(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒体の外周面に前記円筒体内部から被印刷基材に対して印刷ペーストを射出する複数の射出孔が設けられたロータリースクリーン版であって、
前記円筒体の前記外周面に、当該外周面の他の部分よりも当該円筒体の外側方向に突出する突出部を備え、
前記ロータリースクリーン版は、前記円筒体の形状を有するメッシュであり、
前記突出部は、前記メッシュを構成する線材と線材との交点部に形成されており、
前記ロータリースクリーン版は、電気鋳造により形成されている、ロータリースクリーン版。
【請求項２】
円筒体の外周面に前記円筒体内部から集電体に対して電極合剤ペーストを射出する複数の射出孔が設けられたロータリースクリーン版であって、
前記円筒体の前記外周面に、当該外周面の他の部分よりも当該円筒体の外側方向に突出する突出部を備え、
前記ロータリースクリーン版は、前記円筒体の形状を有するメッシュであり、
前記突出部は、前記メッシュを構成する線材と線材との交点部に形成されており、
前記ロータリースクリーン版は、電気鋳造により形成されている、ロータリースクリーン版。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のロータリースクリーン版を用いて集電体に電極合剤ペーストを塗工する塗工工程を備える、二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリースクリーン版及び二次電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電極の電極体は、集電体（電極基材）上に電極合剤ペーストを塗工したものを巻回してなる。また、集電体上に塗工される電極合剤ペーストは、活物質、結合剤及び導電助剤等の粉体と、溶媒と、を混練して製造される。また、電極合剤ペーストは、例えば、ロータリースクリーン印刷等によって、集電体上に塗工される。
例えば、特許文献１には、電極合剤ペーストを集電体上に塗工するロータリースクリーン版が記載されている。特許文献１のロータリースクリーン版は、円筒形状のスクリーン版であり、その外周面に電極合剤ペーストを円筒の内側から外側へ押し出す多数の小孔を備えている。そして、当該小孔から電極合剤ペーストを押し出しながら、当該ロータリースクリーン版が集電体上を回動することにより、集電体上に電極合剤ペーストが塗工される。
【０００３】
また、集電体上に電極合剤ペーストを塗工した後、電極合剤ペーストは乾燥される。そして、電極合剤ペーストの乾燥加工費及び材料費を低減させるため、電極合剤ペーストの作成に使用する溶媒量を減らし、電極合剤ペーストの粉体の含有比率を多くすることが検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１６４０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、電極合剤ペーストの粉体の含有比率を多くすると、電極合剤ペーストの粘度が高くなるため、集電体上に形成された電極合剤層にかすれが生じたり、電極合剤層の膜厚が不均一となったりしてしまうという問題がある。
具体的には、引用文献１に記載のロータリースクリーン版の外周面の小孔以外の部分は平滑な面を有しているため、ロータリースクリーン版の外周面の小孔以外の部分と集電体の表面とは、密着する。そのため、引用文献１に記載のロータリースクリーン版を用いて、粘度の高い電極合剤ペーストを集電体に塗工すると、当該ロータリースクリーン版の外周面の小孔以外の部分に電極合剤ペーストが広がらず、集電体上に形成された電極合剤層にかすれが生じたり、電極合剤層の膜厚が不均一となったりしてしまう可能性がある。これにより、集電体上に塗工される電極合剤ペーストの量が不足して電池容量が不足したり、Ｌｉが析出してしまったりするという問題が生じる。
【０００６】
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、より均一な膜厚で電極合剤ペーストを集電体に塗工することができるロータリースクリーン版及び二次電池の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様にかかるロータリースクリーン版は、円筒体の外周面に前記円筒体内部から被印刷基材に対して印刷ペーストを射出する複数の射出孔が設けられたものである。また、前記円筒体の前記外周面に、当該外周面の他の部分よりも当該円筒体の外側方向に突出する突出部を備える。
【０００８】
