JP7187422B2

JP7187422B2 - Electrode sheet manufacturing apparatus and electrode sheet manufacturing method

Info

Publication number: JP7187422B2
Application number: JP2019200507A
Authority: JP
Inventors: 寛坂井; 祥太郎出口
Original assignee: Primearth EV Energy Co Ltd
Current assignee: Primearth EV Energy Co Ltd
Priority date: 2019-11-05
Filing date: 2019-11-05
Publication date: 2022-12-12
Anticipated expiration: 2039-11-05
Also published as: JP2021077441A

Description

本発明は、電極シート製造装置及び電極シート製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electrode sheet manufacturing apparatus and an electrode sheet manufacturing method.

現在、電気自動車やハイブリッド車、プラグインハイブリッド車等には、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等の二次電池が搭載されている。このような二次電池は、捲回型電極体等の電極体を備えている。この捲回型電極体は、幅方向に塗工部と非塗工部とを有するシート状の電極である電極シートを用いて形成される。 Currently, electric vehicles, hybrid vehicles, plug-in hybrid vehicles, and the like are equipped with secondary batteries such as lithium-ion secondary batteries and nickel-metal hydride batteries. Such a secondary battery includes an electrode body such as a wound electrode body. This wound electrode body is formed using an electrode sheet, which is a sheet-shaped electrode having a coated portion and a non-coated portion in the width direction.

二次電池の高容量化を図る手法の一つとして、電極シートを延伸させながらプレスし、その電極シートを二次電池に搭載する手法がある。この手法では、電極シートを押圧するプレスロール部と、プレスロール部の後段又は前段に設けられ、長手方向に張力を加えながら電極シートを搬送する段差ロール部と、を備えた製造装置が用いられることがある。この段差ロール部は、電極合材が形成された塗工部と電極合材がない非塗工部とを同じ長さに延伸するために、それらの厚みの差に基づく段差のある外径を有するロール部である。 As one method for increasing the capacity of a secondary battery, there is a method in which an electrode sheet is stretched and pressed, and the electrode sheet is mounted on a secondary battery. In this method, a manufacturing apparatus is used that includes a press roll section that presses the electrode sheet, and a stepped roll section that is provided behind or before the press roll section and conveys the electrode sheet while applying tension in the longitudinal direction. Sometimes. In order to extend the coated portion on which the electrode mixture is formed and the non-coated portion on which the electrode mixture is not formed to the same length, the stepped roll portion has a stepped outer diameter based on the difference in thickness between them. It is a roll part with.

また、特許文献１には、電極シートの全体に長手方向の張りを与えながら電極シートの幅方向の張力を均一化するように塗工部をプレスし、プレスされた塗工部の長手方向の張力を制御することで、塗工部と未塗工部の延伸量を調整する技術が記載されている。 Further, in Patent Document 1, a coated portion is pressed so as to equalize the tension in the width direction of the electrode sheet while applying tension in the longitudinal direction to the entire electrode sheet. A technique for adjusting the stretching amount of a coated portion and an uncoated portion by controlling the tension is described.

特開２０１４－３２８７６号公報JP 2014-32876 A

上述したように、電極シートのプレス量及び延伸率を上げることで、二次電池をより高容量化することができる。しかしながら、段差ロール部を備えた製造装置では、プレス量及び延伸率を上げようとすると、次のような問題が発生する。 As described above, the capacity of the secondary battery can be increased by increasing the press amount and the stretch ratio of the electrode sheet. However, in the manufacturing apparatus provided with the stepped roll portion, the following problems occur when the amount of press and the draw rate are increased.

（１）段差ロール部を備えた製造装置では、プレス工程と延伸工程とが分かれている（その実施位置が異なる）ため、プレス工程では電極シートをその幅方向に均一に延伸することができず、プレス後に電極シートにしわが発生することになる。このようなしわは、プレス工程においては、電極シートを搬送方向に一部（塗工部）だけ伸ばし非塗工部で伸ばさないため発生することになる。 (1) In a manufacturing apparatus having a stepped roll portion, the pressing process and the stretching process are separated (the execution positions are different), so the electrode sheet cannot be uniformly stretched in the width direction in the pressing process. , wrinkles will occur in the electrode sheet after pressing. Such wrinkles occur in the pressing process because the electrode sheet is partially stretched in the conveying direction (the coated portion) and not stretched at the non-coated portion.

（２）上記（１）のため、全体的に延伸率を上げようとすると、段差ロール部における段差を大きくする必要があり、その段差により、しわや材料せん断が発生する。 (2) Due to the above (1), if an attempt is made to increase the draw rate as a whole, it is necessary to increase the step at the stepped roll portion, and the step causes wrinkles and material shearing.

（３）さらに、段差ロール部を備えた製造装置は、段差ロール部として製造条件毎に異なる大きさの段差を有するものが必要であるため、試作設備や量産設備において、製造条件に合った段差ロール部の準備及び交換作業に時間がかかる。 (3) In addition, since the manufacturing apparatus equipped with the stepped roll section requires a stepped roll section with a different step size for each manufacturing condition, it is necessary to adjust the step size according to the manufacturing conditions in trial production equipment and mass production equipment. It takes time to prepare and replace the roll part.

また、上述のような問題は、特許文献１に記載の技術を利用することで抑制することができるが、この技術はあくまで塗工部と未塗工部の間の張力差を小さくことを可能とするものである。よって、特許文献１に記載の技術では、延伸率を上げようとするほど、上記張力差が大きくなり、しわや材料せん断が発生し易くなってしまう。よって、上述した（１）～（３）の問題を、特許文献１に記載の技術のように張力の調整のみで行うのではなく、他の手法で解決することが望まれる。 In addition, the above-mentioned problems can be suppressed by using the technology described in Patent Document 1, but this technology only makes it possible to reduce the tension difference between the coated and uncoated portions. and Therefore, in the technique described in Patent Document 1, the tension difference increases as the draw rate is increased, and wrinkles and material shearing are more likely to occur. Therefore, it is desirable to solve the above-described problems (1) to (3) by other methods, instead of adjusting the tension alone as in the technique described in Patent Document 1.

