JP2018026334A - 蓄電装置の電極、電極の製造装置及び電極の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電池性能の低下を抑制できる蓄電装置の電極、電極の製造装置及び電極の製造方法を提供すること。【解決手段】ロールプレス装置４０は第１のプレスローラ４１と第２のプレスローラ４５とを備える。第１のプレスローラ４１の第１押圧ローラ４２は、塗工部１６における活物質層の第１の縁部１２ａとなる部分と対向する位置に、第１突設部４２ａを備える。さらに、第１押圧ローラ４２は、塗工部１６における活物質層の第２の縁部１２ｂとなる部分と対向する位置に、第２突設部４２ｃを備える。第２のプレスローラ４５の第２押圧ローラ４６のローラ本体４７は、カム形状を有し、第３突設部４７ａを有する。第３突設部４７ａは、活物質層の第３の縁部１２ｃとなる部分を押圧する第３押圧面４７ｂと刃部４８とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、蓄電装置の電極、電極の製造装置及び電極の製造方法に関する。

従来から、ＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＶ（Plug-in Hybrid Vehicle）などの車両には、走行用モータへの供給電力を蓄える蓄電装置としてリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などが搭載されている。電池の基本的な構成は、金属製の集電板に活物質を塗布（担持）した正極用の電極と負極用の電極との間に帯状のセパレータを挟んだ積層状態で発電要素（電極組立体）が構成され、その発電要素が電解液と共に電池ケースに収容されている。そして、集電板に塗布された活物質の量を多くすることにより、電池性能の出力（放電電流に放電電圧を乗じた値）を高くすることができる。

図８（ａ）〜図８（ｃ）に示すように、電極の製造方法として、例えば、特許文献１には、長尺状の金属箔６１に活物質層６２が形成された電極シート６０を、打ち抜き機により矩形状に切断して電極６９を製造する方法が提案されている。特許文献１に開示の電極の製造方法は、まず、図８（ａ）に示すように、電極シート６０が二点鎖線６３に沿って切断される。すると、図８（ｂ）に示すように、矩形状の電極シート６４が形成される。さらに、矩形状の電極シート６４は図示しない打ち抜き機により二点鎖線６５，６６，６７，６８に沿って切断される。その結果、図８（ｃ）に示すように、電極６９が製造される。

また、電極組立体の製造方法としては、例えば、特許文献２のように、重力を利用して所定の位置にシート状体（電極）を落下させ、シート状体を案内積層手段により順次所定の配置に案内して積層させる方法が提案されている。

図９に示すように、上記の製造方法を行うシート状体７１を積層させてなる積層体７２の製造装置７０は、複数のシート状体７１を供給する供給機構７６と、供給されたシート状体７１を重力を利用して所定の位置に落下させる落下移動手段７３と、落下したシート状体７１を順次所定の配置に案内して積層させる案内積層手段７５とを備える。案内積層手段７５は、底壁と立壁を備える。底壁及び立壁は、落下移動手段７３により所定の位置に落下してきたシート状体７１の移動を停止させて所定の配置に案内し、位置決めするとともに、シート状体７１が立壁の壁面に沿った所定の方向に積層されるように案内し、積層体７２が製造される。

特開２０１６−１００２８２号公報 特開２０１２−９１３７２号公報

しかしながら、特許文献２に記載された製造装置７０を用いて電極（シート状体７１）を積層した場合、電極が落下する途中や、位置決めの際に、電極縁部が案内積層手段７５と接触し、電極縁部において、塗布した活物質からの活物質粒子の落下（粉落ち）や金属箔からの活物質の剥がれといった欠損が発生する虞がある。粉落ちや剥がれが生じると、電池性能の低下を引き起こす原因となる。

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、電池性能の低下を抑制できる蓄電装置の電極、電極の製造装置及び電極の製造方法を提供することにある。

上記の課題を解決するための電極の製造装置は、少なくとも積層して使用される複数の電極を、活物質合剤の塗工部、及び前記活物質合剤の塗布していない未塗工部を、帯状集電体の短手方向に並び、かつ長手方向に連続して形成した電極材料における前記塗工部を押圧するとともに切断して製造するための電極の製造装置であって、前記帯状集電体を、前記帯状集電体の長手方向に搬送する搬送装置と、前記搬送装置による前記帯状集電体の搬送経路に設置され、前記帯状集電体の短手方向に延びるプレスローラと、を備え、前記プレスローラは、前記電極での活物質合剤の塗工部となる領域の縁部を押圧する押圧面を有する突設部と、前記押圧面から突出し、前記帯状集電体の短手方向全体に亘って延びる刃部と、を有することを特徴とする。

これによれば、帯状集電体を、該帯状集電体の長手方向に搬送しながら、電極での塗工部となる領域の縁部をプレスローラの押圧面で押圧することができる。押圧された縁部は、集電体との密着性が押圧前と比べて高くなる。さらに、刃部により、帯状集電体を搬送しながら押圧し、切断できる。そのため、得られた複数の電極の積層時において、電極が落下する途中や、位置決めをする際に、電極縁部が位置決め治具等に接触しても、電極縁部からの粉落ちや剥がれが生じにくく、得られる蓄電装置の電池性能低下を抑制できる。また、切断の度に搬送の停止、及び移動を行う場合と比べて生産性を向上できるとともに、複数の電極積層時の電極縁部の欠損を抑制可能な電極を製造できる。

