JP6038557B2 - 電極ペースト製造装置および電極ペースト製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、粉体および溶媒の混合体を混練して電極ペーストを製造する電極ペースト製造装置および電極ペースト製造方法に関する。

従来、電池の発電要素としては、正極、負極、およびセパレータを積層または巻回してなる電極体に、電解液を含浸させたものが用いられている。
正極および負極は、正極集電体および負極集電体に正極用および負極用の電極ペーストを塗布して乾燥させ、その後電極ペーストに対してプレス加工を施すことで構成される。

このような電極ペーストは、例えば、特許文献１に開示される連続式二軸混練機を用いて製造される。特許文献１に開示される連続式二軸混練機は、中空のバレルに回転可能に支持される二つの回転軸に、スクリューおよびパドル等が設置されることで構成される。
特許文献１に開示される連続式二軸混練機は、バレルの内部に別々に投入される粉体（活物質等）および溶剤をスクリューによって搬送し、パドル等の回転によってパドルとバレルの内壁との間を通過する粉体に対して高い剪断力を付与する。その後、特許文献１に開示される連続式二軸混練機は、パドル等の回転によって粉体および溶剤の混合体を、バレルの内部にさらに投入される溶剤で希釈して電極ペーストを製造する。

特開２００５−２２２７７２号公報

特許文献１に開示される連続式二軸混練機は、バレルの内部に粉体および溶剤を別々に投入した直後に、粉体に対して高い剪断力を付与する構成である。
この場合には、粉体が十分に湿潤していない状態で、粉体に対して高い剪断力が付与されてしまう可能性がある。このような場合において、粉体は、その動きが悪いため、パドルとバレルの内壁との間から逃げることができず、高い剪断負荷をそのまま受けてしまう。高い剪断負荷を受けた粉体は、活物質の粒子が割れたり欠けたりしてしまう。

例えば、負極用の電極ペーストの製造において、このような負極活物質の粒子の割れおよび欠けが発生した場合には、当該電極ペーストを塗布した負極を用いて電池を構成した際に、イオンの伝達のしやすさ、負極活物質表面でのイオン化反応の起こり易さが変化してしまう。
つまり、特許文献１に開示される連続式二軸混練機では、活物質の粒子の割れおよび欠けが発生し、ひいては、設計通りの電池特性を確保できない可能性があった。このような活物質の粒子の割れおよび欠けに起因する電池特性を確保できない問題は、正極用の電極ペーストを製造する場合においても同様に発生する。

本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、活物質の粒子の割れおよび欠けの発生を抑制できる、電極ペースト製造装置および電極ペースト製造方法を提供するものである。

本発明に係る電極ペースト製造装置は、互いに所定の間隔を空けて平行な状態で中空の外装に支持される二つの回転軸の回転によって、粉体および溶媒の混合体を混練して電極ペーストを製造する電極ペースト製造装置であって、前記外装の内部には、前記各回転軸に支持される搬送手段が設けられるとともに、前記粉体および前記溶媒が別々に投入され、前記搬送手段の回転によって前記粉体および前記溶媒を搬送方向下流側に搬送する投入ゾーンと、前記各回転軸に支持される粗混ぜ手段が設けられ、前記粗混ぜ手段の回転によって前記粉体および前記溶媒を混合し、前記混合体を生成する粗混ぜゾーンと、前記各回転軸に支持される混練手段が設けられ、前記混練手段の回転によって前記混合体に対して、前記粗混ぜゾーンにて付与される剪断力よりも高い剪断力を付与し、前記混合体を混練する混練ゾーンと、が形成され、前記粗混ぜゾーンは、前記投入ゾーンと前記混練ゾーンとの間に形成され、前記投入ゾーンにおける搬送手段は送りスクリューであり、前記粗混ぜゾーンにおける粗混ぜ手段、および前記混練ゾーンにおける混練手段は、いずれもパドルであり、前記粗混ぜ手段のパドルおよび前記混練手段のパドルは、それぞれ、前記各回転軸に支持される軸部と、前記軸部の外周より径方向外側へ向かって突出する羽根部とを備えており、ここで、前記粗混ぜ手段のパドルの回転軌道の外周と前記外装の内壁との間のクリアランスは、前記混練手段のパドルの回転軌道の外周と前記外装の内壁との間のクリアランスよりも大きいことを特徴とするものである。

ここで開示される好適な一態様の電極ペースト製造装置において、前記粗混ぜ手段のパドルの回転軌道の外周と前記外装の内壁との間のクリアランスは、３ｍｍ以上かつ１０ｍｍ以下となる。

また、ここで開示される好適な一態様の電極ペースト製造装置は、前記粉体および前記溶媒の前記粗混ぜゾーンの平均滞留時間における、前記各回転軸の累積回転数が３００回以上となるように、前記電極ペーストの製造条件を設定する、ものである。

また、ここで開示される好適な一態様の電極ペースト製造装置において、前記粗混ぜゾーンには、前記粗混ぜ手段よりも搬送方向下流側で前記各回転軸に支持され、回転することで前記粉体および前記溶媒が搬送方向下流側へ搬送されることを抑制する抑制手段、が設けられる。

本発明に係る電極ペースト製造方法は、互いに所定の間隔を空けて平行な状態で中空の外装に支持される二つの回転軸の回転によって、粉体および溶媒の混合体を混練して電極ペーストを製造する電極ペースト製造方法であって、前記外装の内部に前記粉体および前記溶媒を別々に投入し、前記各回転軸の回転によって、前記粉体および前記溶媒を送りスクリューにて搬送方向下流側に搬送する投入工程と、前記各回転軸に支持される軸部と、前記軸部の外周より径方向外側へ向かって突出する羽根部とを備えたパドルの回転によって、前記粉体および前記溶媒を混合し、前記混合体を生成する粗混ぜ工程と、前記粗混ぜ工程で用いられるパドルとは異なるパドルであって、前記各回転軸に支持される軸部と、前記軸部の外周より径方向外側へ向かって突出する羽根部とを備えたパドルの回転によって、前記混合体に対して、前記粗混ぜ工程にて付与される剪断力よりも高い剪断力を付与し、前記混合体を混練する混練工程と、を行い、ここで前記粗混ぜ工程は、前記投入工程を行った後、かつ、前記混練工程を行う前に行われ、該粗混ぜ工程で用いられるパドルの回転軌道の外周と前記外装の内壁との間のクリアランスが、前記混練手段で用いられるパドルの回転軌道の外周と前記外装の内壁との間のクリアランスよりも大きいことにより、前記混練工程における前記混合体に付与される剪断力よりも低い剪断力で前記粉体および前記溶媒の混合が前記粗混ぜ工程において行われる。

本発明は、活物質の粒子の割れおよび欠けの発生を抑制できる、という効果を奏する。

第一実施形態の電極ペースト製造装置の構成を示す一部断面図。 ５ｍｍパドルを示す説明図。（ａ）搬送方向から５ｍｍパドルを見た図。（ｂ）図２（ａ）に示す符号Ｐ１の拡大図。 ５ｍｍパドルにおける剪断速度を示す説明図。 １ｍｍパドルを示す説明図。（ａ）搬送方向から１ｍｍパドルを見た図。（ｂ）図４（ａ）に示す符号Ｐ２の拡大図。 １ｍｍパドルにおける剪断速度を示す図。 粗混ぜゾーンが固練りゾーンを兼ねる場合の電極ペースト製造装置の構成を示す一部断面図。 第二実施形態の電極ペースト製造装置の構成を示す一部断面図。 第二実施形態のインペラを示す説明図。（ａ）搬送方向からインペラを見た図。（ｂ）斜視図。 ひねりインペラを示す説明図。（ａ）搬送方向からひねりインペラを見た図。（ｂ）斜視図。 羽根部の端面が部分的に突出するインペラを示す説明図。（ａ）搬送方向からインペラを見た図。（ｂ）搬送方向と直交する方向からインペラを見た図。 径方向外側端部が搬送方向に沿って径方向外側に突出するインペラを示す説明図。（ａ）搬送方向からインペラを見た図。（ｂ）斜視図。 径方向外側端部が搬送方向に沿って径方向外側に突出するインペラの回転軌道を示す図。 第一実施形態および第二実施形態の実験結果を示す図。 第三実施形態の電極ペースト製造装置と電極ペーストの製造条件との関係を示す説明図。 第三実施形態の実験結果を示す図。 第四実施形態の電極ペースト製造装置の構成を示す一部断面図。 第四実施形態の実験結果を示す図。 第四実施形態において、粗混ぜゾーンにひねりインペラを配置した場合の電極ペースト製造装置の構成を示す一部断面図。 第四実施形態において、粗混ぜゾーンに抵抗パドルを配置した場合の電極ペースト製造装置の構成を示す一部断面図。