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、しわの発生や材料のせん断の発生を抑制しながら電極シートを製造することが可能な、電極シート製造装置及び電極シート製造方法を提供することを、その目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and an electrode sheet manufacturing apparatus and an electrode sheet manufacturing apparatus capable of manufacturing an electrode sheet while suppressing the occurrence of wrinkles and shearing of materials. Its purpose is to provide a method.

本発明の一態様に係る電極シート製造装置は、幅方向に塗工部と非塗工部とを有する電極シートを押圧しながら通過させるプレスロール部と、前記プレスロール部の前段に配設され、前記電極シートに搬送方向とは逆向きの張力を加える引張機構と、を備え、前記プレスロール部は、前記塗工部を押圧しながら通過させる第１ロール部と、前記第１ロール部の回転速度より大きい回転速度で回転させ、前記非塗工部を非押圧状態で通過させる第２ロール部と、を有するものである。 An electrode sheet manufacturing apparatus according to an aspect of the present invention includes a press roll unit that passes an electrode sheet having a coated portion and a non-coated portion in the width direction while being pressed, and a press roll unit that is disposed upstream of the press roll unit. and a tension mechanism that applies tension to the electrode sheet in a direction opposite to the conveying direction, and the press roll section includes a first roll section that passes the coating section while pressing it, and a second roll portion that rotates at a rotation speed higher than the rotation speed and passes through the non-coated portion in a non-pressing state.

また、前記プレスロール部は、変速機構を有し、前記電極シート製造装置は、前記第２ロール部の回転速度を、前記第１ロール部の回転速度より大きくなるように、前記変速機構を制御する制御部を備えることが好ましい。
さらに、前記制御部は、前記電極シートの前記逆向きの張力に応じて予め設定された回転速度比又は回転速度差になるように、前記変速機構を制御することが好ましい。 The press roll unit has a speed change mechanism, and the electrode sheet manufacturing apparatus controls the speed change mechanism so that the rotation speed of the second roll unit is higher than the rotation speed of the first roll unit. It is preferable to provide a control unit for
Further, it is preferable that the control unit controls the speed change mechanism so as to achieve a rotation speed ratio or a rotation speed difference preset according to the reverse tension of the electrode sheet.

また、前記電極シートは、前記塗工部の片側に前記非塗工部を有するシートであり、前記第１ロール部は、前記電極シートを搬送する第１搬送用駆動ローラと、前記電極シートの前記塗工部を押圧する押圧ローラと、を有し、前記第２ロール部は、前記第１搬送用駆動ローラの幅方向の一端側に設けられる第２搬送用駆動ローラを有することができる。
或いは、前記電極シートは、前記塗工部の両端側に前記非塗工部を有するシートであり、前記第１ロール部は、前記電極シートを搬送する第１搬送用駆動ローラと、前記電極シートの前記塗工部を押圧する押圧ローラと、を有し、前記第２ロール部は、前記第１搬送用駆動ローラの幅方向の両端側に設けられる２つの第２搬送用駆動ローラを有することができる。 Further, the electrode sheet is a sheet having the non-coated portion on one side of the coated portion, and the first roll portion includes a first transport driving roller for transporting the electrode sheet and a roller for transporting the electrode sheet. and a pressure roller for pressing the coating portion, and the second roll portion may have a second transport drive roller provided on one end side in the width direction of the first transport drive roller.
Alternatively, the electrode sheet is a sheet having the non-coated portions on both end sides of the coated portion, and the first roll portion includes a first transport driving roller for transporting the electrode sheet, and the electrode sheet. and a pressure roller that presses the coating portion, and the second roll portion has two second transport drive rollers provided on both end sides in the width direction of the first transport drive roller. can be done.

本発明の他の態様に係る電極シート製造方法は、幅方向に塗工部と非塗工部とを有する電極シートを、プレスロール部で押圧しながら通過させるプレス工程と、前記プレスロール部の前段に配設された引張機構で前記電極シートに搬送方向とは逆向きの張力を加えながら、前記電極シートを搬送する搬送工程と、を含み、前記プレスロール部は、前記塗工部を押圧しながら通過させる第１ロール部と、前記非塗工部を非押圧状態で通過させる第２ロール部と、を有し、前記プレス工程は、前記第２ロール部を前記第１ロール部の回転速度より大きい回転速度で回転させ、前記第２ロール部で前記非塗工部を非押圧状態で通過させるとともに、前記第１ロール部で前記塗工部を押圧しながら通過させるものである。 An electrode sheet manufacturing method according to another aspect of the present invention includes a pressing step of passing an electrode sheet having a coated portion and a non-coated portion in the width direction while being pressed by a press roll portion; a conveying step of conveying the electrode sheet while applying tension in a direction opposite to the conveying direction to the electrode sheet by a pulling mechanism disposed in the preceding stage, wherein the press roll unit presses the coating unit. and a second roll portion passing through the non-coated portion in a non-pressing state, and the pressing step includes rotating the second roll portion while rotating the first roll portion. While rotating at a rotation speed higher than the speed, the non-coated portion is passed by the second roll portion in a non-pressing state, and the coated portion is passed while being pressed by the first roll portion.

本発明により、しわの発生や材料のせん断の発生を抑制しながら電極シートを製造することが可能な、電極シート製造装置及び電極シート製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an electrode sheet manufacturing apparatus and an electrode sheet manufacturing method capable of manufacturing an electrode sheet while suppressing the occurrence of wrinkles and shearing of the material.

本発明の一実施形態に係る電極シート製造装置の一構成例を示す概略斜視図である。1 is a schematic perspective view showing one configuration example of an electrode sheet manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG. 比較例に係る電極シート製造装置の構成を示す概略斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view showing the configuration of an electrode sheet manufacturing apparatus according to a comparative example; 図１の電極シート製造装置についての、回転速度差毎の張力と延伸率との関係を示す実験結果及びシミュレーション結果を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing experimental results and simulation results showing the relationship between tension and stretch ratio for each rotation speed difference in the electrode sheet manufacturing apparatus of FIG. 1 ; 図１の電極シート製造装置におけるプレスロール部の一構成例を示す断面図である。2 is a cross-sectional view showing one configuration example of a press roll unit in the electrode sheet manufacturing apparatus of FIG. 1; FIG. 図１の電極シート製造装置におけるプレスロール部の他の構成例を示す断面図である。2 is a cross-sectional view showing another configuration example of a press roll unit in the electrode sheet manufacturing apparatus of FIG. 1; FIG.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電極シート製造装置の一構成例を示す概略斜視図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic perspective view showing one configuration example of an electrode sheet manufacturing apparatus according to one embodiment of the present invention.

