JP6054919B2 - リチウムイオン二次電池用電極の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、リチウムイオン二次電池用電極の製造方法に関する。本明細書において「二次電池」とは、繰り返し充電可能な電池一般をいう。「リチウムイオン二次電池」は、電解質イオンとしてリチウムイオンを利用し、正負極間におけるリチウムイオンに伴う電荷の移動により充放電が実現される二次電池をいう。リチウムイオン二次電池は、電解質塩を溶解した非水溶媒からなる非水電解質が用いられた非水電解質二次電池の一種である。
例えば、特開２０１３−０１２３２７号公報には、集電体の上にバインダ溶液を塗布した後、その上に活物質粒子とバインダとを含む造粒粒子の粉末を堆積させ、当該堆積層を加熱しつつ、厚さ方向に加圧することによって、電極を製造することが開示されている。
また、特開２００７―９５８３９号公報には、電気化学素子電極用シートの製造方法が開示されている。ここで開示される電気化学素子電極用シートの製造方法では、電極材料を、粉体貯留槽に超音波による振動が付与される粉体供給機によって、略水平に配置された一対のプレス用ロールまたはベルトに連続的に供給する工程が開示されている。
特開２０１３−０１２３２７号公報 特開２００７−９５８３９号公報
ところで、本発明者らは、集電体の上にバインダ溶液を塗布した後、その上に活物質粒子とバインダとを含む造粒粒子の粉末を供給し、集電体の上に活物質粒子の層が形成されたリチウムイオン二次電池用電極を形成することを検討している。この場合、集電体の上に活物質粒子の層は精度よく形成されることが望ましい。
ここで提案されるリチウムイオン二次電池用電極の製造方法は、以下の１〜７の工程を含んでいる。
１．帯状の集電体を用意する工程
２．活物質粒子と第１バインダとを含む造粒粒子の粉体を用意する工程
３．第２バインダを溶媒中に含むバインダ溶液を用意する工程
４．集電体に前記バインダ溶液を塗る工程
５．バインダ溶液が塗られた前記集電体を搬送する工程
６．搬送されている集電体に対して隙間を空けてスキージ部材が配置されており、当該隙間に向けて造粒粒子の粉体を案内しつつ、集電体の上に造粒粒子の粉体を供給する工程
７．スキージ部材によって、集電体の上に供給された造粒粒子の粉体を成形する工程
かかるリチウムイオン二次電池用電極の製造方法によれば、集電体の上に、活物質粒子を含む造粒粒子の粉体の層が精度良く形成される。かかる観点において、造粒粒子の粉体を供給する工程では、例えば、集電体の搬送方向において、搬送方向の上流側から見て集電体とスキージ部材との隙間が最も狭くなった位置から手前５ｃｍ以内の任意の位置に、造粒粒子の粉体が供給されてもよい。
また、造粒粒子の粉体を供給する工程では、造粒粒子の粉体は、造粒粒子の粉体が排出される排出口を備えた容器に収容されていてもよい。この場合、かかる排出口から、集電体とスキージ部材との隙間に向けて案内部材が配置されているとよい。そして、排出口から排出される造粒粒子の粉体が、案内部材の上に載せられて搬送されている集電体とスキージ部材との隙間に供給されるとよい。
また、造粒粒子の粉体を供給する工程において、案内部材は、排出口から隙間に向けて高さが徐々に低くなった案内面を有していてもよい。この場合、当該案内面に沿って造粒粒子の粉体が供給されるとよい。
また、案内面を振動させることによって、排出口から隙間に向けて造粒粒子の粉体が送られてもよい。また、スキージ部材の手前に滞留した粉体の量に応じて、排出口を通過する粉体の量が調整されてもよい。また、スキージ部材は、円筒状のローラ部材であり、かつ、集電体に外周面が対向するように配置されていてもよい。この場合、案内部材は、ローラ部材と集電体の隙間まで、造粒粒子の粉体を案内するとよい。
図１は、ここで提案されるリチウムイオン二次電池用電極の製造方法を具現化する製造装置を示す模式図である。 図２は、造粒粒子１３ａを示す模式図である。 図３は、集電体１１の上に造粒粒子１３ａの粉体１３が供給される部位を拡大した拡大図である。 図４は、集電体１１の上に造粒粒子１３ａの粉体１３が供給される部位について他の形態を示す図である。