また、上記の電極の製造装置において、前記突設部は、前記塗工部となる領域のうち少なくとも前記未塗工部側の縁部を除いた縁部を押圧してもよい。
これによれば、複数の電極積層時において、電極は未塗工部側から落下させるよりも、未塗工部側を除いた残りの３辺の縁部のいずれかの側から落下させる場合が多い。このとき、残りの３辺の縁部は、未塗工部側の縁部に比べて、電極の落下途中や、位置決めの際に位置決め治具等に接触しやすいが、集電体との密着性が高いため、電極縁部の欠損が生じにくい。

また、上記の電極の製造装置において、前記プレスローラは、前記塗工部となる領域における前記未塗工部側の縁部及び該縁部の対辺となる縁部のうち、少なくとも前記対辺となる縁部を押圧する第１のプレスローラと、前記塗工部となる領域における、前記未塗工部側の縁部と前記対辺となる縁部とを除いた縁部を押圧する第２のプレスローラと、を備えてもよい。

これによれば、プレスローラを第１のプレスローラと第２のプレスローラに分けることで、突設部や刃部の形状が簡素化でき、各プレスローラの設計を簡易化することができる。

また、上記の電極の製造装置において、前記第２のプレスローラは、カム形状を有し、同径部と、前記同径部よりも大径の前記突設部を備え、前記突設部において最大径の位置に前記刃部を有してもよい。

これによれば、第２のプレスローラはカム形状であるため、押圧面は曲面になっており、押圧面によって、電極での塗工部となる領域の縁部を徐々に押圧することができる。そのため、電極での塗工部となる領域の縁部を押圧する際に、帯状集電体にシワが発生しにくくなる。

また、上記の電極の製造装置において、前記第２のプレスローラは、前記突設部を周方向に複数有する歯車形状であり、前記突設部の中心部に前記刃部を有してもよい。
これによれば、突設部により、電極での塗工部となる領域の縁部のみを押圧することができる。そのため、電極での塗工部となる領域の縁部を押圧する部分が、押圧によって活物質充填密度が上昇しても電極全体の空隙低下を抑制し電極内部の電解液含浸量を維持することで、電極の電気化学反応を良好に起こし電池性能の出力を確保することができる。

上記の課題を解決するための電極の製造方法は、少なくとも積層して使用される複数の電極を、活物質合剤の塗工部、及び前記活物質合剤の塗布していない未塗工部が帯状集電体の短手方向に並び、かつ長手方向に連続して形成した電極材料における前記塗工部を押圧するとともに切断して製造するための電極の製造方法であって、前記帯状集電体を、前記帯状集電体の長手方向に搬送しながら、前記帯状集電体における前記電極での塗工部となる領域のうち、少なくとも前記未塗工部側の縁部を除いた縁部を押圧する押圧工程と、前記押圧工程の過程において、前記電極材料を前記帯状集電体の短手方向に沿って切断する切断工程と、を含むことを要旨とする。

これによれば、押圧工程により、帯状集電体を、該帯状集電体の長手方向に搬送しながら、電極での塗工部となる領域の縁部を押圧することができる。押圧された縁部は、集電体との密着性が押圧前と比べて高くなる。また、切断工程により、帯状集電体を搬送しながら押圧し、切断できる。そのため、得られた複数の電極の積層時において、電極が落下する途中や、位置決めをする際に、電極縁部が位置決め治具等に接触しても、電極縁部からの粉落ちや剥がれが生じにくく、得られる蓄電装置の電池性能低下を抑制できる。また、切断の度に搬送の停止、及び移動を行う場合と比べて生産性を向上できるとともに、複数の電極積層時の電極縁部の欠損を抑制可能な電極を製造できる。

また、上記の電極の製造方法において、前記押圧工程は、前記塗工部となる領域における前記未塗工部側の縁部及び該縁部の対辺となる縁部のうち、少なくとも前記対辺となる縁部を押圧する第１押圧工程と、第１押圧工程の後に、前記塗工部となる領域における、前記未塗工部側の縁部と前記対辺となる縁部とを除いた縁部を押圧する第２押圧工程と、を含み、前記切断工程は、前記第２押圧工程の過程において行われる。

これによれば、切断工程は、第２押圧工程の過程において、塗工部の縁部となる部分を押圧しながら切断する。このため、帯状集電体を個片に切断することができる。
上記の課題を解決するための電極の製造装置は、帯状集電体の表面に活物質合剤が塗布された塗工部を有する帯状電極を前記帯状電極の長手方向に搬送する搬送装置と、前記帯状電極の短手方向を回転軸とする柱状体であり、前記帯状電極の前記長手方向を押圧する第１のプレスローラと、前記帯状電極の短手方向を回転軸とする柱状体であり、前記帯状電極の前記短手方向を押圧する第２のプレスローラと、を備える電極の製造装置であって、前記第１のプレスローラは、軸部と、前記軸部よりも大径の第１押圧部と、を有し、前記第１押圧部は前記塗工部の前記長手方向の縁部を押圧する位置に配置され、前記第２のプレスローラは、同径部と、前記同径部よりも大径の第２押圧部と、を有し、前記第２押圧部は最大径の位置に前記短手方向に延びた刃部を有することを要旨とする。

