JP6476782B2 - 電極の製造方法および電極の製造装置 - Google Patents

Description

この発明は、電極の製造方法および電極の製造装置に関し、特に、金属箔の少なくとも一方の面に活物質層を有する電極の製造方法および電極の製造装置に関する。

近年、リチウムイオン二次電池は、電子機器の電源だけでなく、ハイブリッド車や電気自動車の電源として採用されている。通常、リチウムイオン二次電池の電池ケース内には、発電要素としての電極組立体が収容されており、電極組立体は金属箔に正極活物質を塗布した正極と、金属箔に負極活物質を塗布した負極と、正極と負極との間に介在されるセパレータとを有している。電極組立体としては、例えば、巻回型の電極組立体と積層型の電極組立体が存在する。巻回型の電極体は、長尺状の正極および負極の間にセパレータを介在させた電極シートを巻回することにより形成されている。一方、積層型の電極組立体は、多数枚の正極、負極およびセパレータが交互に積層される構造を有する。

ところで、電極組立体の電極（正極および負極）の製造の際は、シート状の電極シートがロール状に巻かれる場合がある。ロール状に巻かれた電極シートには、巻き癖による反り（以下「巻き反り」と表記する）が生じるという問題がある。ロール状に巻かれた電極シートに巻き反りが生じると、電極シートから得た電極を積層して形成される電極組立体をケースに収容するとき、電極がケースに接触してしまうおそれがあり、電極の巻き反りを極力抑えることが望まれている。また、電極に巻き反りが生じていると、電極組立体において正極と負極との位置ずれが生じて容量が低下する等、電池の性能に影響を与えるおそれがあり好ましくない。このため、ロール状に巻かれた電極シートの巻き反りの解消が要請されている。

電極の巻き反りの解消を目的とする従来の技術としては、例えば、特許文献１に開示された電極の製造方法を挙げることができる。特許文献１に開示された電極の製造方法では、ロール状に金属箔が巻取られた状態で塗工部を加熱する一次焼成工程と、一次焼成工程での巻取り状態に対して金属箔を表裏反転させてロール状に巻直す巻直し工程と、金属箔を表裏反転させた状態で塗工部を加熱する二次焼成工程と、を有する。特許文献１に開示された電極の製造方法によれば、一次焼成工程で塗工部に生じた湾曲と、二次焼成工程で塗工部に生じた湾曲とが打ち消しあって、得られる電極の反りが抑えられる。

特開２０１４−７８４３６号公報

しかしながら、特許文献１に開示された電極の製造方法では、二次焼成工程の加熱により電極シートに湾曲が生じることが回避できず、依然として、焼成後のロール状に巻かれた電極シートに巻き反りが残るという問題がある。また、焼成後のロール状の電極シートが、例えば、長期にわたって保管されていると、電極シートに生じる巻き反りがさらに強くなる。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、電極の巻き反りを抑制することができる電極の製造方法および電極の製造装置の提供にある。

上記の課題を解決するために、本発明は、金属箔の少なくとも一方の面に活物質層を備え、ロール状に巻かれた巻取状態の電極シートを引き出す引き出し工程と、引き出された電極シートを電極の形状に成形する成形工程とを有する電極の製造方法において、前記引き出し工程では、巻取状態から引き出される前記電極シートを、前記電極シートの巻き反りの方向と逆方向へ反らせて前記巻き反りを矯正する複数の矯正ローラーに順に接触させ、前記矯正ローラーと前記電極シートとの接触範囲により逆反り接触角が規定されるとき、前記逆反り接触角度の総和が３６０°を越え、前記ロール状に巻かれた巻取状態の電極シートの巻取り径の減少に応じて、前記矯正ローラーにおける前記逆反り接触角を増大する方向へ前記矯正ローラーを移動し、前記巻取り径は巻取り径検出手段によって検出される。

本発明では、ロール状に巻かれた巻取状態の電極シートは、複数の矯正ローラーにより巻き反りの方向と逆方向へ反って接触されて引き出される。逆反り接触角は、矯正ローラーと電極シートとの接触範囲により規定されるが、逆反り接触角度の総和が３６０°を越え、矯正ローラーはロール状に巻かれた巻取状態の電極シートの巻取り径の減少に応じて、矯正ローラーにおける逆反り接触角を増大する方向へ移動し、巻取り径は巻取り径検出手段によって検出される。電極シートの巻取り径は、電極シートの引き出しに伴い減少することから、電極シートの巻き反りを矯正することができる。従って、成形工程において得られる電極の巻き反りを抑制することができる。また、電極シートは巻取り中心に近いほど巻き反りが強い傾向にあるが、巻取りの径の減少に応じて矯正ローラーが移動して逆反り接触角を増大させるから強い巻き反りも矯正することができる。

また、上記の電極の製造方法において、前記引き出し工程では、前記電極シートを前記巻き反りの方向と同方向に反らせる送出ローラーに接触させ、前記送出ローラーにおける前記電極シートの接触範囲により前記逆反り接触角度よりも小さい順反り接触角が規定されるとき、前記逆反り接触角度と前記順反り接触角度の差は、３６０°を越える構成としてもよい。
この場合、引き出される電極シートを巻き反りの方向と同方向に反らせる送出ローラーに接触させても、逆反り接触角度の総和は順反り接触角度よりも大きく、逆反り接触角度と前記順反り接触角度の差は、３６０°を越えるため、電極シートの巻き反りを矯正することができる。

