(57)【要約】【課題】電極となる金属箔に活物質を含有するスラリー状の活物質合剤を塗布した際に、活物質合剤の塊が金属箔に塗布される不都合の虞なく、端高を改善する。【解決手段】スラリー塗布装置１０は、スラリー状合剤Ｓを貯留する貯留部１１と、貯留部１１に連続する細長いギャップ１５から貯留部１１内のスラリー状合剤Ｓをコーティングロール１２に供給して金属箔１９に塗布する。ギャップ１５の長手方向両端部に、ギャップ１５に供給されるスラリー状合剤Ｓの一部を逃がす逃がし通路２１が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラリーを貯留する貯留部と、前記貯留部に連続する細長いギャップから前記貯留部内のスラリーを供給して金属箔に塗布するスラリー塗布装置であって、
前記ギャップの長手方向両端部に、前記ギャップに供給される前記スラリーの一部を逃がす逃がし通路が設けられていることを特徴とするスラリー塗布装置。
【請求項２】
前記スラリー塗布装置は、コーティングロール及びコンマロールを備えた塗布装置であり、前記貯留部は、一部が前記コーティングロール及び前記コンマロールで構成され、前記ギャップは、前記コーティングロール及び前記コンマロールの対向する外周面の一部で形成され、前記貯留部から前記コーティングロール上に供給された前記スラリーが、前記コーティングロールと対向して配置されたバックロールに案内されて移動する前記金属箔上に転写されて前記金属箔に塗布される請求項１に記載のスラリー塗布装置。
【請求項３】
前記逃がし通路は、前記スラリーを前記貯留部内の圧力が低い位置に逃がすように構成されている請求項２に記載のスラリー塗布装置。
【請求項４】
前記逃がし通路は、前記スラリーを前記貯留部外に逃がすように構成されている請求項１又は請求項２に記載のスラリー塗布装置。
【請求項５】
前記貯留部は、前記コーティングロール及び前記コンマロールの外周面と対向する曲面を有する一対の側板を有し、前記逃がし通路は、前記側板の前記コンマロールの外周面と対向する曲面に前記側板の厚さ方向に延びるように形成された溝である請求項４に記載のスラリー塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラリー塗布装置に係り、詳しくは蓄電装置の電極となる金属箔に活物質を含有するスラリー状の活物質合剤を塗布するのに好適なスラリー塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池やキャパシタのような蓄電装置は再充電が可能であり、繰り返し使用することができるため電源として広く利用されている。例えば、ＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＶ（Plug-in Hybrid Vehicle）などの車両に搭載される蓄電装置としては、リチウムイオン二次電池や、ニッケル水素二次電池などがよく知られている。そして、蓄電装置は、金属箔に活物質を含有するスラリー状の活物質合剤が塗布されて形成された活物質層を有するシート状の正極及びシート状の負極が、間にセパレータが存在する状態で層をなすように積層あるいは巻回された電極組立体を備えている。
【０００３】
スラリー状の活物質合剤（以下、単にスラリー状合剤と称す場合もある。）の塗布方法として、スラリー状合剤をコーティングロール（転写ロール）を用いて塗布する方法やダイヘッドからスラリー状合剤を吐出して塗布する方法がある。ところで、コーティングロールを用いる一部の方法や、ダイヘッドを用いて塗布する方法で、スラリー状合剤を塗布した場合では、図７に示すように、金属箔５１に塗布されたスラリー状合剤５２は、金属箔５１の幅方向両端に厚みが増したいわゆる端高部５２ａが発生することが知られている。
【０００４】
この原因としては、細長いギャップ（隙間）よりスラリー状合剤が供給される場合、ギャップ中央と比較し、両端付近では圧力のバランスが崩れ、中央より多くのスラリー状合剤が供給されることが考えられる。
【０００５】
