专利名称：电极制造装置和电极制造方法
技术领域：
本发明涉及用于在带状的基材的两面形成活性物质层来制造电极的电极制造装置和使用了该电极制造装置的电极制造方法。
背景技术：
近年来，充分利用小型、轻量、且能量密度较高、还能够反复充放电的特性，锂离子电容器(LIC :Lithium Ion Capacitor)、双电层电容器(EDLC :Electric Double Layer Capacitor)及锂离子电池(LIB Lithium Ion Battery)等电化学元件的需求正在急速扩大。锂离子电池由于能量密度比较大，因此被用于移动电话、笔记本型个人计算机等领域。另外，双电层电容器能够进行急速充放电，因此，用作个人计算机等的存储器备用小型电源。而且，期望将双电层电容器用作电动汽车用的大型电源。另外，将锂离子电池的优点与双电层电容器的优点组合而成的锂离子电容器由于能量密度、输出密度都较高而受到关注。这样的电化学元件的电极是这样进行制造的将含有活性物质、溶剂的活性物质合剂涂敷在例如作为基材的集电体即金属箔的表面之后，使该活性物质合剂干燥而形成活性物质层。在该电极的制造过程中使用例如在放出辊与卷取辊之间配置有涂敷装置和干燥机的电极制造装置。涂敷装置具有涂敷头，该涂敷头形成有用于涂敷活性物质合剂的涂敷口。另外，干燥机具有以规定间隔配置的多个加热器。于是，一边将带状的金属箔在放出辊与卷取辊之间向大致铅垂上方输送，一边利用涂敷装置和干燥机在金属箔的表面分别进行活性物质合剂的涂敷和干燥(专利文献I)。专利文献I :日本特开2010-186782号公报在此，在使被涂敷在金属箔的表面的活性物质合剂干燥时，如果进行急剧的干燥， 则溶剂在活性物质合剂的内部沸腾，从而有时产生对流、气泡。在此情况下，在金属箔上的活性物质层的表面形成凹凸，不能适当地形成活性物质层。另外，还有可能在金属箔与活性物质层的交界产生剥离。但是，在专利文献I所述的干燥机中，只是以规定间隔配置有多个加热器，未考虑用于避免上述的急剧的干燥的对策。因此，不能在金属箔上的表面适当地形成活性物质层。另一方面，也可想到配置多个上述加热器、确保充分的干燥时间并渐渐地使活性物质合剂干燥的方法。但是，在此情况下，干燥机的长度较长，不能有效地使活性物质合剂干燥。
发明内容
本发明是鉴于这一点而做成的，其目的在于在制造电极时在带状的基材的表面适当且有效地形成活性物质层。为了达成上述的目的，本发明提供一种电极制造装置，其用于在带状的基材的两面形成活性物质层来制造电极，其特征在于，该电极制造装置包括放出部，其用于放出基材；卷取部，其用于卷取被上述放出部放出的基材；涂敷部，其设在上述放出部与上述卷取部之间，用于将活性物质合剂涂敷在基材的两面，该活性物质合剂是活性物质和溶剂混合而成的；干燥部，其设在上述涂敷部与上述卷取部之间，用于使在上述涂敷部中被涂敷的上述活性物质合剂干燥而形成活性物质层，上述干燥部具有多个杆式(rod)加热器，该多个杆式加热器在基材的长度方向上排列配置，在表面形成有熔敷膜，用于照射红外线，上述干燥部被分割成因上述熔敷膜的种类不同而使上述杆式加热器的红外线的辐射率不同的多个区域，上述多个区域中的一个区域的上述熔敷膜与上述溶剂的在该一个区域中的基材上的膜厚相对应地被设定成上述活性物质合剂不沸腾的范围内的熔敷膜，被设定成如下这样的熔敷膜上述杆式加热器的红外线的辐射率在与上述溶剂对红外线的最大吸收率相对应的辐射率中具有最大的辐射率。另外，在本发明中，活性物质合剂不沸腾是指该活性物质合剂中的溶剂不沸腾。采用本发明，干燥部被分割成多个区域、且一个区域中的熔敷膜被设定为活性物质合剂不沸腾的范围的熔敷膜，因此，不会如以往那样在基材上的活性物质层的表面形成凹凸，能够以均匀的膜厚形成具有光滑的表面的活性物质层。另外，也不会在基材与活性物质层的交界产生剥离。而且，一个区域中的熔敷膜被设定为辐射率在与溶剂对红外线的最大吸收率相对应的辐射率中具有最大的辐射率的熔敷膜，因此，能够有效地加热活性物质合剂而使活性物质合剂干燥。而且，针对各区域分别进行这样的熔敷膜的设定，因此，与以往相比能够缩短活性物质合剂的干燥时间，还能够缩短干燥部的长度。如上所述，采用本发明，能够在基材的表面适当且有效地形成活性物质层。上述杆式加热器也可以包括陶瓷制的外筒和设在该外筒的内部的发热体。上述溶剂也可以是水。上述干燥部也可以从上述放出部侧开始被分割成上游区域、中游区域和下游区域这3个区域，配置在上述上游区域的杆式加热器的熔敷膜为Al2O3膜(氧化铝膜)，配置在上述下游区域的杆式加热器的熔敷膜为TiO2膜(氧化钛膜)，在上述中游区域中混合配置有上述上游区域的杆式加热器和上述下游区域的杆式加热器。上述干燥部也可以具有用于将空气供给到上述多个杆式加热器与基材之间的供气机构。