また、本発明は、金属箔の少なくとも一方の面に活物質層を備え、ロール状に巻かれた巻取状態の電極シートを引き出す引き出し工程と、引き出された電極シートを電極の形状に成形する成形工程とを有する電極の製造方法において、前記引き出し工程では、巻取状態から引き出される前記電極シートを、前記電極シートの巻き反りの方向と逆方向へ反らせて前記巻き反りを矯正する複数の矯正ローラーに順に接触させ、前記矯正ローラーと前記電極シートとの接触範囲により逆反り接触角が規定されるとき、前記逆反り接触角度の総和が３６０°を越え、前記巻取状態から引き出される前記電極シートの引き出し経路は、前記ロール状に巻かれた巻取状態の電極シートを支持する電極ロールの周囲を１周以上周回する経路であることを特徴とする。

さらに、本発明では、金属箔の少なくとも一方の面に活物質層を備え、ロール状に巻かれた巻取状態の電極シートを引き出す引き出し機構と、引き出された電極シートから切断又は打ち抜きにより電極を成形する成形機構とを有する電極の製造装置において、前記引き出し機構は、前記ロール状に巻かれた巻取状態の電極シートを支持する電極ロールと、前記電極シートが巻き反りの方向と逆方向へ反って順に接触するように、連続して配置される複数の矯正ローラーと、前記ロール状に巻かれた巻取状態の電極シートの巻取り径を検出する巻取り検出手段と、前記矯正ローラーを移動させるローラー移動手段と、を備え、前記矯正ローラーと前記電極シートとの接触範囲により逆反り接触角が規定されるとき、前記逆反り接触角度の総和が３６０°を越え、前記ローラー移動手段は、前記巻取り径の減少に応じて、前記矯正ローラーにおける前記逆反り接触角を増大する方向へ前記矯正ローラーを移動させることを特徴とする。

本発明によれば、巻取状態から引き出される電極シートは、矯正ローラーにより電極シートの巻き反りの方向と逆方向へ反らされるから、電極シートの巻き反りを矯正することができる。逆反り接触角度の総和を３６０°を越え、矯正ローラーはロール状に巻かれた巻取状態の電極シートの巻取り径の減少に応じて、矯正ローラーにおける逆反り接触角を増大する方向へ移動し、巻取り径は巻取り径検出手段によって検出される。電極シートの巻取り径は、電極シートの引き出しに伴い減少することから、電極シートの巻き反りを矯正することができる。また、電極シートは巻取り中心に近いほど巻き反りが強い傾向にあるが、巻取りの径の減少に応じて矯正ローラーが移動して逆反り接触角を増大させるから強い巻き反りも矯正することができる。
また、本発明は、金属箔の少なくとも一方の面に活物質層を備え、ロール状に巻かれた巻取状態の電極シートを引き出す引き出し機構と、引き出された電極シートから切断又は打ち抜きにより電極を成形する成形機構とを有する電極の製造装置において、前記引き出し機構は、前記ロール状に巻かれた巻取状態の電極シートを支持する電極ロールと、前記電極シートが巻き反りの方向と逆方向へ反って順に接触するように、連続して配置される複数の矯正ローラーと、を備え、前記矯正ローラーと前記電極シートとの接触範囲により逆反り接触角が規定されるとき、前記逆反り接触角度の総和が３６０°を越え、前記複数の矯正ローラーは５つ以上であり、前記複数の矯正ローラーの回転軸心は、前記電極ロールの回転軸心を取り囲むように配置されていることを特徴とする。

本発明は、電極の巻き反りを抑制することができる電極の製造方法および電極の製造装置を提供することができる。

参考例１に係る二次電池の分解斜視図である。 参考例１に係る二次電池の縦断面図である。 電極組立体の一部の分解斜視図である。 参考例１に係る電極の製造装置における引き出し機構を示す概略側面図である。 参考例１に係る電極の製造装置における成形機構を示す概略側面図である。 第１の実施形態に係る電極の製造装置における引き出し機構を示す概略側面図である。 第２の実施形態に係る電極の製造装置における引き出し機構を示す概略側面図である。

（参考例１）
以下、本発明の参考例１に係る電極の製造装置および電極の製造装置を用いた電極の製造方法について図面を参照して説明する。本参考例では、まず、電極の製造装置により製造される電極を備える蓄電装置としての二次電池について説明する。本参考例の二次電池は、具体的にはリチウムイオン二次電池である。

図１および図２に示すように、本参考例の二次電池１０は角型の二次電池である。二次電池１０の電池ケース１１には電極組立体１２が収容されている。図１に示す電池ケース１１の長手方向を左右方向として示し、電池ケース１１の高さ方向を上下方向として示すほか、電池ケース１１の短手方向を前後方向として示す。電池ケース１１の高さ方向は電極組立体１２の収容方向と一致する。電極組立体１２は、電池機能（充電・放電など）を生じさせる発電要素である。