図１に示すように、電極シート製造装置１は、電極シート２を製造する装置であり、プレスロール部１１と張力Ｔ１を加える第１引張機構（図示せず）とを備える。また、電極シート製造装置１は、さらに搬送ロール部１２を備えるように構成することもできる。プレスロール部１１は、一対のローラ１１ａ，１１ｃを有することができ、電極シート２を押圧しながら通過させる。 As shown in FIG. 1, an electrode sheet manufacturing apparatus 1 is an apparatus for manufacturing an electrode sheet 2, and includes a press roll section 11 and a first tensioning mechanism (not shown) that applies tension T1. Moreover, the electrode sheet manufacturing apparatus 1 can be configured to further include a transport roll unit 12 . The press roll section 11 can have a pair of rollers 11a and 11c, and passes the electrode sheet 2 while pressing it.

電極シート２は、幅方向に塗工部２１と非塗工部２２とを有する負極又は正極のシートであり、集電体（集電シート）における塗工部２１となる領域に電極合材が形成されて構成されることができる。この電極合材は、塗工部２１となる領域の表面に、極性に応じた活物質ペーストが塗工される（塗布され乾燥される）などして形成されている。この電極合材は、電極合剤層と称することもできる。 The electrode sheet 2 is a negative electrode or positive electrode sheet having a coated portion 21 and a non-coated portion 22 in the width direction. can be formed and configured. This electrode composite material is formed by coating (applying and drying) an active material paste corresponding to the polarity on the surface of the region to be the coated portion 21 . This electrode mixture can also be called an electrode mixture layer.

電極合剤層は、導電剤、バインダを含むことができる。例えば、正極合剤層は、正極活物質（コバルト酸リチウム等）や導電剤、バインダを含む正極合剤スラリーで構成され、正極合剤スラリーを正極集電体（アルミニウム等）に塗布し、乾燥焼入れすることによって形成される。負極合剤層は、負極活物質（グラファイト等）や導電剤、バインダを含む負極合剤スラリーで構成され、負極合剤スラリーを負極集電体（銅等）に塗布し、乾燥焼入れすることによって形成される。以下、塗工部２１には既に塗工により電極合材が形成されていることを前提として説明する。 The electrode mixture layer can contain a conductive agent and a binder. For example, the positive electrode mixture layer is composed of a positive electrode mixture slurry containing a positive electrode active material (lithium cobalt oxide, etc.), a conductive agent, and a binder. It is formed by quenching. The negative electrode mixture layer is composed of a negative electrode mixture slurry containing a negative electrode active material (graphite, etc.), a conductive agent, and a binder. It is formed. In the following description, it is assumed that an electrode mixture material has already been formed on the coating portion 21 by coating.

電極シート２として負極シート、正極シートのそれぞれを製造しておき、それらの間をセパレータで挟んで捲回することで、リチウムイオン二次電池等の二次電池における捲回型電極体とすることができる。 A negative electrode sheet and a positive electrode sheet are separately manufactured as the electrode sheet 2, and a separator is sandwiched between them and wound to form a wound electrode body in a secondary battery such as a lithium ion secondary battery. can be done.

プレスロール部１１での押圧（プレス）は、上述した電極合材を塗工部２１において集電体と密着させるために実施される。一方で、非塗工部２２は、電極合材が形成されない部分、つまり塗工処理時に塗工がなされていない部分であり、未塗工部と称することもできる。 The pressing (pressing) by the press roll portion 11 is performed in order to bring the above-described electrode mixture into close contact with the current collector in the coating portion 21 . On the other hand, the non-coated portion 22 is a portion where the electrode mixture is not formed, that is, a portion that is not coated during the coating process, and can also be called an uncoated portion.

搬送ロール部１２は、電極シート２を搬送する搬送ローラで構成されることができ、塗工部２１が通過する領域と非塗工部２２が通過する領域とで同じ径をもつ。つまり、搬送ロール部１２を構成する搬送ローラは、少なくとも電極シート２が通過する領域において同径の円筒形のローラとすることができる。 The conveying roll portion 12 can be composed of a conveying roller that conveys the electrode sheet 2, and the area through which the coated portion 21 passes and the area through which the non-coated portion 22 passes have the same diameter. In other words, the conveying rollers constituting the conveying roll portion 12 can be cylindrical rollers having the same diameter at least in the area through which the electrode sheet 2 passes.

そして、搬送ロール部１２は、図示しない第２引張機構により図１の矢視方向（電極シート２の搬送方向）に張力Ｔ２を加えた状態の電極シート２を搬送する。電極シート製造装置１は、搬送ロール部１２を備えることで、電極シート２を撓ませないように搬送することができる。 Then, the transport roll unit 12 transports the electrode sheet 2 in a state in which a tension T2 is applied in the arrow direction of FIG. 1 (the transport direction of the electrode sheet 2) by a second tensioning mechanism (not shown). Since the electrode sheet manufacturing apparatus 1 is provided with the transport roll section 12, the electrode sheet 2 can be transported without being warped.

第１引張機構は、プレスロール部１１の前段に配設され、電極シート２に搬送方向とは逆向きの張力Ｔ１を加える機構である。なお、張力Ｔ１は、電極シート２における塗工部２１と非塗工部２２とで単位幅当たりの張力が均等になるように与えておく。第１引張機構は、このような張力Ｔ１を加えることができればその構成は問わない。第１引張機構による張力Ｔ１を制御することで、延伸率を変更することができる。 The first tensioning mechanism is a mechanism that is disposed before the press roll unit 11 and applies a tension T1 to the electrode sheet 2 in a direction opposite to the conveying direction. The tension T1 is applied so that the tension per unit width is uniform between the coated portion 21 and the non-coated portion 22 of the electrode sheet 2 . The configuration of the first pulling mechanism does not matter as long as it can apply such tension T1. The draw ratio can be changed by controlling the tension T1 by the first tensioning mechanism.

