JP5980578B2 - ウエブの製造装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、リチウム二次電池、又は、リチウムイオン電池などに用いられるウエブの製造装置及びその製造方法に関するものである。

従来より、リチウム二次電池などに使用される電極板に用いられるウエブの製造方法としては、例えば１枚のウエブに塗工液をストライプ塗工した後、熱処理装置で乾燥させ、その後に乾燥したウエブを所定間隔毎に切断して電極板を製造する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−６６０４９号公報

しかし、上記のウエブの製造方法であると、個々の電極板に皺が発生し、不良品が発生するという問題点がある。この発生する理由は、塗工液をストライプ塗工したウエブを乾燥するときに、塗工部分は熱によって縮み、非塗工部分は熱による伸びが発生し、皺が発生する。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、塗工液がストライプ塗工されたウエブを乾燥しても、皺の発生しないウエブの製造装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

所定間隔毎に塗工液を上面に複数の塗工部をストライプ塗工した一枚のウエブを、走行させながら前記所定間隔毎に非塗工部を長手方向に切断して複数の分割ウエブを形成する切断手段と、前記所定間隔毎に切断した複数の前記分割ウエブを並べた状態で、かつ、隣接する前記分割ウエブの間に隙間を設けた状態で、それぞれ搬送路を走行させつつ、熱風を上方から当てて熱処理を行う熱処理手段と、を有したウエブの製造装置である。

本発明によれば、塗工液をストライプ塗工した１枚のウエブを複数枚の分断ウエブに切断した後、熱処理を行うため、従来のように皺が発生しない。

本発明の実施形態のウエブの製造装置の全体図である。 切断装置の正面図である。 切断装置、離間装置、拡幅装置のウエブを搬送している状態の正面図である。 切断装置、離間装置、拡幅装置のウエブを搬送している状態の側面図である。 ウエブを搬送していない状態の平面図である。 拡幅装置の斜視図である。 熱処理室内部における５枚の分割ウエブの搬送状態を示す平面図である。 熱処理室内部における分割ウエブの搬送状態を示す側面図である。

以下、本発明の一実施形態のウエブＷの製造装置１０について図１〜図８に基づいて説明する。

本実施形態におけるウエブＷは、リチウム二次電池やリチウムイオン電池などに用いられる金属製の正電極板や負電極板を製造する場合の長尺状の金属箔である。１枚のウエブＷの幅は、３０〜２００ｍｍである。

（１）ウエブＷの製造装置１０の概要
本実施形態の製造装置１０の概要について図１に基づいて説明する。

製造装置１０は、巻出し装置１２、塗工装置１４、切断装置１６、離間装置１８、拡幅装置２０、熱処理装置２２、蛇行装置２４及び巻取り装置２６とより構成され、これら各装置１２〜２６におけるウエブＷの搬送路上には、ウエブＷのガイドロール２８，３０，３２，３４が設けられている。以下、各装置１２〜２６について順番に説明する。

（２）巻出し装置１２と塗工装置１４
まず、巻出し装置１２と塗工装置１４について図１に基づいて説明する。

巻出し装置１２の芯には、金属箔よりなるウエブＷが巻回されている。

塗工装置１４は、塗工液のストライプ塗工が可能なダイ１４１と、ウエブＷを搬送するためのバックアップロール１４２とから構成されている。

ウエブＷは、巻出し装置１２の芯から巻き出され、ガイドロール２８を経てバックアップロール１４２に至る。巻き出されたウエブＷの走行速度は、１０〜６０ｍ／分である。

バックアップロール１４２の横にはダイ１４１の水平方向に配され、このダイ１４１の吐出口は、それぞれ所定間隔毎に塗工液を吐出できる。これによって、ウエブＷに対しストライプ塗工を塗工液を形成できる。

なお、「ストライプ塗工」とは、本明細書においては、ウエブＷの幅方向において所定間隔毎に非塗工部分１０２を介して複数の塗工部分１００を長尺方向に形成することである。本実施形態では、この塗工部分１００をウエブＷの片面に５個形成する（図２参照）。