以下では、第一実施形態の電極ペースト製造装置１および電極ペースト製造方法について説明する。

図１に示すように、第一実施形態の電極ペースト製造装置１は、活物質および増粘剤等からなる粉体と、結着剤と、溶媒とを混練して正極用および負極用の電極ペーストを製造するためのものである。
なお、第一実施形態の電極ペースト製造装置１および電極ペースト製造方法は、説明の便宜上、負極用の電極ペーストを製造するものとする。

以下では、説明の便宜上、図１における紙面左方向から紙面右方向へ向かう方向を「電極ペースト製造装置１の搬送方向」とする（図１の紙面上側に示す矢印参照）。また、図１における紙面上下方向を「電極ペースト製造装置１の上下方向」とする。

電極ペースト製造装置１は、ハウジング１０および二つの回転軸２１・２２を具備する。

ハウジング１０は、電極ペースト製造装置１の外装を成す中空の部材であり、当該中空部分が混練室１１となる。

混練室１１は、搬送方向から見たときに、二つの真円が部分的に重なり合ったような形状であり、前記形状を保ったままハウジング１０の上流側から下流側まで搬送方向に沿って延在している（図２（ａ）参照）。混練室１１における各円状部分の曲率中心には、それぞれ上下の回転軸２１・２２が位置する。

上下の回転軸２１・２２は、上下方向（軸方向と直交する方向）に沿って互いに所定の間隔を空けて平行な状態で、ハウジング１０に回転可能に支持される。上下の回転軸２１・２２の軸方向と搬送方向とは平行である。
上下の回転軸２１・２２は、それぞれ所定の駆動装置と接続されており、当該駆動装置が駆動することで、図１の紙面右端部に示す矢印の方向に回転可能に構成される。

電極ペースト製造装置１は、上下の回転軸２１・２２で送りスクリュー３１・３２および５ｍｍパドル４１・４２等の部材を支持することにより、混練室１１（ハウジング１０の内部）に投入ゾーン３０、粗混ぜゾーン４０、および混練ゾーン５０を形成する。
電極ペースト製造方法は、上下の回転軸２１・２２の回転によって、各ゾーン３０〜５０に設けられる各部材を回転させ、各ゾーン３０〜５０で所定の工程を行い、電極ペーストを製造する。

なお、下側の回転軸２２に支持される送りスクリュー３２および５ｍｍパドル４２等の部材は、上側の回転軸２１に支持される送りスクリュー３１および５ｍｍパドル４１等の部材と同一形状である。
このため、以下では、下側の回転軸２２に支持される送りスクリュー３２および５ｍｍパドル４２等の部材の形状の説明については省略する。

投入ゾーン３０は、粉体および溶媒がハウジング１０の内部に投入される部分である。投入ゾーン３０は、混練室１１の上流側端部に形成される。
投入ゾーン３０には、上側の回転軸２１に支持される送りスクリュー３１、および下側の回転軸２２に支持される送りスクリュー３２が設けられる。

上側の送りスクリュー３１は、螺旋状の羽根部を有し、上側の回転軸２１の外周を覆うように上側の回転軸２１に同心的に支持される。
上下の送りスクリュー３１・３２は、互いの軸方向（搬送方向）の位置を合わせて対向するように配置されるとともに、上下の回転軸２１・２２の回転時に互いに接触しない。

ハウジング１０には、投入ゾーン３０の搬送方向中途部に対応する部分に、内壁１２より外部に開口する粉体投入口１３が形成される。粉体は、粉体投入口１３より投入される（図１に示す矢印Ｔ１参照）。
第一実施形態の電極ペースト製造装置１のように、負極用の電極ペーストを製造する場合には、粉体として、負極活物質である黒鉛、および増粘剤である粉末状のＣＭＣ等が、粉体投入口１３より投入される。

ハウジング１０には、投入ゾーン３０の下流側端部に対応する部分に、内壁１２より外部に開口する第一溶媒投入口１４が形成される。
第一実施形態の電極ペースト製造装置１は、第一溶媒投入口１４および後述する第二溶媒投入口１５より、二回に分けて溶媒を投入する構成となっている（図１に示す矢印Ｔ２・Ｔ３参照）。
第一実施形態では、溶媒として、水が各溶媒投入口１４・１５より投入される。

すなわち、電極ペースト製造装置１は、投入ゾーン３０において、ハウジング１０の内部に粉体および溶媒の混合体が投入されるのではなく、ハウジング１０の内部に粉体および溶媒が別々に投入される構成となっている。

投入ゾーン３０では、上下の回転軸２１・２２の回転によって上下の送りスクリュー３１・３２を軸心回りに回転させることにより、粉体および溶媒を投入ゾーン３０よりも下流側に搬送する。

すなわち、上下の送りスクリュー３１・３２は、回転することで粉体および溶媒を搬送する搬送手段として機能する。
また、電極ペースト製造方法は、ハウジング１０の内部に粉体および溶媒を別々に投入し、上下の回転軸２１・２２の回転によって、粉体および溶媒を下流側に搬送する投入工程を行う。

粗混ぜゾーン４０は、粉体および溶媒を混合する部分である。粗混ぜゾーン４０は、投入ゾーン３０の下流側で投入ゾーン３０と隣接する。
粗混ぜゾーン４０には、上側の回転軸２１に支持される二つの５ｍｍパドル４１、および下側の回転軸２２に支持される二つの５ｍｍパドル４２が設けられる。

図２に示すように、上側の５ｍｍパドル４１は、搬送方向から見たときに、三角形の頂点部分を切り欠いたような形状に形成され、上側の回転軸２１の外周を覆うように上側の回転軸２１に同心的に支持される。

上側の５ｍｍパドル４１とハウジング１０の内壁１２との間には、ある程度大きなクリアランスＣ４１が形成される。

上側の５ｍｍパドル４１とハウジング１０の内壁１２との間のクリアランスＣ４１は、５ｍｍパドル４１の回転軌道の外周Ｒ４１と、ハウジング１０の内壁１２の上側（混練室１１を搬送方向から見たときに上側の真円に対応する部分）との間における、上側の回転軸２１の径方向に沿ったクリアランスである。
すなわち、クリアランスＣ４１は、上側の５ｍｍパドル４１の中で、ハウジング１０の内壁１２に最も接近する部位から、ハウジング１０の内壁１２の上側までの、上側の回転軸２１の径方向に沿ったクリアランスである。
第一実施形態において、クリアランスＣ４１は、５ｍｍ程度に設定されている。

図１および図２に示すように、下流側の５ｍｍパドル４１は、上流側の５ｍｍパドル４１に対してその位相をずらして配置される。
上下の５ｍｍパドル４１・４２は、互いの軸方向の位置を合わせて対向するように配置され、対向するもの同士が同位相となる。また、上下の５ｍｍパドル４１・４２は、上下の回転軸２１・２２の回転時に互いに接触しない。

粗混ぜゾーン４０では、上下の回転軸２１・２２の回転によって上下の５ｍｍパドル４１・４２を軸心回りに回転させる。

前述のように、上下の５ｍｍパドル４１・４２とハウジング１０の内壁１２との間にはある程度大きなクリアランスが形成されている。
このため、図３に示すように、ハウジング１０の内壁１２から、上下の５ｍｍパドル４１・４２までの間における、粉体の速度勾配は緩やかになる（図３に示す矢印参照）。つまり、上下の５ｍｍパドル４１・４２とハウジング１０の内壁１２との間における剪断速度は、小さくなる。
従って、粗混ぜゾーン４０においては、粉体に対して高い剪断力が付与されない。

このように、粗混ぜゾーン４０では、粉体に対して高い剪断力を付与することなく粉体および溶媒を混合し、粉体と溶媒とからなる混合体を生成する。

すなわち、上下の５ｍｍパドル４１・４２は、粉体および溶媒を混合する粗混ぜ手段として機能する。

また、電極ペースト製造方法は、上下の回転軸２１・２２の回転によって、粉体に対して高い剪断力を付与することなく粉体および溶媒を混合し、混合体を生成する粗混ぜ工程を行う。

ここで、上下の５ｍｍパドル４１・４２のうち、一方の５ｍｍパドルが他方の５ｍｍパドルに最も接近したとき、上下の５ｍｍパドル４１・４２間には、前記クリアランスＣ４１と同様に、５ｍｍ程度のクリアランスが形成される（図２参照）。
このため、上下の５ｍｍパドル４１・４２は、その間に位置する粉体および溶媒を、上下の５ｍｍパドル４１・４２とハウジング１０の内壁１２との間に移動できる。
これにより、第一実施形態の電極ペースト製造装置１は、粗混ぜゾーン４０における混合作用を促進している。