上記の課題を解決するための蓄電装置の電極は、集電体の少なくとも一方の面に活物質合剤が塗布された矩形状の活物質層と、前記集電体の表面が露出した未塗工部と、を有し、前記活物質層は一般部と縁部を有し、前記縁部は少なくとも一部が前記未塗工部と隣接する第１の縁部と、前記第１の縁部と対辺に位置する第２の縁部と、前記第１の縁部と前記第２の縁部を繋ぐ一対の第３の縁部と、を有し、少なくとも前記第２の縁部及び前記第３の縁部は前記一般部よりも前記活物質層の厚さが薄く、前記第３の縁部は前記集電体の端部に向けて厚さが薄いテーパ形状を有することを要旨とする。

本発明によれば、電池性能の低下を抑制できる蓄電装置の電極、電極の製造装置及び電極の製造方法を提供できる。

実施形態の製造装置によって製造される電極の斜視図。 実施形態に係る電極の製造装置の概略図。 実施形態の製造装置に使用される第１のプレスローラ及び第２のプレスローラを示す斜視図。 実施形態の製造装置に使用される第１のプレスローラ及び第２のプレスローラを示す側面図。 （ａ）〜（ｅ）は第２のプレスローラによる電極材料の押圧工程及び切断工程を説明する説明図。 打ち抜き装置による電極材料の打ち抜き部分を示す模式図。 第２のプレスローラの別例を示す斜視図。 （ａ）〜（ｃ）は背景技術を示す図。 背景技術を示す図。

以下、蓄電装置の電極、電極の製造装置及び電極の製造方法を、二次電池の電極、二次電池用電極の製造装置及び製造方法に具体化した一実施形態を図１〜図６を参照して説明する。

この実施形態の製造装置を用いた製造方法によって製造される電極を使用した蓄電装置としての二次電池は、図示しないが、外観が角型をなす角型電池であり、リチウムイオン二次電池である。この二次電池は、ケース内に電極組立体を備える。電極組立体は、複数の正極電極と、複数の負極電極を備える。電極組立体は、正極電極と負極電極とが、両者の間を、セパレータで絶縁した状態で交互に積層されて構成されている。

図１に示すように、この二次電池に使用される電極１０は、集電体としての金属箔１１と、金属箔１１の表面（両面）に存在する矩形状の活物質層１２を備える。電極１０は、その一辺に沿って金属箔１１の表面が露出した未塗工部１３を有する。電極１０は、未塗工部１３の一部から突出した形状の集電タブ１４を有する。活物質層１２は、縁部と、一般部としての縁部以外の部位を有する。縁部は、未塗工部１３側の第１の縁部１２ａと、第１の縁部１２ａの対辺に位置する第２の縁部１２ｂと、第１の縁部１２ａと第２の縁部１２ｂとを除いた第３の縁部１２ｃと、を有する。換言すると、第１の縁部１２ａは未塗工部１３と隣接しており、一対の第３の縁部１２ｃは第１の縁部１２ａと第２の縁部１２ｂとを繋いでいる。電極１０において、第１の縁部１２ａ及び第２の縁部１２ｂに沿う方向を長手方向とし、第３の縁部１２ｃに沿う方向を短手方向とする。各縁部１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、各活物質層１２における縁部以外の部位に比べて強く押圧されており、縁部以外の部位よりも膜厚が小さい。また、第３の縁部１２ｃは、各活物質層１２において、金属箔１１の長手方向の端部に向かって膜厚が減少したテーパ形状を有する。

次に、電極１０の製造方法について説明する。
図２に示すように、電極１０の製造方法は、帯状集電体１５を搬送する搬送工程と、帯状集電体１５の表面に活物質合剤を塗布し塗工部１６を形成する塗布工程と、塗工部１６を乾燥する乾燥工程と、塗工部１６を圧延する圧延工程と、を含む。さらに、電極１０の製造方法は、各塗工部１６における活物質層１２の各縁部１２ａ，１２ｂ，１２ｃとなる部分を押圧する押圧工程と、第３の縁部１２ｃに沿って帯状集電体１５及び塗工部１６を切断する切断工程を含む。なお、電極１０の活物質層１２は、電極１０での活物質合剤の塗工部１６となる領域である。さらに、電極１０の製造方法は、切断された帯状集電体１５及び塗工部１６を電極１０の形状に打ち抜く、打ち抜き工程を含む。

電極１０の製造は、電極の製造装置２０によって行われる。製造装置２０は、搬送工程を行う搬送装置３０と、塗布工程を行う塗布装置３３と、乾燥工程を行う乾燥装置３６と、圧延工程を行う圧延装置３７と、を備える。さらに、製造装置２０は、押圧工程及び切断工程を行うロールプレス装置４０と、打ち抜き工程を行う打ち抜き装置３８とを備える。

搬送装置３０は、帯状集電体１５が巻かれた供給リール３１と、複数のガイドロール３２を有する。そして、帯状集電体１５は、供給リール３１から繰り出された後、ガイドロール３２を経て塗布装置３３に向けて搬送される。塗布装置３３は、ダイヘッド３４とバックローラ３５を備える。ダイヘッド３４はマニホールド３４ａとノズル３４ｂとを備える。混練工程（図示しない）によって生成された活物質合剤は、マニホールド３４ａに供給される。その後、活物質合剤は、マニホールド３４ａからノズル３４ｂに押し出され、帯状集電体１５に塗布される。なお、図２においては、帯状集電体１５の片面（下面）に塗工部１６が既に形成されており、残りの一面に活物質合剤が塗布されている状態を示している。