以下、ここで提案されるリチウムイオン二次電池用電極の製造方法についての一実施形態を説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。また、各図は模式的に描かれており、例えば、各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。また、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は適宜に省略または簡略化する。
《製造装置１０》
図１は、ここで提案されるリチウムイオン二次電池用電極の製造方法を具現化する製造装置１０を示す模式図である。ここで、製造装置１０は、図１に示すように、搬送装置２１と、塗布装置２２と、供給装置２３と、案内部材２４と、スキージ部材２５と、プレスローラ２６，２７とを備えている。ここで、搬送装置２１は集電体１１を搬送する装置である。塗布装置２２は、バインダ溶液１２を塗布する装置である。供給装置２３は、造粒粒子１３ａ（図２参照）の粉体１３を供給する装置である。製造装置１０を構成するこれらの装置については、後述する。ここで、図２は、造粒粒子１３ａを模式的に示す図である。
《リチウムイオン二次電池用電極の製造方法》
ここで提案されるリチウムイオン二次電池用電極の製造方法は、以下の工程１〜７を含んでいる。
１．帯状の集電体１１を用意する工程と、
２．活物質粒子１３ａ１と第１バインダ１３ａ２とを含む造粒粒子１３ａの粉体１３を用意する工程と、
３．第２バインダを溶媒中に含むバインダ溶液１２を用意する工程と、
４．集電体１１にバインダ溶液１２を塗る工程と、
５．バインダ溶液１２が塗られた集電体１１を搬送する工程と、
６．搬送されている集電体１１に対して隙間を空けてスキージ部材２５が配置されており、当該隙間に向けて造粒粒子１３ａの粉体１３を案内しつつ、集電体１１の上に造粒粒子１３ａの粉体１３を供給する工程と、
７．スキージ部材２５によって、集電体１１の上に供給された造粒粒子１３ａの粉体１３を成形する工程
《集電体１１を用意する工程》
工程１では、集電体１１が用意される。ここで用意される集電体１１は、リチウムイオン二次電池用電極において電気が取り出される部材である。例えば、リチウムイオン二次電池に用いられる集電体１１には、電子伝導性に優れ、電池内部で安定に存在する材料が用いられる。また、軽量化や所要の機械強度や加工のしやすさなどが求められる。例えば、リチウムイオン二次電池の正極には、集電体１１としてアルミニウム箔が用いられる。また、負極には、集電体１１として銅箔が用いられる。図１に示す例では、集電体１１として、帯状の金属箔（具体的には、アルミニウム箔（厚さ１５μｍ）または銅箔（厚さ１０μｍ））が用意されており、図示は省略するが、巻芯に巻かれた状態で用意されている。かかる帯状の集電体１１は、図１に示すように、ロールｔｏロールによって、搬送しつつ、所定の処理を施すのに向いている。
図１に示された例では、集電体としての帯状の集電体１１が、ロール２１ａに巻き取られている。搬送装置２１には、複数のプーリ２１ｂが設けられており、予め定められた搬送経路が設定されている。集電体１１は、ロール２１ａから繰り出され、搬送経路に沿って搬送される。そして、搬送経路上で活物質粒子の層が形成され、ロール２１ｃに巻き取られる。なお、集電体は金属箔に限定されない。例えば、製造されるリチウムイオン二次電池用電極の用途によっては、集電体１１は、導電性を有する樹脂フィルムでもよい。また、本明細書において「用意する」とは、例えば、適宜、所要の材料を材料メーカーから入手することでもよい。
《造粒粒子１３ａの粉体１３を用意する工程》