図１に示すように、混練ゾーン５０は、混合体を混練して電極ペーストを製造する部分である。混練ゾーン５０は、粗混ぜゾーン４０の下流側に配置される。混練ゾーン５０は、固練りゾーン６０、希釈ゾーン７０、結着剤混合ゾーン８０、および戻しゾーン９０によって構成される。

固練りゾーン６０は、混合体の固形分率（粉体および溶媒全体の重量に対する粉体の重量パーセント）が電極ペーストの固形分率よりも高い状態で、混合体を混練する部分である。固練りゾーン６０は、粗混ぜゾーン４０の下流側で粗混ぜゾーン４０と隣接する。すなわち、固練りゾーン６０は、混練ゾーン５０の上流側端部に配置される。
固練りゾーン６０には、上側の回転軸２１に支持される四つの１ｍｍパドル６１および抵抗パドル６３、下側の回転軸２２に支持される四つの１ｍｍパドル６２および抵抗パドル６４が設けられる。

図４に示すように、上側の１ｍｍパドル６１は、搬送方向から見たときに略三角形状に形成され、上側の回転軸２１の外周を覆うように上側の回転軸２１に同心的に支持される。

上側の１ｍｍパドル６１とハウジング１０の内壁１２との間には、上側の５ｍｍパドル４１とハウジング１０の内壁１２との間のクリアランスＣ４１（図２（ｂ）参照）よりも小さいクリアランスＣ６１が形成される。

クリアランスＣ６１は、１ｍｍパドル６１の回転軌道の外周Ｒ６１と、ハウジング１０の内壁１２の上側（混練室１１を搬送方向から見たときに上側の真円に対応する部分）との間における、上側の回転軸２１の径方向に沿ったクリアランスである。
すなわち、クリアランスＣ６１は、上側の１ｍｍパドル６１の中で、ハウジング１０の内壁１２に最も接近する部位から、ハウジング１０の内壁１２の上側までの、上側の回転軸２１の径方向に沿ったクリアランスである。
第一実施形態において、クリアランスＣ６１は、１ｍｍ程度に設定されている。

図１および図４に示すように、上側の１ｍｍパドル６１は、上流側に位置する１ｍｍパドル６１から順にその位相をずらした状態で、混練ゾーン５０の上流側端部から下流側までの間に配置される。
上下の１ｍｍパドル６１・６２は、互いの軸方向の位置を合わせて対向するように配置され、対向するもの同士が同位相となる。また、上下の１ｍｍパドル６１・６２は、上下の回転軸２１・２２の回転時に互いに接触しない。

図１に示すように、上側の抵抗パドル６３は、上側の回転軸２１の外周を覆うように上側の回転軸２１に同心的に支持され、固練りゾーン６０の下流側端部に配置される。上側の抵抗パドル６３は、下流側がその径方向外側に突出するような段付きの略円板状に形成される。上側の抵抗パドル６３には、小円板部６３ａおよび大円板部６３ｂが形成される。

小円板部６３ａは、抵抗パドル６３の上流側の円板部分である。小円板部６３ａの厚み（軸方向における長さ）は、大円板部６３ｂの厚みよりもやや大きい。

大円板部６３ｂは、抵抗パドル６３の下流側の円板部分、つまり、抵抗パドル６３の径方向外側に突出する部分である。

下側の抵抗パドル６４は、搬送方向における小円板部６４ａおよび大円板部６４ｂの位置関係が、上側の抵抗パドル６３の小円板部６３ａおよび大円板部６３ｂに対して反対となる。

上下の抵抗パドル６３・６４は、互いの軸方向の位置を合わせて対向するように配置される。
このとき、上下の大円板部６３ｂ・６４ｂとハウジング１０の内壁１２との間、および上下の抵抗パドル６３・６４同士の間には、粉体を圧縮できる程度の微細なクリアランスが形成される。

上下の抵抗パドル６３・６４同士の間とは、上側の小円板部６３ａの下端部と下側の大円板部６４ｂの上端部との間、上側の大円板部６３ｂの上流側端面と下側の大円板部６４ｂの下流側端面との間、上側の大円板部６３ｂの下端部と下側の小円板部６４ａの上端部との間のことである。
すなわち、上下の抵抗パドル６３・６４は、上下の回転軸２１・２２の回転時に互いに接触しない。

図４に示すように、固練りゾーン６０では、上下の回転軸２１・２２の回転によって上下の１ｍｍパドル６１・６２を軸心回りに回転させる。

前述のように、上下の１ｍｍパドル６１・６２とハウジング１０の内壁１２との間には、上側の５ｍｍパドル４１とハウジング１０の内壁１２との間のクリアランスＣ４１よりも小さいクリアランスが形成されている。
このため、図５に示すように、ハウジング１０の内壁１２から、上下の１ｍｍパドル６１・６２までの間における、粉体の速度勾配はきつくなる（図５に示す矢印参照）。つまり、上下の１ｍｍパドル６１・６２とハウジング１０の内壁１２との間における剪断速度は、上下の５ｍｍパドル４１・４２とハウジング１０の内壁１２との間における剪断速度よりも大きくなる。
従って、固練りゾーン６０においては、混合体に対して、粗混ぜゾーン４０にて付与される剪断力よりも高い剪断力が付与される。

混合体に対して高い剪断力を付与した後で、図１に示すように、固練りゾーン６０では、上下の回転軸２１・２２の回転によって上下の抵抗パドル６３・６４を軸心回りに回転させる。すなわち、固練りゾーン６０では、上下の抵抗パドル６３・６４の回転によって、上下の大円板部６３ｂ・６４ｂとハウジング１０の内壁１２との間、および上下の抵抗パドル６３・６４同士の間で粉体を圧縮する。
これにより、固練りゾーン６０では、一次混練体を生成する。

希釈ゾーン７０は、一次混練体を溶媒で希釈する部分である。希釈ゾーン７０は、固練りゾーン６０の下流側で固練りゾーン６０と隣接する。
希釈ゾーン７０には、上側の回転軸２１に支持される送りスクリュー７１、六つの１ｍｍパドル７３、抵抗パドル７５、下側の回転軸２２に支持される送りスクリュー７２、六つの１ｍｍパドル７４、および抵抗パドル７６が設けられる。

上下の送りスクリュー７１・７２は、希釈ゾーン７０の上流側端部に配置される点、搬送方向に沿った長さが短い点を除いて、投入ゾーン３０の送りスクリュー３１・３２と同様に構成される。

上下の１ｍｍパドル７３・７４は、希釈ゾーン７０の上流側から下流側までの間に配置される点を除いて、固練りゾーン６０の１ｍｍパドル６１・６２と同様に構成される。

上下の抵抗パドル７５・７６は、希釈ゾーン７０の下流側端部に配置される点を除いて、固練りゾーン６０の抵抗パドル６３・６４と同様に構成される。
すなわち、上下の抵抗パドル７５・７６には、抵抗パドル６３・６４の小円板部６３ａ・６４ａおよび大円板部６３ｂ・６４ｂと同一形状の小円板部７５ａ・７６ａおよび大円板部７５ｂ・７６ｂが形成される。

ハウジング１０には、希釈ゾーン７０の上流側に対応する部分に、内壁１２より外部に開口する第二溶媒投入口１５が形成される。
電極ペーストの製造に必要な残りの溶媒（第一溶媒投入口１４より供給された溶媒以外の溶媒）は、第二溶媒投入口１５より投入される（図１に示す矢印Ｔ３参照）。

希釈ゾーン７０では、上下の回転軸２１・２２の回転によって上下の送りスクリュー７１・７２を軸心回りに回転させることにより、一次混練体および溶媒投入口１５より投入される溶媒を希釈ゾーン７０の下流側に搬送する。
そして、希釈ゾーン７０では、上下の回転軸２１・２２の回転によって上下の１ｍｍパドル７３・７４を軸心回りに回転させ、固練りゾーン６０の上下の１ｍｍパドル６１・６２と同様に、一次混練体（混合体）に対して高い剪断力を付与する。
その後、希釈ゾーン７０では、上下の回転軸２１・２２の回転によって上下の抵抗パドル７５・７６を軸心回りに回転させ、粉体を圧縮する。

これにより、希釈ゾーン７０では、一次混練体を第二溶媒投入口１５より投入される溶媒で希釈し、溶媒およびＣＭＣ等からなる媒質中に負極活物質の粒子を分散させたスラリーを生成する。