帯状の金属箔に塗布されたスラリー状合剤の厚みが金属箔の幅方向両端で増すことを解消する塗工装置（塗布装置）が従来提案されている（特許文献１参照）。この塗工装置は、塗工材料を吐出するスリットギャップを有するダイヘッドを備えている。図８に示すように、ダイヘッド６１は、スリットギャップ６２の長手方向両端部６２ａのギャップ幅（間隔）は、スリットギャップ６２の長手方向中央部のギャップ幅よりも狭く、例えば、長手方向中央部のギャップ幅の２０〜８０％に形成されている。そのため、スリットギャップ６２から塗工材料を吐出して所定幅に塗布する際、スリットギャップ６２の長手方向の両端部６２ａでの塗工材料の吐出量が、スリットギャップ６２の長手方向の中央部での吐出量よりも低減され、端高が抑制される。なお、スリットギャップ６２の長手方向とは、帯状の金属箔の幅方向と対応する方向を意味する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−８６８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の塗工装置は、端高の改善は可能であるが、一方で、装置内（ダイヘッド内）では、両端付近でスラリー状合剤の流れが滞り易くなり、ダマ（活物質合剤の塊）が発生し易くなる。このようなダマが金属箔に塗布されると、特に固い場合には、加圧工程でも潰しきれず、不良の原因となる。
【０００８】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、電極となる金属箔に活物質を含有するスラリー状の活物質合剤を塗布した際に、活物質合剤の塊が金属箔に塗布される不都合の虞なく、端高を改善することができるスラリー塗布装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するスラリー塗布装置は、スラリーを貯留する貯留部と、前記貯留部に連続する細長いギャップから前記貯留部内のスラリーを供給して金属箔に塗布するスラリー塗布装置であって、前記ギャップの幅方向両端部に、前記ギャップに供給される前記スラリーの一部を逃がす逃がし通路が設けられている。
【００１０】
この構成によれば、スラリーとしてのスラリー状の活物質合剤を金属箔に塗布する際、ギャップに供給されたスラリー状の活物質合剤の一部が、ギャップの長手方向両端部に設けられている逃がし通路からギャップ外に逃げることが可能である。そのため、ギャップに供給されたスラリー状の活物質合剤のギャップ内における圧力がギャップの長手方向両端部において高まる状態にならず、ギャップの出口から供給されるスラリー状の活物質合剤は、ギャップの長手方向両端部における端高の発生が抑制される。したがって、電極となる金属箔に活物質を含有するスラリー状の活物質合剤を塗布した際に、活物質合剤の塊が金属箔に塗布される不都合の虞なく、端高を改善することができる。
【００１１】
前記スラリー塗布装置は、コーティングロール及びコンマロールを備えた塗布装置であり、前記貯留部は、一部が前記コーティングロール及び前記コンマロールで構成され、前記ギャップは、前記コーティングロール及び前記コンマロールの対向する外周面の一部で形成され、前記貯留部から前記コーティングロール上に供給された前記スラリーが、前記コーティングロールと対向して配置されたバックロールに案内されて移動する前記金属箔上に転写されて前記金属箔に塗布されることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、コーティングロールを用いたロール式塗布装置において、電極となる金属箔に活物質を含有するスラリー状の活物質合剤を塗布した際に、活物質合剤の塊が金属箔に塗布される不都合の虞なく、端高を改善することができる。
【００１３】
前記逃がし通路は、前記スラリーを前記貯留部内の圧力が低い位置に逃がすように構成されていることが好ましい。この構成によれば、スラリー状の活物質合剤を貯留部外に逃がす構成に比べて、逃がしたスラリー状の活物質合剤を再び貯留部に戻すための構成を新たに設ける必要がない。