（３）切断装置１６
次に、切断装置１６について図２〜図４に基づいて説明する。

切断装置１６は、切断支持ロール１６１と回転切断部１６２とを有する。

塗工液がストライプ塗工され、５個の塗工部分１００が形成された１枚のウエブＷは、一定速度で走行し、切断装置１６に搬送される。

切断支持ロール１６１は、ウエブＷの塗工液が塗工されていない面、すなわちウエブＷの下面を支持しながら回転する（図４参照）。

回転切断部１６２は、切断支持ロール１６１の上方に配され、回転軸１６３の所定間隔毎に円盤状の４枚の回転刃１６４が取り付けられている。これら回転刃１６４が取り付けられている位置は、隣接する塗工部分１００の間の非塗工部分１０２の中央である（図２、図３参照）。回転刃１６４の回転速度は走行速度よりも遅く、回転方向は切断位置で走行方向と同じ方向である。

切断装置１６は、切断支持ロール１６１に支持されている１枚のウエブＷを回転する４枚の回転刃１６４によって所定間隔毎に切断し（図２、図３参照）、５枚のウエブ（以下、「分割ウエブ」という）Ｗ１〜Ｗ５に分割する。この場合に、１枚のウエブＷの非塗工部分１０２に回転刃１６４が当たるため、乾燥していない塗工部分１００には切断によって皺が発生しない。また、回転刃１６４の回転速度は走行速度よりも遅く、回転方向は切断位置で走行方向と同じ方向であるため、切断時にウエブＷに対し力がかからず皺が発生しない。

（４）離間装置１８
次に、離間装置１８について図３〜図５に基づいて説明する。

離間装置１８は、５枚に切断された分割ウエブＷ１〜Ｗ５に関して、隣接する分割ウエブＷがそれぞれ接触しないように上下に段違いに搬送路を変更するものであり、下ガイドロール１８１と上ガイドロール１８２とよりなる。

下ガイドロール１８１は、切断装置１６の直後に設けられ、分割ウエブＷ１〜Ｗ５の中で分割ウエブＷ１，Ｗ３，Ｗ５の位置に設けられ、各下ガイドロール１８１の間は下回転軸１８３によって直結され、分割ウエブＷ２，Ｗ４が接触しない。

上ガイドロール１８２は、下ガイドロール１８１の直後に設けられ、かつ、下ガイドロール１８１よりも上方に設けられている。また、上ガイドロール１８２は、分割ウエブＷ２，Ｗ４の位置に設けられ、かつ、その間は上回転軸１８４によって直結され、分割ウエブＷ１，Ｗ３，Ｗ５は、上回転軸１８４に接触しない。

この離間装置１８によって、分割ウエブＷ１，Ｗ３，Ｗ５は下ガイドロール１８１によって下側の搬送路にガイドされ、分割ウエブＷ２，Ｗ４は上ガイドロール１８２によって上側の搬送路をガイドされる。したがって、互いに隣接する分割ウエブＷ同士が接触せず、皺が発生したり擦れたりすることがない。

（５）拡幅装置２０
次に、拡幅装置２０について図３〜図５に基づいて説明する。

拡幅装置２０は、隣接する分割ウエブＷ１〜Ｗ５をそれぞれ左右方向に引き離して所定の隙間を形成して、隣接する分割ウエブＷ同士が接触しないようにする。

拡幅装置２０としては、エキスパンダロール２０１を用いる。エキスパンダロール２０１は、軸２０２にベアリング（図示せず）が設けられ、このベアリングの外周にロール外周面２０３が設けられ、このロール外周面２０３が軸２０２に対して垂直方向に湾曲している。ロール外周面２０３の表面は、ゴムなどの摩擦力を生じる部材で被覆されている。

エキスパンダロール２０１にそれぞれ搬送された分割ウエブＷ１〜Ｗ５は、このエキスパンダロール２０１が垂直方向に湾曲しているので左右方向にそれぞれ異なった角度で付勢され、隣接する分割ウエブＷ間の隙間が、１〜１０ｍｍになる。

（６）熱処理装置２２
次に、熱処理装置２２について図１、図７、図８に基づいて説明する。

熱処理装置２２は、図１に示すように断熱性を有する熱処理室２２１内部を５枚の分割ウエブＷ１〜Ｗ５が水平に前後方向に走行する。熱処理室２２１の内部は、６０℃〜２００℃である。