本発明の第１の態様にかかるロータリースクリーン版によれば、円筒体の外周面の他の部分よりも当該円筒の外側方向に突出する突出部により、被印刷基材とロータリースクリーン版の外周面との間に適度な隙間ができ、粘度の高い印刷用ペーストであっても、ロータリースクリーン版の外周面の射出孔以外の部分にも印刷用ペーストが十分に広がる。そのため、より均一な膜厚で印刷用ペーストを被印刷基材に塗工することができる。換言すれば、より均一な膜厚で印刷用ペーストとしての電極合剤ペーストを被印刷基材としての集電体に塗工することができる。
【０００９】
本発明の第２の態様にかかるロータリースクリーン版は、円筒体の外周面に前記円筒体内部から集電体に対して電極合剤ペーストを射出する複数の射出孔が設けられたものである。また、前記円筒体の前記外周面に、当該外周面の他の部分よりも当該円筒体の外側方向に突出する突出部を備える。
【００１０】
本発明の第２の態様にかかるロータリースクリーン版によれば、円筒体の外周面の他の部分よりも当該円筒の外側方向に突出する突出部により、集電体とロータリースクリーン版の外周面との間に適度な隙間ができ、粉体の含有比率が高く、粘度の高い電極合剤ペーストであっても、ロータリースクリーン版の外周面の射出孔以外の部分にも電極合剤ペーストが十分に広がる。そのため、より均一な膜厚で電極合剤ペーストを集電体に塗工することができる。
【００１１】
本発明の第３の態様にかかる二次電池の製造方法は、前記円筒体の前記外周面の他の部分よりも当該円筒体の外側方向に突出する突出部を備えるロータリースクリーン版を用いて集電体に電極合剤ペーストを塗工する、塗工工程を備える。
【００１２】
本発明の第２の態様にかかる二次電池の製造方法によれば、より均一な膜厚で電極合剤ペーストを集電体に塗工することができる。
【発明の効果】
【００１３】
より均一な膜厚で電極合剤ペーストを集電体に塗工することができるロータリースクリーン版及び二次電池の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるロータリースクリーン版を説明する斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかるロータリースクリーン版の製造方法を説明する斜視図である。
【図３】実施例１、実施例２及び比較例１を説明する図である。
【図４】実施例１及び比較例１にかかるロータリースクリーン版を用いて集電体上に電極合剤ペーストを塗工した結果を説明する表である。
【図５】実施例１及び比較例１にかかるロータリースクリーン版を用いて集電体上に電極合剤ペーストを塗工した結果を説明するグラフである。
【図６】比較例１にかかるロータリースクリーン版を説明する斜視図である。
【図７】集電体と版との接触と、集電体上に形成される電極合剤層の膜厚との関係を説明する断面図である。
【図８】集電体と版との接触と、集電体上に形成される電極合剤層の膜厚との関係を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態１について説明する。本発明の実施の形態１にかかるロータリースクリーン版１００は、集電体（被印刷基材）に電極合剤ペースト（印刷用ペースト）を塗工するものである。
図１は、本発明の実施の形態１にかかるロータリースクリーン版１００を説明する斜視図である。また、図１の右側には、ロータリースクリーン版１００の一部を拡大して示す写真である。当該写真は、ロータリースクリーン版１００を走査型電子顕微鏡によって撮像することにより得られた。図１に示すように、ロータリースクリーン版１００は、円筒体の外周面１に複数の射出孔１１を有する。また、電極合剤ペーストは、射出孔１１を通って、当該円筒体の内部から集電体に対して射出される。
【００１６】
また、ロータリースクリーン版１００は、当該円筒体の外周面１に、当該外周面１の他の部分よりも当該円筒体の外側方向に突出する突出部１２を有する。具体的には、ロータリースクリーン版１００は、円筒体の形状を有するメッシュ（網）である。そして、突出部１２は、当該メッシュを構成する線材と線材との交点部に形成されている。換言すれば、突出部１２は、ロータリースクリーン版１００の外周面１において規則的に存在している。また、射出孔１１は、当該メッシュの目により構成されている。
【００１７】
また、ロータリースクリーン版１００は、当該円筒体の内部に圧送された電極合剤ペーストを射出孔１１から押し出すスキージ（図示省略）等を備える。
そして、ロータリースクリーン版１００の射出孔１１から電極合剤ペーストを流出させながら、ロータリースクリーン版１００が集電体上を回動する。これにより、電極合剤ペーストが集電体上に塗工される。
また、ロータリースクリーン版１００は、電気鋳造により形成されている。