工程２では、造粒粒子１３ａの粉体１３が用意される。ここで用意される造粒粒子１３ａは、活物質粒子１３ａ１と、バインダ１３ａ２とを少なくとも含んでいるとよい。かかる造粒粒子１３ａの粉体１３は、例えば、活物質粒子１３ａ１とバインダ１３ａ２とを溶媒に混ぜ合わせた合剤（懸濁液）を、スプレードライ製法で造粒することによって得られる。スプレードライ製法では、合剤が乾燥雰囲気中に噴霧される。この際、噴霧される液滴に含まれる粒子が概ね１つの塊になって造粒される。このため、液滴の大きさによって、造粒粒子１３ａに含まれる固形分量が変わり、造粒粒子１３ａの大きさや質量などが変わる。噴霧される液滴には、活物質粒子１３ａ１とバインダ１３ａ２とが少なくとも含まれているとよい。噴霧される液滴には、活物質粒子１３ａ１とバインダ１３ａ２と以外の材料が含まれていてもよく、例えば、導電材が含まれていてもよい。ここで用意される造粒粒子１３ａは、例えば、平均粒径が凡そ６０μｍ〜１００μｍであるとよい。なお、本明細書中において「平均粒径」とは、特記しない限り、レーザ散乱・回折法に基づく粒度分布測定装置に基づいて測定した粒度分布における積算値５０％での粒径、すなわち５０％体積平均粒子径を意味するものとする。
〈活物質粒子１３ａ１〉
ここで提案されるリチウムイオン二次電池用電極の製造方法は、種々のリチウムイオン二次電池用電極に適用できる。例えば、リチウムイオン二次電池の正極用の電極および負極用の電極の何れにも適用できる。造粒粒子１３ａに含まれる活物質粒子１３ａ１には、リチウムイオン二次電池の正極用の電極を製造する場合には、当該正極に用いられる活物質粒子が用いられる。また、リチウムイオン二次電池の負極用の電極を製造する場合には、当該負極に用いられる活物質粒子が用いられる。また、活物質粒子１３ａ１は、作製されるリチウムイオン二次電池によって異なる。
〈リチウムイオン二次電池の正極に用いられる活物質粒子の例〉
ここでは、リチウムイオン二次電池を例に挙げる。リチウムイオン二次電池の正極に用いられる活物質粒子１３ａ１の好適例として、リチウムニッケル酸化物（例えばＬｉＮｉＯ２）、リチウムコバルト酸化物（例えばＬｉＣｏＯ２）、リチウムマンガン酸化物（例えばＬｉＭｎ２Ｏ４）等のリチウムと遷移金属元素とを構成金属元素として含む酸化物（リチウム遷移金属酸化物）や、リン酸マンガンリチウム（ＬｉＭｎＰＯ４）、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）等のリチウムと遷移金属元素とを構成金属元素として含むリン酸塩などが、挙げられる。これらは、粒子形態で使用され、適宜に、正極活物質粒子と称される。正極活物質粒子は、一種または二種以上を用いてもよい。これらの正極活物質粒子は導電性が低いので、正極活物質層には導電性を高めるために導電材が含まれている。この場合、導電材は、スプレードライで噴霧される液滴中に含められているとよい。
〈リチウムイオン二次電池の負極に用いられる活物質粒子の例〉
リチウムイオン二次電池の負極に用いられる活物質粒子の好適例としては、グラファイトカーボン、アモルファスカーボン等の炭素系材料、リチウム遷移金属酸化物、リチウム遷移金属窒化物などが挙げられる。これらは、粒子形態で使用され、適宜に、負極活物質粒子と称される。負極活物質粒子は、一種または二種以上を用いてもよい。負極活物質層には、導電性を高めるために導電材が含まれていてもよく、この場合、導電材は、スプレードライで噴霧される液滴中に含められているとよい。
〈導電材（導電補助剤）〉
導電材としては、例えば、カーボン粉末、カーボンファイバーなどのカーボン材料が例示される。このような導電材から選択される一種を単独で用いてもよく二種以上を併用してもよい。カーボン粉末としては、例えば、アセチレンブラック、オイルファーネスブラック、黒鉛化カーボンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、グラファイトなどの粉末を用いることができる。かかる導電材は、活物質粒子１３ａ１と集電体１１との導電パスを形成する上で、導電性が乏しい活物質粒子１３ａ１を用いる場合に好適に添加される。
〈バインダ１３ａ２〉