そして、本実施形態におけるプレスロール部１１は、塗工部２１を押圧しながら通過させる一対のローラ（第１ロール部）１１ａ，１１ｃと、第１ロール部１１ａ，１１ｃの回転速度より大きい回転速度で回転させ、非塗工部２２を非押圧状態で通過させる第２ロール部１１ｂと、を有する。特に第１ロール部１１ａ，１１ｃのうち、第２ロール部１１ｂと同じ軸に沿って回転する第１ロール部１１ａは、少なくとも駆動ローラとし、回転制御の対象としておくとよい。第１ロール部１１ｃは受動ローラとすることもできる。 The press roll unit 11 in the present embodiment includes a pair of rollers (first roll unit) 11a and 11c that pass the coating unit 21 while pressing it, and a rotation speed that is higher than the rotation speed of the first roll units 11a and 11c. and a second roll portion 11b that rotates with and passes the non-coated portion 22 in a non-pressing state. In particular, among the first roll portions 11a and 11c, the first roll portion 11a that rotates along the same axis as the second roll portion 11b should be at least a drive roller and should be subject to rotation control. The first roll portion 11c can also be a passive roller.

このように、第１ロール部１１ａ，１１ｃは、電極シート２の塗工部２１の領域を押圧しながら（押圧するように挟みながら）通過させるロール部であり、塗工部２１が通過する領域に配置されることになる。第２ロール部１１ｂは、第１ロール部１１ａ，１１ｃの回転速度より大きい回転速度で回転させ、電極シート２の非塗工部２２の領域を非押圧状態で通過させるロール部であり、非塗工部２２が通過する領域に配置されることになる。第２ロール部１１ｂは、非塗工部２２を延伸させる延伸ロール部に相当する。 In this way, the first roll portions 11a and 11c are roll portions that pass through the area of the coated portion 21 of the electrode sheet 2 while pressing (sandwiching so as to press), and the area through which the coated portion 21 passes. will be placed in The second roll portion 11b is a roll portion that is rotated at a rotational speed higher than the rotational speed of the first roll portions 11a and 11c and passes through the non-coated portion 22 of the electrode sheet 2 in a non-pressing state. It is arranged in an area through which the working portion 22 passes. The second roll portion 11 b corresponds to a stretching roll portion that stretches the non-coated portion 22 .

また、上述のような回転制御及び張力Ｔ１の制御のために、電極シート製造装置１は、制御部１３を備えることができる。なお、張力Ｔ２も制御部１３により制御可能としておくことができる。そして、プレスロール部１１は、図示しない変速機構を有することができる。この変速機構は、第１ロール部１１ａ，１１ｃ及び第２ロール部１１ｂの少なくとも一方のロール部の回転を変更する機構とすることができる。制御部１３は、第２ロール部１１ｂの回転速度を、第１ロール部１１ａ，１１ｃの回転速度より大きくなるように、上記変速機構を制御する。特に、制御部１３は、電極シート２の搬送時の張力Ｔ１に応じて予め設定された回転速度比又は回転速度差になるように、上記変速機構を制御することができる。なお、制御部１３は、電極シート２の搬送時の張力Ｔ１及び張力Ｔ２に応じて予め設定された回転速度比又は回転速度差になるように、上記変速機構を制御してもよい。 Further, the electrode sheet manufacturing apparatus 1 can be provided with a control section 13 for controlling the rotation and the tension T1 as described above. Note that the tension T2 can also be controlled by the controller 13 . The press roll section 11 can have a transmission mechanism (not shown). This transmission mechanism can be a mechanism that changes the rotation of at least one of the first roll portions 11a and 11c and the second roll portion 11b. The control unit 13 controls the speed change mechanism so that the rotational speed of the second roll portion 11b is higher than the rotational speeds of the first roll portions 11a and 11c. In particular, the control unit 13 can control the speed change mechanism so that the rotation speed ratio or the rotation speed difference is set in advance according to the tension T1 when the electrode sheet 2 is conveyed. Note that the control unit 13 may control the speed change mechanism so that the rotation speed ratio or the rotation speed difference is set in advance according to the tension T1 and the tension T2 when the electrode sheet 2 is conveyed.

このように、プレスロール部１１は、第１ロール部１１ａ，１１ｃと第２ロール部１１ｂとで分割された形状を有し、張力Ｔ１が加えられた状態で、電極合材付きの塗工部２１をプレスしながら、電極合材無しの非塗工部２２を回転の速いロール部で伸ばすことになる。 In this way, the press roll portion 11 has a shape divided into the first roll portions 11a and 11c and the second roll portion 11b, and in a state where the tension T1 is applied, the coated portion with the electrode mixture is pressed. While pressing 21, the non-coated portion 22 without the electrode mixture is stretched by the fast-rotating roll portion.

そして、電極シート製造装置１による電極シート製造方法は、プレス工程と搬送工程とを含む。プレス工程は、上述した電極シート２をプレスロール部１１で押圧しながら通過させる工程である。搬送工程は、プレスロール部１１の前段に配設された第１引張機構で電極シート２に搬送方向とは逆向きの張力Ｔ１を加えながら、電極シート２を搬送する工程である。この搬送工程では、電極シート２の搬送方向に張力Ｔ２を加えた状態で、電極シート２を上述した搬送ロール部１２で搬送するようにすることもできる。そして、プレス工程は、第２ロール部１１ｂを第１ロール部１１ａ，１１ｃの回転速度より大きい回転速度で回転させ、第２ロール部１１ｂで非塗工部２２を非押圧状態で通過させるとともに、第１ロール部１１ａ，１１ｃで塗工部２１を押圧しながら通過させる。 The electrode sheet manufacturing method by the electrode sheet manufacturing apparatus 1 includes a pressing process and a conveying process. The pressing step is a step of passing the electrode sheet 2 while being pressed by the press roll portion 11 . The conveying step is a step of conveying the electrode sheet 2 while applying a tension T1 in the opposite direction to the conveying direction to the electrode sheet 2 by the first tensioning mechanism arranged in the front stage of the press roll section 11 . In this conveying step, the electrode sheet 2 may be conveyed by the conveying roll section 12 described above while the tension T2 is applied to the electrode sheet 2 in the conveying direction. In the pressing step, the second roll portion 11b is rotated at a rotational speed higher than that of the first roll portions 11a and 11c, and the second roll portion 11b passes through the non-coated portion 22 in a non-pressing state. The first rolls 11a and 11c press the coating portion 21 to pass through.