活物質合剤が塗布された帯状集電体１５は、ガイドロール３２を経て、乾燥工程に供される。帯状集電体１５に塗布された活物質合剤は、乾燥装置３６により乾燥され、塗工部１６が形成される。

図３に示すように、帯状集電体１５は、塗工部１６が形成されず金属箔１１が露出した部分に露出部１７を備える。塗工部１６及び露出部１７は、帯状集電体１５の短手方向に並び、かつ長手方向に連続して形成される。帯状集電体１５と塗工部１６とから帯状電極としての電極材料１８が形成される。塗工部１６は、電極１０での活物質層１２となる領域１６ａを含む。

図２に示すように、電極材料１８は、圧延工程に供される。圧延装置３７は圧延ローラ３７ａ，３７ｂを備える。電極材料１８が圧延ローラ３７ａ，３７ｂ間を通過することで、各塗工部１６は圧延される。

圧延工程を経た電極材料１８は、押圧工程及び切断工程に供される。電極材料１８は、ロールプレス装置４０を通過することで、各塗工部１６における活物質層１２の各縁部１２ａ，１２ｂ，１２ｃとなる部分が押圧され、かつ第３の縁部１２ｃとなる部分に沿って切断される。

切断され、矩形状に形成された電極材料１８は、打ち抜き工程に供される。図６に示すように、切断された電極材料１８は、打ち抜き装置３８によって、二点鎖線５４に沿って打ち抜かれる。すると、露出部１７から未塗工部１３及び集電タブ１４が形成され、電極１０が製造される。

上記の６つの装置のうち、ロールプレス装置４０を除く他の装置、即ち搬送装置３０、塗布装置３３、乾燥装置３６、圧延装置３７、打ち抜き装置３８は、従来の電極の製造装置と基本的には同様であるため、以下では、主にロールプレス装置４０について説明する。

図３及び図４に示すように、ロールプレス装置４０は、各塗工部１６における両活物質層１２の第１の縁部１２ａ及び第２の縁部１２ｂとなる部分を押圧する第１押圧工程を行う。また、ロールプレス装置４０は、各塗工部１６における両活物質層１２の第３の縁部１２ｃとなる部分を押圧する第２押圧工程と、第２押圧工程の過程において、電極材料１８を短手方向に沿って切断する切断工程を行う。ロールプレス装置４０は、第１押圧工程を行う第１のプレスローラ４１と、第２押圧工程及び切断工程を行う第２のプレスローラ４５と、を備える。

第１のプレスローラ４１は、柱状体であり、かつ電極材料１８の短手方向を回転軸とする一対の第１押圧ローラ４２を電極材料１８を挟んで備える。各第１押圧ローラ４２は、軸部としての円柱状の本体部材４３と、本体部材４３の外周面から突出した形状の第１押圧部としての第１突設部４２ａ及び第２突設部４２ｃを備える。第１突設部４２ａは、塗工部１６における電極材料１８の長手方向の縁部としての活物質層１２の第１の縁部１２ａとなる部分に対向配置されている。すなわち、第１突設部４２ａは、活物質層１２の第１の縁部１２ａとなる部分を押圧する位置に配置されている。

第１突設部４２ａは、本体部材４３の外周面から径方向に突出した形状である。第２突設部４２ｃは、塗工部１６における電極材料１８の長手方向の縁部としての活物質層１２の第２の縁部１２ｂとなる部分に対向配置されている。すなわち、第２突設部４２ｃは、活物質層１２の第２の縁部１２ｂとなる部分を押圧する位置に配置されている。第２突設部４２ｃは、本体部材４３の外周面から径方向に突出した形状である。第１突設部４２ａ及び第２突設部４２ｃは、本体部材４３よりも直径が大きい。ここでの直径は、第１押圧ローラ４２の回転軸を軸心とした直径を意味する。また、第１突設部４２ａ及び第２突設部４２ｃの直径は、本体部材４３の軸方向に一定である。

第１突設部４２ａ及び第２突設部４２ｃは、各突設部４２ａ，４２ｃの外周面に、電極材料１８の短手方向に沿って幅を有する第１押圧面４２ｂ及び第２押圧面４２ｄを備える。本体部材４３の軸方向への各押圧面４２ｂ，４２ｄの寸法は一定である。第１押圧ローラ４２は、各突設部４２ａ，４２ｃのみが、各塗工部１６における両活物質層１２の第１の縁部１２ａ及び第２の縁部１２ｂとなる部分を各押圧面４２ｂ，４２ｄにより押圧し、第１押圧工程を行う。各押圧面４２ｂ，４２ｄの幅には、特に規定はなく、第１押圧面４２ｂ及び第２押圧面４２ｄの幅が、第１の縁部１２ａ及び第２の縁部１２ｂの幅にそれぞれ相当する。

各突設部４２ａ，４２ｃの直径は、少なくとも本体部材４３の直径より大きければよい。また、各突設部４２ａ，４２ｃの直径は等しいことが好ましいが、異なっていても構わない。