次に、造粒粒子１３ａを用意する工程において、造粒粒子１３ａに含ませるバインダ１３ａ２を説明する。ここで造粒粒子１３ａは、好適には、スプレードライ製法で造粒される。このため、造粒粒子１３ａに含ませるバインダ１３ａ２には、溶媒に溶解または分散可能なポリマーが用いられる。水性溶媒に溶解または分散可能なポリマーとしては、例えば、ゴム類（スチレンブタジエン共重合体（ＳＢＲ）、アクリル酸変性ＳＢＲ樹脂（ＳＢＲ系ラテックス）など）、酢酸ビニル共重合体、アクリレート重合体などが挙げられる。また、非水溶媒に溶解または分散可能なポリマーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）が挙げられる。また、造粒粒子１３ａに含ませるバインダ１３ａ２として、セルロース系ポリマー、フッ素系樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ））などを用いてもよい。なお、ここでは、造粒粒子１３ａに含ませるバインダ１３ａ２を例示しているが、造粒粒子１３ａに含ませるバインダ１３ａ２は、ここに例示されるものに限定されない。
《バインダ溶液１２を用意する工程》
工程３では、バインダ溶液１２が用意される。ここで用意されるバインダ溶液１２は、溶媒にバインダ（第２バインダ）を混ぜた溶液である。バインダ溶液１２の溶媒としては、環境負荷を軽減するとの観点において、いわゆる水系の溶媒が好適に用いられる。この場合、水または水を主体とする混合溶媒が用いられる。また、バインダ溶液１２の溶媒は、いわゆる水系の溶媒に限定されず、いわゆる有機溶剤系であってもよい。有機溶剤系のものとしては、例えばＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）などが挙げられる。
また、バインダ溶液１２に含まれるバインダ（第２バインダ）としては、溶媒に分散し得るものが好ましい。本形態においては、溶媒が水系のものであるため、例えば、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）などが好ましい。また、溶媒として有機溶剤系のものを用いた際には、バインダとして、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）などを好ましく用いることができる。バインダ溶液１２の好適例としては、例えば、リチウムイオン二次電池の正極では、水を溶媒とし、バインダとしてのアクリル樹脂（例えば、ポリメタクリル酸エステル樹脂）を混ぜるとよい。また、リチウムイオン二次電池の負極では、水を溶媒とし、バインダとしてのＳＢＲを混ぜるとよい。
《バインダ溶液１２を塗布する工程》
工程４では、集電体１１の上にバインダ溶液１２が塗布される。バインダ溶液１２は、例えば、予め定められたパターンで集電体１１に塗布されるとよい。また、バインダ溶液１２は、例えば、１〜２０μｍ程度に薄く塗られているとよく、グラビア印刷などで塗布されるとよい。例えば、塗布装置２２には、ダイレクトグラビアロールコーター（direct gravure roll coater）が用いられうる。かかる塗布装置２２では、微細なパターンが表面に彫刻されたグラビアロール２２ａを用いたダイレクトグラビアによって、バインダ溶液１２が集電体１１に転写される。グラビアロール２２ａは、例えば、版の深さが凡そ１０μｍ〜３０μｍ（例えば、２０μｍ）、回転軸に対して傾いた斜線に沿った幅が５０μｍ、ピッチが２００μｍの複数の溝を有しているとよい。また、グラビアロール２２ａに形成される溝のパターンは、横縞状、格子状でもよい。図示は省略するが、格子状は、例えば、斜線を格子状に組み合わせたパターンでもよい。また、横縞状は、帯状の集電体１１の幅方向に沿って、また長さ方向に予め定められた間隔でバインダ溶液１２が塗布されているとよい。グラビアロール２２ａの溝の幅やピッチは、種々変更してもよい。
図１に示す例では、搬送装置２１において、バインダ溶液１２が塗布される処理面（活物質層が形成される面）を下に向けて、帯状の集電体１１を搬送し、当該集電体１１にグラビアロール２２ａを当てるとよい。グラビアロール２２ａの下側は、貯留槽２２ｂに貯められたバインダ溶液１２に浸かっている。また、グラビアロール２２ａが集電体１１に当たる面の裏側にはバックロール２２ｃが当てられている。これにより、貯留槽２２ｂに貯められたバインダ溶液１２は、グラビアロール２２ａを通じて集電体１１に連続して転写される。バインダ溶液１２は、例えば、凡そ１μｍ〜１０μｍの厚さで集電体１１に塗るとよい。