図１、図２に示すように、電池ケース１１は、有底筒状のケース本体１３と、ケース本体１３の開口１４を閉塞する矩形平板状の蓋体１５を有している。ケース本体１３および蓋体１５は金属材料（例えば、アルミニウム）により形成されている。蓋体１５はケース本体１３に対してレーザー溶接により固定される。図２に示すように、ケース本体１３の内面には、電池ケース１１に収容された電極組立体１２との絶縁を図るための絶縁部材としての絶縁シート１６が貼着されている。また、蓋体１５の内側面には、電池ケース１１に収容された電極組立体１２との絶縁を図るための絶縁部材としての絶縁シート１７が貼着されている。蓋体１５には一対の通孔１８が形成されている。

図３に示すように、電極組立体１２は、シート状の正極２１とシート状の負極２２とを備える。正極２１および負極２２は電極に相当する。正極２１は、矩形の正極本体２３と、正極本体２３の縁部に形成される帯状の正極集電体２４を有する。正極本体２３は、正極金属箔２５と、正極金属箔２５の両面に塗工された正極活物質により形成された正極活物質層２６を有する。正極集電体２４は正極金属箔２５により形成されており、正極集電体２４には、正極活物質が塗工されていない。なお、本参考例の正極金属箔２５はアルミニウム箔である。

負極２２は、矩形の負極本体２７と、負極本体２７の縁部に形成される帯状の負極集電体２８を有する。負極本体２７は、負極金属箔２９と、負極金属箔２９の両面に塗工された負極活物質により形成された負極活物質層３０を有する。負極集電体２８は負極金属箔２９により形成されており、負極集電体２８には、負極活物質が塗工されていない。なお、本参考例の負極金属箔２９は銅箔である。負極本体２７の左右および上下の寸法は、正極本体２３より僅かに大きく設定されている。

電極組立体１２は、正極２１と負極２２の間を絶縁するセパレータ３１を介在させ、複数の正極２１および複数の負極２２が絶縁状態を保ちつつ交互に積層される層状をなす。つまり、本参考例の電極組立体１２は、複数の正極２１および複数の負極２２が絶縁状態を保ちつつ交互に積層される積層型電極組立体である。セパレータ３１は、負極本体２７とほぼ同じ寸法に設定されている。電極組立体１２は、例えば、図３に示すように、複数の正極２１と複数の負極２２を積層して構成される。

各正極集電体２４は、電極組立体１２の積層方向に沿って列状に配置されている。各負極集電体２８は、正極集電体２４と重ならないように、正極集電体２４と同様に、積層方向に沿って列状に配置されている。本参考例において、各正極集電体２４は互いに同一寸法に設定されており、負極集電体２８も同様に互いに同一寸法に設定されている。各正極集電体２４は、電極組立体１２における前部側に集められて正極集電群３２を形成する。各負極集電体２８は、正極集電体２４と同様に、電極組立体１２における前部側に集められて負極集電群３３を形成する。

正極集電群３２には正極集電板３４が接合され、負極集電群３３には負極集電板３５が接合されている。図２に示すように、正極集電板３４には、過電流保護回路３６を介して電気的に接続される正極端子３７が設けられている。また、負極集電板３５には、過電流保護回路３６を介して電気的に接続される負極端子３８が設けられている。蓋体１５の一方の通孔１８に正極端子３７が挿通され、他方の通孔１８に負極端子３８が挿通されている。絶縁リング３９が正極端子３７および負極端子３８に装着され、絶縁リング３９により蓋体１５と正極端子３７および負極端子３８との絶縁が図られている。

次に、本参考例１に係る電極の製造装置について説明する。電極の製造装置は、図４に示す引き出し機構４０と、図５に示す成形機構４１を備えている。なお、説明の便宜上、図４、図５の左を前方として右を後方とする。引き出し機構４０は、金属箔の少なくとも一方の面に活物質層を備え、ロール状に巻かれた巻取状態の電極シートＳを引き出すための機構である。成形機構４１は、引き出し機構４０から引き出された電極シートＳを電極（正極２１又は負極２２）の形状に成形するための機構である。本参考例では、正極２１の製造装置を例示して説明し、負極２２の製造装置については正極２１の製造装置と同じであるため、正極２１の製造装置の説明を援用し、説明を省略する。

図４に示す引き出し機構４０は、ロール状に巻かれた巻取状態の正極用の電極シートＳを支持する電極ロール４２と、電極シートＳの引き出し経路に配置される複数のローラー４３〜４８とを備えている。電極ロール４２は、回転軸心が水平になるように保持されているほか、駆動源（図示せず）の回転力の伝達を受けて回転可能である。電極ロール４２にロール状に巻かれている電極シートＳは電極ロール４２に巻かれた巻取状態のままで焼成されており、電極シートＳには巻反りが存在する。