上述放出部和上述卷取部也可以以如下的方式配置以基材的长度方向为水平方向、且基材的短边方向(即宽度方向)为铅垂方向的朝向来输送基材。上述电极也可以是用于锂离子电容器、双电层电容器或者锂离子电池的电极。基于第2技术方案的本发明提供一种电极制造方法，其用于一边在放出部与卷取部之间输送带状的基材一边在该基材的两面形成活性物质层来制造电极，其特征在于，该电极制造方法包括以下工序涂敷工序，在涂敷部中将活性物质合剂涂敷在基材的两面，该活性物质合剂是活性物质和溶剂混合而成的；干燥工序，其在涂敷工序之后，在干燥部中使在上述涂敷工序中被涂敷的上述活性物质合剂干燥而形成活性物质层，上述干燥部具有多个杆式加热器，该多个杆式加热器在基材的长度方向上排列配置，在表面形成有熔敷膜，用于照射红外线，上述干燥部被分割成因上述熔敷膜的种类不同而使上述杆式加热器的红外线的辐射率不同的多个区域，上述多个区域中的一个区域的上述熔敷膜与上述溶剂的在该一个区域中的基材上的膜厚相对应地被设定成上述活性物质合剂不沸腾的范围内的熔敷膜，并被设定成如下这样的熔敷膜上述杆式加热器的红外线的辐射率在与上述溶剂对红外线的最大吸收率相对应的辐射率中具有最大的辐射率。上述杆式加热器也可以包括陶瓷制的外筒和设在该外筒的内部的发热体。上述溶剂也可以是水。上述干燥部也可以从上述放出部侧开始被分割成上游区域、中游区域和下游区域这3个区域；配置在上述上游区域的杆式加热器的熔敷膜为Al2O3膜；配置在上述下游区域的杆式加热器的熔敷膜为TiO2膜；在上述中游区域中混合配置有上述上游区域的杆式加热器和上述下游区域的杆式加热器。上述干燥部也可以具有用于将空气供给到上述多个杆式加热器与基材之间的供气机构，在上述干燥工序中，也可以利用由来自上述多个杆式加热器的红外线进行辐射加热和由从上述供气机构供给的空气进行的对流加热来使上述活性物质合剂干燥。上述涂敷工序和上述干燥工序也可以是对以基材的长度方向为水平方向且基材的短边方向为铅垂方向的朝向输送中的基材进行的。上述电极也可以是用于锂离子电容器、双电层电容器或者锂离子电池的电极。采用本发明，在制造电极时，能够在带状的基材的表面适当且有效地形成活性物质层。
图I是表示本实施方式的电极制造装置的概略结构的概略侧视图。图2是表示本实施方式的电极制造装置的概略结构的俯视图。图3是利用电极制造装置制造的电极的侧视图。图4是利用电极制造装置制造的电极的俯视图。图5是表示涂敷头的概略结构的立体图。图6是表示干燥部的概略结构的侧视图。图7是表示干燥部的概略结构的俯视图。图8是表示杆式加热器的概略结构的说明图。图9是表示杆式加热器的概略结构的说明图。图10是表示对杆式加热器的熔敷膜进行设定的工序的流程图。图11是表示杆式加热器所放射的红外线的波长与水对红外线的吸收率之间的第 I相关关系的图表。图12是表示来自形成有Al2O3膜作为熔敷膜的杆式加热器的红外线的波长与来自杆式加热器的红外线的辐射率之间的第2相关关系的图表。图13是表示来自形成有TiO2膜作为熔敷膜的杆式加热器的红外线的波长与来自杆式加热器的红外线的辐射率之间的第3相关关系的图表。图14是表示来自杆式加热器的红外线的辐射率与杆式加热器的温度之间的第4 相关关系的图表。图15是表示活性物质合剂中的水的膜厚与杆式加热器的活性物质合剂开始沸腾时的温度之间的第5相关关系的图表。
图16是表示其他实施方式的涂敷部的概略结构的俯视图。图17是表示其他实施方式的电极制造装置的概略结构的概略俯视图。图18是表示其他实施方式的电极制造装置的概略结构的侧视图。
具体实施例方式以下，说明本发明的实施方式。图I是表示本实施方式的电极制造装置I的概略结构的概略侧视图。图2是表示电极制造装置I的概略结构的俯视图。另外，本实施方式的电极制造装置I用于制造锂离子电容器的电极。电极制造装置I用于制造电极E，该电极E如图3及图4所示那样在作为带状的基材的金属箔M的两面形成有活性物质层F。金属箔M的两面的活性物质层F彼此相对地形成。另外，活性物质层F形成在金属箔M的短边方向(图3中的Z方向)的中央部，且在金属箔M的长度方向(图3及图4中的Y方向)上形成有多个。金属箔M为例如多孔质的集电体。作为电极E，制造正极时，例如，将铝箔用作金属箔M。另一方面，制造负极时，例如，将铜箔用作金属箔M。另外，为了形成活性物质层F，如下所述，在金属箔M的表面涂敷浆料状的活性物质合剂。制造正极时的正极活性物质合剂是通过将例如作为活性物质的活性炭、作为粘着剂的丙烯酸类粘合剂、作为分散剂的羧甲基纤维素(carboxymethylcellulose)、作为导电助材的乙炔碳黑(acetylene black)等导电性碳粉末混合并向这些材料中添加水作为溶剂、经混炼而生成的。另一方面，制造负极时的负极活性物质合剂是通过将例如作为能够吸藏、放出锂离子的活性物质的非晶质碳、作为粘着剂的聚偏氟乙烯(polyvinylidene difluoride)、作为导电助材的乙炔碳黑等导电性碳材料混合并向这些材料中添加水作为溶剂、经混炼而生成的。