JP2022177606A - 電極の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属箔又はロールの摩耗を抑制できる電極の製造方法を提供すること。【解決手段】金属製である第１ロール１１、第２ロール１２、第３ロール１３、及び第４ロール１４を用いて金属箔５０の第１面Ｓ１側に第１湿潤粉体Ｐ１を押し付けることにより第１電極層６１を成形し、且つ金属箔５０の第２面Ｓ２側に第２湿潤粉体Ｐ２を押し付けることにより第２電極層６２を成形する電極７０の製造方法である。金属箔５０の第２面Ｓ２に結着層６３を成形する第１工程Ｐｒ１と、第１ロール１１と第２ロール１２との間で金属箔５０の第１面Ｓ１に第１電極層６１を成形する第２工程Ｐｒ２と、第３ロール１３と第４ロール１４との間で結着層６３上に第２電極層６２を成形する第３工程Ｐｒ３と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、電極の製造方法に関する。

特許文献１に記載される塗膜物の製造装置において、第一ロールと、第一ロールの回転と反対方向に回転する第二ロールとの間を被塗布物が通過する。被塗布物は、第二ロールの回転に応じた向きに搬送される。第一ロールと第二ロールとの間には、塗料供給ホッパーから合剤塗料が供給される。被塗布物に合剤塗料が塗膜状に塗布されることで塗膜物が製造される。第一ロール及び第二ロールの材料には金属が採用される。特許文献１に記載される塗膜物の製造装置によって、負極板を製造する場合、被塗布物としての銅箔に対し、負極活物質、結着剤、及び溶剤を含む負極合剤塗料が塗膜状に塗布されることで負極板が製造される。

特許文献２には、金属箔に正極活物質層及び負極活物質層が成形されるバイポーラ電極が開示されている。負極活物質層は、金属箔の第１面に成形されている。正極活物質層は、金属箔の第２面に成形されている。

特開２０１５－１６４７１７号公報 特開２０１２－２３４８２３号公報

近年、バイポーラ電極を上記の塗膜物の製造装置と同様の手法で成形することが検討されている。ところが、被塗布物が金属箔である場合、金属箔に合剤塗料を最初に塗布するときに金属箔がロールに接触する。このため、金属箔又はロールの摩耗が発生する虞がある。

上記課題を解決する電極の製造方法は、第１ロール、第２ロール、第３ロール、及び第４ロールを用いて帯状の金属箔の第１面側に電極活物質、結着剤、及び溶剤を含む第１湿潤粉体を押し付けることにより第１電極層を成形し、且つ前記金属箔の第２面側に電極活物質、結着剤、及び溶剤を含む第２湿潤粉体を押し付けることにより第２電極層を成形する電極の製造方法であって、前記第２面に結着剤及び導電助剤を主成分とする結着層を成形する第１工程と、前記第２ロールに前記結着層が接触した状態で、前記第２ロールの回転により前記金属箔が前記第１ロールと前記第２ロールとの間を通過し、前記第１ロールと前記第２ロールとの間で前記第１面側に前記第１電極層を成形する第２工程と、前記第２工程後に前記第１電極層が前記第３ロールに接触した状態で、前記第３ロールの回転により前記金属箔及び前記第１電極層が前記第３ロールと前記第４ロールとの間を通過し、前記第３ロールと前記第４ロールとの間で前記結着層上に前記第２電極層を成形する第３工程と、を有する。

これによれば、第２工程において金属箔に第１電極層を成形するとき、第１工程で成形した結着層が第２ロールに接触する。このため、金属箔又は第２ロールの摩耗を抑制できる。同様に、第３工程において金属箔に第２電極層を成形するとき、第１電極層が第３ロールに接触するため、金属箔又は第３ロールの摩耗を抑制できる。したがって、金属箔又はロールの摩耗を抑制できる。

上記の電極の製造方法において、前記第１湿潤粉体に含まれる電極活物質は、負極活物質であり、前記第２湿潤粉体に含まれる電極活物質は、正極活物質であるとよい。
これによれば、第２湿潤粉体に含まれる結着剤及び溶剤が例えば水系である場合、第２電極層は水系の正極活物質層となる。第２電極層が水系の正極活物質層であると、第２電極層は金属箔に密着し難くなる虞がある。その点、本実施形態では、第２湿潤粉体に含まれる電極活物質を正極活物質とし、第２電極層を結着層上に成形する。このため、第２電極層が水系の正極活物質層であっても結着層を介して第２電極層を金属箔に密着させることができる。

上記の電極の製造方法において、前記第３工程は、前記第２ロールの回転により搬送された前記金属箔に成形された前記第１電極層を前記第３ロールに接触した状態で実施するとよい。

これによれば、連続して搬送される金属箔に対して第２工程と第３工程を行うことができるため、金属箔に第１電極層及び第２電極層を連続して成形できる。第２工程後の金属箔を一度巻き取って搬送を止めた後に、その巻き取った金属箔を再び搬送させて第３工程を実施する場合と比較して、効率よく電極を製造できる。

上記の電極の製造方法において、前記第１ロール、前記第２ロール、前記第３ロール、及び前記第４ロールは、金属製であるとよい。
これによれば、第１ロール、第２ロール、第３ロール、及び第４ロールは、樹脂等と比較して硬質である金属製であるため、４つのロールの摩耗を抑制し易くなる。また、４つのロールが金属製であることにより４つのロールの剛性を確保できる。このため、第２工程及び第３工程を実施するときのロールの変形が抑制できる。よって、金属箔に成形される第１電極層及び第２電極層の厚さのばらつきを抑制できる。