【００１４】
前記逃がし通路は、前記スラリーを前記貯留部外に逃がすように構成されていることが好ましい。この構成によれば、スラリーを貯留部内に逃がすように構成する場合に比べて、逃がし通路の構成や逃がし通路の出口部の配置位置の自由度が高くなる。
【００１５】
前記貯留部は、前記コーティングロール及び前記コンマロールの外周面と対向する曲面を有する一対の側板を有し、前記逃がし通路は、前記側板の前記コンマロールの外周面と対向する曲面に前記側板の厚さ方向に延びるように形成された溝であることが好ましい。この構成によれば、逃がし通路の形成が容易になる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電極となる金属箔に活物質を含有するスラリー状の活物質合剤を塗布した際に、活物質合剤の塊が金属箔に塗布される不都合の虞なく、端高を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一実施形態のスラリー塗布装置の構成を模式的に示す一部破断側面図。
【図２】スラリー貯留部、コーティングロール及びコンマロールの関係を示す一部破断模式側面図。
【図３】スラリー貯留部のギャップと逃がし通路の関係を示す図１の左方から見た模式図。
【図４】（ａ）はスラリー貯留部、コーティングロール及びコンマロールの関係を示す一部省略模式断面図、（ｂ）は中央におけるスラリーの圧力状態を説明する模式図、（ｃ）はサイドボード付近におけるスラリーの圧力状態を説明する模式図。
【図５】別の実施形態のスラリー塗布装置の側板の模式斜視図。
【図６】別の実施形態のスラリー塗布装置のダイヘッドの一部分解斜視図。
【図７】金属箔上に塗布されたスラリー状合剤の状態を示す模式断面図。
【図８】従来技術のスラリー塗布装置のダイヘッドの一部分解斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、コーティングロール及びコンマロールを備えたロール式のスラリー塗布装置の一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。
図１に示すように、スラリー塗布装置１０は、スラリーとしてのスラリー状合剤Ｓを貯留する貯留部１１と、コーティングロール１２と、コンマロール１３と、バックロール（バッキングロール）１４とを有する。
【００１９】
図２に示すように、貯留部１１は、一部がコーティングロール１２及びコンマロール１３で構成され、貯留部１１に連続する細長いギャップ１５は、コーティングロール１２及びコンマロール１３の対向する外周面の一部で形成されている。コンマロール１３には、ギャップ１５の先端と対応する位置に段差部１３ａが存在する。貯留部１１は、コーティングロール１２及びコンマロール１３の外周面に当接した状態で両ロール１２，１３の軸方向と直交する方向に延びる一対の側板１６と、両側板１６の後端に連続する支持板１７とを有する。
【００２０】
バックロール１４は、コーティングロール１２の前方近傍に配設されている。バックロール１４は、供給ロール１８から繰り出されるとともにコーティングロール１２及びバックロール１４の間を通過する帯状の金属箔１９をコーティングロール１２に接触させる接触位置（図１に示す位置）と、金属箔１９をコーティングロール１２から離間させる離間位置とに移動手段（図示せず）によって移動配置されるようになっている。
【００２１】
コーティングロール１２及びバックロール１４は、スラリー塗布装置１０の運転中、常に図１の時計回り方向に回転される。バックロール１４が接触位置に配置された状態ではコーティングロール１２上に供給されたスラリー状合剤Ｓが金属箔１９上に転写され、バックロール１４が離間位置に配置された状態ではコーティングロール１２上に供給されたスラリー状合剤Ｓが金属箔１９上に転写されない。そして、バックロール１４が離間位置に所定時間毎に配置されることにより、金属箔１９上にスラリー状合剤Ｓが間欠的に所定長さで塗布されるようになっている。なお、バックロール１４と供給ロール１８との間には、ダンサーロール２０が設けられている。ダンサーロール２０は、金属箔１９の経路長が、バックロール１４が接触位置と離間位置とに移動される際に変化するのを回避するようにバックロール１４の移動と同期して移動可能に設けられている。