在正极和负极中，如上所述，材料不同，但金属箔M及活性物质层F的宽度、厚度等没有大的差别。因此，电极制造装置I能够制造锂离子电容器的正极也能够制造负极。以下，将这些正极和负极称为电极E进行说明。如图I及图2所示，电极制造装置I包括作为放出部的放出辊10，其用于放出金属箔M ;涂敷部11，其用于在金属箔M的两面涂敷活性物质合剂；干燥部12，其用于使金属箔M上的活性物质合剂干燥而形成活性物质层F ;作为卷取部的卷取辊13，其用于卷取金属箔M。放出辊10、涂敷部11、干燥部12、卷取辊13在金属箔M的输送方向(图I及图2中的Y方向)上从上游侧开始按照上述顺序配置。另外，在放出辊10与卷取辊13之间设有驱动机构(未图示)，在该驱动机构的驱动下，从放出辊10放出的金属箔M被输送并被卷取辊13卷取。放出辊10配置为其轴向为铅垂方向(图I中的Z方向)的朝向。在放出辊10上卷绕有未处理的金属箔M，放出辊10能够以铅垂轴线为中心进行旋转。于是，金属箔M随着在其长度方向上被拉拽而能够被从放出辊10放出。卷取辊13也配置为其轴向为铅垂方向的朝向。卷取辊13能够以铅垂轴线为中心进行旋转。于是，形成有活性物质层F的金属箔M能够被卷取辊13卷取。该放出辊10和该卷取辊13配置在相同的高度。而且，对放出辊10和卷取辊13 进行配置，使得以金属箔M的长度方向为水平方向(图I及图2中的Y方向)、且金属箔M的短边方向为铅垂方向(图I中的Z方向)的朝向输送金属箔M。涂敷部11具有用于在金属箔M的表面涂敷活性物质合剂的涂敷头20。涂敷头20 彼此相对地配置于在放出辊10与卷取辊13之间进行输送中的金属箔M的两侧。如图5所示，涂敷头20具有在铅垂方向(图5中的Z方向)上延伸的大致长方体形状。涂敷头20形成得比例如金属箔M的短边方向的长度长。在涂敷头20的与金属箔 M相对的面上形成有用于喷射活性物质合剂的狭缝状的涂敷口 21。涂敷口 21在铅垂方向 (图5中的Z方向)上延伸地形成。另外，涂敷口 21形成在能够将活性物质合剂供给到金属箔M的短边方向的中央部的位置。另外，涂敷头20与供给管23连接，该供给管23与活性物质合剂供给源22连通。在活性物质合剂供给源22的内部积存有活性物质合剂，能够从活性物质合剂供给源22将活性物质合剂供给到涂敷头20中。如图I、图2及图6所示，干燥部12在金属箔M的长度方向(图I、图2及图6中的Y方向)上被分割成多个、例如3个区域Ta、Tb、Tc。以下，有时将该3个区域Ta、Tb、Tc 从放出辊10侧、即在金属箔M的输送方向上从上游侧开始称为“上游区域Ta”、“中游区域 Tb”、“下游区域Tc”。另外，该3个区域Ta、Tb、Tc是按照因后述的杆式加热器30的熔敷膜 34的种类不同而使该杆式加热器30的红外线的辐射率不同的区域被分割而成的。另外，如图7所示，干燥部12具有用于照射红外线的多个杆式加热器30。杆式加热器30在金属箔M的长度方向(图7中的Y方向)上排列配置。这些杆式加热器30配置于在放出辊10与卷取辊13之间进行输送中的金属箔M的两侧。如图8所示，杆式加热器30具有内筒31和以包围内筒31的方式设置的外筒32。 在内筒31的外周部呈螺旋状设有镍铬合金线加热器33作为发热体，该镍铬合金线加热器 33具有镍铬合金线。该镍铬合金线加热器33以长度比金属箔M的短边方向的长度长的方式被设在铅垂方向(图8中的Z方向)上。即，杆式加热器30能够对金属箔M的短边方向整体照射红外线。另外，外筒32的材质为陶瓷。另外，内筒31具有耐热性，其材质为例如陶瓷或者氧化铝。另外，如图9所示，在杆式加热器30的外筒32的表面形成有熔敷膜34。在本实施方式中，作为熔敷膜34，形成有Al2O3膜(氧化铝膜)或者TiO2膜(氧化钛膜)。另外，如上所述，干燥部12被分割成因杆式加热器30的熔敷膜34的种类不同而使该杆式加热器30的红外线的辐射率不同的3个区域Ta、Tb、Tc。因此，为了方便，如图 I、图2及图6所示，有时将多个杆式加热器30中的配置在上游区域Ta的杆式加热器30称为“上游杆式加热器30a”、将配置在中游区域Tb的杆式加热器30称为“中游杆式加热器 30b”、将配置在下游区域Tc的杆式加热器30称为“下游杆式加热器30c”。另外，对于设定这些上游杆式加热器30a、中游杆式加热器30b、下游杆式加热器30c上的熔敷膜34的种类的方法，在下述中详细说明。另外，如图7所示，干燥部12具有反射板40，该反射板40隔着杆式加热器30与金属箔M的表面相对地配置,用于使来自杆式加热器30的红外线向金属箔M侧反射。反射板 40以覆盖杆式加热器30的方式在铅垂方向上延伸，并且以覆盖多个杆式加热器30的方式在金属箔M的长度方向(图7中的Y方向)上延伸。于是，从杆式加热器30放射到与金属箔M相反一侧的红外线被反射板40反射而向金属箔M放射。另外,该反射板40配置于在放出辊10与卷取辊13之间进行输送中的金属箔M的两侧。