【００１８】
次に、図２を参照しながら、本発明の実施の形態１にかかるロータリースクリーン版１００の製造方法を説明する。図２では、電鋳鋳型２００、メッシュ３００、ロータリースクリーン版１００の一部を拡大して示す。また、図２の右側の写真は、ロータリースクリーン版１００の線材の交点部を走査型電子顕微鏡によって撮像することにより得られた断面写真である。
まず、図２に示すように、円柱形状の電鋳鋳型２００を用いて電気鋳造を行って、当該電鋳鋳型２００上にステンレス鋼（ＳＵＳ）を電着させる。これにより、電鋳鋳型２００上に、ステンレス鋼（ＳＵＳ）からなる円筒形状のメッシュ（網）３００を作製する。なお、電鋳鋳型２００の表面には、所望する円筒形状のメッシュ３００に相当する溝２０１が形成されている。
次に、電鋳鋳型２００から円筒形状のメッシュ３００を外し、メッシュ３００に対してＮｉ鍍金（ニッケルめっき）を施す。当該Ｎｉ鍍金により、メッシュ３００を構成する線材と線材との交点部に突出部１２が形成され、ロータリースクリーン版１００が製造される。なお、ロータリースクリーン版１００の射出孔１１の開口幅は１１０μｍ以下であることが好ましい。
【００１９】
次に、本発明の実施の形態１にかかるロータリースクリーン版１００を用いた二次電池の製造方法について説明する。
まず、混練機を用いて、活物質、結合剤、導電助剤、溶媒等を混練し、電極合剤ペーストを作成する（混練工程）。
次に、ロータリースクリーン版１００を用いて、集電体上に電極合剤ペーストを塗工する（塗工工程）。
なお、本発明の実施の形態１にかかる塗工工程を経た後、乾燥工程、巻回工程等の複数の製造工程を経て、二次電池が製造される。
【００２０】
以上に説明した、本発明の実施の形態１にかかるロータリースクリーン版１００及び二次電池の製造方法によれば、円筒体の外周面１の他の部分よりも当該円筒体の外側方向に突出する突出部１２により、集電体とロータリースクリーン版１００の外周面１との間に適度な隙間ができ、粉体の含有比率が高く、粘度の高い電極合剤ペーストであっても、ロータリースクリーン版１００の外周面１の射出孔１１以外の部分にも電極合剤ペーストが十分に広がる。そのため、より均一な膜厚で電極合剤ペーストを集電体に塗工することができる。
特に、突出部１２は、ロータリースクリーン版１００の外周面１において規則的に存在している。そのため、ロータリースクリーン版１００の版表面全体において、集電体に塗工する電極合剤ペーストがかすれることを防止することができる。
また、ロータリースクリーン版１００では、ロータリースクリーン版１００の回動により強制的にロータリースクリーン版１００が集電体から離れることができる。
また、ロータリースクリーン版１００は電気鋳造により形成されるため繋ぎ目がなく、ロータリースクリーン版１００が回動することにより、集電体に対して連続的に電極合剤ペーストを塗工することができる。
また、エッチング加工やレーザ加工を用いずにロータリースクリーン版１００を製造することができるため、シームレスロールにエッチング加工やレーザ加工により貫通穴を形成したロータリースクリーン版に比べて、版に対するダメージが少なくて済む。
【００２１】
なお、電極合剤層の均一性は、電極合剤層の性能に不都合を生じない程度に均一であればよく、完全に均一でなくてもよい。すなわち、本発明にかかるロータリースクリーン版１００によって集電体上に塗工された電極合剤層の膜厚は完全に均一であるものに限定されるものではない。また、塗工直後は溶媒があるため、目視により電極合剤層の膜厚の均一性を確認している。例えば、塗工範囲において、被印刷基材面（集電体の面）が確認される場合、電極合剤層の膜厚が不均一であると判断する。
【００２２】
次に、図３〜図６を用いて、本発明の実施例１、実施例２及び比較例１について説明する。図３は、実施例１、実施例２及び比較例１を説明する表を示す。また、図４は、実施例１にかかるロータリースクリーン版１００及び比較例１にかかるロータリースクリーン版４００を用いて集電体上に電極合剤ペーストを塗工した結果を説明する表である。また、図５は、実施例１にかかるロータリースクリーン版１００及び比較例１にかかるロータリースクリーン版４００を用いて電極合剤ペーストを集電体上に塗工した結果を説明するグラフである。また、図６は、比較例１にかかるロータリースクリーン版４００を説明する斜視図である。
【００２３】
図３に示す写真は、それぞれ、実施例１にかかるロータリースクリーン版１００、実施例２にかかるロータリースクリーン版、比較例１にかかるロータリースクリーン版４００を走査型電子顕微鏡によって撮像することにより得られた写真である。実施例１にかかるロータリースクリーン版１００は、本発明の実施の形態１にかかるロータリースクリーン版１００である。