この発明によれば、金属箔又はロールの摩耗を抑制できる。

電極製造装置の概略図。 結着層を金属箔の第２面に成形するときの断面斜視図。 第１電極層を金属箔の第１面に成形するときの断面斜視図。 第２電極層を金属箔の第２面側に成形するときの断面斜視図。 図１の５－５線で切断したときの断面図。

以下、電極の製造方法を具体化した一実施形態を図１～図５にしたがって説明する。なお、電極の製造方法の説明にあたり、電極製造装置の構成についても説明する。
図１に示すように、電極製造装置１は、長尺帯状の金属箔５０の第１面Ｓ１に第１湿潤粉体Ｐ１を押し付けることにより第１電極層６１を成形し、且つ金属箔５０の第２面Ｓ２側に第２湿潤粉体Ｐ２を押し付けることにより第２電極層６２を成形する装置である。電極製造装置１では、金属箔５０が連続して搬送されている。電極製造装置１は、連続して搬送される金属箔５０に対して第１電極層６１及び第２電極層６２を連続して成形する装置である。

＜電極の構成＞
図１に示すように、電極７０は、金属箔５０、第１電極層６１、第２電極層６２、及び結着層６３を備えている。

金属箔５０は、長尺帯状の銅箔５１と、長尺帯状のアルミニウム箔５２とを貼り合わせて形成されている。金属箔５０は、厚さ１ｍｍ以下である。金属箔５０の幅及び長さは、厚さよりも大きい。金属箔５０の第１面Ｓ１は、銅箔５１の厚さ方向の両面のうちアルミニウム箔５２に貼り合わされた面の反対面である。金属箔５０の第２面Ｓ２は、アルミニウム箔５２の厚さ方向の両面のうち銅箔５１に貼り合わされた面の反対面である。金属箔５０は、アルミニウム箔５２の一方の面に銅メッキを施したものであってもよい。金属箔５０は、１種類の金属材料で１枚をなすように形成されていてもよい。なお、図１に記載される金属箔５０、第１電極層６１、第２電極層６２、及び結着層６３の厚さは、誇張して記載している。

結着層６３は、金属箔５０の第２面Ｓ２に設けられている。第２電極層６２は、結着層６３上に成形されている。結着層６３は、第２電極層６２を金属箔５０の第２面Ｓ２に結着している。第２電極層６２は、結着層６３を基準として金属箔５０とは反対に成形されている。このため、第２電極層６２は、金属箔５０の第２面Ｓ２側に成形されているといえる。結着層６３は、結着剤及び導電助剤を主成分とする。結着層６３は、結着剤及び導電助剤を主成分としていればよく、その他の材料を含み得る。

結着剤は、金属箔５０と第２電極層６２とを結着する機能を有するものであればよく、その種類は特に限定されない。結着剤としては、スチレン－ブタジエンゴム等のゴム、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂を例示できる。結着剤としては、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂、アクリル酸やメタクリル酸等のモノマー単位を含むアクリル系樹脂を例示できる。結着剤としては、親水基を有するポリマーが採用されてもよい。親水基を有するポリマーの親水基としては、カルボキシル基、スルホ基、シラノール基、アミノ基、水酸基、リン酸基が例示される。

親水基を有するポリマーの具体例としては、ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロースが挙げられる。親水基を有するポリマーの具体例としては、ポリメタクリル酸等の分子中にカルボキシル基を含むポリマー、又は、ポリ（ｐ－スチレンスルホン酸）等のスルホ基を含むポリマーが挙げられる。親水基を有するポリマーの具体的としては、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコールが挙げられる。ポリアクリル酸、あるいはアクリル酸とビニルスルホン酸との共重合体等、カルボキシル基及び／又はスルホ基を多く含むポリマーは水溶性となる。

親水基を有するポリマーは、水溶性ポリマーであることが好ましく、化学構造でいうと、一分子中に複数のカルボキシル基及び／又はスルホ基を含むポリマーが好ましい。なお、結着剤としては、上記の各種の結着剤を単独で用いてもよいし２種以上を併用してもよい。

導電助剤は、化学的に不活性な電子高伝導体であればよい。導電助剤としては、炭素質微粒子であるカーボンブラック、黒鉛、気相法炭素繊維、カーボンナノチューブ、及び各種金属粒子等が例示される。カーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック（登録商標）、ファーネスブラック、チャンネルブラック等が例示される。これらの導電助剤を単独又は二種以上組み合わせて電極材料に添加できる。

＜第１湿潤粉体及び第２湿潤粉体の構成＞
第１湿潤粉体Ｐ１及び第２湿潤粉体Ｐ２は、電極活物質、結着剤、及び溶剤を含む流動性が乏しい材料である。第１湿潤粉体Ｐ１及び第２湿潤粉体Ｐ２は、溶剤中に固形分が６０質量％～９０質量％の範囲で分散されている材料である。固形分は、第１湿潤粉体Ｐ１及び第２湿潤粉体Ｐ２から溶剤を乾燥等により分離した後に残存するものである。固形分は、電極活物質及び結着剤を含む電極材料である。