結着剤混合ゾーン８０は、スラリーと結着剤とを混合させる部分である。結着剤混合ゾーン８０は、希釈ゾーン７０の下流側で希釈ゾーン７０と隣接する。
結着剤混合ゾーン８０には、上側の回転軸２１に支持される送りスクリュー８１および二つの１ｍｍパドル８３、下側の回転軸２２に支持される送りスクリュー８２および二つの１ｍｍパドル８４が設けられる。

上下の送りスクリュー８１・８２は、結着剤混合ゾーン８０の上流側端部に配置される点を除いて、希釈ゾーン７０の送りスクリュー７１・７２と同様に構成される。

上下の１ｍｍパドル８３・８４は、結着剤混合ゾーン８０の搬送方向中途部から下流側端部までの間に配置される点を除いて、希釈ゾーン７０の１ｍｍパドル７３・７４と同様に構成される。

ハウジング１０には、結着剤混合ゾーン８０の上流側端部に対応する部分に、内壁１２より外部に開口する結着剤投入口１６が形成される。結着剤は、結着剤投入口１６より投入される（図１に示す矢印Ｔ４参照）。
第一実施形態の電極ペースト製造装置１のように、負極用の電極ペーストを製造する場合には、結着剤として、ＳＢＲ等が結着剤投入口１６より投入される。

ハウジング１０には、結着剤混合ゾーン８０の下流側端部に対応する部分に、内壁１２より外部に開口する排出口１７が形成される。

結着剤混合ゾーン８０では、上下の回転軸２１・２２の回転によって上下の送りスクリュー８１・８２を軸心回りに回転させることにより、スラリーおよび結着剤投入口１６より投入される結着剤を結着剤混合ゾーン８０の下流側に搬送する。
そして、結着剤混合ゾーン８０では、上下の回転軸２１・２２の回転によって上下の１ｍｍパドル８３・８４を軸心回りに回転させ、固練りゾーン６０の上下の１ｍｍパドル６１・６２と同様に、スラリー（混合体）に対して高い剪断力を付与してスラリーに結着剤を添加する。

これにより、電極ペースト製造装置１は、電極ペーストを製造する。
その後、結着剤混合ゾーン８０では、製造した電極ペーストを排出口１７よりハウジング１０の外部に排出する（図１に示す矢印Ｔ５参照）。

このように、混練ゾーン５０に設けられる上下の１ｍｍパドル６１・６２・７３・７４・８３・８４は、上下の回転軸２１・２２に支持され、混合体に対して、粗混ぜゾーン４０にて付与される剪断力よりも高い剪断力を付与する混練手段として機能する。
また、混練ゾーン５０は、上下の１ｍｍパドル６１・６２・７３・７４・８３・８４の回転によって混合体に対して、粗混ぜゾーン４０にて付与される剪断力よりも高い剪断力を付与し、混合体を混練する。
そして、電極ペースト製造方法は、上下の回転軸２１・２２の回転によって、混合体に対して、粗混ぜ工程にて付与される剪断力よりも高い剪断力を付与し、混合体を混練する混練工程を行う。

戻しゾーン９０は、電極ペーストを排出口１７に戻す部分である。戻しゾーン９０は、混練室１１の下流側端部に形成され、結着剤混合ゾーン８０の下流側で結着剤混合ゾーン８０と隣接する。
戻しゾーン９０には、上側の回転軸２１に支持される戻しスクリュー９１、および下側の回転軸２２に支持される戻しスクリュー９２が設けられる。

上下の戻しスクリュー９１・９２は、戻しゾーン９０に配置される点、螺旋状の羽根部の向きが反対である点を除いて、結着剤混合ゾーン８０の送りスクリュー８１・８２と同様に構成される。

戻しゾーン９０では、上下の回転軸２１・２２の回転によって上下の戻しスクリュー９１・９２を軸心回りに回転させることにより、電極ペーストを搬送方向とは逆方向（上流側）に押し戻し、排出口１７よりハウジング１０の外部に電極ペーストを排出する。

以上のように、電極ペースト製造装置１および電極ペースト製造方法は、上下の回転軸２１・２２の回転によって、混合体を混練して電極ペーストを製造する。

すなわち、第一実施形態の電極ペースト製造装置１は、ハウジング１０の内部に別々に投入される粉体および溶媒を、固練りゾーン６０に搬送する前に粗混ぜゾーン４０で混合する点が、従来技術にあるような連続式二軸混練機と比較して大きく異なる点である。

前述のように、粗混ぜゾーン４０では、粉体に対して高い剪断力を付与することなく、粉体と溶媒と混合をさせている。これにより、粗混ぜゾーン４０では、粉体および溶媒を固練りゾーン６０に搬送する前に、粉体を十分に湿潤させている。

このとき、第一実施形態の電極ペースト製造装置１は、上下の５ｍｍパドル４１・４２とハウジング１０の内壁１２との間にある程度大きなクリアランスを形成することで、上下の５ｍｍパドル４１・４２とハウジング１０の内壁１２との間に溶媒が介在しやすくしている。

従って、第一実施形態の電極ペースト製造装置１は、粉体を湿潤させるときに、上下の５ｍｍパドル４１・４２とハウジング１０の内壁１２との間に粉体だけが位置することを抑制できる。
このため、第一実施形態の電極ペースト製造装置１は、粗混ぜゾーン４０で負極活物質の粒子が割れたり欠けたりすることを防止できる。

粗混ぜゾーン４０で粉体を十分に湿潤させることにより、第一実施形態の電極ペースト製造装置１は、固練りゾーン６０での粉体の動きを良好なものとすることができる。

従って、第一実施形態の電極ペースト製造装置１は、固練りゾーン６０で混合体に対して高い剪断力を付与したときに、上下の１ｍｍパドル６１・６２とハウジング１０の内壁１２との間のクリアランスに粉体が滞留することを防止できる（図４（ｂ）に示すクリアランスＣ６１参照）。
つまり、第一実施形態の電極ペースト製造装置１は、上下の１ｍｍパドル６１・６２とハウジング１０の内壁１２との間のクリアランスから、粉体を逃がすことができる。

これによれば、電極ペースト製造装置１および電極ペースト製造方法は、固練りゾーン６０で粉体が高い剪断負荷をそのまま受けることを防止できるため、負極活物質の粒子の割れおよび欠けの発生を抑制できる。
つまり、電極ペースト製造装置１は、負極活物質の粒子を壊すことなく、溶媒およびＣＭＣ等からなる媒質中に負極活物質の粒子を分散できる。

従って、第一実施形態の電極ペースト製造装置１および電極ペースト製造方法によって製造した電極ペーストを塗布した負極を用いて電池を構成した場合には、イオンの伝達のしやすさ、活物質表面でのイオン化反応の起こり易さが変化することを抑制できる。
このため、第一実施形態の電極ペースト製造装置１および電極ペースト製造方法は、設計通りの電池特性を確保できる。

つまり、第一実施形態において、高い剪断力とは、十分に湿潤していない状態の粉体に対して剪断力を付与したときに、負極活物質の粒子が割れたり欠けたりする程度に高い剪断力である。

ここで、各溶媒投入口１４・１５で投入される溶媒の量は、負極活物質に吸着される油（亜麻仁油）の吸着量（以下、「吸油量」と表記する）に応じて、投入前に適宜調整される。
仮に、負極活物質の吸油量が低い場合には、第一溶媒投入口１４から投入される溶媒の量が少なくなる。この場合、混合体は、その固形分率がより高い状態で、固練りゾーン６０で高い剪断力が付与されることとなる。

このように固形分率が高い場合において、粉体は、上下の送りスクリュー３１・３２によって搬送されるだけでは十分に湿潤しにくい。
従って、この場合、従来技術にあるような連続式二軸混練機では、高い剪断負荷を粉体がそのまま受け易くなるため、負極活物質の粒子の割れおよび欠けが発生し易くなってしまう（図５参照）。

一方、第一実施形態の電極ペースト製造装置１は、混練ゾーン５０で粉体に対して高い剪断力を付与する前に、粗混ぜゾーン４０で粉体および溶媒を混合する。
このため、第一実施形態の電極ペースト製造装置１および電極ペースト製造方法は、吸油量が低い場合でも、混合体に高い剪断力を付与する前に粉体を十分に湿潤させることができるため、負極活物質の粒子の割れおよび欠けの発生を抑制できる。

このように、粗混ぜゾーン４０は、投入ゾーン３０と混練ゾーン５０との間に形成される。
また、電極ペースト製造方法において、粗混ぜ工程は、投入工程を行った後、かつ、混練工程を行う前に行われる。