また、この製造方法は、プレス工程及び搬送工程の前には電極シートに対する塗工処理を行う工程を含むことができる。プレス工程と搬送工程との順序は問わないが、プレス工程で密着させた後に搬送工程を行う方が好ましい。 Moreover, this manufacturing method can include a step of applying a coating treatment to the electrode sheet before the pressing step and the conveying step. Although the order of the pressing step and the conveying step does not matter, it is preferable to perform the conveying step after the pressing step.

本実施形態による効果を説明するために、図２を参照しながら、比較例に係る電極シート製造装置について説明する。図２は、比較例に係る電極シート製造装置の構成を示す概略斜視図である。 In order to explain the effects of this embodiment, an electrode sheet manufacturing apparatus according to a comparative example will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic perspective view showing the configuration of an electrode sheet manufacturing apparatus according to a comparative example.

比較例に係る電極シート製造装置５は、プレスロール部５１、段差ロール部５２、及びそれらの回転を制御する制御部５３を備える。プレスロール部５１は、電極シート２を押圧して搬送する一対のローラ５１ａ，５１ｃを有する。段差ロール部５２は、塗工部２１が通過する領域５２ａより非塗工部２２が通過する領域５２ｂが大きい径をもつローラで構成され、電極シート２に張力Ｔを加えた状態で電極シート２を搬送する。このように、電極シート製造装置５は、段差ロール部５２を備えるため、上述した（１）～（３）の問題を有することになる。なお、比較例に係る電極シート製造装置５において、本実施形態に係る第１引張機構をプレスロール部５１の前段に備えた場合でも、同様に上述した（１）～（３）の問題を有することになる。 The electrode sheet manufacturing apparatus 5 according to the comparative example includes a press roll section 51, a step roll section 52, and a control section 53 that controls the rotation thereof. The press roll section 51 has a pair of rollers 51a and 51c for pressing and conveying the electrode sheet 2 . The stepped roll portion 52 is composed of a roller having a diameter larger in a region 52b through which the non-coated portion 22 passes than in a region 52a through which the coated portion 21 passes. to convey. Thus, since the electrode sheet manufacturing apparatus 5 includes the stepped roll portion 52, it has the problems (1) to (3) described above. Even if the electrode sheet manufacturing apparatus 5 according to the comparative example is provided with the first tensioning mechanism according to the present embodiment in the front stage of the press roll unit 51, the above-described problems (1) to (3) are similarly encountered. It will be.

これに対し、本実施形態に係る電極シート製造装置１では、プレスロール部５１と異なり、プレスロール部１１が塗工部２１の通過領域と非塗工部２２の通過領域とで分割されている。そのため、電極シート製造装置１では、プレスロール部１１における回転速度差により主に塗工部２１に対して非塗工部２２が延伸されることができ、塗工部２１の延伸に合わせて非塗工部２２が延伸されることができる。よって、プレスロール部１１からは長さが同じでしわが発生しない電極シート２が出力され、上記（１）の問題が解消される。 On the other hand, in the electrode sheet manufacturing apparatus 1 according to the present embodiment, unlike the press roll section 51, the press roll section 11 is divided into a passage area for the coated section 21 and a passage area for the non-coated section 22. . Therefore, in the electrode sheet manufacturing apparatus 1 , the non-coated portion 22 can be mainly stretched with respect to the coated portion 21 due to the rotational speed difference in the press roll portion 11 . The coated portion 22 can be stretched. Therefore, the electrode sheet 2 having the same length and free from wrinkles is output from the press roll unit 11, thereby solving the problem (1).

さらに、電極シート製造装置１は、段差がなく同径の搬送ロール部１２を設けることができるため、搬送ロール部１２において塗工部２１と非塗工部２２とで異なるように延伸されることがなくなり、上記（２）の問題が発生することもない。また、上記（３）の問題が発生することもなく、試作設備や量産設備において作業量及び作業時間を削減することができる。その理由は、様々な製造条件に制御のみ（第１ロール部１１ａ，１１ｃと第２ロール部１１ｂとの回転差の制御と張力の制御）で対応することができるためである。 Furthermore, since the electrode sheet manufacturing apparatus 1 can be provided with the transport roll portion 12 having the same diameter without a step, the coated portion 21 and the non-coated portion 22 can be stretched differently in the transport roll portion 12 . is eliminated, and the above problem (2) does not occur. In addition, the problem (3) above does not occur, and the amount of work and the work time can be reduced in trial production equipment and mass production equipment. The reason for this is that various manufacturing conditions can be dealt with only by control (control of rotation difference between the first roll portions 11a, 11c and the second roll portion 11b and control of tension).

このように、本実施形態に係る電極シート製造装置１によれば、比較例に比して、しわの発生や材料のせん断の発生を抑制しながら電極シートを製造することができる。その結果、本実施形態によれば、その電極シートを用いて二次電池を製造することで、二次電池の高容量化を図ることができる。また、電極シート製造装置１では、ロール部として少なくとも第１ロール部１１ａ，１１ｃ及び第２ロール部１１ｂを備えればよいため、ロール部の配置箇所が２箇所で済むといった効果もある。 As described above, according to the electrode sheet manufacturing apparatus 1 according to the present embodiment, it is possible to manufacture an electrode sheet while suppressing the occurrence of wrinkles and shearing of the material as compared with the comparative example. As a result, according to this embodiment, by manufacturing a secondary battery using the electrode sheet, it is possible to increase the capacity of the secondary battery. In addition, since the electrode sheet manufacturing apparatus 1 may be provided with at least the first roll sections 11a, 11c and the second roll section 11b as the roll sections, there is an effect that the roll sections need only be arranged at two positions.