第１湿潤粉体Ｐ１に含まれる電極活物質は、負極活物質である。負極活物質としては、電荷担体を吸蔵及び放出し得る材料が使用可能である。負極活物質は、リチウムイオン等の電荷担体を吸蔵及び放出可能である単体、合金又は化合物であれば特に限定はない。例えば、負極活物質としては、リチウム、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、錫等の１４族元素、アルミニウム、インジウム等の１３族元素をそれぞれ単体で採用してもよい。また、負極活物質としては、亜鉛、カドミウム等の１２族元素、アンチモン、ビスマス等の１５族元素、マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属、銀、金等の１１族元素をそれぞれ単体で採用してもよい。合金の具体例としては、Ａｇ－Ｓｎ合金、Ｃｕ－Ｓｎ合金、Ｃｏ－Ｓｎ合金等の錫系材料が挙げられる。化合物の具体例としては、各種黒鉛等の炭素系材料、ケイ素単体と二酸化ケイ素に不均化するＳｉＯｘ（０．３≦ｘ≦１．６）等のケイ素系材料が挙げられる。化合物の具体例としては、ケイ素単体もしくはケイ素系材料と炭素系材料を組み合わせた複合体が挙げられる。負極活物質として、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２、ＷＯ_２、ＭｏＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３等の酸化物、又は、Ｌｉ_３－ｘＭｘＮ（Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ）で表される窒化物を採用しても良い。負極活物質として、これらのものの一種以上を使用できる。

第２湿潤粉体Ｐ２に含まれる電極活物質は、正極活物質である。正極活物質としては、層状岩塩構造の一般式：Ｌｉ_ａＮｉ_ｂＣｏ_ｃＭｎ_ｄＤ_ｅＯ_ｆ(０．２≦ａ≦２、ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１、０≦ｅ＜１、１．７≦ｆ≦３、ＤはＷ、Ｍｏ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｂａ、Ｃｒ、Ｂ、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｐｂ、Ｇａ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｉｒ、Ｈｆ、Ｒｈ、Ｆｅ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｓｃ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｙ、Ｂｉ、Ｓ、Ｓｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｐ、Ｖから選ばれる少なくとも１つの元素)で表されるリチウム複合金属酸化物、Ｌｉ_２ＭｎＯ_３を挙げることができる。また、正極活物質としては、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４等のスピネル構造の金属酸化物、スピネル構造の金属酸化物と層状化合物の混合物で構成される固溶体、ＬｉＭＰＯ_４、ＬｉＭＶＯ_４又はＬｉ_２ＭＳｉＯ_４（式中のＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅのうちの少なくとも一種から選択される）等で表されるポリアニオン系化合物が挙げられる。正極活物質としては、ＬｉＦｅＰＯ_４Ｆ等のＬｉＭＰＯ_４Ｆ（Ｍは遷移金属）で表されるタボライト系化合物、ＬｉＦｅＢＯ_３等のＬｉＭＢＯ_３（Ｍは遷移金属）で表されるボレート系化合物が挙げられる。正極活物質として用いられるいずれの金属酸化物も上記の組成式を基本組成とすればよく、基本組成に含まれる金属元素を他の金属元素で置換したものも使用可能である。

第１湿潤粉体Ｐ１及び第２湿潤粉体Ｐ２に含まれる結着剤としては、結着層６３に含まれる結着剤として例示したものの中から一種以上を適宜選択すればよい。第１湿潤粉体Ｐ１及び第２湿潤粉体Ｐ２に含まれる結着剤は、結着層６３に含まれる結着剤と同一のものであってもよいし、異なるものであってもよい。なお、本実施形態において、第２湿潤粉体Ｐ２に含まれる結着剤、及び結着層６３に含まれる結着剤は、同じ溶剤に溶解するものであることが好ましい。

固形分を分散する溶剤としては、特に限定されないが、水、Ｎ－メチル－２－ピロリドン、アルコール等が採用される。後述するように第１湿潤粉体Ｐ１及び第２湿潤粉体Ｐ２をロールプレスにより金属箔５０に押し付ける場合、溶剤には、ロールの加圧面での圧縮時における潤滑性に優れるＮ－メチル－２－ピロリドンが含まれることが好ましい。なお、溶剤は、その一部又は全部に電極材料に分類される材料を採用することもできる。また、溶剤は、固形分の一部又は全部を溶解できるものであってもよい。

＜電極製造装置の構成＞
図１に示すように、電極製造装置１は、第１ロール１１と、第２ロール１２と、第３ロール１３と、第４ロール１４とを備えている。第１ロール１１、第２ロール１２、第３ロール１３、及び第４ロール１４は、金属製である。第１ロール１１、第２ロール１２、第３ロール１３、及び第４ロール１４それぞれの直径は、全て同じである。第１ロール１１、第２ロール１２、第３ロール１３、及び第４ロール１４それぞれの軸線は、互いに平行となるように同じ方向に延びている。第１ロール１１のロール面及び第４ロール１４のロール面は、フッ素樹脂コートされている。なお、第１ロール１１、第２ロール１２、第３ロール１３、及び第４ロール１４は、樹脂製であってもよい。