《集電体１１を搬送する工程》
工程５では、バインダ溶液１２が塗られた集電体１１が搬送される。この実施形態では、バインダ溶液１２が塗られた集電体１１は、搬送装置２１によって搬送経路に沿って搬送されている。
《粉体１３を供給する工程》
工程６では、集電体１１の上に造粒粒子１３ａの粉体１３が供給される。ここで、図３は、集電体１１の上に造粒粒子１３ａの粉体１３が供給される部位を拡大した拡大図である。この実施形態では、図３に示すように、搬送されている集電体１１に対して隙間Ｓ１を空けてスキージ部材２５が配置されている。造粒粒子１３ａの粉体１３は、集電体１１とスキージ部材２５の隙間Ｓ１に向けて案内されつつ集電体１１の上に供給される。
図１に示す例では、ここで、集電体１１（帯状の集電箔）は、搬送装置２１のプーリ２１ｂに沿って転回され、バインダ溶液１２が塗布された処理面を上に向けて搬送される。集電体１１の搬送経路には、図３に示すように、供給装置２３と、案内部材２４と、スキージ部材２５と、プレスローラ２６，２７が配置されている。
〈供給装置２３〉
供給装置２３は、造粒粒子１３ａの粉体１３を貯留するホッパー２３ａを備えている。ホッパー２３ａは、図示は省略するが、造粒粒子１３ａの粉体１３を供給する量を調整する調整装置を備えているとよい。この場合、ホッパー２３ａは、例えば、粉体１３の排出量を調整し、適当な量の粉体１３を排出するとよい。
ここで、ホッパー２３ａは、下部に排出口２３ａ１が設けられており、ホッパー２３ａの排出口２３ａ１には、図３に示すように、ブラシ回転子２３ｂと、メッシュ２３ｃとが取付けられている。図３に示す例では、メッシュ２３ｃは、排出口２３ａ１を覆うように取付けられている。ブラシ回転子２３ｂは、メッシュ２３ｃよりも上に配置されており、排出口２３ａ１を塞ぎ、かつ、回転駆動する。ここで、粉体１３は、ブラシ回転子２３ｂに補足され、メッシュ２３ｃを通して排出口２３ａ１を通過する。
ここで図示は省略するが、ブラシ回転子２３ｂの回転速度は、サーボモータによって制御されるとよい。ブラシ回転子２３ｂの回転速度を調整することによって、ホッパー２３ａの排出口２３ａ１から排出される粉体１３の量を調整する部材である。メッシュ２３ｃは、ホッパー２３ａの排出口２３ａ１から出る造粒粒子１３ａの大きさを調整する部材である。つまり、メッシュ２３ｃは、網目状の部材であり、粉体１３中に造粒粒子１３ａの塊が形成された場合に、予め定められた大きさ以上の造粒粒子１３ａの塊が排出口２３ａ１を通過するのを防止する。なお、図３および後述する図４では、造粒粒子１３ａは、例えば、図中の回転ブラシ２３ｂやメッシュ２３ｃに対して大きく描かれている。
〈案内部材２４〉
案内部材２４は、集電体１１とスキージ部材２５の隙間Ｓ１に向けて案内しつつ、集電体１１の上に造粒粒子１３ａの粉体１３を供給する部材である。この実施形態では、案内部材２４は、ホッパー２３ａの排出口２３ａ１の下に配置されており、排出口２３ａ１を通過した粉体１３を受けて、集電体１１とスキージ部材２５の隙間Ｓ１に向けて案内する。粉体１３は、集電体１１の搬送方向Ａにおいて、上流側から見て集電体１１とスキージ部材２５との隙間Ｓ１が最も狭くなった位置Ｘ１から手前５ｃｍ以内の任意の位置Ｘ２に供給されるとよい。好ましくは、粉体１３は、隙間Ｓ１が最も狭くなった位置Ｘ１から手前３ｃｍ以内の任意の位置Ｘ２に供給されるとよい。ここで、図中の位置Ｘ１は、集電体１１とスキージ部材２５の隙間Ｓ１が最も狭くなった位置である。また、位置Ｘ２は、造粒粒子１３ａの粉体１３が集電体１１の上に供給される位置である。
かかる案内部材２４によって、粉体１３は、スキージ部材２５に導入される直前まで、集電体１１に触れず、スキージ部材２５に導入される直前に集電体１１の上に供給される。この場合、集電体１１の上には、バインダ溶液１２が塗布されているが、スキージ部材２５に導入される直前に集電体１１の上に供給される。このため、粉体１３の厚さ方向にバインダ溶液１２が染み渡らない状態でスキージされる。この場合、スキージ部材２５によって除去される余剰の粉体１３には、バインダ溶液１２が染み渡っていないので、余剰の粉体１３は、スキージ部材２５によってスムーズに除去される。