複数のローラー４３〜４８は、電極シートＳの引き出し経路の上流側から下流側に向けて順に配置されている。本参考例では、最も上流側のローラーを第１ローラー４３とし、順に第２ローラー４４、第３ローラー４５、第４ローラー４６、第５ローラー４７とし、電極シートＳの引き出し経路において最も下流側となるローラーを第６ローラー４８としている。第１ローラー４３〜第６ローラー４８の回転軸心は、電極ロール４２の回転軸心と平行である。第１ローラー４３〜第６ローラー４８は転動自在であって、電極ロール４２を取り囲むように配置されている。本参考例では、第１ローラー４３〜第６ローラー４８の下流側には、電極シートＳを引き出すための駆動ローラー（図示せず）が設けられている。

本参考例では、電極ロール４２における電極シートＳの引き出し開始の位置は、電極ロール４２の下方であって、引き出し開始の位置から前方斜め上方へ電極シートＳを向かわせる位置に第１ローラー４３が配置されている。第１ローラー４３の下方に第２ローラー４４が配置され、第２ローラー４４の後方に第３ローラー４５が配置されている。第３ローラー４５の上方に第４ローラー４６が配置され、第４ローラー４６の前方であって第１ローラー４３のほぼ上方に第５ローラー４７が配置されている。第５ローラー４７の前方斜め下方に第６ローラー４８が配置されている。従って、電極シートＳの引き出し経路は、電極ロール４２の周囲をほぼ１周する経路となっている。

本参考例では、電極ロール４２と駆動ローラーの回転により第１ローラー４３〜第５ローラー４７に対して電極シートＳが巻き反りの方向と逆方向へ反って順に接触するように引き出される。従って、連続して配置される複数の第１ローラー４３〜第６ローラー４８のうち、第１ローラー４３〜第５ローラー４７は、電極シートＳの巻き反りの方向と逆方向へ反らせて巻き反りを矯正する矯正ローラーに相当する。一方、電極シートＳの引き出し経路において最も下流側となる第６ローラー４８に対して電極シートＳが巻き反りの方向と同じ方向へ反って接触するように引き出される。従って、第６ローラー４８は電極シートＳを巻き反りの方向と同方向に反らせる送出ローラーに相当する。

第１ローラー４３〜第５ローラー４７は、電極シートＳの巻き反りの方向と逆方向へ反らせて電極シートＳと接触する。第１ローラー４３〜第５ローラー４７では電極シートＳとの接触範囲が存在する。接触範囲は、第１ローラー４３〜第５ローラー４７のそれぞれのローラー外周面において電極シートＳが接触する周方向の範囲である。第１ローラー４３〜第５ローラー４７の接触範囲によって、第１ローラー４３〜第５ローラー４７のそれぞれに対応する逆反り接触角θ１〜θ５が規定される。本参考例では、第１ローラー４３の逆反り接触角θ１は１５０°であり、第２ローラー４４の逆反り接触角θ２、第３ローラー４５の逆反り接触角θ３および第４ローラー４６の逆反り接触角θ４は９０°である。第５ローラー４７の逆反り接触角θ５は８０°である。従って、逆反り接触角の総和は、５００°である。

第６ローラー４８は、電極シートＳの巻き反りの方向と同じ方向へ反らせて電極シートＳと接触する。第６ローラー４８では電極シートＳとの接触範囲が存在する。接触範囲は、第６ローラー４８のローラー外周面において電極シートＳが接触する周方向の範囲である。第６ローラー４８の接触範囲によって、第６ローラー４８に対応する順反り接触角θ６が規定される。本参考例では、第６ローラー４８の順反り接触角θ６は８０°であって、順反り接触角の総和は８０°である。ここで、逆反り接触角の総和５００°と順反り接触角の総和８０°を差し引きすると、逆反り接触角が４２０°となる。

本参考例では、逆反り接触角の総和および逆反り接触角度と順反り接触角度との差について、予め設定角度３６０°が設定されている。本参考例の電極シートＳの場合、逆反り接触角度と順反り接触角度との差が３６０°を越えることによって、電極シートＳの巻き反りが解消されることが発明者の知見により予め把握されている。本参考例では、逆反り接触角度の総和５００°は、予め設定した設定角度３６０°を越えている。逆反り接触角度５００°と順反り接触角度８０°との差は４２０°であって、設定角度３６０°を越えている。逆反り接触角度の総和が設定角度より大きく、また、逆反り接触角度の総和が順反り接触角度よりも大きく、逆反り接触角度と順反り接触角度の差が設定角度よりも大きく設定されている。このことにより、電極シートＳが第１ローラー４３から第６ローラー４８を通って引き出されると、電極シートＳの巻反りが矯正される。

次に、成形機構４１について説明する。図５に示す成形機構４１は、引き出し機構４０により引き出された電極シートＳを搬送する電極シート搬送装置（図示せず）と、引き出された電極シートＳを打ち抜いて正極２１を得る打ち抜き装置４９と、得られた電極を搬送する電極搬送装置（図示せず）を有する。打ち抜き装置４９は、固定された下型５０と昇降する上型５１とを備えている。

次に、正極２１の製造方法について説明する。本参考例の正極２１の製造方法は、ロール状に巻かれた巻取状態の電極シートＳを引き出し機構４０により引き出す引き出し工程と、引き出された電極シートＳを成形機構４１により正極２１の形状に成形する成形工程とを有する。