なお、粗混ぜゾーン４０は、固練りゾーン６０を兼ねた設計としても構わない。すなわち、図６に示すように、粗混ぜゾーン４０に六つの５ｍｍパドル４１・４２を設け、当該５ｍｍパドル４１・４２によって、粉体および溶媒を十分に混合した後に、上下の抵抗パドル６３・６４で粉体を圧縮しても構わない。
この場合には、六つの５ｍｍパドル４１・４２および抵抗パドル６３・６４が設けられる部分が、粗混ぜゾーン４０となる。また、混練ゾーン５０は、希釈ゾーン７０、結着剤混合ゾーン８０、および戻しゾーン９０によって構成される。

次に、第二実施形態の電極ペースト製造装置１０１および電極ペースト製造方法について説明する。

図１および図７に示すように、第二実施形態の電極ペースト製造装置１０１は、上下の５ｍｍパドル４１・４２に替えて、上下のインペラ１４１・１４２を粗混ぜゾーン１４０に設ける点が、第一実施形態の電極ペースト製造装置１と比較して異なる点である。

このため、以下では、粗混ぜゾーン１４０および上下のインペラ１４１・１４２以外の部材について、第一実施形態の電極ペースト製造装置１の部材に対応する符号と同一の符号を付し、その説明を省略する。

図８に示すように、上下のインペラ１４１・１４２には、軸部１４１ａ・１４２ａおよび四つの羽根部１４１ｂ・１４２ｂが形成される。
なお、下側のインペラ１４２は、上側のインペラ１４１と同一の形状であるため、その形状の説明を省略する。

軸部１４１ａは、上側の回転軸２１に支持される。上側のインペラ１４１は、上側の回転軸２１の回転に伴って一体的に回転する。

羽根部１４１ｂは、軸部１４１ａの外周面に形成される。羽根部１４１ｂは、軸部１４１ａの外周より上側の回転軸２１の径方向外側に向かって突出するとともに、搬送方向に沿って延出する略四角柱状の部位である。羽根部１４１ｂの搬送方向に沿った長さは、軸部１４１ａの搬送方向に沿った長さと略同一の長さとなる。
羽根部１４１ｂは、軸部１４１ａの中心を基準として、等間隔に位相をずらして配置される。

インペラ１４１の回転軌道の外周と、ハウジング１０の内壁１２の上側との間には、第一実施形態の５ｍｍパドル４１と同様に、上側の回転軸２１の径方向に沿った長さが５ｍｍ程度となるクリアランスが形成される（図２（ｂ）に示すクリアランスＣ４１参照）。

下流側のインペラ１４１は、上流側のインペラ１４１に対してその位相をずらして配置される。
上下のインペラ１４１・１４２は、互いの軸方向の位置を合わせて対向するように配置されるとともに、互いの位相をずらして配置される。また、上下のインペラ１４１・１４２は、上下の回転軸２１・２２の回転時に互いに接触しない。

図７および図８に示すように、粗混ぜゾーン１４０では、上下の回転軸２１・２２の回転によって上下のインペラ１４１・１４２を軸心回りに回転させることにより、粉体および溶媒を混合して混合体を生成する。

このように、粗混ぜゾーン１４０は、上下のインペラ１４１・１４２が設けられることにより、第一実施形態の粗混ぜゾーン４０と比較して、空間的な余裕が生まれる（図２（ｂ）参照）。

このため、第二実施形態の電極ペースト製造装置１０１および電極ペースト製造方法は、粗混ぜゾーン１４０（粗混ぜ工程）で負極活物質の粒子の割れおよび欠けが発生することをさらに抑制できる。

なお、上下のインペラの羽根部は、搬送方向に沿って延出するものとしたが、これに限定されるものでない。

すなわち、上下のインペラの羽根部は、図９に示す上下のひねりインペラ１４３・１４４の羽根部１４３ｂ・１４４ｂのように、搬送方向に対して所定の角度だけ傾斜していても構わない。
つまり、上下のインペラの羽根部は、搬送方向に対してひねりを加えたものであっても構わない。

これによれば、第二実施形態の電極ペースト製造装置１０１は、搬送方向に対するひねりの向きに応じて、搬送方向または搬送方向の反対方向に材料流れを発生させることができる（図９（ｂ）に示す矢印参照）。

従って、第二実施形態の電極ペースト製造装置１０１および電極ペースト製造方法は、粗混ぜゾーン１４０（粗混ぜ工程）で粉体および溶媒を効率的に混合できるため、粉体および粉体を効率的に湿潤できる。

また、インペラの羽根部の形状は、必ずしも略四角柱状である必要はない。
例えば、インペラの羽根部の形状は、図１０に示すような形状、あるいは図１１に示すような形状であっても構わない。

図１０に示す上下のインペラ１４５・１４６の羽根部１４５ｂ・１４６ｂは、二つの突出部１４５ｃ・１４６ｃが形成される点が、図８に示す羽根部１４１ｂ・１４２ｂと異なる点である。
なお、下側の突出部１４６ｃは、上側の突出部１４５ｃと同一の形状であるため、その形状の説明を省略する。

上流側（図１０（ｂ）では左側）のインペラ１４５の突出部１４５ｃは、羽根部１４５ｂの下流側端面（図１０（ｂ）では右端面）より下流側に向けて部分的に突出する。上流側の突出部１４５ｃは、羽根部１４５ｂの下流側端面における径方向外側端部（図１０（ｂ）では上端部）および径方向内側（図１０（ｂ）では下側）より突出する。

下流側（図１０（ｂ）では右側）のインペラ１４５の突出部１４５ｃは、羽根部１４５ｂの上流側端面（図１０（ｂ）では左端面）より上流側に向けて部分的に突出する。下流側の突出部１４５ｃは、羽根部１４５ｂの上流側端面における径方向外側（図１０（ｂ）では上側）および径方向内側端部（図１０（ｂ）では下端部）より突出する。

すなわち、上流側および下流側の突出部１４５ｃは、同じ位相に位置したときに互いに接触しないように、羽根部１４５ｂの対向する端面において異なる部分が別々に突出している。

なお、図１０（ｂ）において、説明の便宜上、上流側および下流側の突出部１４５ｃは、互いに同じ位相に位置しているが、実際には、互いの位相をずらして配置される。

上下のインペラ１４５・１４６は、互いの軸方向の位置を合わせて対向するように配置されるとともに、互いの位相をずらして配置される。また、上下のインペラ１４５・１４６は、上下の回転軸２１・２２の回転時に互いに接触しない。

これによれば、上下のインペラ１４５・１４６は、上流側および下流側のインペラ１４５・１４６間に位置する粉体および溶媒を、突出部１４５ｃ・１４６ｃで別の場所に移動できる。
すなわち、第二実施形態の電極ペースト製造装置１０１は、上流側および下流側のインペラ１４５・１４６間に粉体および溶媒が留まることを防止できる。

従って、第二実施形態の電極ペースト製造装置１０１および電極ペースト製造方法は、粗混ぜゾーン１４０（粗混ぜ工程）で粉体および溶媒を効率的に混合できるため、粉体および粉体を効率的に湿潤できる。

図１１に示す上側のインペラ１４７の羽根部１４７ｂは、軸部１４７ａの中心を基準として等間隔に位相をずらした状態で、軸部１４７ａの外周面に八つ形成される。上側の羽根部１４７ｂの径方向外側端部は、下流側（図１１（ｂ）では右側）に向かうにつれて上側の回転軸２１の径方向外側に突出する。

図１１に示す下側のインペラ１４８の羽根部１４８ｂは、軸部１４８ａの中心を基準として等間隔に位相をずらした状態で、軸部１４８ａの外周面に八つ形成される。下側の羽根部１４８ｂの径方向外側端部は、上流側（図１１（ｂ）では左側）に向かうにつれて下側の回転軸２２の径方向外側に突出する。

図１１において、混練室１１１は、搬送方向から見たときの二つの真円の半径が、図８に示す混練室１１の真円の半径よりも大きくなるように形成される。
これに伴い、羽根部１４７ｂの下流側端部および羽根部１４８ｂの上流側端部の突出寸法は、図８に示す羽根部１４１ｂの突出寸法よりも大きくなっている。

これにより、図１１および図１２に示すように、上側のインペラ１４７の回転軌道の外周Ｒ１４７の下流側端部と、ハウジング１１０の内壁１１２の上側との間には、第一実施形態の５ｍｍパドル４１と同様に、上側の回転軸２１の径方向に沿った長さが５ｍｍ程度となるクリアランスが形成される。
また、下側のインペラ１４８の回転軌道の外周Ｒ１４８の上流側端部と、ハウジング１１０の内壁１１２の下側との間には、第一実施形態の５ｍｍパドル４１と同様に、下側の回転軸２２の径方向に沿った長さが５ｍｍ程度となるクリアランスが形成される。