【００２４】
また、実施例１にかかるロータリースクリーン版１００の射出孔１１の開口幅は９０μｍであり、当該メッシュを構成する線材の径は４０μｍである。また、突出部１２が外周面１の他の部分から突出する高さは５μｍである。
【００２５】
また、実施例２にかかるロータリースクリーン版は、線材を編んで形成されたメッシュ（網）を円筒形状に巻いたものである。換言すれば、実施例２にかかるロータリースクリーン版の外周面はメッシュ状に形成されている。なお、実施例２にかかるロータリースクリーン版は、線材を編んで形成されているため、線材と線材との交点部は他の部分よりも円筒の外側に向かって突出している。また、実施例２にかかるロータリースクリーン版は、メッシュを円筒形状に巻いたものであるため、繋ぎ目を有する。
また、実施例２にかかるロータリースクリーン版の開口（メッシュの目）の幅は８７μｍであり、当該メッシュを構成する線材の径は４０μｍである。また、実施例２にかかるロータリースクリーン版の１インチ当たりの線材の本数は２００本である。
【００２６】
また、比較例１にかかるロータリースクリーン版４００は、図６に示すように、円筒形状のシームレスロールにエッチング加工やレーザ加工により多数の貫通穴４０１が形成されたものである。また、ロータリースクリーン版４００の外周面４０２の算術平均粗さＲａは１μｍ未満である。また、ロータリースクリーン版４００の貫通穴４０１の直径は９０μｍである。なお、シームレスロールは、ステンレス鋼より形成されている。
【００２７】
また、実施例１、実施例２及び比較例１において、活物質として３元系正極活物質、結合剤（バインダ）としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、導電助剤としてアセチレンブラック（ＡＢ）、溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を用いた。３元系正極活物質とは、コバルト、ニッケル、マンガン等を含む正極活物質である。
また、電極合剤ペーストの粘度は、１５Ｐａ・ｓ（パスカル毎秒）又は１０００Ｐａ・ｓ（パスカル毎秒）である。
【００２８】
図３に示す表の２行目には、それぞれの版が繋ぎ目を有するか否かを示し、３行目には、それぞれの版が集電体と点で接触するか（点接触）、面で接触するか（面接触）を示した。また、図３に示す表の４行目には、粘度が１０００Ｐａ・ｓの電極合剤ペーストを集電体上に塗工した場合にかすれが生じるか否かを示した。
図３に示すように、実施例１にかかるロータリースクリーン版１００及び実施例２にかかるロータリースクリーン版ではかすれが生じないのに対し、比較例１にかかるロータリースクリーン版４００ではかすれが生じた。換言すれば、実施例１、実施例２では、集電体上に塗工された電極合剤ペーストの膜厚は比較的均一であったのに対し、比較例１では、集電体上に塗工された電極合剤ペーストの膜厚は不均一となっている。
なお、実施例２にかかるロータリースクリーン版は繋ぎ目を有するため、集電体に対して連続的に電極合剤ペーストを塗工することができない。
【００２９】
また、図４に示す表の１列目には、上段に比較例１にかかるロータリースクリーン版４００の写真を示し、下段に実施例１にかかるロータリースクリーン版１００の写真を示す。図４の１列目に示す写真は、比較例１にかかるロータリースクリーン版４００及び実施例１にかかるロータリースクリーン版１００を走査型電子顕微鏡によって撮像することにより得られた写真である。
また、図４に示す表の２列目には、粘度が１５Ｐａ・ｓである電極合剤ペーストを集電体上に塗工した場合に、集電体上に形成された電極合剤層の表面を光学顕微鏡で撮像して得られた写真を示す。また、図４に示す表の３列目には、粘度が１０００Ｐａ・ｓである電極合剤ペーストを集電体上に塗工した場合に、集電体上に形成された電極合剤層の表面を光学顕微鏡で撮像して得られた写真を示す。
【００３０】
図４に示すように、実施例１にかかるロータリースクリーン版１００によって、粘度が１５Ｐａ・ｓである電極合剤ペースト及び粘度が１０００Ｐａ・ｓである電極合剤ペーストの何れを集電体上に塗工しても、電極合剤層の膜厚は比較的均一となっている。
一方、比較例１にかかるロータリースクリーン版４００によって、粘度が１５Ｐａ・ｓである電極合剤ペーストを集電体上に塗工した場合、電極合剤層の膜厚は比較的均一であるが、粘度が１０００Ｐａ・ｓである電極合剤ペーストを集電体上に塗工した場合、電極合剤層の膜厚が不均一となっている。すなわち、電極合剤ペーストの粘度が高くなるほど、比較例１にかかるロータリースクリーン版４００では、かすれが生じてしまう。