第２ロール１２は、第１ロール１１に対して所定の第１距離をおいた位置に配置されている。第３ロール１３は、第２ロール１２における第１ロール１１とは反対側に配置されている。第３ロール１３は、第２ロール１２に対して所定の第２距離をおいた位置に配置されている。第４ロール１４は、第３ロール１３における第２ロール１２とは反対側に配置されている。第４ロール１４は、第３ロール１３に対して所定の第３距離をおいた位置に配置されている。４つのロール１１，１２，１３，１４の軸線が延びる方向を軸線方向とする。４つのロール１１，１２，１３，１４を軸線方向の外方から見たとき、４つのロール１１，１２，１３，１４は、重力方向Ａにおいて同じ高さに配置されている。図示しないが、４つのロール１１，１２，１３，１４を重力方向Ａの上方から見たとき、軸線方向における４つのロール１１，１２，１３，１４の第１端は、水平方向Ｂで一列に配置される。同様に、図示しないが、４つのロール１１，１２，１３，１４を重力方向Ａの上方から見たとき、軸線方向における４つのロール１１，１２，１３，１４の第２端は、水平方向Ｂで一列に配置される。なお、第２距離は、第１距離及び第３距離よりも十分に大きい。第１距離は、第３距離よりも若干小さい。

電極製造装置１は、第１ガイドロール２１、第２ガイドロール２２、第３ガイドロール２３、及び第４ガイドロール２４を備えている。第１ガイドロール２１、第２ガイドロール２２、第３ガイドロール２３、及び第４ガイドロール２４は、円柱状をなしている。第１ガイドロール２１、第２ガイドロール２２、第３ガイドロール２３、及び第４ガイドロール２４それぞれの直径は、全て同じである。第１ガイドロール２１、第２ガイドロール２２、第３ガイドロール２３、及び第４ガイドロール２４それぞれの軸線は、互いに平行となるように同じ方向に延びている。４つのガイドロール２１，２２，２３，２４それぞれの軸線が延びる方向は、４つのロール１１，１２，１３，１４それぞれの軸線が延びる方向と同じである。

第１ガイドロール２１を軸線方向の外方から見たとき、第１ガイドロール２１は、重力方向Ａにおいて第２ロール１２よりも上方に配置されている。第１ガイドロール２１を軸線方向の外方から見たとき、第１ガイドロール２１は、水平方向Ｂにおいて第３ロール１３よりも第２ロール１２寄りに配置されている。

第２ガイドロール２２を軸線方向の外方から見たとき、第２ガイドロール２２は、重力方向Ａにおいて第２ロール１２よりも下方に配置されている。第２ガイドロール２２を軸線方向の外方から見たとき、第２ガイドロール２２は、水平方向Ｂにおいて第１ロール１１よりも第２ロール１２寄りに配置されている。第３ガイドロール２３を軸線方向の外方から見たとき、第３ガイドロール２３は、重力方向Ａにおいて第３ロール１３よりも下方に配置されている。第３ガイドロール２３を軸線方向の外方から見たとき、第３ガイドロール２３は、水平方向Ｂにおいて第２ロール１２よりも第３ロール１３寄りに配置されている。第４ガイドロール２４を軸線方向の外方から見たとき、第４ガイドロール２４は、重力方向Ａにおいて第４ロール１４よりも下方に配置されている。第４ガイドロール２４を軸線方向の外方から見たとき、第４ガイドロール２４は、水平方向Ｂにおいて第３ロール１３よりも第４ロール１４寄りに配置されている。

電極製造装置１は、第１動力部３１と、第２動力部３２と、制御部３３とを備えている。第１動力部３１は、第２ロール１２を軸線回りに回転させる。第２動力部３２は、第３ロール１３を軸線回りに回転させる。第１動力部３１及び第２動力部３２は、例えば電動モータである。制御部３３は、プロセッサと、記憶部と、を備えている。プロセッサとしては、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）が用いられる。記憶部は、ＲＡＭ（Random access memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）を含む。記憶部は、処理をプロセッサに実行させるように構成されたプログラムコード又は指令を格納している。記憶部、即ち、コンピュータ可読媒体は、汎用又は専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。制御部３３は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェア回路によって構成されていてもよい。処理回路である制御部３３は、コンピュータプログラムに従って動作する１つ以上のプロセッサ、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ等の１つ以上のハードウェア回路、或いは、それらの組み合わせを含み得る。制御部３３は、第１動力部３１と第２動力部３２とを制御することにより第２ロール１２の回転する速度、及び第３ロール１３の回転する速度を制御する。

第１ロール１１と第２ロール１２とは、図示しない第１動力伝達機構により接続されている。第２ロール１２が回転すると、第１動力伝達機構により第１ロール１１は、第２ロール１２の回転する方向とは反対の方向に回転される。第１動力伝達機構は、所定のギヤ比が設定された歯車機構である。第１動力伝達機構のギヤ比は、第１ロール１１の回転する速度が、第２ロール１２の回転する速度よりも若干遅くなるように設定されている。第３ロール１３と第４ロール１４とは、図示しない第２動力伝達機構により接続されている。第３ロール１３が回転すると、第２動力伝達機構により第４ロール１４は、第３ロール１３の回転する方向とは反対の方向に回転される。第２動力伝達機構は、所定のギヤ比が設定された歯車機構である。第２動力伝達部のギヤ比は、第４ロール１４の回転する速度が、第３ロール１３の回転する速度よりも若干遅くなるように設定されている。