熱処理室２２１の前面には、分割ウエブＷ１〜Ｗ５の搬入口２２２が設けられ、後面には搬出口２２３が設けられている。

熱処理室２２１の搬送路の下方には、分割ウエブＷ１〜Ｗ５をそれぞれ回転支持する支持ロール２２４が前後方向に複数設けられている。この支持ロール２２４には、所定間隔毎に環状の隔壁２２５が設けられ、隣接する分割ウエブＷを接触させないように搬送できる。

熱処理室２２１の天井面には、外部から空気を取り込むファン２２９が設けられ、段２２９の下部には、取り込んだ空気を加熱する加熱部２２８が設けられている。

熱処理室２２１内部の上方には、前後方向にダクト２２６が設けられ、ダクト２２６の上後端部が加熱部２２８と繋がっている。ダクト２２６の下面には所定間隔毎にノズル２２７が設けられている。ノズル２２７は、分割ウエブＷ１〜Ｗ５の幅方向に沿って設けられ、下面にスリット状の吹き出し口が設けられ、この吹き出し口から熱風が下方に吹き出す（図８参照）。

熱処理室２２１においては、拡幅装置２０によって互いに隙間を有する５枚の分割ウエブＷ１〜Ｗ５が、支持ロール２２４の隔壁２２５，２２５の間をそれぞれ搬送され（図７参照）、ノズル２２７の吹き出し口から熱風が、分割ウエブＷの上面の塗工部分１００に当てられ、塗工液が乾燥する（図８参照）。この場合に、従来のように１枚のウエブＷにストライプ塗工されたものでなく、切断された各分割ウエブＷにそれぞれ塗工部分１００が設けられているため皺が発生しない。

（７）蛇行装置２４と巻取り装置２６
次に、蛇行装置２４と巻取り装置２６について図１に基づいて説明する。

蛇行装置２４は、分割ウエブＷ毎に設けられ、熱処理された５枚の分割ウエブＷ１〜Ｗ５を個々に蛇行修正ロールによって、蛇行状態を修正する。

巻取り装置２も、分割ウエブＷ毎に設けられ、蛇行状態が修正された分割ウエブＷ１〜Ｗ５をそれぞれ芯に巻き取る。

（８）効果
本実施形態のウエブＷの製造装置１０であると、１枚のウエブＷに塗工液をストライプ塗工を施し、次に５枚の分割ウエブＷ１〜Ｗ５に切断し、次に熱処理を行って塗工液を乾燥させるため、従来のように皺が発生しない。

また、蛇行装置２４と巻取り装置２６は、分割ウエブＷ１〜Ｗ５毎に設けられているため、分割ウエブＷ１〜Ｗ５毎にテンションや走行速度や蛇行を調整できる。

また、従来、１枚のウエブＷに塗工液をストライプ塗工を施しているため、塗工部分は熱によって縮み、非塗工部分はその縮みが少ない。そのため熱処理室内部で従来は皺が発生していた。そのため、この皺の発生を防止するため従来においては、熱処理室の加熱温度をできるだけ低くし、かつ、走行速度をゆっくり走らせて、皺の発生を防止していた。これに対して、本実施形態においては、分割ウエブＷ１〜Ｗ５毎に塗工部分１００が設けられているため、従来のように塗工部分１００と非塗工部分１０２との熱収縮の差による皺が発生しない。したがって、熱処理室２２１内部の加熱温度を高くすることができ、かつ、走行速度を速くでき、分割ウエブＷの生産効率を従来より向上させることができる。

（９）変更例
上記実施形態の変更例について説明する。

上記実施形態では、１枚のウエブＷを５枚の分割ウエブＷに切断したが、これに限らず２枚以上の分割ウエブＷに切断すればよい。

また、上記実施形態では、拡幅装置２０として、エキスパンダロール２０１を１個だけ設けたが、さらに、間隔を広げるために２個のエキスパンダロール２０１を並べてもよい。

また、上記実施形態では、拡幅装置２０として、エキスパンダロール２０１を用いたが、他の拡幅装置を用いても良い。

また、上記実施形態では、拡幅装置２０の直後に熱処理室２２１を設けたが、これに加えて拡幅装置２０と熱処理室２２１の搬入口２２２との間に、５枚の分割ウエブＷ１〜Ｗ５を支持する隔壁２２５を有する支持ロールを設けてもよい。この支持ロールの構造は、熱処理室２２１内部の支持ロール２２１と同様の構造である。