なお、搬送ロール部１２を構成する搬送ローラは、受動ローラ（受動回転ローラ）であることが好ましい。搬送ロール部１２を受動ローラで構成することで、駆動ローラで構成する場合に比して、所謂アイドリング状態で滑らせるように電極シート２の搬送を行うことができ、より塗工部２１と非塗工部２２とで異なるように延伸されてしまうことを防ぐことができる。また、駆動ローラではなく受動ローラを採用することで、電力消費の抑制や装置部品の削減も可能となる。なお、搬送ロール部１２は、このように搬送ローラを１つ有することができるが、電極シート２を挟み込むように一対の搬送ローラを有するような構成を採用することも可能である。 It should be noted that the conveying rollers constituting the conveying roll section 12 are preferably passive rollers (passive rotating rollers). By constructing the conveying roll portion 12 with passive rollers, the electrode sheet 2 can be conveyed so as to be slid in a so-called idling state as compared with the case where the conveying roller portion 12 is constructed with driving rollers. It is possible to prevent the coating portion 22 from being stretched differently. In addition, by adopting passive rollers instead of driving rollers, it is possible to reduce power consumption and the number of equipment parts. Although the transport roll section 12 can have one transport roller as described above, it is also possible to employ a configuration having a pair of transport rollers so as to sandwich the electrode sheet 2 therebetween.

次に、図３を参照しながら、図１の電極シート製造装置１における回転速度差について説明する。図３は、電極シート製造装置１についての、回転速度差毎の張力と延伸率との関係を示す実験結果（実測結果）及びシミュレーション結果を示す図である。 Next, the rotation speed difference in the electrode sheet manufacturing apparatus 1 of FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing experimental results (actual measurement results) and simulation results showing the relationship between tension and stretch ratio for each rotation speed difference in the electrode sheet manufacturing apparatus 1 .

図３において、伸び率（延伸率）は、非塗工部２２における伸び率を示しており、張力Ｔ１は、図１で図示しない箇所（例えば第１引張機構の内部又は第１引張機構とプレスロール部１１との間）に設けた張力センサの値を示している。そして、実測値Ｎｏ．１は回転速度差を１．４５％とした結果を示し、実測値Ｎｏ．２は回転速度差を１．０４％とした結果を示し、実測値Ｎｏ．３は回転速度差を０．６３％とした結果を示している。また、計算値Ｎｏ．１～３はそれぞれ実測値Ｎｏ．１～３に対応した回転速度差でのシミュレーション結果を示している。シミュレーションには、Ｍａｔｌａｂ（登録商標）を用いて構築した数式化モデルを使用した。 In FIG. 3, the elongation rate (stretching rate) indicates the elongation rate in the non-coated portion 22, and the tension T1 is a portion not shown in FIG. It shows the value of the tension sensor provided between the roll portion 11). And the measured value No. 1 shows the results with a rotation speed difference of 1.45%, and the measured value No. No. 2 shows the results obtained with a rotation speed difference of 1.04%. 3 shows the results with a rotation speed difference of 0.63%. Also, calculated value No. 1 to 3 are actually measured values No. The simulation results are shown for rotation speed differences corresponding to 1 to 3. A mathematical model constructed using Matlab (registered trademark) was used for the simulation.

図３では、実測値と計算値とがいずれも精度良く合っているのが分かる。よって、上述した制御部１３は、計算値が示す伸び率と張力Ｔ１との関係を、例えばテーブルなどとして記憶しておき、伸び率を設定するとともに、実測した張力Ｔ１を入力するようにしておけばよい。これにより、制御部１３において、上述したような効果を奏する回転速度差となるようにプレスロール部１１の回転制御が可能となる。例えば、制御部１３では、設定された伸び率になるような張力となるように実測した張力Ｔ１をフィードバックして回転を制御することができる。この制御はＰＩＤ制御（Proportional-Integral-Differential Control）とすることができる。 It can be seen from FIG. 3 that both the measured values and the calculated values are in good agreement. Therefore, the control unit 13 described above stores the relationship between the elongation rate and the tension T1 indicated by the calculated value as, for example, a table, and sets the elongation rate and inputs the actually measured tension T1. Just do it. As a result, the control unit 13 can control the rotation of the press roll unit 11 so as to achieve the above-described rotational speed difference. For example, the control unit 13 can control the rotation by feeding back the actually measured tension T1 so that the tension becomes the set elongation rate. This control can be PID control (Proportional-Integral-Differential Control).

なお、この回転速度差は、例えば０％より大きく３％以下の値など、延伸しすぎによる裁断がなされない範囲内で設定しておくことができる。また、上述した伸び率は、非塗工部２２に対する値であるが、塗工部２１に対する値も同じ値になるように、回転速度差及び張力Ｔ１を調整しておけばよい。 The rotational speed difference can be set within a range such as a value greater than 0% and less than or equal to 3%, in which the film is not cut due to overstretching. Further, although the elongation rate described above is the value for the non-coated portion 22, the rotational speed difference and the tension T1 may be adjusted so that the value for the coated portion 21 is the same.

次に、図４を参照しながら、電極シート製造装置１におけるプレスロール部１１の一構成例について説明する。図４は、この構成例を示す断面図である。 Next, a configuration example of the press roll section 11 in the electrode sheet manufacturing apparatus 1 will be described with reference to FIG. 4 . FIG. 4 is a cross-sectional view showing this configuration example.

図４で例示するプレスロール部１１は、電極シート２が塗工部２１の片側に非塗工部２２を有するシートである場合に用いられる。図４で例示するプレスロール部１１は、第１ロール部１１ａの一部の例として第１搬送用駆動ローラ３１を有することができ、第２ロール部１１ｂの例として第２搬送用駆動ローラ３３を有することができる。なお、プレスロール部１１は、図示しないが、第１ロール部１１ｃの一部の例としての押圧ローラを有することができる。 The press roll portion 11 illustrated in FIG. 4 is used when the electrode sheet 2 is a sheet having a non-coated portion 22 on one side of the coated portion 21 . The press roll unit 11 illustrated in FIG. 4 can have a first transport drive roller 31 as an example of a part of the first roll unit 11a, and a second transport drive roller 33 as an example of the second roll unit 11b. can have Note that the press roll portion 11 can have a pressing roller as an example of a portion of the first roll portion 11c, though not shown.

