(57)【要約】  【課題】  部品を交換することなく任意の塗布幅に変更することができ、かつ塗工液の吐出精度が高いダイヘッドを得る。  【解決手段】  Ｌ型に加工された段差部を有するフロントメインブロック、リアメインブロックおよびスライドブロックを用い、フロントメインブロックとリアメインブロックとのＬ型段差部を対向するように密着させて配置することにより固定幅のスロット部分を形成する。また、スライドブロックとリアメインブロックとのＬ型段差部を対向するように密着させ、スライドブロックをスライドさせることにより可変幅のスロット部分を有するダイヘッドを得る。また、塗工液供給経路途中に円柱形状のシャッターロッドを設け、所定の角度に回転させることにより、瞬時に塗工液供給流路の開閉を行うことができる。【選択図】  図７
2006175415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗工液を導入する開口部分と、塗工液を一時滞留させて幅方向に均一に吐出させるための液溜まり部分と、塗工液を吐出させる吐出部とを有するダイヘッドにおいて、
上記開口部分を有する塗工液導入ブロック、ならびにＬ型に加工された段差部をそれぞれ設けたフロントメインブロック、リアメインブロックおよびスライドブロックを有し、
上記フロントメインブロックと上記リアメインブロックとの上記段差部が対向するように密着させて配置することにより固定幅のスロット部分が形成され、
上記スライドブロックと上記リアメインブロックとの上記段差部が対向するように密着させ、上記スライドブロックをスライドさせることにより可変幅のスロット部分が形成され、
上記スロット部を通じて上記塗工液が吐出されることを特徴とするダイヘッド。
【請求項２】
上記固定幅のスロット部分の中間経路には、スロットと平行した円筒形状の空間部分が設けられ、
上記空間部分にはスロットの設けられた円柱状の部材を配置し、上記円柱状の部材を回転することによって塗工液の吐出および停止を瞬時に切り替えることができる請求項１に記載のダイヘッド。
【請求項３】
上記塗工液は、ゲルポリマー電解質、電極活物質および磁気記録材料のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載のダイヘッド。
【請求項４】
上記フロントメインブロックおよび上記リアメインブロックには熱媒流路が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のダイヘッド。
【請求項５】
上記スライドブロックをスライドさせるスライド送り駆動機構を有し、上記リアメインブロックおよびスライドブロックに設けられたバーニヤ目盛りによりスロット幅を確認するようにした請求項１に記載のダイヘッド。
【請求項６】
塗工液を導入する開口部分と、塗工液を一時滞留させて幅方向に均一に吐出させるための液溜まり部分と、塗工液を吐出させる吐出部とを有するダイヘッドを用いた塗布装置において、
上記開口部分を有する塗工液導入ブロック、ならびにＬ型に加工された段差部をそれぞれ設けたフロントメインブロック、リアメインブロックおよびスライドブロックを有し、
上記フロントメインブロックと上記リアメインブロックとの上記段差部が対向するように密着させて配置することにより固定幅のスロット部分が形成され、
上記スライドブロックと上記リアメインブロックとの上記段差部が対向するように密着させ、上記スライドブロックをスライドさせることにより塗布幅を可変としたことを特徴とする塗布装置。
【請求項７】
ローラによって帯状の基材を送ることにより上記塗工液を帯状の基材に塗布することを特徴とする請求項６に記載の塗布装置。
【請求項８】
上記ダイヘッドを移動させることにより上記塗工液を短冊状の基材に塗布することを特徴とする請求項６に記載の塗布装置。
【請求項９】
Ｌ型に加工された段差部をそれぞれ設けたフロントメインブロック、リアメインブロックおよびスライドブロックによってゲルポリマー電解質を一時滞留させて幅方向に均一に吐出させるための液溜まり部分と、ゲルポリマー電解質を吐出させる吐出部とが構成されたダイヘッドを用いた電池電極製造方法であって、
上記スライドブロックと上記リアメインブロックとの上記段差部が対向するように密着させ、上記スライドブロックをスライドさせることにより塗布幅を決定するステップと、
上記塗布幅で上記ゲルポリマー電解質を帯状電極に塗布するステップを有する電池電極製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばリチウムイオンポリマー二次電池のゲルポリマー電解質を電極に塗布するダイヘッド、塗布装置および電池電極製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノート型パソコン、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等、携帯用電子機器の発達にともない、電池の需要が急速に伸びており、また電池の用途も拡大されている。そのような中、電池設計は電池容量の高エネルギー密度化に向かうとともに、さらなる小型軽量化が要求されている。
【０００３】
このような要求に応える電池として、リチウムイオン二次電池が広く用いられている。リチウムイオン電池は、円筒形、角型など用途に合わせて種々の形状を作製することが可能であり、いずれも帯状に形成された正極部材と、負極部材およびセパレータとを交互に重ね合わせた積層電極体を巻芯に巻きつける、いわゆる巻回方式にて電池素子が作製されているものが多い。
【０００４】