【００２２】
図１、図２及び図３に示すように、側板１６には、ギャップ１５に供給されるスラリー状合剤Ｓの一部を逃がす逃がし通路２１が設けられている。逃がし通路２１は、スラリー状合剤Ｓを貯留部１１内の圧力が低い位置に逃がすように構成されている。この実施形態では、逃がし通路２１は、一端２１ａがギャップ１５に連通し、他端２１ｂが一端２１ａより貯留部１１内の高さが高い位置に連通するように形成された孔で構成されている。図１〜図３では片側の側板１６のみ図示しているが、逃がし通路２１は両側板１６に形成されている。
【００２３】
次に前記のように構成されたスラリー塗布装置１０の作用を説明する。
図１に示すように、金属箔１９は、バックロール１４の回転方向に沿って移動し、コーティングロール１２及びバックロール１４の間を通過する際は、金属箔１９の移動方向はコーティングロール１２の移動方向と逆方向になる。
【００２４】
貯留部１１に貯留されているスラリー状合剤Ｓは、コーティングロール１２の回転に伴い、コーティングロール１２とコンマロール１３のギャップ１５を通ってコーティングロール１２の表面に付着して金属箔１９と接する位置まで移動される。そして、スラリー状合剤Ｓは、金属箔１９と接触すると金属箔１９の移動に伴って金属箔１９上に順次転写されて、金属箔１９上にギャップ１５先端の間隔で決まる所定の厚さで塗布される。
【００２５】
スラリー状合剤Ｓを金属箔１９上に間欠的に塗布するため、バックロール１４が金属箔１９をコーティングロール１２から離間させる離間位置へ移動された状態でも、金属箔１９の巻き取りと、コーティングロール１２及びバックロール１４の回転は継続される。そのため、バックロール１４が離間位置へ移動された状態でも、コーティングロール１２はスラリー状合剤Ｓが連続的に付着された状態で回転が継続される。そして、金属箔１９がコーティングロール１２から離間した位置を移動する間、コーティングロール１２に付着された状態で金属箔１９に対する転写位置を通過したスラリー状合剤Ｓは、図示しないスクレーパによりコーティングロール１２上から除去されて回収され、再びスラリー状合剤Ｓとして利用される。
【００２６】
図４（ａ）に示すように、貯留部１１を構成する両側板１６の間隔は、コーティングロール１２及びコンマロール１３の長さより短く、ギャップ１５の先端（出口）からコーティングロール１２の表面に供給されるスラリー状合剤Ｓの幅は、両側板１６間の間隔になる。
【００２７】
図４（ａ），（ｂ）に示すように、幅方向の両端付近では、中央より多くのスラリー状合剤Ｓがコーティングロール１２に供給される。これは、特許文献１に記載されている課題と同様、貯留部１１内のスラリー状合剤Ｓの圧力は、ギャップ１５の幅方向中央では圧力のバランスが左右で同等となるが、図４（ａ），（ｃ）に示すように、両端付近では圧力のバランスが崩れていることが考えられる。この実施形態の構成では、ギャップ１５に供給されたスラリー状合剤Ｓの一部が、ギャップ１５の長手方向両端部に設けられている逃がし通路２１からギャップ１５外に逃げることが可能である。そのため、ギャップ１５に供給されたスラリー状合剤Ｓのギャップ１５内における圧力が、ギャップ１５の長手方向両端部において中央付近に対し高まる状態にならず、ギャップ１５の出口からコーティングロール１２に供給されるスラリー状合剤Ｓは、ギャップ１５の長手方向両端部における端高の発生が抑制される。
【００２８】