第１搬送用駆動ローラ３１は、電極シート２の塗工部２１を搬送する駆動ローラであり、回転シャフト３２に固定されてそれを中心に回転させることができる。押圧ローラは電極シート２の塗工部２１を押圧するローラであり、上述したように駆動ローラであっても受動ローラであってもよい。第２搬送用駆動ローラ３３は、第１搬送用駆動ローラ３１の幅方向の一端側に設けられる円筒状の駆動ローラであり、その内周面と第１搬送用駆動ローラ３１の回転シャフト３２とがベアリング３４などを介して互いに自由に回転可能となっている。また、第２搬送用駆動ローラ３３は、その外周の端部などに設けたギヤ部（図示せず）に、図示しないモータ側のギヤ部と歯合させるなどして、回転させることができる。 The first transport drive roller 31 is a drive roller that transports the coated portion 21 of the electrode sheet 2, and is fixed to a rotating shaft 32 so that it can be rotated about it. The pressing roller is a roller that presses the coating portion 21 of the electrode sheet 2, and may be a driving roller or a passive roller as described above. The second transport drive roller 33 is a cylindrical drive roller provided on one end side in the width direction of the first transport drive roller 31, and its inner peripheral surface and the rotation shaft 32 of the first transport drive roller 31 are connected to each other. are freely rotatable with respect to each other via a bearing 34 or the like. Further, the second transport driving roller 33 can be rotated by engaging a gear portion (not shown) provided at the end of its outer circumference with a gear portion on the motor side (not shown).

このように、第１搬送用駆動ローラ３１の回転シャフト３２と第２搬送用駆動ローラ３３とがベアリング３４などを介して互いに自由に回転可能となっている。これにより、制御部１３は、第１搬送用駆動ローラ３１を回転駆動させるモータ等の機構と、第２搬送用駆動ローラ３３を回転駆動させるモータ等の機構と、を独立して制御することができる。 In this way, the rotary shaft 32 of the first transport drive roller 31 and the second transport drive roller 33 are freely rotatable with respect to each other via the bearings 34 and the like. Accordingly, the control unit 13 can independently control a mechanism such as a motor that rotationally drives the first drive roller 31 for conveyance and a mechanism such as a motor that rotationally drives the second drive roller 33 for conveyance. can.

次に、図５を参照しながら、電極シート製造装置１におけるプレスロール部１１の他の構成例について説明する。図５は、この構成例を示す断面図である。 Next, another configuration example of the press roll section 11 in the electrode sheet manufacturing apparatus 1 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view showing this configuration example.

図５で例示するプレスロール部４０は、図１のプレスロール部１１の代わりに搭載させることができるプレスロール部であり、電極シート２の代わりに、塗工部２１の両端側に非塗工部２２を有する電極シート（以下、便宜上、電極シート３と称する）を通過させる場合に用いられる。 A press roll unit 40 illustrated in FIG. 5 is a press roll unit that can be mounted instead of the press roll unit 11 in FIG. It is used when an electrode sheet having a portion 22 (hereinafter referred to as electrode sheet 3 for convenience) is passed through.

プレスロール部４０も、図５のプレスロール部１１と同様に、第１ロール部１１ａの例として、第１搬送用駆動ローラ４１及び押圧ローラ（図示せず）を有する。但し、プレスロール部４０は、第２ロール部１１ｂの他の例として、第１搬送用駆動ローラ４１の幅方向の両端側に設けられる２つの第２搬送用駆動ローラ４３，４５を有する。 The press roll section 40 also has a first transport drive roller 41 and a pressure roller (not shown) as an example of the first roll section 11a, similarly to the press roll section 11 of FIG. However, as another example of the second roll portion 11b, the press roll portion 40 has two second transport drive rollers 43 and 45 provided at both ends of the first transport drive roller 41 in the width direction.

第１搬送用駆動ローラ４１は、電極シート３を搬送する駆動ローラであり、回転シャフト４２に固定されてそれを中心に回転させることができる。押圧ローラは電極シート３の塗工部２１を押圧するローラであり、上述したように駆動ローラであっても受動ローラであってもよい。 The first transport drive roller 41 is a drive roller that transports the electrode sheet 3, and is fixed to a rotating shaft 42 so that it can be rotated around it. The pressing roller is a roller that presses the coating portion 21 of the electrode sheet 3, and may be a driving roller or a passive roller as described above.

一方の第２搬送用駆動ローラ４３は、第１搬送用駆動ローラ４１の幅方向の一端側に設けられる円筒状の駆動ローラであり、その内周面と第１搬送用駆動ローラ４１の回転シャフト４２とがベアリング４４などを介して互いに自由に回転可能となっている。また、第２搬送用駆動ローラ４３は、その外周の端部などに設けたギヤ部（図示せず）に、図示しないモータ側のギヤ部と歯合させるなどして、回転させることができる。他方の第２搬送用駆動ローラ４５は、第１搬送用駆動ローラ４１の幅方向の他端側に設けられる駆動ローラであり、その内周面と第１搬送用駆動ローラ４１の回転シャフト４２とがベアリング４６などを介して互いに自由に回転可能となっている。他方の第２搬送用駆動ローラ４５は、その外周の端部などに設けたギヤ部（図示せず）に、図示しないモータ側のギヤ部と歯合させるなどして、回転させることができ、この回転機構は一方の第２搬送用駆動ローラ４３側の回転機構に接続されて同時に制御されることが好ましい。 One of the second transport rollers 43 is a cylindrical drive roller provided at one end in the width direction of the first transport roller 41 . 42 are freely rotatable with respect to each other via bearings 44 and the like. Further, the second transport driving roller 43 can be rotated by engaging a gear portion (not shown) provided at the end of its outer circumference with a gear portion on the motor side (not shown). The other second transport drive roller 45 is a drive roller provided on the other end side in the width direction of the first transport drive roller 41, and the inner peripheral surface thereof and the rotation shaft 42 of the first transport drive roller 41 are connected to each other. are freely rotatable with respect to each other via a bearing 46 or the like. The other second transport drive roller 45 can be rotated by engaging a gear (not shown) provided at the end of its outer circumference with a gear on the motor side (not shown). This rotating mechanism is preferably connected to the rotating mechanism on the one side of the second transport drive roller 43 and controlled simultaneously.