なお、インペラ１４７の回転軌道の外周Ｒ１４７の上流側端部と、ハウジング１１０の内壁１１２の上側との間、およびインペラ１４８の回転軌道の外周Ｒ１４８の下流側端部と、ハウジング１１０の内壁１１２の下側との間には、粉体および溶媒を混合できる程度の（例えば、７ｍｍ程度の）クリアランスが形成されている。

上下のインペラ１４７・１４８は、互いの軸方向の位置を合わせて対向するように配置され、対向するもの同士が同位相となる。
上下のインペラ１４７・１４８の回転軌道の外周Ｒ１４７・Ｒ１４８間には、上下方向に沿ってある程度大きなクリアランスが形成される。すなわち、上下のインペラ１４７・１４８は、上下の回転軸２１・２２の回転時に互いに接触しない。

前記インペラ１４７・１４８の回転軌道の外周Ｒ１４７・Ｒ１４８間のクリアランスは、前記回転軌道の外周Ｒ１４７・Ｒ１４８とハウジング１１０の内壁１１２との間のクリアランスと同様に、５ｍｍ程度に設定されている。

これによれば、上下のインペラ１４７・１４８は、その回転軌道面積を大きくできるとともに、上下のインペラ１４７・１４８間を行き来する粉体および溶媒の量を増やすことができる（図１２に示す矢印参照）。

従って、第二実施形態の電極ペースト製造装置１０１および電極ペースト製造方法は、粗混ぜゾーン１４０（粗混ぜ工程）で、粉体および溶媒を効率的に混合できるため、粉体および粉体を効率的に湿潤できる。

このように、上下のインペラ１４１〜１４８は、上下の回転軸２１・２２に支持され、粉体および溶媒を混合する粗混ぜ手段として機能する。

なお、粗混ぜゾーン４０・１４０では、粗混ぜ手段（上下の５ｍｍパドル４１・４２および上下のインペラ１４１〜１４８）の回転軌道の外周と、ハウジング１０・１１０の内壁１２・１１２との間に、必ずしも５ｍｍ程度のクリアランスを形成する必要はない。
すなわち、粗混ぜ手段は、回転軌道の外周とハウジング１０・１１０の内壁１２・１１２との間に、粉体に対して高い剪断力が付与されない程度に大きく、かつ、粉体および溶媒を混合できる程度に小さいクリアランスを形成すればよい。

具体的には、粗混ぜ手段は、回転軌道の外周とハウジング１０・１１０の内壁１２・１１２との間に、３ｍｍ以上かつ１０ｍｍ以下の大きさのクリアランスが形成されていればよい。
これにより、電極ペースト製造装置１・１０１は、粗混ぜゾーン４０・１４０で負極活物質の粒子が割れたり欠けたりすることを防止できる。

次に、第一実施形態および第二実施形態の電極ペースト製造装置１・１０１を用いた実験結果について説明する。

実験では、図６および図１３に示すように、粗混ぜゾーン４０に六つの５ｍｍパドル４１・４２および抵抗パドル６３・６４を設けた電極ペースト製造装置１を用いて第一実施形態の電極ペーストを製造した。

実験では、粗混ぜゾーン１４０に図９に示す二つのひねりインペラ１４３・１４４を設けた電極ペースト製造装置１０１を用いて第二実施形態の電極ペーストを製造した。

実験では、図１に示す粗混ぜゾーン４０に対応する部分に固練りゾーン６０の１ｍｍパドル６１・６２と同様に構成される１ｍｍパドルを設けた（つまり、粗混ぜゾーン４０を形成しない）電極ペースト製造装置を用いて電極ペーストを製造した。
以下では、このような粗混ぜゾーン４０を形成しない電極ペースト製造装置を用いて製造した電極ペーストを、「従来の電極ペースト」と表記する。

なお、図１３に示す固練りゾーンの欄には、固練りゾーン６０（第一実施形態に対応する部分においては粗混ぜゾーン４０）の上流側に設けられるパドルの種類および個数のみを記載している。
つまり、図１３に示す固練りゾーンの欄では、固練りゾーン６０（第一実施形態の欄においては粗混ぜゾーン４０）の下流側端部に設けられる上下の抵抗パドル６３・６４の記載を省略している。

実験では、上下の回転軸２１・２２の回転数を６００ｒｐｍに設定するとともに、各電極ペースト製造装置の平均滞留時間が同じとなるように電極ペーストの製造条件（例えば、材料投入速度等）を調整し、各電極ペーストを製造した。
ここで、各電極ペースト製造装置の平均滞留時間は、ハウジング１０に粉体および溶媒を投入してから、投入した粉体および溶媒が電極ペーストとしてハウジング１０より排出されるまでの平均滞留時間である。

実験では、マイクロトラックにて各電極ペーストの粒度分布、およびハウジング１０に投入する前の粉体の粒度分布を測定した。実験では、この粒度分布を示す指標として、Ｄ５０の値を算出した。
なお、ハウジング１０に投入する前の粉体のＤ５０の値は、１０．０μｍであった。

図１３に示すように、従来の電極ペーストのＤ５０の値は９．３μｍであった。これは、混練ゾーン５０で負極活物質の粒子に割れおよび欠けが発生したことに起因するものである。

一方、第一実施形態の電極ペーストのＤ５０の値は、１０．０μｍであった。つまり、第一実施形態の電極ペーストは、Ｄ５０の値が、ハウジング１０に投入する前の粉体のＤ５０の値と比較して、変化がなかった。
第二実施形態の電極ペーストのＤ５０の値は、９．９μｍであった。つまり、第二実施形態の電極ペーストは、ハウジング１０に投入する前の粉体のＤ５０の値と比較して大きく変化しなかった。

以上より、第一実施形態および第二実施形態の電極ペースト製造装置１・１０１によれば、負極活物質の粒子の割れおよび欠けの発生を抑制できることがわかる。

また、実験では、所定の粘度測定装置にて各電極ペーストの粘度を測定した。

第一実施形態の電極ペーストの粘度は、１１００ｍＰａ・ｓであった。
一方、第二実施形態の電極ペーストの粘度は、７００ｍＰａ・ｓであった。

このような粘度の差は、固練りゾーン６０に設けられる四つの１ｍｍパドル６１・６２によって、混合体に対して高い剪断力を付与したことにより生じたものである。

以上より、電極ペースト製造装置は、固練りゾーンに１ｍｍパドル等を複数配置して、混合体に対して高い剪断力を付与することが好ましい。
これにより、電極ペースト製造装置は、電極ペーストの粘度を落とすことができる。

次に、第三実施形態の電極ペースト製造装置２０１および電極ペースト製造方法について説明する。

図１４に示すように、第三実施形態の電極ペースト製造装置２０１は、上下の回転軸２１・２２を十分に回転させた後に、混合体を粗混ぜゾーン２４０から固練りゾーン６０に搬送されるように、電極ペーストの製造条件を設定するものである。

なお、第三実施形態の電極ペースト製造装置２０１は、第一実施形態の電極ペースト製造装置１と同一の構成部材によって構成されるものとする。
このため、第三実施形態の電極ペースト製造装置２０１の構成部材については、粗混ぜゾーン２４０を除いて、第一実施形態の電極ペースト製造装置１に対応する符号と同一の符号を付し、その説明を省略する。

以下では、電極ペースト製造条件を規定する手順について説明する。

第三実施形態の電極ペースト製造装置２０１は、粗混ぜゾーン２４０の平均滞留時間における、上下の回転軸２１・２２の累積回転数Ｒ１が３００回以上となるように、電極ペーストの製造条件を設定する。
以下では、粗混ぜゾーン２４０の平均滞留時間における、上下の回転軸２１・２２の累積回転数Ｒ１を、「粗混ぜゾーン２４０での累積回転数Ｒ１」と表記する。

まず、第三実施形態の電極ペースト製造装置２０１は、粗混ぜゾーン２４０での累積回転数Ｒ１を設定するために、以下の式１を用いて電極ペースト製造装置２０１の平均滞留時間Ｔ（ｍｉｎ）を算出する。
Ｔ＝Ｃ＊Ａ／Ｂ・・・式１
ここで、Ｃは材料充填率（％）、Ａはハウジング内有効体積（リットル）、Ｂは材料投入速度（ｇ／ｍｉｎ）である。
また、電極ペースト製造装置２０１の平均滞留時間Ｔは、ハウジング１０に粉体および溶媒を投入してから、投入した粉体および溶媒が電極ペーストとしてハウジング１０より排出されるまでの平均滞留時間である。