この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）スラリー塗布装置１０は、スラリー状合剤Ｓを貯留する貯留部１１と、貯留部１１に連続する細長いギャップ１５から貯留部１１内のスラリー状合剤Ｓを供給して金属箔１９に塗布するスラリー塗布装置である。そして、ギャップ１５の長手方向両端部に、ギャップ１５に供給されるスラリー状合剤Ｓの一部を逃がす逃がし通路２１が設けられている。そのため、ギャップ１５に供給されたスラリー状合剤Ｓのギャップ１５内における圧力がギャップ１５の長手方向両端部において高まる状態にならず、ギャップ１５の出口からコーティングロール１２に供給されるスラリー状合剤Ｓは、ギャップ１５の長手方向両端部における端高の発生が抑制される。したがって、電極となる金属箔１９に活物質を含有するスラリー状の活物質合剤を塗布した際に、活物質合剤の塊が金属箔１９に塗布される不都合の虞なく、端高を改善することができる。
【００２９】
（２）スラリー塗布装置１０は、コーティングロール１２及びコンマロール１３を備えた塗布装置であり、貯留部１１は、一部がコーティングロール１２及びコンマロール１３で構成され、ギャップ１５は、コーティングロール１２及びコンマロール１３の対向する外周面の一部で形成されている。そして、貯留部１１からコーティングロール１２上に供給されたスラリー状合剤Ｓが、コーティングロール１２と対向して配置されたバックロール１４に案内されて移動する金属箔１９上に転写されて金属箔１９に塗布される。従って、コーティングロール１２を用いたロール式塗布装置において、電極となる金属箔１９に活物質を含有するスラリー状の活物質合剤を塗布した際に、活物質合剤の塊が金属箔１９に塗布される不都合の虞なく、端高を改善することができる。
【００３０】
（３）逃がし通路２１は、スラリー状合剤Ｓを貯留部１１内の圧力が低い位置に逃がすように構成されている。したがって、スラリー状合剤Ｓを貯留部１１外に逃がす構成に比べて、逃がしたスラリー状合剤Ｓを再び貯留部１１に戻すための構成を新たに設ける必要がない。特に、コーティングロール１２及びコンマロール１３を備えた塗布装置は、ダイヘッドを用いる方式と比較し、ギャップに隣接する貯留部１１内のスラリー状合剤Ｓには大きな圧力が作用せず、スラリー状合剤Ｓを再び貯留部１１に戻す上で好適である。
【００３１】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○  ギャップ１５に供給されるスラリー状合剤Ｓの一部を逃がす逃がし通路２１は、スラリー状合剤Ｓを貯留部１１内の圧力が低い位置に逃がす構成に限らず、スラリー状合剤Ｓを貯留部１１外に逃がす構成であってもよい。例えば、図５に示すように、側板１６のコンマロール１３の外周面と対向する曲面１６ａに、側板１６の厚さ方向に延びる溝２２を設けてもよい。溝２２の深さ、溝２２の数は、スラリー状合剤Ｓの塗布条件、例えば、スラリー状合剤Ｓの粘度、ギャップ１５の間隔によって適宜変更され、溝２２は複数に限らず１個でもよい。また、異なる深さの溝２２が混在してもよい。
【００３２】
○  スラリー状合剤Ｓを貯留部１１外に逃がす構成の逃がし通路２１として、溝２２に代えて側板１６を貫通する孔を設けてもよい。逃がし通路２１として孔を設ける場合も、孔の径、孔の数は、スラリー状合剤Ｓの塗布条件によって適宜変更される。
【００３３】
○  逃がし通路２１として孔を設ける場合、孔を複数設けておき、スラリー状合剤Ｓの塗布条件によって不要な孔を塞いだ状態で使用するようにしてもよい。この場合、スラリー状合剤Ｓの塗布条件毎にそれぞれ対応した側板１６を準備する場合に比べて、予め準備して保管しておく側板１６の数を少なくすることができる。
【００３４】
○  ギャップ１５に供給されるスラリー状合剤Ｓの一部を貯留部１１内の圧力が低い位置に逃がすように構成された逃がし通路２１としての孔は、中子を用いて形成したものに限らず、側板１６に対して２個の穴を互いに連通する状態に、ドリルなどで形成して構成してもよい。
【００３５】
○  ギャップ１５に供給されるスラリー状合剤Ｓの一部を貯留部１１内の圧力が低い位置に逃がすように構成された逃がし通路２１は、全体が側板１６に形成された孔に限らず、側板１６に形成された孔と、その孔に連通されたパイプとで構成されてもよい。この場合、側板１６の厚さが薄いばあいでも、スラリー状合剤Ｓの一部を貯留部１１内の圧力が低い位置に逃がすように構成された逃がし通路２１を設けることができる。