金属箔５０は、図示しない供給ロールに巻かれている。供給ロールは、第１ガイドロール２１の上方に配置されている。図示しない巻取ロールは、第４ガイドロール２４の側方に配置されている。供給ロールから繰り出された金属箔５０は、電極製造装置１を通過して巻取ロールに巻き取られるようになっている。具体的には、供給ロールから下方へ繰り出された金属箔５０は、第１ガイドロール２１によって第２ロール１２に向かうように向きが変更されて水平方向Ｂに搬送される。第１ガイドロール２１によって向きが変更された金属箔５０は、第２ロール１２に巻き掛けられている。金属箔５０は、第１ロール１１と第２ロール１２との間を通過した後、第２ガイドロール２２によって第３ガイドロール２３に向かうように向きが変更されて水平方向Ｂに搬送される。金属箔５０は、第３ガイドロール２３によって重力方向Ａの上方に向かうように向きが変更されて重力方向Ａに搬送される。第３ガイドロール２３によって向きが変更された金属箔５０は、第３ロール１３に巻き掛けられている。金属箔５０は、第３ロール１３と第４ロール１４との間を通過した後、第４ガイドロール２４によって巻取ロールに向かうように向きが変更されて水平方向Ｂに搬送される。その後、金属箔５０は、巻取ロールに巻き取られる。なお、金属箔５０を搬送する方向を搬送方向Ｄとすると、金属箔５０を搬送方向Ｄに搬送する動力は、第２ロール１２の回転力及び第３ロール１３の回転力である。また、搬送方向Ｄは、長尺帯状の金属箔５０の長手方向に一致している。

電極製造装置１は、第１湿潤粉体供給装置４１と、第２湿潤粉体供給装置４２とを備えている。第１湿潤粉体供給装置４１には、第１湿潤粉体Ｐ１が充填されている。第１湿潤粉体供給装置４１は、第１ロール１１及び第２ロール１２の上方に配置されている。第１湿潤粉体供給装置４１の下部は、第１ロール１１と第２ロール１２との間に挿入されている。第１湿潤粉体供給装置４１は、第２ロール１２よりも第１ロール１１寄りに配置されている。第１湿潤粉体供給装置４１の供給口４１ａは、第１ロール１１と第２ロール１２との間において、第２ロール１２よりも第１ロール１１寄りに設けられている。

第２湿潤粉体供給装置４２には、第２湿潤粉体Ｐ２が充填されている。第２湿潤粉体供給装置４２は、第３ロール１３及び第４ロール１４の上方に配置されている。第２湿潤粉体供給装置４２の下部は、第３ロール１３と第４ロール１４との間に挿入されている。第２湿潤粉体供給装置４２は、第３ロール１３よりも第４ロール１４寄りに配置されている。第２湿潤粉体供給装置４２の供給口４２ａは、第３ロール１３と第４ロール１４との間において、第３ロール１３よりも第４ロール１４寄りに設けられている。

電極製造装置１は、乾燥装置８０を備えている。乾燥装置８０としては、熱風乾燥炉、ＩＲ乾燥炉、ホットプレート、及びヒートロールが例示される。乾燥装置８０は、第２ロール１２の下方に配置されている。

上記の電極製造装置１において、搬送方向Ｄにおける上流から下流に向けての金属箔５０の流れ、及び第１電極層６１及び第２電極層６２の成形順を含め電極７０の製造方法について以下説明する。

＜電極の製造方法＞
電極７０の製造方法は、第１工程Ｐｒ１、第２工程Ｐｒ２、第３工程Ｐｒ３、及び乾燥工程Ｐｒｄを有している。第１工程Ｐｒ１は、金属箔５０の第２面Ｓ２に結着層６３を成形する工程である。

図１及び図２に示すように、第１工程Ｐｒ１を詳細に説明する。第１工程Ｐｒ１では、結着剤及び導電助剤を主成分とする塗料を金属箔５０の第２面Ｓ２に押し付けることにより結着層６３を成形する。本実施形態の第１工程Ｐｒ１において、結着層６３は、図示しない乾燥装置により十分に乾燥させられている。金属箔５０の長手方向に直交し、且つ金属箔５０の厚さ方向に直交する方向を金属箔５０の幅方向Ｃとする。幅方向Ｃは、搬送方向Ｄに直交している。第１工程Ｐｒ１において、結着層６３の幅方向Ｃにおける塗布幅Ｗ３は、金属箔５０の幅方向Ｃの幅Ｗ１よりも狭く設定されている。結着層６３は、幅方向Ｃにおいて、金属箔５０の幅方向Ｃの両側に結着層６３が塗布されていない未塗工部を形成するようにプレスされる。

次に、第２工程Ｐｒ２について説明する。第２工程Ｐｒ２は、第１工程Ｐｒ１後に行われる。第２工程Ｐｒ２は、第１ロール１１と第２ロール１２との間で第１面Ｓ１に第１電極層６１を成形する工程である。第２工程Ｐｒ２では、第２ロール１２に結着層６３が接触した状態で、第２ロール１２の回転により金属箔５０が第１ロール１１と第２ロール１２との間を通過する。

図１に示すように、第２工程Ｐｒ２を詳細に説明する。電極製造装置１を通過する金属箔５０の第１面Ｓ１が第１ガイドロール２１に接触している。第２ロール１２の回転により金属箔５０及び結着層６３が第１ロール１１と第２ロール１２との間を通過する。金属箔５０の第１面Ｓ１と、第１ロール１１とは接触していない。