在反射板40中形成有多个用于将空气供给到形成在该反射板40与金属箔M之间的干燥区域D中的供气口 41。在各供气口 41上分别设有用于将空气供给到该供气口 41中的供给管42。供给管42与空气供给源43连通。在空气供给源43的内部积存有空气、例如干空气等。另外，从供气口 41供给到干燥区域D内的空气沿着金属箔M的表面流动之后， 从干燥区域D的端部被排出。另外，上述供气口 41、供给管42及空气供给源43构成了本发明的供气机构。如图I所示，在以上的电极制造装置I中设有控制部50。控制部50为例如计算机，具有程序存储部(未图示)。在程序存储部中存储有对用于在电极制造装置I中制造电极E的处理进行控制的程序。另外，上述程序也可以是记录在例如计算机可读取的硬盘 (HD)、软盘(FD)、光盘(⑶)、光磁盘(MO)、存储卡等计算机可读取的存储介质H中的、并且从该存储介质H安装到控制部50中的程序。接着，对设定上述的上游杆式加热器30a、中游杆式加热器30b、下游杆式加热器 30c上的熔敷膜34的种类的方法进行说明。首先，对设定上游杆式加热器30a的熔敷膜34的种类的方法进行说明。图10表示设定上游杆式加热器30a的熔敷膜34的流程。上游杆式加热器30a的熔敷膜34与在上游区域Ta中被干燥的活性物质合剂中的溶剂、即水的膜厚相对应地被设定该活性物质合剂不沸腾的范围内的熔敷膜，被设定为如下这样的熔敷膜上游杆式加热器30a的红外线的辐射率在与水对红外线的最大吸收率相对应的辐射率中具有最大的辐射率。另外，活性物质合剂不沸腾是指该活性物质合剂中的水不沸腾。具体而言，如图11所示，预先导出用于表示杆式加热器30所放射的红外线的波长 (图11中的横轴)与水对红外线的吸收率(图11中的纵轴)之间的关系的第I相关关系。 针对活性物质合剂中的水的膜厚导出第I相关关系(图10的工序Al)。另外，水的膜厚与活性物质合剂自身的膜厚大致相同。另外，在图示的例中，水的膜厚存在ΙΟμπι和2μπι这两个种类，但实际上也针对其他的膜厚预先导出第I相关关系。另外，如图12所示，预先导出用于表示来自形成有Al2O3膜作为熔敷膜34的杆式加热器30的红外线的波长(图12中的横轴)与来自杆式加热器30的红外线的辐射率(图 12中的纵轴)之间的关系的第2相关关系。同样，如图13所示，预先导出用于表示来自形成有TiO2膜作为熔敷膜34的杆式加热器30的红外线的波长(图13中的横轴)与来自杆式加热器30的红外线的辐射率(图13中的纵轴)之间的关系的第3相关关系(图10的工序Al)。另外，来自杆式加热器30的红外线的辐射率是指透过溶接膜34从杆式加热器 30照射的红外线相对于从镍铬合金线加热器33照射的红外线的比率。另外，如图14所示，预先导出用于表示来自杆式加热器30的红外线的辐射率(图 14中的横轴)与杆式加热器30的温度(图14中的纵轴)之间的关系的第4相关关系(图 10的工序Al)。另外，杆式加热器30的温度是指被镍铬合金线加热器33加热的外筒32的温度。另外，如图15所示，预先导出用于表示活性物质合剂中的水的膜厚(图15中的横轴)与杆式加热器30的在活性物质合剂开始沸腾时的温度(图15中的纵轴)之间的关系的第5相关关系(图10的工序Al)。另外，在图15中，在比第5相关关系靠上侧、即杆式加热器30的温度比第5相关关系的温度高时，活性物质合剂沸腾。另一方面，在图15中，在比第5相关关系靠下方、即杆式加热器30的温度比第5相关关系的温度低时，活性物质合剂不沸腾。然后，对在上游区域Ta中被干燥的活性物质合剂中的水的膜厚进行推定(图10 的工序A2)。在本实施方式中，该水的膜厚被推定为例如10 μ m。然后，基于在工序A2中推定的水的膜厚，使用第I相关关系，导出与水对红外线的最大吸收率相对应的红外线的波长(以下，有时称为“峰值波长”。)(图10的工序A3)。在本实施方式中，与水的膜厚10 μ m相对应的峰值波长为3 μ m。然后，基于在工序A3中导出的峰值波长，使用第2相关关系，导出来自形成有Al2O3 膜作为熔敷膜34的上游杆式加热器30a的红外线的辐射率(图10的工序A4)。在本实施方式中，与峰值波长3 μ m相对应的来自上游杆式加热器30a的红外线的辐射率为O. 6。同样，基于在工序A3中导出的峰值波长，使用第3相关关系，导出来自形成有TiO2 膜作为熔敷膜34的该上游杆式加热器30a的红外线的辐射率(图10的工序A4)。在本实施方式中，与峰值波长3 μ m相对应的来自上游杆式加热器30a的红外线的辐射率为O. 7。