【００３６】
○  ギャップ１５に供給されるスラリー状合剤Ｓの一部を貯留部１１外に逃がすように構成された逃がし通路２１は、側板１６に形成された孔と、その孔に連通されたパイプとで構成されてもよい。この場合、パイプの出口をスラリー状合剤Ｓの回収部に配置することにより、溝２２や孔のみで逃がし通路２１を形成した場合に比べてスラリー状合剤Ｓの回収が容易になる。また、スラリー状合剤Ｓの一部を貯留部１１外に逃がすように構成された逃がし通路２１は、ギャップ１５の両端であれば側板に限定されず、例えば、コンマロール１３の両端に開口していてもよい。
【００３７】
○  スラリー塗布装置１０は、バックロール１４が接触位置から離間位置に所定時間毎に配置されてスラリー状合剤Ｓを金属箔１９上に間欠塗布する構成に限らず、バックロール１４が接触位置に保持されてスラリー状合剤Ｓを金属箔１９上に連続塗布する構成であってもよい。
【００３８】
○  上記の実施形態では、コーティングロール１２及びコンマロール１３の間に形成されるギャップ１５は、その出口にて一定の間隔に形成されているが、特に一定間隔には限定されない。例えば、両端付近の間隔を狭める構造と併用してもよい。本発明と併用することで、両端付近の間隔を過度に狭めることなく端高を是正できるので、活物質合剤の塊の発生は抑制できる。
【００３９】
○  スラリー塗布装置１０は、スラリー状合剤Ｓをコーティングロール１２（転写ロール）を用いて塗布する構成に限らず、ダイヘッドからスラリー状合剤Ｓを吐出して塗布する構成であってもよい。例えば、図６に示すように、ダイヘッド３１は、ギャップとしてのスリットギャップ３２のギャップ幅（間隔）が、スリットギャップ３２の長手方向全長に亘って一定に形成されている。そして、ダイヘッド３１には、スリットギャップ３２の長手方向両端と対応する位置に、スリットギャップ３２に供給されるスラリー状合剤Ｓの一部を逃がす逃がし通路３３が設けられている。この構成の場合も、スラリー状合剤Ｓを金属箔１９に塗布する際、スリットギャップ３２に供給されたスラリー状合剤Ｓの一部が、スリットギャップ３２の長手方向両端部に設けられている逃がし通路３３からスリットギャップ３２外に逃げることが可能である。そのため、スリットギャップ３２に供給されたスラリー状合剤Ｓのスリットギャップ３２内における圧力がスリットギャップ３２の長手方向両端部において高まる状態にならず、スリットギャップ３２の出口からコーティングロール１２に供給されるスラリー状合剤Ｓは、金属箔１９の幅方向両端部における端高の発生が抑制される。したがって、電極となる金属箔１９に活物質を含有するスラリー状の活物質合剤を塗布した際に、活物質合剤の塊が金属箔１９に塗布される不都合の虞なく、端高を改善することができる。
【００４０】
○  蓄電装置は、二次電池に限らず、例えば、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等のようなキャパシタであってもよい。
以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
【００４１】
（１）前記貯留部は、前記コーティングロール及び前記コンマロールの外周面と対向する曲面を有する一対の側板を有し、前記逃がし通路は、前記側板にその厚さ方向に延びるように形成された孔と、前記孔に一端が連通固定されたパイプとで構成されている請求項３又は請求項４に記載のスラリー塗布装置。
【符号の説明】
【００４２】
Ｓ…スラリーとしてのスラリー状合剤、１０…スラリー塗布装置、１１…貯留部、１２…コーティングロール、１３…コンマロール、１４…バックロール、１５…ギャップ、１６…側板、１６ａ…曲面、１９…金属箔、２１，３３…にがし通路、２２…溝。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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