第１ロール１１と第２ロール１２との間を金属箔５０が通過した状態で、第１湿潤粉体供給装置４１の供給口４１ａから第１湿潤粉体Ｐ１が連続供給される。第１ロール１１の回転により第１湿潤粉体Ｐ１が金属箔５０の第１面Ｓ１に向けて押し付けられる。第１湿潤粉体Ｐ１は、第１ロール１１及び第２ロール１２により金属箔５０の厚さ方向にプレスされる。金属箔５０の第１面Ｓ１に第１湿潤粉体Ｐ１が押し付けられることにより金属箔５０の第１面Ｓ１に第１電極層６１が成形される。ここで、上述した第１距離は、金属箔５０の第１面Ｓ１に成形される第１電極層６１が所定の厚さとなるように設定されている。なお、第１ロール１１と第２ロール１２との間を通過した直後の第１電極層６１は、第１湿潤粉体Ｐ１に含まれる溶剤が除去されていない。第１ロール１１と第２ロール１２との間を通過した直後の第１電極層６１は、負極活物質層の前駆体である。

図３に示すように、第２工程Ｐｒ２において、第１湿潤粉体Ｐ１の幅方向Ｃにおける塗布幅Ｗ２は、金属箔５０の幅方向Ｃにおける幅Ｗ１よりも狭く設定されている。第１湿潤粉体Ｐ１は、金属箔５０の幅方向Ｃの両側に第１湿潤粉体Ｐ１が押し付けられていない未塗工部を形成するようにプレスされている。

図２、図３、及び図５に示すように、第２工程Ｐｒ２における第１湿潤粉体Ｐ１の塗布幅Ｗ２は、第１工程Ｐｒ１における結着層６３の塗布幅Ｗ３よりも広く設定されている。金属箔５０の厚さ方向において、結着層６３は第１電極層６１が設けられる範囲内に位置している。なお、金属箔５０の厚さ方向において、結着層６３の厚さは、第１電極層６１の厚さ、及び第２電極層６２の厚さに対して十分に薄く、第２工程Ｐｒ２に影響を及ぼさない程度に設定されている。

次に、乾燥工程Ｐｒｄについて説明する。乾燥工程Ｐｒｄは、第１電極層６１が乾燥装置８０により乾燥させられる工程である。乾燥工程Ｐｒｄでは、第１電極層６１の乾燥は、第２ロール１２と第３ロール１３との間を搬送される間に行われる。

図１に示すように、第１電極層６１が成形された直後の金属箔５０は、第２ガイドロール２２に結着層６３が接触した状態で、乾燥装置８０に向けて搬送される。乾燥装置８０により第１電極層６１が乾燥させられる。乾燥後の第１電極層６１は、第１湿潤粉体Ｐ１から溶剤が除去された負極活物質層である。

次に、第３工程Ｐｒ３について説明する。第３工程Ｐｒ３は、第２工程Ｐｒ２後に行われる。第３工程Ｐｒ３は、第３ロール１３と第４ロール１４との間で金属箔５０の第２面Ｓ２側に第２電極層６２を成形する工程である。第３工程Ｐｒ３では、第１電極層６１が第３ロール１３に接触した状態で、第３ロール１３の回転により金属箔５０及び第１電極層６１が第３ロール１３と第４ロール１４との間を通過する。

詳細に説明すると、乾燥装置８０を通過した金属箔５０に成形された結着層６３は、第３ガイドロール２３に接触している。第３ロール１３の回転により第１電極層６１が成形された金属箔５０が第３ロール１３と第４ロール１４との間を通過する。金属箔５０に成形された結着層６３と、第４ロール１４とは接触していない。

第３ロール１３と第４ロール１４との間に第１電極層６１及び金属箔５０が通過した状態で、第２湿潤粉体供給装置４２の供給口４２ａから第２湿潤粉体Ｐ２が連続供給される。第４ロール１４の回転により第２湿潤粉体Ｐ２が結着層６３に押し付けられる。第２湿潤粉体Ｐ２は、第３ロール１３及び第４ロール１４により金属箔５０の厚さ方向にプレスされる。結着層６３に第２湿潤粉体Ｐ２が押し付けられることにより金属箔５０の第２面Ｓ２側に第２電極層６２が成形される。ここで、上述した第３距離は、金属箔５０の第２面Ｓ２側に成形される第２電極層６２が所定の厚さとなるように設定されている。なお、第３ロール１３と第４ロール１４との間を通過した直後の第２電極層６２は、第２湿潤粉体Ｐ２に含まれる溶剤が除去されていない。第３ロール１３と第４ロール１４との間を通過した直後の第２電極層６２は、正極活物質層の前駆体である。

図４に示すように、第３工程Ｐｒ３において、第２湿潤粉体Ｐ２の幅方向Ｃにおける塗布幅Ｗ３は、結着層６３の塗布幅Ｗ３と同じである。
図４及び図５に示すように、金属箔５０の厚さ方向において、第２電極層６２は、結着層６３が設けられている位置と同じ位置に成形されている。金属箔５０の厚さ方向において、第２電極層６２は、第１電極層６１が設けられる範囲内に位置している。

図１に示すように、第２電極層６２が成形された直後の金属箔５０は、第４ガイドロール２４に乾燥前の第２電極層６２を接触させた状態で、搬送方向Ｄの下流に搬送される。第２電極層６２は、搬送方向Ｄにおける第４ガイドロール２４よりも下流に配置される図示しない乾燥装置で適宜乾燥させられる。第２電極層６２の乾燥が完了すると電極７０が完成する。電極製造装置１により製造された電極７０は、銅箔５１とアルミニウム箔５２とを一つの金属箔５０とみなした疑似的なバイポーラ電極である。電極７０には、金属箔５０の搬送方向Ｄの全長に亘って第１電極層６１及び第２電極層６２が成形される。電極７０の製造方法は、４つのロール１１，１２，１３，１４を用いて帯状の金属箔５０に第１電極層６１及び第２電極層６２を成形する製造方法であって、第１工程Ｐｒ１と、第２工程Ｐｒ２と、第３工程Ｐｒ３と、乾燥工程Ｐｒｄとを有している。