これに対して、図示は省略するが、案内部材２４がない場合を説明する。この場合、スキージ部材２５に導入される位置よりも手前において、バインダ溶液１２が塗布された集電体１１の上に粉体１３が供給される。供給された粉体１３の厚さ方向には、スキージ部材２５に導入されるまでにバインダ溶液１２が徐々に染み込んでいく。粉体１３の厚さ方向にバインダ溶液１２が染み込んだ状態でスキージされると、スキージ部材２５によって除去される余剰の粉体１３がスキージ部材２５の手前で雪だるまのように大きく成長しうる。このように粉体１３が成長した塊が生じると、集電体１１の上に供給された粉体１３が上手くスキージ部材２５を通らなかったり、集電体１１の上に供給された粉体１３を剥がしたりする。
ここで提案されるリチウムイオン二次電池用電極の製造方法では、上述した案内部材２４によって、スキージ部材２５に導入される直前に粉体１３が供給される。このため、余剰の粉体１３がスムーズに除去される。そして、搬送経路に沿ってスキージ部材２５を通過することによって集電体１１の上に供給された粉体１３が適切に成形される。
ここで提案されるリチウムイオン二次電池用電極の製造方法では、上述のように排出口２３ａ１から隙間Ｓ１に向けて案内部材２４が配置されているとよい。この場合、排出口２３ａ１から排出される造粒粒子１３ａの粉体１３が、案内部材２４の上に載せられて、搬送されている集電体１１とスキージ部材２５との隙間Ｓ１に供給されるとよい。
案内部材２４は、例えば、図３に示すように、ホッパー２３ａの排出口２３ａ１から、集電体１１とスキージ部材２５の隙間Ｓ１に向けて高さが徐々に低くなった案内面２４ａを有している。この場合、造粒粒子１３ａの粉体１３は、案内面２４ａに沿って供給される。図４は、他の形態を例示している。図４に示す例では、案内面２４ａを振動させるバイブレータ３１が案内部材２４の裏面に取付けられている。この場合、ホッパー２３ａの排出口２３ａ１から集電体１１とスキージ部材２５の隙間Ｓ１に向けて案内面２４ａの高さが徐々に低くなっている。この場合、バイブレータ３１によって案内部材２４の案内面２４ａが振動することによって、造粒粒子１３ａの粉体１３が案内面２４ａに沿って下方に移動していく。そして、排出口２３ａ１から隙間Ｓ１に向けて造粒粒子１３ａの粉体１３が送られる。これに限らず、案内部材２４は、造粒粒子１３ａの粉体１３が案内面２４ａに沿って滑って供給されるものでもよいし、コンベアのように、造粒粒子１３ａの粉体１３を送る部材でもよい。
また、スキージ部材２５の手前に滞留した粉体１３の量に応じて、排出口２３ａ１を通過する粉体１３の量が調整されてもよい。例えば、図４に示す形態では、集電体１１の搬送方向Ａにおいて、スキージ部材２５の手前に粉体１３の量を測定するセンサ３２を取付ける。そして、センサ３２で測定される粉体１３の高さを基に、予めブラシ回転子２３ｂの回転数を調整し、排出口２３ａ１を通過する粉体１３の量を調整するとよい。かかるセンサ３２は、例えば、スキージ部材２５の手前に滞留する粉体１３との距離を測定する対物測距センサでもよい。この場合、粉体１３に向けてレーザを照射して、粉体１３の高さを測定する装置でもよい。
〈スキージ部材２５〉
この実施形態では、図３および図４に示すように、供給装置２３の下流側（集電箔の搬送経路における下流側）にスキージ部材２５が設けられている。スキージ部材２５は、集電体１１の上に供給された粉体１３の厚さを調整する。例えば、スキージ部材２５と搬送される集電体１１との間には間隙があり、かかる間隙に応じて通過する粉体１３の厚さが調整される。この実施形態では、スキージ部材２５は、円筒状のローラ部材である。なお、スキージ部材２５は、ブレード状の部材でもよい。スキージ部材２５と搬送される集電体１１との間隙は、造粒粒子１３ａの粒径および目付量（設計目付量）にもよるが、例えば、凡そ１００μｍ〜３００μｍ程度（好適例としては、凡そ１５０μｍ〜２５０μｍ程度）に調整するとよい。
《粉体１３を成形する工程》