引き出し工程では、電極ロール４２と駆動ローラーの回転により電極シートＳが第１ローラー４３を通る。電極シートＳは、第１ローラー４３を通るとき、巻き反りと逆方向へ反って第１ローラー４３のローラー外周面と接触する。電極シートＳは、第１ローラー４３の逆反り接触角１５０°に対応して巻き反りと逆方向へ反り、巻き反りが矯正される。

次に、電極シートＳは第２ローラー４４を通るが、このとき、巻き反りと逆方向へ反って第２ローラー４４のローラー外周面と接触する。電極シートＳは、第１ローラー４３の逆反り接触角９０°に対応して巻き反りと逆方向へ反り、巻き反りが矯正される。次に、電極シートＳは第３ローラー４５を通り、巻き反りと逆方向へ反って第３ローラー４５のローラー外周面と接触する。電極シートＳは、第２ローラー４４と同様に逆反り接触角９０°に対応して巻き反りと逆方向へ反り、巻き反りが矯正される。次に、電極シートＳは第４ローラー４６を通り、巻き反りと逆方向へ反って第４ローラー４６のローラー外周面と接触する。電極シートＳは、第２ローラー４４、第３ローラー４５と同様に逆反り接触角９０°に対応して巻き反りと逆方向へ反り、巻き反りが矯正される。

次に、電極シートＳは第５ローラー４７を通り、巻き反りと逆方向へ反って第５ローラー４７のローラー外周面と接触する。電極シートＳは、第５ローラー４７の逆反り接触角８０°に対応して巻き反りと逆方向へ反り、巻き反りが矯正される。

次に、電極シートＳは第６ローラー４８を通る。このとき、電極シートＳは巻き反りと同じ方向へ反って第５ローラー４７のローラー外周面と接触する。電極シートＳは、第５ローラー４７の順反り接触角８０°に対応して巻き反りと同じ方向へ反り、電極シートＳの巻き反りは助長される。しかしながら、本参考例では、逆反り接触角の総和が５００°であり、順反り接触角の総和が８０°であるため、逆反り接触角の総和５００°と順反り接触角の総和８０°を差し引きすると、逆反り接触角が４２０°となる。このため、第６ローラー４８から引き出された電極シートＳは、逆反り接触角が４２０°に相当する巻き方向と逆方向へ逆反りして巻き反りの矯正を受けている。その結果、第６ローラー４８から引き出された電極シートＳは巻き反りが殆ど解消された状態にある。

次に、引き出し工程において巻き反りが矯正された電極シートＳは成形工程へ進む。成形工程では、電極シートＳは成形機構４１の打ち抜き装置４９により連続的に打ち抜かれて正極２１が成形される。打ち抜き装置４９により打ち抜かれた正極２１は、電極組立体を組み立てる組み立て工程等の次工程へ搬送される。

本参考例の電極の製造方法および電極の製造装置は以下の作用効果を奏する。
（１）ロール状に巻かれた巻取状態の電極シートＳは、第１ローラー４３〜第５ローラー４７により巻き反りの方向と逆方向へ反って接触されて引き出される。第１ローラー４３〜第５ローラー４７のそれぞれの逆反り接触角θ１〜θ５は、第１ローラー４３〜第５ローラー４７と電極シートＳとの接触範囲により規定されるが、逆反り接触角度の総和が、予め設定した設定角度を越える。このことから、電極シートＳの巻き反りを矯正することができる。従って、成形工程において得られる電極（正極２１、負極２２）の巻き反りを抑制することができる。

（２）引き出される電極シートＳを巻き反りの方向と同方向に反らせる第６ローラー４８に接触させても、逆反り接触角度の総和は５００°であり、順反り接触角度の８０°よりも大きい。また、逆反り接触角度と順反り接触角度の差は４２０°であって、設定角度３６０°を越える。このため、電極シートＳの巻き反りを矯正することができる。

（３）引き出される電極シートＳの引き出し経路が電極ロール４２の周囲を回りこむように形成されるため、上下方向のスペースを引き出しに必要なスペースとして有効活用することができる。このため、電極シートＳの引き出しに必要な水平方向のスペースの増大化を抑制することができる。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る電極の製造装置および電極の製造装置を用いた電極の製造方法について説明する。本実施形態では、矯正ローラーとしての第１ローラーを、ロール状に巻かれた巻取状態の電極シートの巻取り径の減少に応じて、矯正ローラーにおける逆反り接触角を増大する方向へ移動する構成としている。参考例１と同一の構成については参考例１の説明を援用し、符号を共通して用いる。

図６に示すように、引き出し機構４０における第１ローラー４３は、ローラー移動手段（図示せず）により一定の範囲を往復移動できるように設けられている。一定の範囲については、具体的には、電極ロール４２と第６ローラー４８との間に設定される第１位置と、第１位置よりも後方斜め上方の第２位置と、の間を一定の範囲としている。なお、説明の便宜上、図６の左を前方として右を後方とする。