＜本実施形態の作用＞
本実施形態の作用を説明する。
第２工程Ｐｒ２において金属箔５０の第１面Ｓ１に第１電極層６１を成形するとき、第１工程Ｐｒ１で金属箔５０の第２面Ｓ２に成形した結着層６３が第２ロール１２に接触する。また、第２工程Ｐｒ２において金属箔５０に第１電極層６１を成形するとき、金属箔５０の第２面Ｓ２と第１ロール１１とは接触しない。同様に第３工程Ｐｒ３において金属箔５０の第２面Ｓ２側に第２電極層６２を成形するとき、第２工程Ｐｒ２で金属箔５０の第１面Ｓ１に成形した第１電極層６１が第３ロール１３に接触する。また、第３工程Ｐｒ３において金属箔５０の第２面Ｓ２側に第２電極層６２を成形するとき、金属箔５０に成形された結着層６３と第４ロール１４とは接触しない。すなわち、電極７０を製造するにあたり、金属箔５０の両面Ｓ１，Ｓ２と４つのロール１１，１２，１３，１４は接触しない。

＜本実施形態の効果＞
本実施形態の効果を説明する。
（１）金属箔５０は、駆動力を有する金属箔５０を搬送する第２ロール１２及び第３ロール１３に接触しないため、第２ロール１２と金属箔５０、及び第３ロール１３と金属箔５０との摩耗を抑制できる。さらに、金属箔５０の両面Ｓ１，Ｓ２と４つのロール１１，１２，１３，１４とが接触しないため、金属箔５０又は４つのロール１１，１２，１３，１４との摩耗を抑制できる。また、摩耗粉の電極７０への混入が低減できる。

（２）第２湿潤粉体Ｐ２に含まれる結着剤及び溶剤が例えば水系である場合、第２電極層６２は水系の正極活物質層となる。第２電極層６２が水系の正極活物質層であると、第２電極層６２は金属箔５０に密着し難くなる虞がある。その点、本実施形態では、第２湿潤粉体Ｐ２に含まれる電極活物質を正極活物質とし、第２電極層６２を結着層６３上に成形する。このため、第２電極層６２が水系の正極活物質層であっても結着層６３を介して第２電極層６２を金属箔５０に密着させることができる。

（３）連続して搬送される金属箔５０に対して第２工程Ｐｒ２と第３工程Ｐｒ３を行うことができるため、金属箔５０に第１電極層６１及び第２電極層６２を連続して成形できる。第２工程Ｐｒ２後の金属箔５０を一度巻き取って搬送を止めた後に、その巻き取った金属箔５０を再び搬送させて第３工程Ｐｒ３を実施する場合と比較して、効率よく電極７０を製造できる。

（４）第１ロール１１、第２ロール１２、第３ロール１３、及び第４ロール１４は、樹脂等と比較して硬質である金属製であるため、４つのロール１１，１２，１３，１４の摩耗を抑制し易くなる。また、４つのロール１１，１２，１３，１４が金属製であることにより４つのロール１１，１２，１３，１４の剛性を確保できる。このため、第２工程Ｐｒ２及び第３工程Ｐｒ３を実施するときの４つのロール１１，１２，１３，１４の変形が抑制できる。よって、金属箔５０に成形される第１電極層６１及び第２電極層６２の厚さのばらつきを抑制できる。

（５）乾燥装置８０により第１電極層６１をなす第１湿潤粉体Ｐ１の溶剤を除去できる。第３工程Ｐｒ３で第１電極層６１が第３ロール１３に貼り付き難くできる。
（６）第１ロール１１のロール面及び第４ロール１４のロール面がフッ素樹脂コートされている。このため、第１湿潤粉体Ｐ１を第１ロール１１によって金属箔５０の第１面Ｓ１に押し付けるとき、第１ロール１１から第１湿潤粉体Ｐ１を離型し易くできる。また、第２湿潤粉体Ｐ２を第４ロール１４によって結着層６３に押し付けるとき、第４ロール１４から第２湿潤粉体Ｐ２を離型し易くできる。

＜変更例＞
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施できる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施できる。

○ 第３工程Ｐｒ３は、第２ロール１２の回転により搬送された金属箔５０に成形された第１電極層６１が第３ロール１３に接触した状態で実施されたが、これに限らない。例えば、第２工程Ｐｒ２後の金属箔５０を一度巻き取った後、巻き取った金属箔５０を使用して第３工程Ｐｒ３を実施してもよい。

○ 金属箔５０の第１面Ｓ１にも結着層６３を設けてもよい。この場合、金属箔５０の第１面Ｓ１に成形された結着層６３上に第１電極層６１が成形される。すなわち、金属箔５０の第１面Ｓ１側に第１電極層６１が成形される。

○ 第１湿潤粉体Ｐ１に含まれる電極活物質を正極活物質に変更し、且つ第２湿潤粉体Ｐ２に含まれる電極活物質を負極活物質に変更してもよい。この場合、金属箔５０のアルミニウム箔５２における銅箔５１とは反対に位置する面を第１面Ｓ１とし、金属箔５０の銅箔５１におけるアルミニウム箔５２とは反対に位置する面を第２面Ｓ２とする。また、第２湿潤粉体Ｐ２の塗布幅Ｗ３を第１湿潤粉体Ｐ１の塗布幅Ｗ２よりも広く設定する。同様に、結着層６３の幅方向Ｃにおける塗布幅を、塗布幅Ｗ２と同じに設定する。