工程７では、スキージ部材２５によって、集電体１１の上に供給された造粒粒子１３ａの粉体１３が成形される。ここでは、集電体１１の上に供給された造粒粒子１３ａの粉体１３がスキージ部材２５を通過する際にスキージされる。スキージ部材２５は、集電体１１に供給された粉体１３の厚さを均一に整える。
この実施形態では、スキージ部材２５は、円筒状のローラ部材である。そして、スキージ部材２５の外周面が集電体１１に対向していている。この場合、案内部材２４は、ローラ状のスキージ部材２５と集電体１１との隙間Ｓ１まで、造粒粒子１３ａの粉体１３を案内するとよい。例えば、集電体１１の搬送方向Ａにおいて、スキージ部材２５と集電体１１との隙間Ｓ１が最小になる位置Ｘ１において、集電体１１の法線方向に沿って、ローラ状のスキージ部材２５を集電体１１に投影させた場合に、集電体１１にスキージ部材２５が投影される領域に、造粒粒子１３ａの粉体１３が供給されるとよい。つまり、造粒粒子１３ａの粉体１３が集電体１１の上に供給される位置Ｘ２は、集電体１１にスキージ部材２５が投影される領域に設定されているとよい。これによって、スキージ部材２５は、集電体１１に供給された粉体１３の厚さが均一に整えられやすい。
この実施形態では、スキージ部材２５は、集電体１１の搬送方向とは反対方向に回転している。これによって、造粒粒子１３ａの粉体１３を集電体１１の上で搬送装置２１の上流側へ押し戻しつつ、余剰の粉体１３を除去することができる。
さらに、この実施形態では、工程７の後工程において、スキージ部材２５によって成形された造粒粒子１３ａの粉体１３は、集電体１１に押し付けられる。ここでは、粉体１３が成形された集電体１１は、プレスローラ２６，２７を通過する。プレスローラ２６，２７は、造粒粒子１３ａの粉体１３と集電体１１とを挟む部材である。この実施形態では、プレスローラ２６，２７は、それぞれ回転軸を水平に配置し、水平方向に外周面が対向している。集電体１１は、片側のプレスローラ２６に沿って搬送される。スキージ部材２５は、プレスローラ２６の上部において、集電体１１に予め定められた隙間Ｓ１を空けて配置されている。プレスローラ２６，２７には、スキージ部材２５によって粉体１３が成形された集電体１１が供給される。
プレスローラ２６，２７の間隔は、集電体１１に堆積させる粉体１３の厚さを考慮して調整されているとよい。プレスローラ２６，２７を通過させることによって、適当な強さで造粒粒子１３ａの粉体１３が集電体１１に押し付けられる。これによって、造粒粒子１３ａの粉体１３中で、バインダ１３ａ２の接触箇所が増え、造粒粒子１３ａに所要の密着力が得られる。これにより、集電体１１の上に、活物質粒子１３ａ１（図２参照）を含む造粒粒子１３ａの粉体１３の層が凡そ一定の厚さで形成される。
以上、ここで提案されるリチウムイオン二次電池用電極の製造方法を説明したが、特に言及されない限りにおいて、本発明に係るリチウムイオン二次電池用電極の製造方法は上述した実施形態に限定されない。
例えば、集電体１１を搬送する搬送経路の設定は、スキージ部材２５およびプレスローラ２６，２７などの配置は、上述した実施形態に限定されない。例えば、ここで図示された例では、スキージ部材２５は、プレスローラ２６の上部に配置されている。スキージ部材２５の配置は、プレスローラ２６の上部に限定されない。また、プレスローラ２６，２７の外周面は、水平方向に対向しているが、プレスローラ２６，２７は、集電体１１を上下に挟むように配置されていてもよい。
ここで提案される製造方法によって製造されるリチウムイオン二次電池用電極は、生産性がよく、安定した品質のリチウムイオン二次電池用電極が得られる。このため、量産性と安定した性能が要求される用途で好ましく用いられる。かかる用途としては、例えば、車両に搭載されるモーター用の動力源（駆動用電源）が挙げられる。車両の種類は特に限定されないが、例えば、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）、電気トラック、原動機付自転車、電動アシスト自転車、電動車いす、電気鉄道等が挙げられる。なお、かかるリチウムイオン二次電池は、それらの複数個を直列および／または並列に接続してなる組電池の形態で使用されてもよい。