第１押圧ローラ４２の材質としては特に制限はないが、金属及び硬質ゴム等が挙げられる。
第２のプレスローラ４５は、柱状体であり、一対の第２押圧ローラ４６を電極材料１８を挟んで備える。各第２押圧ローラ４６は、電極材料１８の短手方向を回転軸Ａとする同径部としてのローラ本体４７を備える。ローラ本体４７は、回転軸Ａを軸心とした径方向の大きさが一定である。各第２押圧ローラ４６は、電極材料１８の短手方向の平面視においてカム形状を有し、回転軸Ａから径方向に沿って突出した形状の第２押圧部としての第３突設部４７ａを有する。換言すると、第３突設部４７ａはローラ本体４７よりも大径である。また、ここでの大径とは回転軸Ａを軸心とした径方向の大きさが大きいことを意味している。第３突設部４７ａは、塗工部１６における活物質層１２の第３の縁部１２ｃとなる部分を押圧する第３押圧面４７ｂを備える。第３押圧面４７ｂは、長手が電極材料１８の短手方向全体に亘って延びる。一方の第２押圧ローラ４６は、第３突設部４７ａにおいて最大径の位置に電極材料１８の短手方向に延び、第３突設部４７ａから突出した刃部４８を有する。他方の第２押圧ローラ４６は第３突設部４７ａを有するが、刃部４８を有さない。

電極材料１８は、図３に示す搬送方向に搬送される。一対の第２押圧ローラ４６は、カムの回転周期を同期させ、一対の第２押圧ローラ４６の間において、両方の第３押圧面４７ｂで同時に電極材料１８を押圧する第２押圧工程を行い、刃部４８により電極材料１８を短手方向に切断する切断工程を行う。なお、第２押圧ローラ４６の短手方向に沿った長さは、電極材料１８の幅よりも大きい。

各第２押圧ローラ４６の材質としては特に制限はないが、金属及び硬質ゴム等が挙げられる。
また、刃部４８の材質としては特に制限はないが、セラミックス、金属等が挙げられる。

第２押圧ローラ４６のカム形状は特に制限されず、第３突設部４７ａにおける刃部４８の根元部分の回転軸Ａからの距離が、他の部分の回転軸Ａからの距離よりも大きくなるように突出していればよい。換言すると、刃部４８が第３突設部４７ａにおいて最大径の位置に配置されていればよい。

図５（ａ）〜（ｅ）は、第２のプレスローラ４５により各塗工部１６を押圧する第２押圧工程と、第２押圧工程の過程で電極材料１８を短手方向に切断する切断工程を説明する説明図（断面図）である。図５（ａ）に示すように、一方の第２押圧ローラ４６の刃部４８が上方（電極材料１８とは逆方向）を向いている場合、第２押圧ローラ４６は電極材料１８と非接触の状態となっている。なお、他方の第２押圧ローラ４６は、一方の第２押圧ローラ４６とカムの回転周期が同期している。

一方の第２押圧ローラ４６が回転して刃部４８が電極材料１８に向かうと、図５（ｂ）に示すように、両方の第２押圧ローラ４６の各第３押圧面４７ｂが各塗工部１６と接触し、各塗工部１６における活物質層１２の第３の縁部１２ｃとなる部分を電極材料１８の両面側から押圧する。

次いで、図５（ｃ）に示すように、一方の第２押圧ローラ４６の刃部４８が片方の塗工部１６に押し当てられ、電極材料１８は、塗工部１６における活物質層１２の第３の縁部１２ｃとなる部分に沿って切断され、切断工程が完了する。このとき、第２押圧ローラ４６はカム形状を有しているため、図５（ｂ）の状態から図５（ｃ）の状態にかけて、各塗工部１６における活物質層１２の第３の縁部１２ｃとなる部分は両方の第３押圧面４７ｂにより電極材料１８の両面側から徐々に強く押圧されていく。この段階で第２押圧工程が完了する。

図５（ｄ）に示すように切断工程が完了すると、切り離された電極材料１８は、そのまま第２押圧ローラ４６の回転により押し出され、搬送される。また、第２押圧ローラ４６はカム形状を有しているため、図５（ｃ）の状態から図５（ｄ）の状態にかけて、次に搬送されてくる各塗工部１６における活物質層１２の第３の縁部１２ｃとなる部分は、両方の第３押圧面４７ｂにより電極材料１８の両面側から押圧され、第２押圧ローラ４６が回転するにつれ徐々に押圧される力が弱まっていく。そのため、各活物質層１２の第３の縁部１２ｃとなる部分は、切断部にかけて膜厚が小さくなっていくテーパ形状の断面を有する。

なお、上記第２押圧工程及び切断工程において、電極材料１８は停止することなく搬送方向に搬送され、図５（ｅ）に示すように、次の第２押圧工程かつ切断工程が再び行われる。このようにして、各塗工部１６における活物質層１２の第３の縁部１２ｃとなる部分の押圧及び電極材料１８の切断が連続的に行われる。