○ 第１ロール１１のロール面及び第４ロール１４のロール面には、フッ素樹脂コート以外の表面処理を実施してもよい。第１ロール１１から第１湿潤粉体Ｐ１を離型し易くでき、且つ第４ロール１４から第２湿潤粉体Ｐ２を離型し易くできればよい。なお、第１ロール１１のロール面及び第４ロール１４のロール面のフッ素樹脂コートを割愛し、表面処理を実施しなくてもよい。

○ 第１ロール１１、第２ロール１２、第３ロール１３、及び第４ロール１４それぞれの直径は異なっていてもよい。
○ 第１ロール１１、第２ロール１２、第３ロール１３、及び第４ロール１４の重力方向Ａ及び水平方向Ｂにおける配置は適宜変更してもよい。

○ 電極製造装置１において、第２ガイドロール２２及び第３ガイドロール２３を割愛してもよい。この場合、第２ロール１２により搬送された金属箔５０が第３ロール１３に直接搬送されるように変更する。なお、電極製造装置１において、第１ガイドロール２１及び第４ガイドロール２４も割愛してもよい。

○ 第１ロール１１及び第４ロール１４は、独立して回転するロールに変更してもよい。この場合、第１ロール１１及び第４ロール１４それぞれを回転させる動力部を設け、当該動力部を制御部３３により制御するとよい。

○ 搬送方向Ｄにおける第４ガイドロール２４よりも上流に第２電極層６２を乾燥させる乾燥装置を設けてもよい。
○ 乾燥装置８０を第３ロール１３及び第４ロール１４よりも搬送方向Ｄの下流に設けるように変更してもよい。この場合、乾燥装置８０により第１電極層６１及び第２電極層６２を同時に乾燥させてもよい。

○ 第１工程Ｐｒ１において、結着層６３は、図示しない乾燥装置により十分に乾燥させられていたが、乾燥させられなくてもよい。結着層６３は、第１電極層６１とともに乾燥装置８０で乾燥させられてもよい。また、上記の変更例と同様に、結着層６３は、第１電極層６１及び第２電極層６２とともに乾燥させられてもよい。

○ 乾燥装置８０を割愛してもよい。すなわち、電極７０の製造方法から乾燥工程Ｐｒｄを割愛してもよい。このように変更する場合、第１湿潤粉体Ｐ１に含まれる溶剤に、Ｎ－メチル－２－ピロリドンが含まれることが好ましい。

１…電極製造装置、１１…第１ロール、１２…第２ロール、１３…第３ロール、１４…第４ロール、２１…第１ガイドロール、２２…第２ガイドロール、２３…第３ガイドロール、２４…第４ガイドロール、３１…第１動力部、３２…第２動力部、３３…制御部、４１…第１湿潤粉体供給装置、４１ａ…供給口、４２…第２湿潤粉体供給装置、４２ａ…供給口、５０…金属箔、５１…銅箔、５２…アルミニウム箔、６１…第１電極層、６２…第２電極層、６３…結着層、７０…電極、８０…乾燥装置、Ｓ１…第１面、Ｓ２…第２面、Ｐ１…第１湿潤粉体、Ｐ２…第２湿潤粉体、Ｗ２…第１湿潤粉体の塗布幅、Ｗ３…第２湿潤粉体の塗布幅、Ａ…重力方向、Ｂ…水平方向、Ｃ…幅方向、Ｄ…搬送方向、Ｐｒ１…第１工程、Ｐｒ２…第２工程、Ｐｒ３…第３工程、Ｐｒｄ…乾燥工程。

Claims (4)

1. 第１ロール、第２ロール、第３ロール、及び第４ロールを用いて帯状の金属箔の第１面側に電極活物質、結着剤、及び溶剤を含む第１湿潤粉体を押し付けることにより第１電極層を成形し、且つ前記金属箔の第２面側に電極活物質、結着剤、及び溶剤を含む第２湿潤粉体を押し付けることにより第２電極層を成形する電極の製造方法であって、
   前記第２面に結着剤及び導電助剤を主成分とする結着層を成形する第１工程と、
   前記第２ロールに前記結着層が接触した状態で、前記第２ロールの回転により前記金属箔が前記第１ロールと前記第２ロールとの間を通過し、前記第１ロールと前記第２ロールとの間で前記第１面側に前記第１電極層を成形する第２工程と、
   前記第２工程後に前記第１電極層が前記第３ロールに接触した状態で、前記第３ロールの回転により前記金属箔及び前記第１電極層が前記第３ロールと前記第４ロールとの間を通過し、前記第３ロールと前記第４ロールとの間で前記結着層上に前記第２電極層を成形する第３工程と、を有することを特徴とする電極の製造方法。
2. 前記第１湿潤粉体に含まれる電極活物質は、負極活物質であり、
   前記第２湿潤粉体に含まれる電極活物質は、正極活物質であることを特徴とする請求項１に記載の電極の製造方法。
3. 前記第３工程は、前記第２ロールの回転により搬送された前記金属箔に成形された前記第１電極層が前記第３ロールに接触した状態で実施することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電極の製造方法。
4. 前記第１ロール、前記第２ロール、前記第３ロール、及び前記第４ロールは、金属製であることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の電極の製造方法。

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