然后，基于在工序A4中导出的来自上游杆式加热器30a的红外线的辐射率，使用第4相关关系，导出上游杆式加热器30a的温度(图10的工序A5)。在本实施方式中，形成有Al2O3膜的上游杆式加热器30a的温度为150°C。另外，形成有TiO2膜的上游杆式加热器 30a的温度为180 0C ο然后，基于在工序A2中推定的水的膜厚和在工序A5中导出的上游杆式加热器30a 的温度，使用第5相关关系，判断活性物质合剂是否沸腾(图10的工序A6)。然后，在工序A6中，在判断为对于形成有Al2O3膜的情况和形成有TiO2膜的情况中的任意一种、活性物质合剂都不沸腾的情况下，将在工序A4中导出的辐射率较高的那种熔敷膜设定为上游杆式加热器30a的熔敷膜34 (图10的工序A7)。另外，在工序A6中，在判定为对于形成有Al2O3膜的情况和形成有TiO2膜的情况中的某一种情况、活性物质合剂不沸腾的情况下，将该不沸腾的那种情况的熔敷膜设定为上游杆式加热器30a的熔敷膜34 (图10的工序A7)。另外，在工序A6中，在判断为对于形成有Al2O3膜的情况和形成有TiO2膜的情况中的任意一种、活性物质合剂都沸腾的情况下，返回到上述的工序A3，进行工序A3 A6。 具体而言，在工序A3中，使用第I相关关系，导出与除最大吸收率之外的最大的吸收率相对应的峰值波长。即，导出峰值波长6μπι。然后，对峰值波长6 μ m进行上述的工序A3 Α6。 然后，反复进行上述工序A3 A6，直到在工序A6中判断出活性物质合剂不沸腾。在本实施方式中，在工序A6中，相对于水的膜厚10 μ m，第5相关关系的温度为 160°C。相对于此,在工序A5中导出的形成有Al2O3膜的上游杆式加热器30a的温度为 1500C，形成有TiO2膜的上游杆式加热器30a的温度为180°C。这样，在形成有Al2O3膜时活性物质合剂不沸腾，但在形成有TiO2膜时活性物质合剂沸腾。因而，将Al2O3膜设定为上游杆式加热器30a的熔敷膜34 (图10的工序A7)。对于下游杆式加热器30c的熔敷膜34的种类，也同样通过进行上述的工序Al A7而设定。于是，在本实施方式中，下游杆式加热器30c的熔敷膜34被设定为TiO2膜。另外，在本实施方式中，在中游区域Tb中，混合配置上游杆式加热器30a和下游杆式加热器30c。即，混合有形成有Al2O3膜的杆式加热器30和形成有TiO2膜的杆式加热器30的杆式加热器30被用作中游杆式加热器30b。在此情况下，中游区域Tb中的上游杆式加热器30a和下游杆式加热器30c能够在活性物质合剂S不沸腾的范围内任意地配置。 具体而言，为了使活性物质合剂S不沸腾而进行的调整例如既可以通过使上游杆式加热器 30a和下游杆式加热器30c的个数的比率变更而进行调整、或者例如也可以通过使配置上游杆式加热器30a和下游杆式加热器30c的间隔变更而进行调整。无论在哪种情况下，在中游区域Tb中，活性物质合剂S都不沸腾。另外，将Al2O3膜或者TiO2膜设定为熔敷膜34 时，优先设定辐射率较高的那种熔敷膜。本实施方式的电极制造装置I如上述那样构成。接着，对利用该电极制造装置I 进行的用于制造电极E的处理进行说明。从放出辊10放出金属箔M，输送到涂敷部11。在涂敷部11中，从涂敷头20将浆料状的活性物质合剂S涂敷到输送中的金属箔M的表面。此时，通过从配置在金属箔M的两侧的涂敷头20、20供给活性物质合剂S，在金属箔M的两面以均匀的膜厚同时涂敷活性物质合剂S。另外，将从涂敷头20供给的活性物质合剂S涂敷在金属箔M的短边方向的中央部。而且，通过从涂敷头20断续地供给活性物质合剂S，将活性物质合剂S涂敷在金属箔M 的长度方向上的多个区域中。然后，将涂敷有活性物质合剂S的金属箔M输送到干燥部12。在干燥部12中，利用由来自配置在金属箔M的两侧的多个杆式加热器30及多个反射板40的红外线进行的辐射加热，使金属箔M的两面的活性物质合剂S干燥。此时，如上所述，在上游杆式加热器30a 的表面形成有Al2O3膜的熔敷膜34、在中游杆式加热器30b的表面形成有Al2O3膜或TiO2膜的熔敷膜34、在下游杆式加热器30c的表面形成有TiO2膜的熔敷膜34。于是，活性物质合剂S不会沸腾，活性物质合剂S最大限度吸收红外线，从而利用上述杆式加热器30使活性物质合剂S依次干燥。另外，在干燥部12中，在金属箔M的两侧，利用由从供气口 41向干燥区域D内供给的空气进行的对流加热，使金属箔M的两面的活性物质合剂S干燥。而且，由于在干燥区域D内产生的从供气口 41朝向干燥区域D的端部的气流的作用，从活性物质合剂S蒸发的水顺畅地流动到干燥区域D的端部，该蒸发了的水不会再附着于金属箔M就被除去。这样使金属箔M的两面的活性物质合剂S干燥，在该金属箔M的两面形成规定的膜厚的活性物质层F。然后，形成有活性物质层F的金属箔M被输送到卷取辊13，被该卷取辊13卷取。 