【００３１】
図５に示すグラフの縦軸は、集電体上に塗工された電極合剤ペーストの膜厚の変化（％）を示し、横軸は、集電体上に塗工された電極合剤ペーストの所定の断面における長さ（μｍ）を示す。なお、集電体上に塗工された電極合剤ペーストの膜厚の変化（％）は、横軸が０μｍの位置における電極合剤ペーストの膜厚を１００％としている。図５において、太い実線が実施例１を示し、細い実線が比較例１を示す。また、図５は、粘度が１０００Ｐａ・ｓである電極合剤ペーストを集電体上に塗工した場合の電極合剤ペーストの膜厚の変化を示している。
図５に示すように、実施例１にかかるロータリースクリーン版１００により電極合剤ペーストを集電体上に塗工した場合、集電体上に塗工された電極合剤ペーストの膜厚は、大きく変化していない。換言すれば、実施例１にかかるロータリースクリーン版１００により粘度が１０００Ｐａ・ｓである電極合剤ペーストを集電体上に塗工した場合、集電体上に塗工された電極合剤ペーストの膜厚は比較的均一となっている。
一方、比較例１にかかるロータリースクリーン版４００により電極合剤ペーストを集電体上に塗工した場合、集電体上に塗工された電極合剤ペーストの膜厚は、１０％〜１５％変化する部分（図５の矢印で示す箇所）が発生した。換言すれば、比較例１にかかるロータリースクリーン版４００により粘度が１０００Ｐａ・ｓである電極合剤ペーストを集電体上に塗工した場合、集電体上に塗工された電極合剤ペーストの膜厚は不均一となっている。
【００３２】
図３、図４、図５に示すように、実施例１にかかるロータリースクリーン版１００及び実施例２にかかるロータリースクリーン版を用いて、粘度が１０００Ｐａ・ｓである電極合剤ペーストを集電体上に塗工した場合、集電体上に塗工された電極合剤ペーストの膜厚は比較的均一となる。これに対し、比較例１にかかるロータリースクリーン版４００を用いて、粘度が１０００Ｐａ・ｓである電極合剤ペーストを集電体上に塗工した場合、集電体上に塗工された電極合剤ペーストの膜厚は不均一となる。
これは、実施例１にかかるロータリースクリーン版１００及び実施例２にかかるロータリースクリーン版では、外周面１が集電体と点で接触するのに対し、比較例１にかかるロータリースクリーン版４００では、外周面４０２が集電体と面で接触するためと考えられる。具体的には、外周面１が集電体と点で接触する場合、外周面１において電極合剤ペーストが十分に広がるのに対し、外周面４０２が集電体と面で接触する場合、外周面４０２において電極合剤ペーストが十分に広がらないためと考えられる。
【００３３】
より具体的に、図７、図８を参照して、集電体と版との接触と、集電体上に形成される電極合剤層の膜厚との関係を説明する。図７に示す版５００が金属箔（集電体）７００と接触する面（以下、接触面と称する）は、平坦な面となっている。一方、図８に示す版６００が金属箔７００と接触する面（以下、接触面と称する）は細かな凹凸を有する面となっている。
【００３４】
図７に示す版５００の場合、接触面は金属箔（集電体）７００と面で接触する。そのため、接触面と金属箔７００の表面との間に隙間ができず、粘度の高い電極合剤ペーストＸが接触面において十分に広がらない。これにより、金属箔７００上に塗工された電極合剤の膜厚が不均一となってしまう。
【００３５】
一方、図８に示す版６００の場合、接触面は金属箔７００と点で接触する。そのため、接触面と金属箔７００の表面との間に適度な隙間ができ、粘度の高い電極合剤ペーストＸが接触面において十分に広がる。これにより、より均一な膜厚で電極合剤ペーストを金属箔７００に塗工することができる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施の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。
【符号の説明】
【００３７】
１  外周面
１１  射出孔
１２  突出部
１００  ロータリースクリーン版
２００  電鋳鋳型
２０１  溝
３００  メッシュ
【図５】
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【図７】
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【図８】
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【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６】
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