このように、第１搬送用駆動ローラ４１の回転シャフト４２と第２搬送用駆動ローラ４３とがベアリング４４などを介して互いに自由に回転可能となっている。さらに、第１搬送用駆動ローラ４１の回転シャフト４２と第２搬送用駆動ローラ４５とがベアリング４６などを介して互いに自由に回転可能となっている。これにより、制御部１３は、第１搬送用駆動ローラ４１を回転駆動させるモータ等の機構と、第２搬送用駆動ローラ４３，４５を回転駆動させるモータ等の機構と、を独立して制御することができる。 In this manner, the rotary shaft 42 of the first transport drive roller 41 and the second transport drive roller 43 are freely rotatable with respect to each other via the bearings 44 and the like. Further, the rotary shaft 42 of the first transport drive roller 41 and the second transport drive roller 45 are freely rotatable with respect to each other via bearings 46 and the like. Thereby, the control unit 13 independently controls a mechanism such as a motor that rotates the first driving roller 41 for conveyance and a mechanism such as a motor that rotates the second driving rollers 43 and 45 for conveyance. be able to.

このような機構で製造された、塗工部２１の両端側に非塗工部２２を有する電極シート３は、長手方向に沿って幅方向の中心に裁断することで、２本の電極シート２を製造することができる。 The electrode sheet 3 having the non-coated portions 22 on both end sides of the coated portion 21 manufactured by such a mechanism is cut along the longitudinal direction at the center of the width direction to form two electrode sheets 2. can be manufactured.

また、図４及び図５で例示したような変速機構は、これに限ったものではなく、例えばボールプラネタリ式無段変速機（ＣＶＰ：Continuously Variable Planetary）を第１搬送用駆動ローラと第２搬送用駆動ローラとに接続するなどして構成されることができる。 4 and 5 are not limited to this. It can be configured such that it is connected to a drive roller for use.

なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、本実施形態において製造される電極シートは、二次電池の捲回型電極体として使用されることができるが、これに限ったものではなく、例えば幅方向の裁断を行うなどすることで、積層型電極体を構成するための積層対象の電極シートとすることもできる。積層型電極体は、複数の正極シートと、複数の負極シートと、複数のセパレータを積層することによって形成されることができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified as appropriate without departing from the scope of the invention. For example, the electrode sheet produced in the present embodiment can be used as a wound electrode body of a secondary battery, but it is not limited to this. It can also be used as an electrode sheet to be laminated to constitute a laminated electrode body. A laminated electrode body can be formed by laminating a plurality of positive electrode sheets, a plurality of negative electrode sheets, and a plurality of separators.

１電極シート製造装置
２電極シート
１１、４０プレスロール部
１１ａ，１１ｃ第１ロール部
１１ｂ第２ロール部
１２搬送ロール部
１３制御部
２１塗工部
２２非塗工部
３１、４１第１搬送用駆動ローラ
３２、４２回転シャフト、
３３、４３、４５第２搬送用駆動ローラ
３４、４４、４６ベアリング 1 electrode sheet manufacturing apparatus 2 electrode sheets 11, 40 press roll units 11a, 11c first roll unit 11b second roll unit 12 transport roll unit 13 control unit 21 coating unit 22 non-coating units 31, 41 first transport drive rollers 32, 42 rotating shafts,
33, 43, 45 second transport drive rollers 34, 44, 46 bearings

Claims

a press roll section for passing while pressing an electrode sheet having a coated portion and a non-coated portion in the width direction;
a tensioning mechanism disposed in front of the press roll unit and applying tension to the electrode sheet in a direction opposite to the conveying direction;
with
The press roll part rotates at a rotation speed higher than the rotation speed of the first roll part that passes the coating part while pressing it and the first roll part, and passes the non-coating part in a non-pressing state. a second roll;
Electrode sheet manufacturing equipment.

The press roll section has a transmission mechanism,
The electrode sheet manufacturing apparatus includes a control unit that controls the speed change mechanism so that the rotation speed of the second roll unit is higher than the rotation speed of the first roll unit.
The electrode sheet manufacturing apparatus according to claim 1.

The control unit controls the speed change mechanism so as to achieve a rotation speed ratio or a rotation speed difference preset according to the reverse tension of the electrode sheet.
The electrode sheet manufacturing apparatus according to claim 2.

The electrode sheet is a sheet having the non-coated portion on one side of the coated portion,
The first roll unit has a first transport driving roller that transports the electrode sheet and a pressing roller that presses the coating portion of the electrode sheet,
The second roll unit has a second transport drive roller provided on one end side in the width direction of the first transport drive roller,
The electrode sheet manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3.

The electrode sheet is a sheet having the non-coated portions on both end sides of the coated portion,
The first roll unit has a first transport driving roller that transports the electrode sheet and a pressing roller that presses the coating portion of the electrode sheet,
The second roll unit has two second transport drive rollers provided on both sides in the width direction of the first transport drive roller,
The electrode sheet manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3.

a pressing step of passing an electrode sheet having a coated portion and a non-coated portion in the width direction while being pressed by a press roll;
a conveying step of conveying the electrode sheet while applying a tension in a direction opposite to the conveying direction to the electrode sheet by a tension mechanism disposed in the front stage of the press roll unit;
including
The press roll part has a first roll part that passes the coated part while pressing it, and a second roll part that passes the non-coated part in a non-pressed state,
In the pressing step, the second roll portion is rotated at a rotation speed higher than the rotation speed of the first roll portion, and the second roll portion passes through the non-coated portion in a non-pressing state, and the first Passing while pressing the coating part with a roll part,
Electrode sheet manufacturing method.