図６では、第１位置に位置する第１ローラー４３を仮想線にて示し、第２位置に位置する第１ローラー４３を実線にて示す。電極ロール４２に巻かれた電極シートＳの巻取り径が予め設定された第１設定径以上の場合には、第１ローラー４３が位置するように第１位置が設定されている。電極ロール４２に巻かれた電極シートＳの巻取り径が予め設定された第２設定径以下である場合には、第１ローラー４３が位置するように設定されている。電極ロール４２に巻かれた電極シートＳの巻取り径が、第１設定径未満であって第２設定径を超える場合には、巻取り径に応じて第１位置と第２位置の間に第１ローラー４３が位置する。

電極シートＳは巻取り中心に近いほど巻き反りが強い傾向にあり、本実施形態では、電極ロール４２に巻かれた電極シートＳの巻取り径が小さくなるにつれて、第１ローラー４３の逆反り接触角θ１を第１ローラー４３の移動により増大させる。第１ローラー４３が第１位置に位置するときの逆反り接触角θ１は、１５０°であり、第１ローラー４３が第２位置に位置するときの逆反り接触角θ１は、１６０°である。第１ローラー４３が第２位置に位置するとき、第２ローラー４４の逆反り接触角θ２は９０°から増加して１１０°となる。従って、第１ローラー４３が第２位置に位置するとき、逆反り接触角の総和は５３０°となる。第１ローラー４３が第２位置に位置するとき、第１ローラー４３が第１位置に位置するときと比較して、電極ロール４２における電極シートＳの引き出し開始の位置は高くなる。なお、本実施形態では、図示はしないが、電極ロール４２に巻かれた電極シートＳの巻取り径を検出する巻取り径検出手段と、巻取り径検出手段の検出信号に応じてローラー移動手段を制御する制御装置が設けられている。なお、本実施形態では、逆反り接触角θ１のみを増加させるように、第１ローラー４３を鉛直方向の上方へ移動させる構成を採用してもよい。この場合、下方の位置を第１位置とし、第１位置の上方の位置を第２位置とする。

本実施形態によれば、参考例１と同等の作用効果を奏する。
また、電極シートＳの巻取り径が電極シートＳの引き出しに伴い減少し、巻取りの径の減少に応じて第１ローラー４３が移動して逆反り接触角θ１を増大させる。このため、逆反り接触角の総和は増大し、電極シートＳに生じた強い巻き反りも矯正することができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る電極の製造装置および電極の製造装置を用いた電極の製造方法について説明する。本実施形態では、１０個のローラーを用い、逆反り接触角の総和を参考例１よりも大きく設定した例である。参考例１と同一の構成については参考例１の説明を援用し、符号を共通して用いる。

図７に示すように、複数のローラー６１〜７０は、電極シートＳの引き出し経路の上流側から下流側に順番に配置されている。本実施形態では、最も上流側のローラーを第１ローラー６１とし、順に第２ローラー６２、第３ローラー６３、第４ローラー６４、第５ローラー６５、第６ローラー６６、第７ローラー６７、第８ローラー６８、第９ローラー６９とし、電極シートＳの引き出し経路において最も下流側となるローラーを第１０ローラー７０としている。第１ローラー６１〜第１０ローラー７０の回転軸心は、電極ロール４２の軸心と平行である。第１ローラー６１〜第１０ローラー７０は転動自在であって、電極ロール４２を取り囲むように配置されている。本実施形態では、第１ローラー６１〜第１０ローラー７０の下流側には、電極シートＳを引き出すための駆動ローラー（図示せず）が設けられている。なお、説明の便宜上、図７の左を前方として右を後方とする。

本実施形態では、電極ロール４２における電極シートＳの引き出し開始の位置は、電極ロール４２の下方であって、引き出し開始の位置から前方斜め上方へ電極シートＳを向かわせる位置に第１ローラー６１が配置されている。第１ローラー６１の下方に第２ローラー６２が配置され、第２ローラー６２の後方に第３ローラー６３が配置されている。第３ローラー６３の上方に第４ローラー６４が配置され、第４ローラー６４の前方であって第１ローラー４３のほぼ上方に第５ローラー６５が配置されている。第５ローラー６５の下方に第６ローラー６６が配置され、第６ローラー６６の後方に第７ローラー６７が配置されている。第７ローラー６７の上方に第８ローラー６８が配置され、第８ローラー６８の前方であって第５ローラー６５のほぼ上方に第９ローラー６９が配置されている。第９ローラー６９の前方斜め下方に第１０ローラー７０が配置されている。従って、電極シートＳの引き出し経路は、電極ロール４２の周囲をほぼ２周する経路となっている。

本実施形態では、電極ロール４２と駆動ローラーの回転により第１ローラー６１〜第９ローラー６９に対して電極シートＳが巻き反りの方向と逆方向へ反って順に接触するように引き出される。従って、連続して配置される複数のローラー６１〜７０のうち、第１ローラー６１〜第９ローラー６９は、電極シートＳの巻き反りの方向と逆方向へ反らせて巻き反りを矯正する矯正ローラーに相当する。一方、電極シートＳの引き出し経路において最も下流側となる第１０ローラー７０に対して電極シートＳが巻き反りの方向と同じ方向へ反って接触するように引き出される。従って、第１０ローラー７０は電極シートＳを巻き反りの方向と同方向に反らせる送出ローラーに相当する。