以上詳述した本実施形態によれば以下の優れた作用効果を奏する。
（１）一対の第１押圧ローラ４２は、塗工部１６における活物質層１２の第１の縁部１２ａとなる部分と対向する位置に、第１押圧面４２ｂを有する第１押圧部としての第１突設部４２ａを備える。さらに、各第１押圧ローラ４２は、塗工部１６における活物質層１２の第２の縁部１２ｂとなる部分と対向する位置に、第２押圧面４２ｄを有する第１押圧部としての第２突設部４２ｃを備える。

各第１押圧ローラ４２は、第１突設部４２ａ及び第１押圧面４２ｂにより、各塗工部１６における活物質層１２の第１の縁部１２ａとなる部分を押圧でき、各第２突設部４２ｃ及び第２押圧面４２ｄにより、各塗工部１６における活物質層１２の第２の縁部１２ｂとなる部分を押圧でき、しかも、それ以外の部分は押圧しない。この結果、各活物質層１２の第１の縁部１２ａ及び第２の縁部１２ｂは金属箔１１との密着性が押圧前と比べて高くなる。そのため、得られた複数の電極１０の積層時において、電極１０が落下する途中や、位置決めをする際に、各縁部１２ａ，１２ｂが位置決め治具等に接触しても、各縁部１２ａ，１２ｂからの活物質粒子の落下（粉落ち）や金属箔１１からの活物質の剥がれといった欠損の発生を抑制でき、得られる電極１０の電池性能の低下を抑制できる。

また、第１押圧ローラ４２は、塗工部１６において、活物質層１２の第１の縁部１２ａ及び第２の縁部１２ｂのみを押圧しているため、塗工部１６全体を押圧するときに比べ、押圧時における電極材料１８のシワの発生を抑制できる。

（２）第２のプレスローラ４５の一対の第２押圧ローラ４６は、カム形状を有し、第２押圧部としての第３突設部４７ａを有する。一方の第２押圧ローラ４６は、第３突設部４７ａに第３押圧面４７ｂと刃部４８を備える。一対の第２押圧ローラ４６は、カムの回転周期が同期している。よって、第２押圧ローラ４６が１回転するたびに各塗工部１６における第３の縁部１２ｃとなる部分の押圧及び電極材料１８の切断を行うことができる。この結果、各活物質層１２の第３の縁部１２ｃは金属箔１１との密着性が良くなり、得られた複数の電極１０を積層させるときに、第３の縁部１２ｃからの活物質粒子の落下（粉落ち）や金属箔１１からの活物質の剥がれといった欠損の発生を抑制できる。さらに、第２押圧ローラ４６は、電極材料１８を搬送しながら切断をするので、切断の度に搬送の停止、及び移動を行う場合と比べて電極１０の生産性を向上させることができる。

また、第２押圧ローラ４６は、各塗工部１６において、活物質層１２の第３の縁部１２ｃとなる部分のみを押圧しているため、塗工部１６全体を押圧するときに比べ、電極材料１８のシワの発生を抑制できる。

（３）電極１０の製造方法は、各塗工部１６における活物質層１２の第１の縁部１２ａとなる部分、第２の縁部１２ｂとなる部分、及び第３の縁部１２ｃとなる部分を押圧する押圧工程を含む。押圧工程により、各活物質層１２の第１〜第３の縁部１２ａ〜１２ｃは金属箔１１との密着性が押圧工程前と比べて高くなる。このため、得られた複数の電極１０の積層時において、電極１０が落下する途中や、位置決めをする際に、各縁部１２ａ〜１２ｃが位置決め治具等に接触しても、各縁部１２ａ〜１２ｃの欠損を抑制できる。また、押圧工程では、各塗工部１６において、活物質層１２の第１〜第３の縁部１２ａ〜１２ｃとなる部分のみを押圧しているため、塗工部１６全体を押圧するときに比べ、電極材料１８のシワの発生を抑制できる。

また、電極１０の製造方法は、切断工程を含み、切断工程では、電極材料１８を搬送しながら第３の縁部１２ｃの押圧及び切断ができる。このため、切断の度に搬送の停止、及び移動を行う場合と比べて生産性を向上できる。

（４）電極材料１８を切断する切断工程は、第２の押圧工程の過程において、塗工部１６の第３の縁部１２ｃとなる部分を押圧しながら電極材料１８を短手方向に切断する。このため、電極材料１８を個片に切断することができる。

（５）電極１０の活物質層１２は、一般部としての第１〜第３の縁部１２ａ〜１２ｃ以外の部位よりも膜厚が小さい第１〜第３の縁部１２ａ〜１２ｃを有し、さらに、第３の縁部１２ｃは、金属箔１１の長手方向の端部に向かって膜厚が減少したテーパ形状を有する。このため、活物質層１２の膜厚が一定の電極と比べ、セパレータを介して電極１０が積層された際に、セパレータと活物質層１２の第１〜第３の縁部１２ａ〜１２ｃとの間に空間が生じ、電解液と活物質層１２との接触面積が大きくなるため、活物質層１２に電解液が含浸されやすくなる。また、上記の空間は過充電時に発生するガスの通り道となるため、ガス抜けが良くなる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態では、電極１０は未塗工部１３と、未塗工部１３の一部から突出した形状の集電タブ１４を備えているが、活物質層１２の第１の縁部１２ａの一部から未塗工部１３だけが突出した構造を有してもよい。