材料充填率Ｃには、電極ペーストを製造するときに、予め一定の値が設定される。
ハウジング内有効体積Ａは、ハウジング１０内の容積から、上下の回転軸２１・２２の混練室１１内における容積と、上下の回転軸２１・２２に支持される部材（例えば、上下の送りスクリュー３１・３２および上下の５ｍｍパドル４１・４２等）の容積とを除算することで得られる。
材料投入速度Ｂは、粉体の密度と投入体積速度（リットル／ｍｉｎ）とを積算することで得られる。

粗混ぜゾーン２４０での累積回転数Ｒ１は、このような電極ペースト製造装置２０１の平均滞留時間Ｔを用いた以下の式２によって決定する。
Ｒ１＝Ｒ＊Ｔ＊Ｌ１／Ｌ・・・式２
ここで、Ｒは上下の回転軸２１・２２の回転数（ｒｐｍ）、Ｌ１は粗混ぜゾーン２４０の搬送方向に沿った長さ（ｍｍ）、Ｌは投入ゾーン３０から戻しゾーン９０までの搬送方向に沿った長さ（ｍｍ）である。

なお、混練室１１の各スクリュー３１・３２・７１・７２・８１・８２・９１・９２が設けられる部分において、粉体および溶媒は実質的に滞留しない。このため、前記長さＬ・Ｌ１は、各スクリュー３１・３２・７１・７２・８１・８２・９１・９２の搬送方向に沿った長さを除いた長さである。

第三実施形態の電極ペースト製造装置２０１は、このような式２によって決定する粗混ぜゾーン２４０での累積回転数Ｒ１が３００回以上となるように、電極ペーストの製造条件を設定する。
すなわち、第三実施形態において、電極ペーストの製造条件は、上下の回転軸２１・２２の回転数Ｒ、粗混ぜゾーン２４０の搬送方向に沿った長さＬ１、投入ゾーン３０から戻しゾーン９０までの搬送方向に沿った長さＬ、ハウジング内有効体積Ａ、および材料投入速度Ｂである。

これによれば、第三実施形態の電極ペースト製造装置２０１および電極ペースト製造方法は、粉体が十分に湿潤する前に混合体が固練りゾーン６０に搬送されることを防止できる。
つまり、第三実施形態の電極ペースト製造装置２０１および電極ペースト製造方法は、混合体に対して高い剪断力を付与する前に粉体を十分に湿潤できるため、負極活物質の粒子の割れおよび欠けの発生を抑制できる。

上下の回転軸２１・２２の回転数Ｒは、例えば、上下の回転軸２１・２２と接続される駆動装置を制御すること等によって調整される。

粗混ぜゾーン２４０の搬送方向に沿った長さＬ１は、例えば、粗混ぜゾーン２４０に設けられる上下の５ｍｍパドル４１・４２の個数を変更すること等によって調整される。

投入ゾーン３０から戻しゾーン９０までの搬送方向に沿った長さＬは、例えば、ハウジング１０の内部形状を変更すること等によって調整される。

ハウジング内有効体積Ａは、例えば、上下の回転軸２１・２２に支持される部材を変更する、あるいはハウジング１０の内部形状を変更すること等によって調整される。

材料投入速度Ｂは、例えば、ハウジング１０の粉体投入口１３に連結されて粉体を供給する装置を制御すること等によって調整される。

次に、第三実施形態の電極ペースト製造装置２０１を用いた実験結果について説明する。

図１５に示すように、実験では、粗混ぜゾーン２４０に設けられる上下の５ｍｍパドル４１・４２の個数を変更することで、粗混ぜゾーン２４０の搬送方向に沿った長さＬ１等を調整し、粗混ぜゾーン２４０での累積回転数Ｒ１を調整した。
実験では、以下の四つのケースに分けて粗混ぜゾーン２４０を形成し、第三実施形態の電極ペーストを製造した。

ケース１では、粗混ぜゾーン２４０に六つの５ｍｍパドル４１・４２および抵抗パドル６３・６４を設け、粗混ぜゾーン２４０での累積回転数Ｒ１を１８００回に調整して、電極ペーストを製造した（図６参照）。

ケース２では、粗混ぜゾーン２４０に三つの５ｍｍパドル４１・４２を設け、粗混ぜゾーン２４０での累積回転数Ｒ１を９００回に調整して、電極ペーストを製造した。
また、ケース２では、固練りゾーン６０に三つの１ｍｍパドル６１・６２および抵抗パドル６３・６４を設けた。

ケース３では、粗混ぜゾーン２４０に二つの５ｍｍパドル４１・４２を設け、粗混ぜゾーン２４０での累積回転数Ｒ１を６００回に調整して、電極ペーストを製造した（図１４参照）。
また、ケース３では、固練りゾーン６０に四つの１ｍｍパドル６１・６２および抵抗パドル６３・６４を設けた。

ケース４では、粗混ぜゾーン２４０に一つの５ｍｍパドル４１・４２を設け、粗混ぜゾーン２４０での累積回転数Ｒ１を３００回に調整して、電極ペーストを製造した。
また、ケース４では、固練りゾーン６０に五つの１ｍｍパドル６１・６２および抵抗パドル６３・６４を設けた。

実験では、第一実施形態および第二実施形態の電極ペーストの実験のように、粗混ぜゾーンを形成しない電極ペースト製造装置を用いて従来の電極ペーストを製造した。
すなわち、第三実施形態において、従来の電極ペーストは、粗混ぜゾーン２４０での累積回転数Ｒ１を０回に調整して製造した電極ペーストであり、第三実施形態の電極ペーストに対する比較例に相当する。

なお、図１５に示す固練りゾーンの欄には、固練りゾーン６０（ケース１に対応する部分においては粗混ぜゾーン２４０）の上流側に設けられるパドルの種類および個数のみを記載している。
つまり、図１５に示す固練りゾーンの欄では、固練りゾーン６０（ケース１の欄においては粗混ぜゾーン２４０）の下流側端部に設けられる上下の抵抗パドル６３・６４の記載を省略している。

実験では、第一実施形態および第二実施形態の電極ペーストの実験と同様の手順で、Ｄ５０の値を算出した。

ケース１〜４の電極ペーストのＤ５０の値は、順に１０．０μｍ、９．９μｍ、９．８μｍ、９．５μｍであった。
一方、従来の電極ペーストのＤ５０の値は、９．３μｍである。

つまり、電極ペーストのＤ５０の値は、粗混ぜゾーン２４０での累積回転数Ｒ１が多いほど、ハウジング１０に投入する前の粉体のＤ５０の値（１０μｍ）に近い値となった。
また、第三実施形態の電極ペースト製造装置２０１は、粗混ぜゾーン２４０での累積回転数Ｒ１を３００回以上に設定することで、負極活物質の粒子の割れおよび欠けの発生を抑制できることがわかる。

なお、第三実施形態の電極ペースト製造装置２０１は、上下の５ｍｍパドルによって粗混ぜゾーンを形成したが、これに限定されるものでない。
すなわち、第三実施形態の電極ペースト製造装置２０１は、第二実施形態のインペラ１４１〜１４８によって粗混ぜゾーンを形成しても構わない（図８〜図１１参照）。

次に、第四実施形態の電極ペースト製造装置３０１および電極ペースト製造方法について説明する。

図７および図１６に示すように、第四実施形態の電極ペースト製造装置３０１は、粗混ぜゾーン３４０の下流側に上下の戻しスクリュー３４３・３４４を設ける点が、第二実施形態の電極ペースト製造装置１０１と異なる点である。

このため、以下では、粗混ぜゾーン３４０および上下の戻しスクリュー３４３・３４４以外の部材について、第二実施形態の電極ペースト製造装置１０１の部材に対応する符号と同一の符号を付し、その説明を省略する。

上下の戻しスクリュー３４３・３４４は、粗混ぜゾーン３４０の下流側に配置される点および搬送方向に沿った長さが短い点を除いて、戻しゾーン９０の戻しスクリュー９１・９２と同様に構成される。
上下の戻しスクリュー３４３・３４４は、粉体および溶媒を搬送する力よりも弱い力で、粉体および溶媒（混合体）を押し戻す。

これによれば、第四実施形態の電極ペースト製造装置３０１は、上下のインペラ１４１・１４２の回転によって混合される粉体および溶媒を、上下の戻しスクリュー３４３・３４４の回転によって押し戻すことができる。

従って、第四実施形態の電極ペースト製造装置３０１および電極ペースト製造方法は、粉体が十分に湿潤する前に混合体が固練りゾーン６０に搬送されることを防止できる。
つまり、第四実施形態の電極ペースト製造装置３０１および電極ペースト製造方法は、混合体に対して高い剪断力を付与する前に粉体を十分に湿潤できるため、負極活物質の粒子の割れおよび欠けの発生を抑制できる。