１０ 製造装置
１１ 集電体
１２ バインダ溶液
１３ 粉体
１３ａ 造粒粒子
１３ａ１ 活物質粒子
１３ａ２ バインダ
２１ 搬送装置
２１ａ、２１ｃ ロール
２１ｂ プーリ
２２ 塗布装置
２２ａ グラビアロール
２２ｂ 貯留槽
２２ｃ バックロール
２３ 供給装置
２３ａ ホッパー
２３ａ１ 排出口
２３ｂ ブラシ回転子
２３ｃ メッシュ
２４ 案内部材
２４ａ 案内面
２５ スキージ部材
２６，２７ プレスローラ
３１ バイブレータ
３２ センサ
Ｓ１ 集電体１１とスキージ部材２５との隙間
Ｘ１ 隙間Ｓ１が最も狭くなった位置
Ｘ２ 造粒粒子１３ａの粉体１３が集電体１１の上に供給される位置

Claims (7)

  1. 帯状の集電体を用意する工程と、
    活物質粒子と第１バインダとを含む造粒粒子の粉体を用意する工程と、
    第２バインダを溶媒中に含むバインダ溶液を用意する工程と、
    前記集電体に前記バインダ溶液を塗る工程と、
    前記バインダ溶液が塗られた前記集電体を搬送する工程と、
    搬送されている前記集電体に対して隙間を空けてスキージ部材が配置されており、前記造粒粒子の粉体を案内部材に載せて前記隙間に向けて案内しつつ、搬送方向の上流側から見て前記集電体と前記スキージ部材との隙間が最も狭くなった位置から手前５ｃｍ以内の任意の位置に、前記集電体の上に前記造粒粒子の粉体を供給する工程と、
    前記スキージ部材によって、前記集電体の上に供給された前記造粒粒子の粉体を成形する工程と
    を含む、リチウムイオン二次電池用電極の製造方法。
  2. 帯状の集電体を用意する工程と、
    活物質粒子と第１バインダとを含む造粒粒子の粉体を用意する工程と、
    第２バインダを溶媒中に含むバインダ溶液を用意する工程と、
    前記集電体に前記バインダ溶液を塗る工程と、
    前記バインダ溶液が塗られた前記集電体を搬送する工程と、
    搬送されている前記集電体に対して隙間を空けてスキージ部材が配置されており、前記隙間に向けて前記造粒粒子の粉体を案内しつつ、前記集電体の上に前記造粒粒子の粉体を供給する工程と、
    前記スキージ部材によって、前記集電体の上に供給された前記造粒粒子の粉体を成形する工程と
    を含み、
    前記造粒粒子の粉体を供給する工程では、
    前記造粒粒子の粉体は、前記造粒粒子の粉体が排出される排出口を備えた容器に収容されており、
    前記排出口から前記隙間に向けて案内部材が配置されており、
    前記排出口から排出される前記造粒粒子の粉体が、前記案内部材の上に載せられて搬送されている前記集電体と前記スキージ部材との隙間に供給される、リチウムイオン二次電池用電極の製造方法。
  3. 前記造粒粒子の粉体を供給する工程では、
    前記案内部材は、前記排出口から前記隙間に向けて高さが徐々に低くなった案内面を有しており、当該案内面に沿って前記造粒粒子の粉体が供給される、請求項２に記載されたリチウムイオン二次電池用電極の製造方法。
  4. 前記案内面を振動させることによって、前記排出口から前記隙間に向けて前記造粒粒子の粉体が送られる、請求項３に記載されたリチウムイオン二次電池用電極の製造方法。
  5. 前記スキージ部材の手前に滞留した粉体の量に応じて、前記排出口を通過する粉体の量が調整される、請求項２から４までの何れか一項に記載されたリチウムイオン二次電池用電極の製造方法。
  6. 前記スキージ部材は、円筒状のローラ部材であり、かつ、前記集電体に外周面が対向するように配置されており、
    前記案内部材は、前記ローラ部材と前記集電体の隙間まで、前記造粒粒子の粉体を案内する、請求項１から５までの何れか一項に記載されたリチウムイオン二次電池用電極の製造方法。
  7. 前記造粒粒子は、少なくとも前記活物質粒子と前記第１バインダとを含む一塊の粒子である、請求項１から６までの何れか一項に記載されたリチウムイオン二次電池用電極の製造方法。
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