○ 実施形態では、第１押圧ローラ４２に第１突設部４２ａ及び第２突設部４２ｃを設けているが、突設部を設ける数は、電極材料１８の形状に応じて適宜変更してもよい。例えば、電極材料１８の露出部１７が、電極材料１８の長手方向に沿った両側の長縁部と短手方向の中央部に設けられ、電極材料１８の短手方向に２枚の電極１０を形成する場合、活物質層１２の第１の縁部１２ａ及び第２の縁部１２ｂに対応させて突設部を４つ設ける。

○ 実施形態では、第１押圧ローラ４２は第１突設部４２ａ及び第２突設部４２ｃを備えているが、第１押圧ローラ４２を軸方向に２分割し、一方の第１押圧ローラが第１突設部４２ａを備え、他方の第１押圧ローラが第２突設部４２ｃを備える構造としてもよい。

○ 実施形態では、第１のプレスローラ４１は、搬送方向の１箇所に第１押圧ローラ４２を備えているが、第１押圧ローラ４２を搬送方向の２箇所に設け、電極材料１８の搬送方向に連続して配置し、一方の第１押圧ローラが第１突設部４２ａを備え、他方の第１押圧ローラが第２突設部４２ｃを備える構造としてもよい。

○ 実施形態では、第１突設部４２ａ及び第２突設部４２ｃの直径は、本体部材４３の軸方向に一定であるが、本体部材４３の端部に向けて、各突設部４２ａ，４２ｃの直径が徐々に大きくなってもよい。詳しくは、第１突設部４２ａは、本体部材４３において、電極材料１８の露出部１７側の端部に向けて直径が徐々に大きくなる。第２突設部４２ｃは、本体部材４３において、電極材料１８の露出部１７と対辺となる側の端部に向けて直径が徐々に大きくなる。このとき、各押圧面４２ｂ，４２ｄはテーパ面を有する。この場合、塗工部１６における活物質層１２の第１の縁部１２ａ及び第２の縁部１２ｂとなる部分が押圧されると、第１の縁部１２ａとなる部分は露出部１７に向かって膜厚が小さいテーパ形状を有し、第２の縁部１２ｂとなる部分は、露出部１７と対辺となる側の端部に向かって膜厚の小さいテーパ形状を有する。換言すると、上記の第１突設部４２ａ及び第２突設部４２ｃによる押圧を経て製造された電極１０の活物質層１２の第１の縁部１２ａは、未塗工部１３に向けて膜厚が減少したテーパ形状を有し、第２の縁部１２ｂは金属箔１１の短手方向の端部に向かって膜厚が減少したテーパ形状を有する。そのため、電極１０の活物質層１２の第１〜第３の縁部１２ａ〜１２ｃは全てテーパ形状を有する。この結果、第１の縁部１２ａとなる部分は露出部１７に向かって徐々に強く押圧でき、第２の縁部１２ｂとなる部分は、露出部１７と対辺となる側の端部に向かって徐々に強く押圧できる。そのため、活物質層１２の第１及び第２の縁部１２ａ，１２ｂとなる部分を同じ力で押圧したときよりも、押圧時における電極材料１８のシワの発生をより抑制できる。

○ 実施形態では、第２押圧ローラ４６は、電極材料１８の短手方向全体に亘って直線状に延びた形状の刃部４８を備えるが、電極材料１８の短手方向に螺旋状に形成された刃部４８を備えてもよい。

○ 実施形態では、一対の第２押圧ローラ４６はカム形状を有するが、一方の第２押圧ローラ４６は、カム形状ではなく、円柱状であってもよい。
○ 実施形態の第２のプレスローラ４５の第２押圧ローラは、図７に示すように、同径部としてのローラ本体５１の外周面から突出した形状の突設部としての歯部５２を周方向に複数有する歯車状の押圧カッター５０であってもよい。換言すると、第２押圧ローラは、ローラ本体５１よりも大径の第２押圧部としての歯部５２を複数有する歯車状の押圧カッター５０であってもよい。

歯部５２は、塗工部１６における活物質層１２の第３の縁部１２ｃを押圧する第３押圧面５２ａを備える。歯部５２は第３押圧面５２ａにおいて、電極材料１８の短手方向全体に亘って延び、かつ径方向に突出した形状の刃部５３を備える。歯部５２は刃部５３に向けて回転軸の軸心からの大きさが大きくなっており、かつ刃部５３と回転軸の軸心を結ぶ直線に対して線対称な形状を有する。すなわち、刃部５３は、歯部５２の中心部に配置され、歯部５２の中心部は歯部５２において最大径の位置となっている。

このように構成した場合、歯部５２により、塗工部１６の第３の縁部１２ｃのみを押圧することができる。そのため、第３の縁部１２ｃとなる部分が、押圧によって活物質充填密度が上昇しても電極１０全体の空隙低下を抑制し電極１０内部の電解液含浸量を維持することで、電極１０の電気化学反応を良好に起こし電池性能の出力を確保することができる。

○ 電極１０は、積層される前は吸着や把持等によって使用されてもよい。
○ 蓄電装置は、電気二重層キャパシタ等の他の蓄電装置であってもよい。
○ 実施形態では、二次電池はリチウムイオン二次電池であったが、これに限らず、ニッケル水素等の他の二次電池であってもよい。