このように、上下の戻しスクリュー３４３・３４４は、上下のインペラ１４１・１４２よりも下流側で上下の回転軸２１・２２に支持され、回転することで粉体および溶媒が下流側へ搬送されることを抑制する抑制手段として機能する。

なお、粗混ぜゾーン３４０では、混合される粉体および溶媒が上下の戻しスクリュー３４３・３４４よりも下流側へ搬送されることを抑制できればよい。

例えば、粗混ぜゾーン３４０に上下のインペラ１４１・１４２が二つ設けられる場合、上下の戻しスクリュー３４３・３４４は、上流側および下流側のインペラ１４１・１４２間、あるいは二つの上下のインペラ１４１・１４２よりも下流側に配置されていればよい。
すなわち、粗混ぜゾーン３４０に上下のインペラ１４１・１４２が二つ以上設けられる場合において、前記上下のインペラ１４１・１４２よりも下流側とは、少なくとも一つの上下のインペラ１４１・１４２よりも下流側であることを指す。

次に、第四実施形態の電極ペースト製造装置３０１を用いた実験結果について説明する。

実験では、前述した第四実施形態の電極ペースト製造装置３０１、つまり、図１６に示すような構成の電極ペースト製造装置３０１を用いて第四実施形態の電極ペーストを製造した。

図１７に示すように、実験では、第一実施形態および第二実施形態の電極ペーストの実験のように、粗混ぜゾーンを形成しない電極ペースト製造装置を用いて従来の電極ペーストを製造した。

なお、図１７に示す固練りゾーンの欄には、固練りゾーン６０の上流側に設けられるパドルの種類および個数のみを記載している。
つまり、図１７に示す固練りゾーンの欄では、固練りゾーン６０の下流側端部に設けられる上下の抵抗パドル６３・６４の記載を省略している。

実験では、第一実施形態および第二実施形態の電極ペーストの実験と同様の手順で、Ｄ５０の値を算出した。

第四実施形態の電極ペーストのＤ５０の値は、１０．０μｍであった。つまり、第四実施形態の電極ペーストは、Ｄ５０の値が、ハウジング１０に投入する前の粉体のＤ５０の値（１０．０μｍ）と比較して、変化がなかった。

以上より、第四実施形態の電極ペースト製造装置３０１によれば、負極活物質の粒子の割れおよび欠けの発生を抑制できることがわかる。

なお、粗混ぜゾーン３４０に設けられる抑制手段は、必ずしも戻しスクリュー３４３・３４４である必要はない。
例えば、抑制手段は、粉体および溶媒を上流側へ押し戻すことができるひねりインペラ３４５・３４６（図１８参照）、および固練りゾーン６０の抵抗パドル６３・６４と同様に構成される抵抗パドル３４７・３４８（図１９参照）等であっても構わない。また、戻しスクリュー３４３・３４４、ひねりインペラ３４５・３４６、および抵抗パドル３４７・３４８を組み合わせて抑制手段を構成しても構わない。

仮に、粗混ぜゾーン３４０に抵抗パドル３４７・３４８を設ける場合には、抵抗パドル３４７・３４８とハウジング１０の内壁１２との間の微細なクリアランス、抵抗パドル３４７・３４８同士の間の微細なクリアランスにより、粉体が抵抗パドル３４７・３４８を通過しにくくなる。
このため、第四実施形態の電極ペースト製造装置３０１は、粉体が下流側へ搬送されることを抑制できる。

なお、第一実施形態から第四実施形態の電極ペースト製造装置１・１０１・２０１・３０１および電極ペースト製造方法は、正極用の電極ペーストを製造する場合においても、負極用の電極ペーストを製造する場合と同様に、正極活物質の粒子の割れおよび欠けの発生を防止できる。
従って、第一実施形態から第四実施形態の電極ペースト製造装置１・１０１・２０１・３０１および電極ペースト製造方法は、正極用の電極ペーストを製造する場合においても、設計通りの電池特性を確保できる。

１ 電極ペースト製造装置
１０ ハウジング（外装）
２１・２２ 回転軸
３０ 投入ゾーン
３１・３２ 送りスクリュー（搬送手段）
４０ 粗混ぜゾーン
４１・４２ ５ｍｍパドル（粗混ぜ手段）
５０ 混練ゾーン
６１・６２・７２・７４・８３・８４ １ｍｍパドル（混練手段）

Claims (5)

1. 互いに所定の間隔を空けて平行な状態で中空の外装に支持される二つの回転軸の回転によって、粉体および溶媒の混合体を混練して電極ペーストを製造する電極ペースト製造装置であって、
   前記外装の内部には、
   前記各回転軸に支持される搬送手段が設けられるとともに、前記粉体および前記溶媒が別々に投入され、前記搬送手段の回転によって前記粉体および前記溶媒を搬送方向下流側に搬送する投入ゾーンと、
   前記各回転軸に支持される粗混ぜ手段が設けられ、前記粗混ぜ手段の回転によって前記粉体および前記溶媒を混合し、前記混合体を生成する粗混ぜゾーンと、
   前記各回転軸に支持される混練手段が設けられ、前記混練手段の回転によって前記混合体に対して、前記粗混ぜゾーンにて付与される剪断力よりも高い剪断力を付与し、前記混合体を混練する混練ゾーンと、
   が形成され、
   前記粗混ぜゾーンは、前記投入ゾーンと前記混練ゾーンとの間に形成され、
   前記投入ゾーンにおける搬送手段は送りスクリューであり、
   前記粗混ぜゾーンにおける粗混ぜ手段および前記混練ゾーンにおける混練手段は、いずれもパドルであり、
   前記粗混ぜ手段のパドルおよび前記混練手段のパドルは、それぞれ、前記各回転軸に支持される軸部と、前記軸部の外周より径方向外側へ向かって突出する羽根部とを備えており、
   ここで、前記粗混ぜ手段のパドルの回転軌道の外周と前記外装の内壁との間のクリアランスは、前記混練手段のパドルの回転軌道の外周と前記外装の内壁との間のクリアランスよりも大きいことを特徴とする、電極ペースト製造装置。
2. 前記粗混ぜ手段のパドルの回転軌道の外周と前記外装の内壁との間のクリアランスが、３ｍｍ以上かつ１０ｍｍ以下となる、請求項１に記載の電極ペースト製造装置。
3. 前記粉体および前記溶媒の前記粗混ぜゾーンの平均滞留時間における、前記各回転軸の累積回転数が３００回以上となるように、前記電極ペーストの製造条件を設定する、
   請求項１または請求項２に記載の電極ペースト製造装置。
4. 前記粗混ぜゾーンには、
   前記粗混ぜ手段よりも搬送方向下流側で前記各回転軸に支持され、回転することで前記粉体および前記溶媒が搬送方向下流側へ搬送されることを抑制する抑制手段、
   が設けられる、
   請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の電極ペースト製造装置。
5. 互いに所定の間隔を空けて平行な状態で中空の外装に支持される二つの回転軸の回転によって、粉体および溶媒の混合体を混練して電極ペーストを製造する電極ペースト製造方法であって、
   前記外装の内部に前記粉体および前記溶媒を別々に投入し、前記各回転軸の回転によって、前記粉体および前記溶媒を送りスクリューにて搬送方向下流側に搬送する投入工程と、
   前記各回転軸に支持される軸部と、前記軸部の外周より径方向外側へ向かって突出する羽根部とを備えたパドルの回転によって、前記粉体および前記溶媒を混合し、前記混合体を生成する粗混ぜ工程と、
   前記粗混ぜ工程で用いられるパドルとは異なるパドルであって、前記各回転軸に支持される軸部と、前記軸部の外周より径方向外側へ向かって突出する羽根部とを備えたパドルの回転によって、前記混合体に対して、前記粗混ぜ工程にて付与される剪断力よりも高い剪断力を付与し、前記混合体を混練する混練工程と、
   を行い、
   ここで前記粗混ぜ工程は、前記投入工程を行った後、かつ、前記混練工程を行う前に行われ、該粗混ぜ工程で用いられるパドルの回転軌道の外周と前記外装の内壁との間のクリアランスが、前記混練手段で用いられるパドルの回転軌道の外周と前記外装の内壁との間のクリアランスよりも大きいことにより、前記混練工程における前記混合体に付与される剪断力よりも低い剪断力で前記粉体および前記溶媒の混合が前記粗混ぜ工程において行われる、
   電極ペースト製造方法。

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