这样，在电极制造装置I中进行的一系列的处理结束，制造了电极E。采用以上的实施方式，干燥部12被分割成3个区域Ta、Tb、Tc，每个区域Ta、Tb、Tc 的熔敷膜34被设定为活性物质合剂S不沸腾的范围的熔敷膜，因此，不会如以往那样在金属箔上的活性物质层的表面形成凹凸，而是能够以均匀的膜厚形成具有光滑的表面的活性物质层F。另外，也不会在金属箔M与活性物质层F的交界产生剥离。而且，每个区域Ta、 Tb、Tc的熔敷膜34被设定为辐射率在与水对红外线的最大吸收率相对应的辐射率中具有最大的辐射率的熔敷膜，因此，能够有效加热活性物质合剂S而使活性物质合剂S干燥。而且，针对各区域Ta、Tb、Tc逐一进行这样的熔敷膜34的设定，因此，能够使活性物质合剂S 的干燥时间比以往缩短，也能够使干燥部12的长度缩短。如上所述，采用本实施方式，能够在金属箔M的表面适当且有效地形成活性物质层F。
另外，在干燥部12中，利用由来自多个杆式加热器30及反射板40的红外线进行的辐射加热、由从供气口 41向干燥区域D内供给的空气进行的对流加热，使金属箔M上的活性物质合剂S干燥。这样使用了由红外线进行的辐射加热和由空气进行的对流加热这样的两个种类的干燥方法，因此，能够进一步适当地使该活性物质合剂S干燥。另外，在使用由红外线进行的辐射加热时，红外线的辐射热不会依存于杆式加热器30及反射板40与金属箔M之间的距离地被传导。因而，不会受到金属箔M的翘曲、倾斜的影响，就能够适当地加热活性物质合剂S。另外，在干燥部12中，能够使从供气口 41朝向干燥区域D的端部的气流产生在干燥区域D内。由于该气流，在使金属箔M上的活性物质合剂S干燥时蒸发的水从干燥区域D 的端部被排出，因此，该蒸发的水不会再附着于金属箔M的表面。因而，能够进一步适当地使金属箔M上的活性物质合剂S干燥。另外，反射板40隔着杆式加热器30与金属箔M的表面相对地配置，因此，从杆式加热器30放射到与金属箔M相反的一侧的红外线被反射板40反射而放射到金属箔M上。 因而，能够利用所有的红外线，能够有效地使金属箔M上的活性物质合剂S干燥。另外，在涂敷部11中，以金属箔M的长度方向为水平方向的朝向输送金属箔M，因此，涂敷在金属箔M的表面的活性物质合剂S不会流动到该金属箔M的输送方向的上游侧或者下游侧。另外，以金属箔M的短边方向为铅垂方向的朝向输送金属箔M，因此，能够在金属箔M的两面均匀地涂敷活性物质合剂S。这样，能够在涂敷部11中适当地涂敷活性物质合剂S，因此，能够在金属箔M上适当地形成活性物质层F。另外，在放出辊10与卷取辊13之间，以金属箔M的长度方向为水平方向的朝向输送金属箔M，因此，能够使金属箔M的高度恒定且较低，易于进行电极制造装置I的维护。因而，能够在金属箔M的表面有效地形成活性物质层F。在以上的实施方式中，将熔敷膜34设定为Al2O3膜或者TiO2膜中的任意一种，但本发明也能够应用于设定了其他种类的熔敷膜的情况。在此情况下，根据熔敷膜34的种类， 预先在工序Al中导出图12所示的第2相关关系和图13所示的第3相关关系。然后，通过进行工序A2 A7，能够适当地设定干燥部12的杆式加热器30的熔敷膜34，能够适当地使活性物质合剂干燥。另外，在以上的实施方式中，将熔敷膜34设定为Al2O3膜或者TiO2膜这两个种类中的任意一种，但也可以设定为3个种类以上的熔敷膜。在此情况下，对中游杆式加热器30b 也进行上述的工序Al 工序A7，从而设定该中游杆式加热器30b的熔敷膜34。S卩，将上游杆式加热器30a的熔敷膜34、中游杆式加热器30b的熔敷膜34、下游杆式加热器30c上的熔敷膜34设定为各自不同的熔敷膜。另外，在以上的实施方式中，干燥部12被分割成了 3个区域Ta、Tb、Tc，但将干燥部12分割而成的区域的数量不限定于本实施方式，能够任意地进行设定。例如，既可以将干燥部12分割成两个区域，也可以将干燥部12分割成4个以上的区域。无论在哪种情况下，只要通过进行上述的工序Al A7而设定各区域的杆式加热器30的熔敷膜34，就不会使活性物质合剂S沸腾，从而能够适当地使该活性物质合剂S干燥。另外，在以上的实施方式中，对活性物质合剂S的溶剂为水的情况进行了说明，但在活性物质合剂的溶剂为其他的材料、例如为有机溶剂的情况下也能够应用本发明。在此情况下，根据溶剂的种类，预先在工序Al中导出图11所示的第I相关关系和图15所示的第5相关关系。然后，通过进行工序A2 A7，能够适当地设定干燥部12的杆式加热器30 的熔敷膜34，从而能够适当地使活性物质合剂S干燥。在以上的实施方式的电极制造装置I中，作为放出部，设有放出辊10，但放出部的结构不限定于本实施方式，只要是用于放出金属箔M的结构就能够采用各种各样的结构。 同样，作为卷取部，设有卷取辊13，但卷取部的结构不限定于本实施方式，只要是用于卷取金属箔M的结构就能够采用各种各样的结构。