１０…電極、１１…集電体としての金属箔、１２…活物質層、１２ａ…第１の縁部、１２ｂ…第２の縁部、１２ｃ…第３の縁部、１３…未塗工部、１５…帯状集電体、１６…塗工部、１８…帯状電極としての電極材料、２０…製造装置、３０…搬送装置、４１…第１のプレスローラ、４２ａ…第１押圧部としての第１突設部、４２ｂ…第１押圧面、４２ｃ…第１押圧部としての第２突設部、４２ｄ…第２押圧面、４３…軸部としての本体部材、４５…第２のプレスローラ、４６…第２押圧ローラ、４７…同径部としてのローラ本体、４７ａ…第２押圧部としての第３突設部、４７ｂ…第３押圧面、４８，５３…刃部。

Claims (9)

1. 少なくとも積層して使用される複数の電極を、活物質合剤の塗工部、及び前記活物質合剤の塗布していない未塗工部を、帯状集電体の短手方向に並び、かつ長手方向に連続して形成した電極材料における前記塗工部を押圧するとともに切断して製造するための電極の製造装置であって、
   前記帯状集電体を、前記帯状集電体の長手方向に搬送する搬送装置と、
   前記搬送装置による前記帯状集電体の搬送経路に設置され、前記帯状集電体の短手方向に延びるプレスローラと、を備え、
   前記プレスローラは、前記電極での活物質合剤の塗工部となる領域の縁部を押圧する押圧面を有する突設部と、
   前記押圧面から突出し、前記帯状集電体の短手方向全体に亘って延びる刃部と、
   を有することを特徴とする電極の製造装置。
2. 前記突設部は、前記塗工部となる領域のうち少なくとも前記未塗工部側の縁部を除いた縁部を押圧する請求項１に記載の電極の製造装置。
3. 前記プレスローラは、前記塗工部となる領域における前記未塗工部側の縁部及び該縁部の対辺となる縁部のうち、少なくとも前記対辺となる縁部を押圧する第１のプレスローラと、
   前記塗工部となる領域における、前記未塗工部側の縁部と前記対辺となる縁部とを除いた縁部を押圧する第２のプレスローラと、
   を備える請求項１又は請求項２に記載の電極の製造装置。
4. 前記第２のプレスローラは、カム形状を有し、
   同径部と、前記同径部よりも大径の前記突設部を備え、前記突設部において最大径の位置に前記刃部を有する請求項３に記載の電極の製造装置。
5. 前記第２のプレスローラは、前記突設部を周方向に複数有する歯車形状であり、
   前記突設部の中心部に前記刃部を有する請求項３に記載の電極の製造装置。
6. 少なくとも積層して使用される複数の電極を、活物質合剤の塗工部、及び前記活物質合剤の塗布していない未塗工部が帯状集電体の短手方向に並び、かつ長手方向に連続して形成した電極材料における前記塗工部を押圧するとともに切断して製造するための電極の製造方法であって、
   前記帯状集電体を、前記帯状集電体の長手方向に搬送しながら、前記帯状集電体における前記電極での塗工部となる領域のうち、少なくとも前記未塗工部側の縁部を除いた縁部を押圧する押圧工程と、
   前記押圧工程の過程において、前記電極材料を前記帯状集電体の短手方向に沿って切断する切断工程と、
   を含む電極の製造方法。
7. 前記押圧工程は、前記塗工部となる領域における前記未塗工部側の縁部及び該縁部の対辺となる縁部のうち、少なくとも前記対辺となる縁部を押圧する第１押圧工程と、
   第１押圧工程の後に、前記塗工部となる領域における、前記未塗工部側の縁部と前記対辺となる縁部とを除いた縁部を押圧する第２押圧工程と、を含み、
   前記切断工程は、前記第２押圧工程の過程において行われる請求項６に記載の電極の製造方法。
8. 帯状集電体の表面に活物質合剤が塗布された塗工部を有する帯状電極を前記帯状電極の長手方向に搬送する搬送装置と、
   前記帯状電極の短手方向を回転軸とする柱状体であり、前記帯状電極の前記長手方向を押圧する第１のプレスローラと、
   前記帯状電極の短手方向を回転軸とする柱状体であり、前記帯状電極の前記短手方向を押圧する第２のプレスローラと、を備える電極の製造装置であって、
   前記第１のプレスローラは、軸部と、前記軸部よりも大径の第１押圧部と、を有し、
   前記第１押圧部は前記塗工部の前記長手方向の縁部を押圧する位置に配置され、
   前記第２のプレスローラは、同径部と、前記同径部よりも大径の第２押圧部と、を有し、
   前記第２押圧部は最大径の位置に前記短手方向に延びた刃部を有する電極の製造装置。
9. 集電体の少なくとも一方の面に活物質合剤が塗布された矩形状の活物質層と、前記集電体の表面が露出した未塗工部と、を有し、
   前記活物質層は一般部と縁部を有し、
   前記縁部は少なくとも一部が前記未塗工部と隣接する第１の縁部と、前記第１の縁部と対辺に位置する第２の縁部と、前記第１の縁部と前記第２の縁部を繋ぐ一対の第３の縁部と、を有し、
   少なくとも前記第２の縁部及び前記第３の縁部は前記一般部よりも前記活物質層の厚さが薄く、
   前記第３の縁部は前記集電体の端部に向けて厚さが薄いテーパ形状を有する蓄電装置の電極。