方のローラの外周面に沿って搬送されている前記金属箔に対して行われ、
   前記塗工装置による前記金属箔の他方面に対する塗工工程、前記乾燥装置による前記他方面に対する乾燥工程は、前記第３ローラの外周面に沿って搬送されている前記金属箔に対して行われる、電極製造システム。
6. 請求項１〜５の何れか一項において、
   前記乾燥装置は、前記溶媒を含む前記電極材を乾燥させたときの蒸気を排気して回収する排気回収装置を備えている電極製造システム。
7. 請求項１〜６の何れか一項において、
   前記電極製造システムは、コンテナに収容可能に構成されている電極製造システム。

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