另外，在以上的实施方式的涂敷部11中设有涂敷头20，但涂敷部11的结构不限定于本实施方式，只要是能够在金属箔M的表面涂敷活性物质合剂S的结构就能够采用各种各样的结构。例如，在以上的实施方式中，涂敷头20、20彼此相对地设置在金属箔M的两侧，但也可以将任意一个涂敷头20配置在比另一个涂敷头20靠下游侧的位置。另外，涂敷头20 的数量不限定于本实施方式，也可以在金属箔M的两侧分别配置有多个涂敷头20。另外，例如，在涂敷部11中，也可以用喷射方式在金属箔M的表面涂敷活性物质合剂S。另外，例如，如图16所示，涂敷部11也可以包括辊100，其用于与金属箔M的表面抵接而在该金属箔M上涂敷浆料状的活性物质合剂S ;喷嘴101，其用于将活性物质合剂 S供给到辊100的表面。该辊100及喷嘴101均彼此相对地配置于在放出辊10与卷取辊 13之间进行输送中的金属箔M的两侧。辊100的轴向在铅垂方向上延伸，并且能够以其铅垂轴线为中心进行旋转。另外， 辊100以与形成在金属箔M上的活性物质层F的铅垂方向的长度相同的长度延伸，并配置在能够将活性物质合剂S供给到金属箔M的短边方向的中央部的位置。喷嘴101也与辊100同样在铅垂方向上延伸。另外，喷嘴101的靠辊100 —侧的面中设有在铅垂方向上延伸并用于将活性物质合剂S喷出到辊100的喷出口(未图示)。 喷出口的长度和位置被形成为能够将活性物质合剂S供给到辊100的表面整体。另外，与图5所示的涂敷头20同样，喷嘴101与供给管(未图示)连接，该供给管与活性物质合剂供给源(未图示)连通。在此情况下，在涂敷部11中，一边从喷嘴101将活性物质合剂S供给到辊100的表面，一边使附着有该活性物质合剂S的辊100与金属箔M的表面抵接。这样，附着于辊100 的表面的活性物质合剂S被转印于金属箔M的表面，从而将活性物质合剂S涂敷在该金属箔M的表面。采用本实施方式，从辊100向金属箔M的表面涂敷活性物质合剂S时，通过对该辊 100自身的表面与金属箔M的表面之间的距离进行调整，能够调整活性物质合剂S的膜厚。 因而，能够在金属箔M的表面以更均匀的膜厚涂敷活性物质合剂S。在以上的实施方式的电极制造装置I中，以金属箔M的长度方向为水平方向、且金属箔M的短边方向为铅垂方向的朝向输送了金属箔M，但如图17及图18所示，也可以以金属箔M的长度方向为水平方向(图17及图18中的Y方向)、且金属箔M的短边方向为水平方向(图17中的X方向)的朝向输送金属箔M。在此情况下，放出辊10与卷取辊13配置在相同的高度。另外，放出辊10和卷取辊13分别配置为各自的轴向为水平方向(图14中的X方向)的朝向。在使用本实施方式的电极制造装置I的情况下，也能够享有上述的实施方式的效果。在以上的实施方式中，在金属箔M的长度方向上形成有多个活性物质层F，但在形成具有一个活性物质层F的电极E时，本发明的电极制造装置I也是有用的。另外，在以上的实施方式中，在电极制造装置I中，在金属箔M的两面形成了活性物质层F，但为了形成电极E也进行其他的处理、例如金属箔M的冲压、切断等。电极制造装置I也可以在放出辊10与卷取辊13之间也连续地进行上述其他的处理。另外，在以上的实施方式中，对制造锂离子电容器的电极E的情况进行了说明，但在对用于双电层电容器的电极、用于锂离子电池的电极进行制造时，也能够使用本发明的电极制造装置I。在此情况下，只要根据所制造的电极的种类来变更金属箔M的材质、活性物质合剂S的材料等即可。以上，参照
了本发明的优选的实施方式，但本发明不限定于该例。只要是本领域的技术人员，显然就能够在权利要求书所述的思想范围内想到各种变更例和修改例，对于这些变更例和修改例，当然也被认为属于本发明的保护范围。附图标记说明I、电极制造装置；10、放出辊；11、涂敷部；12、干燥部；13、卷取辊；30、杆式加热器；30a、上游杆式加热器；30b、中游杆式加热器；30c、下游杆式加热器；31、内筒；32、外筒； 33、镍铬合金线加热器；34、熔敷膜；40、反射板；41、供气口 ；42、供给管；43、空气供给源； 50、控制部；D、干燥区域；E、电极；F、活性物质层；M、金属箔；S、活性物质合剂；Ta、上游区域；Tb、中游区域；Tc、下游区域。
权利要求
1.一种电极制造装置，其用于在带状的基材的两面形成活性物质层来制造电极，其特征在于，该电极制造装置包括放出部，其用于放出基材；卷取部，其用于卷取被上述放出部放出的基材；涂敷部，其设在上述放出部与上述卷取部之间，用于将活性物质合剂涂敷在基材的两面，该活性物质合剂是活性物质和溶剂混合而成的；干燥部，其设在上述涂敷部与上述卷取部之间，用于使在上述涂敷部中被涂敷的上述活性物质合剂干燥而形成活性物质层，上述干燥部具有多个杆式加热器，该多个杆式加热器在基材的长度方向上排列配置， 在表面形成有熔敷膜，用于照射红外线，上述干燥部被分割成因上述熔敷膜的种类不同而使上述杆式加热器的红外线的辐射率不同的多个区域，上述多个区域中的一个区域的上述熔敷膜与上述溶剂的在该一个区域中的基材上的膜厚相对应地被设定成上述活性物质合剂不沸腾的范围内的熔敷膜，并被设定成如下这样的熔敷膜上述杆式加热器的红外线的辐射率在与上述溶剂对红外线的最大吸收率相对应的辐射率中具有最大的辐射率。