また、上記実施形態では、塗工装置１４においては、ダイ１４１によってストライプ塗工を行ったが、これに限らず例えば、リッブコータ型塗工装置（特開平７−２７５７７３号公報参照）、毛管現象を利用した塗工装置（特開２００８−２６４７８２号公報参照）などのストライプ塗工が可能な塗工装置を用いてもよい。

上記では本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０・・・製造装置、１４・・・塗工装置、１６・・・切断装置、１８・・・離間装置、２０・・・拡幅装置、２２・・・熱処理装置、１６１・・・切断支持ロール、１６２・・・回転切断部、１６３・・・回転軸、１６４・・・回転刃、１８１・・・下ガイドロール、１８２・・・上ガイドロール、２０１・・・エキスパンダロール、２２４・・・支持ロール、２２５・・・隔壁、２２６・・・ダクト、２２７・・・ノズル

Claims (10)

1. 所定間隔毎に塗工液を上面に複数の塗工部をストライプ塗工した一枚のウエブを、走行させながら前記所定間隔毎に非塗工部を長手方向に切断して複数の分割ウエブを形成する切断手段と、
   前記所定間隔毎に切断した複数の前記分割ウエブを並べた状態で、かつ、隣接する前記分割ウエブの間に隙間を設けた状態で、それぞれ搬送路を走行させつつ、熱風を上方から当てて熱処理を行う熱処理手段と、
   を有したウエブの製造装置。
2. 前記熱処理手段は、
   前記各分割ウエブが走行する熱処理室と、
   前記熱処理室の内部であって、前記各分割ウエブの搬送路の下方に配され、走行する前記各分割ウエブを並べた状態で、かつ、隣接する前記分割ウエブの間に前記隙間を設けた状態で、それぞれ支持しながら回転する支持ロールと、
   前記熱処理室の内部であって、前記各分割ウエブの前記搬送路の上方に配され、走行する前記各分割ウエブの上面に熱風を吹き出すノズルと、
   を有した請求項１に記載のウエブの製造装置。
3. 前記熱処理手段の前記支持ロールは、走行する前記各分割ウエブを並べた状態で、かつ、隣接する前記分割ウエブの間の前記隙間を設けた状態で保持する隔壁が前記所定間隔毎に設けられている、
   請求項２に記載のウエブの製造装置。
4. 前記切断手段は、
   前記ウエブの搬送路の上方に配され、かつ、前記所定間隔毎に前記ウエブの前記非塗工部を切断する回転刃が設けられた回転切断部と、
   前記ウエブを挟んで前記回転刃の下方に配され、前記切断されるウエブを支持しながら回転する切断支持ロールと、
   を有した請求項１乃至３のいずれか一項に記載のウエブの製造装置。
5. 前記切断手段の前記回転刃の回転方向が、前記ウエブの切断部分において前記ウエブの走行方向と同じ方向であり、
   前記回転刃の回転速度が、前記ウエブの走行速度より遅い、
   請求項４に記載のウエブの製造装置。
6. 前記切断手段の後に、切断された前記各分割ウエブの間隔をそれぞれ拡げる拡幅ロールが設けられている、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載のウエブの製造装置。
7. 前記切断手段の後に、切断されて並んだ状態にある前記分割ウエブに関して、隣接する各分割ウエブの高さをそれぞれ上下互い違いにする上ガイドロールと、下ガイドロールとが設けられ、
   前記上ガイドロールによって一の前記分割ウエブが前記搬送路の上方にガイドされ、
   前記下ガイドロールによって前記一の分割ウエブと隣接する他の前記分割ウエブが前記搬送路の下方にガイドされる、
   請求項１乃至６のいずれか一項に記載のウエブの製造装置。
8. 前記ウエブが、金属箔である、
   請求項１乃至７のいずれか一項に記載のウエブの製造装置。
9. 所定間隔毎に塗工液を上面に複数の塗工部をストライプ塗工した一枚のウエブを、走行させながら前記所定間隔毎に非塗工部を長手方向に切断して複数の分割ウエブを形成し、
   前記所定間隔毎に切断した複数の前記分割ウエブを並べた状態で、かつ、隣接する前記分割ウエブの間に隙間を設けた状態で、それぞれ走行させつつ、熱風を上方から当てて熱処理を行う、
   ウエブの製造方法。
10. 前記分割ウエブが、リチウム二次電池、又は、リチウムイオン電池の電極板である、
    請求項９に記載のウエブの製造方法。

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