第１ローラー６１〜第９ローラー６９は、電極シートＳの巻き反りの方向と逆方向へ反らせて電極シートＳと接触する。第１ローラー６１〜第９ローラー６９では電極シートＳとの接触範囲が存在する。接触範囲は、第１ローラー６１〜第９ローラー６９のそれぞれのローラー外周面において電極シートＳが接触する周方向の範囲である。第１ローラー６１〜第９ローラー６９の接触範囲によって、第１ローラー６１〜第９ローラー６９のそれぞれに対応する逆反り接触角θ１〜θ９が規定される。本実施形態では、第１ローラー６１の逆反り接触角θ１は１５０°である。また、第２ローラー６２の逆反り接触角θ２、第３ローラー６３の逆反り接触角θ３、第４ローラー６４の逆反り接触角θ４、第５ローラー６５の逆反り接触角θ５、第６ローラー６６の逆反り接触角θ６、第７ローラー６７の逆反り接触角θ７および第８ローラー６８の逆反り接触角θ８はいずれも９０°である。さらに、第９ローラー６９の逆反り接触角θ９は８０°である。従って、逆反り接触角の総和は、８６０°である。

第１０ローラー７０は、電極シートＳの巻き反りの方向と同じ方向へ反らせて電極シートＳと接触する。第１０ローラー７０では電極シートＳとの接触範囲が存在する。接触範囲は、第１０ローラー７０のローラー外周面において電極シートＳが接触する周方向の範囲である。第１０ローラー７０の接触範囲によって、第１０ローラー７０に対応する順反り接触角θ１０が規定される。本実施形態では、第１０ローラー７０の順反り接触角θ１０は８０°であって、順反り接触角の総和は８０°である。ここで、逆反り接触角の総和８６０°と順反り接触角の総和８０°を差し引きすると、逆反り接触角が７８０°となる。

本実施形態では、逆反り接触角の総和および逆反り接触角度と順反り接触角度の差について、予め設定角度３６０°が設定されている。従って、本実施形態では、逆反り接触角度の総和８６０°は、予め設定した設定角度３６０°を越えているとともに、逆反り接触角度の総和８６０°と順反り接触角度８０°の差は７８０°であり、設定角度３６０°を越えている。逆反り接触角度の総和が設定角度より大きく、また、逆反り接触角度の総和が順反り接触角度よりも大きく、逆反り接触角度と順反り接触角度の差が設定角度よりも大きく設定されている。このことにより、電極シートＳが第１ローラー６１から第１０ローラー７０を通って引き出されると、電極シートＳの巻反りが矯正される。

本実施形態によれば、参考例１と同等の作用効果を奏する。
また、本実施形態では、逆反り接触角の総和は、８６０°であって、逆反り接触角の総和８６０°と順反り接触角の総和８０°の差が、逆反り接触角７８０°である。このため、参考例１と比較すると、電極シートＳは巻き反りと逆方向へ十分に反らされ、より確実に巻き反りを矯正することができる。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。

○ 上記の実施形態では、電極ロールにおける電極シートの引き出し開始の位置は、電極ロールの下方であって、引き出し開始の位置から斜め上方へ電極シートを向かわせるようにしたが、この限りではない。電極シートの引き出し開始の位置は、電極ロールの周方向において自由であり、また、引き出し開始の位置から引き出される電極シートの引き出し方向について、特に制限を受けない。
○ 上記の実施形態では、引き出し機構において、電極シートを巻き反りの方向と同方向に反らせる送出ローラーとしての第６ローラー又は第１０ローラーを設けるとしたが、この限りではない。例えば、送出ローラーが設けられず、矯正ローラーが引き出し経路に配置されるようにしてもよい。あるいは、複数の送出ローラーを設けてもよいが、この場合、逆反り接触角度の総和が順反り接触角度よりも大きく、逆反り接触角度と順反り接触角度の差が、設定角度を越えるようにすればよい。なお、逆反り接触角度と順反り接触角度の差の上限は、電極シートの条件に応じて設定されるが、引き出された電極シートに逆反りが必要以上に残存しない範囲にて設定すればよい。
○ 上記の実施形態では、逆反り接触角度の総和が５００°又は８６０°を例示したが、逆反り接触角度の総和はこれに限らない。例えば、ローラーの数を増やして逆反り接触角度の総和が８６０°を超えるようにしてもよく、少なくとも、逆反り接触角度が予め設定した設定角度より大きければよい。なお、逆反り接触角度に対して予め設定される設定角度は３６０°に限定されない。設定角度は、例えば、３６０°以上でもよく、電極シートの寸法や材料等の条件や電極ロールへの巻取状態に応じて変更される。逆反り接触角の総和と順反り接触角の総和との差に対する設定角度も同様に、電極シートの寸法や材料等の条件や電極ロールへの巻取状態に応じて変更される。
○ 上記の実施形態では、成形工程において打ち抜き装置を有する成形機構により電極を得るとしたが、成形機構は打ち抜き装置以外の切断装置により電極を得るようにしてもよい。例えば、アブレシブウォータージェット装置を有する成形機構でもよく、この場合、アブレシブウォータージェット装置から研磨剤粒子を含む高圧流体を噴射することにより電極シートが切断されて電極を得ることができる。