2.根据权利要求I所述的电极制造装置，其特征在于，上述杆式加热器包括陶瓷制的外筒和设在该外筒的内部的发热体。
3.根据权利要求I所述的电极制造装置，其特征在于，上述溶剂为水。
4.根据权利要求3所述的电极制造装置，其特征在于，上述干燥部从上述放出部侧开始被分割成上游区域、中游区域和下游区域这3个区域；配置在上述上游区域的杆式加热器的熔敷膜为Al2O3膜；配置在上述下游区域的杆式加热器的熔敷膜为TiO2膜；在上述中游区域中混合配置有上述上游区域的杆式加热器和上述下游区域的杆式加热器。
5.根据权利要求I 4中的任意一项所述的电极制造装置，其特征在于，上述干燥部具有用于将空气供给到上述多个杆式加热器与基材之间的供气机构。
6.根据权利要求I 4中的任意一项所述的电极制造装置，其特征在于，对上述放出部和上述卷取部进行配置，使得以基材的长度方向为水平方向、且基材的短边方向为铅垂方向的朝向来输送基材。
7.根据权利要求I 4中的任意一项所述的电极制造装置，其特征在于，上述电极是用于锂离子电容器、双电层电容器或者锂离子电池的电极。
8.一种电极制造方法，其用于一边在放出部与卷取部之间输送带状的基材一边在该基材的两面形成活性物质层来制造电极，其特征在于，该电极制造方法包括以下工序涂敷工序，在涂敷部中将活性物质合剂涂敷在基材的两面，该活性物质合剂是活性物质和溶剂混合而成的；干燥工序，其在涂敷工序之后，在干燥部中使在上述涂敷工序中被涂敷的上述活性物质合剂干燥而形成活性物质层，上述干燥部具有多个杆式加热器，该多个杆式加热器在基材的长度方向上排列配置， 在表面形成有熔敷膜，用于照射红外线，上述干燥部被分割成因上述熔敷膜的种类不同而使上述杆式加热器的红外线的辐射率不同的多个区域，上述多个区域中的一个区域的上述熔敷膜与上述溶剂的在该一个区域中的基材上的膜厚相对应地被设定成上述活性物质合剂不沸腾的范围内的熔敷膜，并被设定成如下这样的熔敷膜上述杆式加热器的红外线的辐射率在与上述溶剂对红外线的最大吸收率相对应的辐射率中具有最大的辐射率。
9.根据权利要求8所述的电极制造方法，其特征在于，上述杆式加热器包括陶瓷制的外筒和设在该外筒的内部的发热体。
10.根据权利要求8所述的电极制造方法，其特征在于，上述溶剂为水。
11.根据权利要求10所述的电极制造方法，其特征在于，上述干燥部从上述放出部侧开始被分割成上游区域、中游区域和下游区域这3个区域；配置在上述上游区域的杆式加热器的熔敷膜为Al2O3膜；配置在上述下游区域的杆式加热器的熔敷膜为TiO2膜；在上述中游区域中混合配置有上述上游区域的杆式加热器和上述下游区域的杆式加热器。
12.根据权利要求8 11中的任意一项所述的电极制造方法，其特征在于，上述干燥部具有用于将空气供给到上述多个杆式加热器和基材之间的供气机构； 在上述干燥工序中，利用由来自上述多个杆式加热器的红外线进行的辐射加热和由从上述供气机构供给的空气进行的对流加热来使上述活性物质合剂干燥。
13.根据权利要求8 11中的任意一项所述的电极制造方法，其特征在于，上述涂敷工序和上述干燥工序是对以基材的长度方向为水平方向且基材的短边方向为铅垂方向的朝向输送中的基材进行的。
14.根据权利要求8 11中的任意一项所述的电极制造方法，其特征在于，上述电极是用于锂离子电容器、双电层电容器或者锂离子电池的电极。
全文摘要
本发明提供电极制造装置和电极制造方法。在制造电极时，在带状的基材的表面适当且有效地形成活性物质层。电极制造装置包括放出辊，放出带状的金属箔；涂敷部，在金属箔的两面涂敷活性物质合剂；干燥部，使金属箔上的活性物质合剂干燥而形成活性物质层；卷取辊，卷取金属箔。干燥部具有在金属箔的长度方向上排列配置的多个杆式加热器，在多个杆式加热器的表面形成有熔敷膜，用于照射红外线。干燥部被分割成多个区域。各个区域中的熔敷膜与在该各个区域中的活性物质合剂中的水的膜厚相对应地被设定成活性物质合剂不沸腾的范围内的熔敷膜，并被设定成如下这样的熔敷膜辐射率在与水对红外线的最大吸收率相对应的辐射率中具有最大的辐射率。
文档编号H01M4/139GK102593422SQ20121001163
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月12日 优先权日2011年1月13日
发明者北野高广, 寺田和雄, 福冈哲夫 申请人:东京毅力科创株式会社