１０ 二次電池
２１ 正極
２２ 負極
４０、６０ 引き出し機構
４１ 成形機構
４２ ロール軸
４３、６１ 第１ローラー
４４、６２ 第２ローラー
４５、６３ 第３ローラー
４６、６４ 第４ローラー
４７、６５ 第５ローラー
４８、６６ 第６ローラー
４９ 打ち抜き装置
６７ 第７ローラー
６８ 第８ローラー
６９ 第９ローラー
７０ 第１０ローラー
Ｓ 電極シート（正極用）
θ１、θ２、θ３、θ４、θ５、θ６、θ７、θ８、θ９、θ１０ 接触角

Claims (5)

1. 金属箔の少なくとも一方の面に活物質層を備え、ロール状に巻かれた巻取状態の電極シートを引き出す引き出し工程と、引き出された電極シートを電極の形状に成形する成形工程とを有する電極の製造方法において、
   前記引き出し工程では、巻取状態から引き出される前記電極シートを、前記電極シートの巻き反りの方向と逆方向へ反らせて前記巻き反りを矯正する複数の矯正ローラーに順に接触させ、
   前記矯正ローラーと前記電極シートとの接触範囲により逆反り接触角が規定されるとき、前記逆反り接触角度の総和が３６０°を越え、
   前記ロール状に巻かれた巻取状態の電極シートの巻取り径の減少に応じて、前記矯正ローラーにおける前記逆反り接触角を増大する方向へ前記矯正ローラーを移動し、前記巻取り径は巻取り径検出手段によって検出されることを特徴とする電極の製造方法。
2. 前記引き出し工程では、前記電極シートを前記巻き反りの方向と同方向に反らせる送出ローラーに接触させ、
   前記送出ローラーにおける前記電極シートの接触範囲により前記逆反り接触角度よりも小さい順反り接触角が規定されるとき、
   前記逆反り接触角度と前記順反り接触角度の差は、３６０°を越えることを特徴とする請求項１記載の電極の製造方法。
3. 金属箔の少なくとも一方の面に活物質層を備え、ロール状に巻かれた巻取状態の電極シートを引き出す引き出し工程と、引き出された電極シートを電極の形状に成形する成形工程とを有する電極の製造方法において、
   前記引き出し工程では、巻取状態から引き出される前記電極シートを、前記電極シートの巻き反りの方向と逆方向へ反らせて前記巻き反りを矯正する複数の矯正ローラーに順に接触させ、
   前記矯正ローラーと前記電極シートとの接触範囲により逆反り接触角が規定されるとき、前記逆反り接触角度の総和が３６０°を越え、
   前記巻取状態から引き出される前記電極シートの引き出し経路は、前記ロール状に巻かれた巻取状態の電極シートを支持する電極ロールの周囲を１周以上周回する経路であることを特徴とする電極の製造方法。
4. 金属箔の少なくとも一方の面に活物質層を備え、ロール状に巻かれた巻取状態の電極シートを引き出す引き出し機構と、引き出された電極シートから切断又は打ち抜きにより電極を成形する成形機構とを有する電極の製造装置において、
   前記引き出し機構は、
   前記ロール状に巻かれた巻取状態の電極シートを支持する電極ロールと、
   前記電極シートが巻き反りの方向と逆方向へ反って順に接触するように、連続して配置される複数の矯正ローラーと、
   前記ロール状に巻かれた巻取状態の電極シートの巻取り径を検出する巻取り検出手段と、
   前記矯正ローラーを移動させるローラー移動手段と、を備え、
   前記矯正ローラーと前記電極シートとの接触範囲により逆反り接触角が規定されるとき、前記逆反り接触角度の総和が３６０°を越え、
   前記ローラー移動手段は、前記巻取り径の減少に応じて、前記矯正ローラーにおける前記逆反り接触角を増大する方向へ前記矯正ローラーを移動させることを特徴とする電極の製造装置。
5. 金属箔の少なくとも一方の面に活物質層を備え、ロール状に巻かれた巻取状態の電極シートを引き出す引き出し機構と、引き出された電極シートから切断又は打ち抜きにより電極を成形する成形機構とを有する電極の製造装置において、
   前記引き出し機構は、
   前記ロール状に巻かれた巻取状態の電極シートを支持する電極ロールと、
   前記電極シートが巻き反りの方向と逆方向へ反って順に接触するように、連続して配置される複数の矯正ローラーと、を備え、
   前記矯正ローラーと前記電極シートとの接触範囲により逆反り接触角が規定されるとき、前記逆反り接触角度の総和が３６０°を越え、
   前記複数の矯正ローラーは５つ以上であり、
   前記複数の矯正ローラーの回転軸心は、前記電極ロールの回転軸心を取り囲むように配置されていることを特徴とする電極の製造装置。

Images