リチウムイオン二次電池の中でも、電池の漏液防止を目的として、電解質にポリマーを用いたポリマーリチウム二次電池を用いる事が多い。ポリマーを電解質として用いるメリットとして、外装材にラミネートフィルムを用いることができるため薄型形状が可能であること、および形状の自由度が高いことが挙げられる。また、金属缶を用いる場合には熱感抵抗素子（Positive Temperature Coefficient：ＰＴＣ素子）やガスケットなど多くの部品が必要であるのに対して少ない部品で電池の製造が可能であること、寸法の変更が容易であることなどが挙げられる。
【０００５】
電解質として非水電解液を使う場合、集電体上に活物質を含んだ合剤を塗布した正極および負極と、例えばポリオレフィン系の材料よりなる多孔質膜であるセパレータを、正極、セパレータ、負極、セパレータの順に積層し、巻回して電池素子を作製して金属缶などの外装ケースに電池素子を挿入した後、非水電解液を注入する。非水電解液は電池内で徐々に電池素子に浸透する。その後電池蓋が電池缶にかしめられることにより取り付けられ、電池缶の内部が密閉される。
【０００６】
一方、電解質としてポリマー材料を用いる場合、集電体上に活物質層を設けた合剤を塗布した正極および負極上にゲルポリマー電解質を塗布し、セパレータと交互に積層して巻回することにより電池素子を作製する。その後、この電池素子を例えばアルミラミネートフィルムにて外装するという製造工程となる。
【０００７】
このゲルポリマー電解質を電極の活物質層に塗布するために、供給されたゲルポリマー電解質を所定の幅で吐出させるダイヘッドを有する塗布装置を用いている。ゲルポリマー電解質は大気中で固化しやすいため、塗布直前まで塗料を加温密閉状態にて保持しなければならない。また、ゲルポリマー電解質はリチウムイオン二次電池の充放電に伴ってリチウムイオンが正負活物質間を泳動するのに必要な媒介体であるため、正負各電極の活物質層の隅々まで均一に薄く塗布しなければならない。
【０００８】
リチウムイオンポリマー二次電池は、サイズ変更の自由度が高い、新規サイズ調達のリードタイムが短い、新規サイズであっても外装材や部品の製造に新たなコストがほとんどかからない、という非常に大きなメリットを有している。しかしながら、ゲルポリマー電解質塗布のためのダイヘッドに設けられた吐出部が固定である場合は所定の幅の塗布にしか対応できず、以下のような問題が発生する。
【０００９】
まず、吐出幅が電極幅よりも狭い場合、当然ながらゲルポリマー電解質の未塗布部分が発生する。その結果、ゲルポリマー電解質未塗布部分の活物質は電池反応に寄与せず、電池容量が低下する。また、ゲルポリマー電解質未塗布部の境界周辺には金属リチウムが析出しやすく、正常な電池に比較してサイクル特性が極端に低下しやすいという問題が生じる。また、金属リチウム析出による内部ショートが発生しやすくなる。
【００１０】
また、吐出幅が電極幅よりも広い場合、電極幅に対して広くゲルポリマー電解質の塗布が行われるため、大量に余分なゲルポリマー電解質が生じる。ゲルポリマー電解質はいったん大気中に放出されると、加温された有機溶剤が速やかに蒸発するとともに、室温まで温度低下して半固体に固化するという扱いにくい性質を持ち、いったん固化すると、容易には再溶解できないため、結局廃棄物とせざるを得ない。ゲルポリマー電解質の材料コストは非常に高いため、製造コストの上昇につながってしまう。
【００１１】
上述のような問題点を解消するためには、電極幅に応じた吐出幅を持つダイヘッドに交換する方法も考えられる。しかし、ダイヘッドの交換作業においては、どうしてもゲルポリマー電解質が大気に触れ、塗料温度が低下するのでゲル塗料が固化する。固化した塗料は配管中に残り、それがダイヘッドスロットに詰まって塗布欠陥を発生させる。従ってダイヘッド交換時は、塗料タンクから送液ポンプ、ダイヘッドまでの配管全てを分解し、内部に残存する塗料をすっかり清掃しなければならない。少量多品種生産において、ダイヘッド交換時に発生する塗料ロスは相当量であり、この場合も大幅な製造コストの上昇につながる。
【００１２】
さらに、こうしたダイヘッド交換作業が日に何回も行われると、他の段取りを工夫しても稼働率が極端に低下してしまう。これでは生産能力が上がらず、生産量を上げるためには大きな設備投資が必要になる上に、作業者も多く雇用せざるを得ない。しかも、ヘッド交換作業直後は配管抵抗が毎度変化することと、取付精度を完全に再現できず厳密なゲルポリマー電解質塗料の吐出量管理ができないため、相当量の調整用塗料ロスが発生する。また、電極幅の変更に応じて塗布装置内の電極走行位置も変更しなければならないが、このとき蛇行や塗布位置ズレなどの走行不良問題が発生しやすい。
【００１３】
そこで、以下の特許文献１のようにゲルポリマー電解質等の塗工液の吐出幅が可変であり、精度を向上させることができるダイヘッドが記載されている。
【特許文献１】特開２００３−１５４３０２号広報
【００１４】
特許文献１では、図１に示すように第１マニホールド１と、第２マニホールド２を設け、第１マニホールド１の断面積をＳ１、第２マニホールドの断面積をＳ２としたときにＳ２／Ｓ１≧０．４とし、第１マニホールド１の出口から第２マニホールド２の入り口までの距離をＬ１、第２マニホールド２の出口からダイ吐出部６までの距離をＬ２としたときにＬ１／（Ｌ１＋Ｌ２）の値が０．４〜０．６となるようにしてダイヘッドを作製している。
【００１５】
図２に示すように、従来第１マニホールド１は供給された塗工液８を幅方向に広げ、塗工液８の吐出精度を向上させるためのものであり、第２マニホールド２はこの部分に挿入された塗工液８の吐出幅を調整するためのディッケル７がスライドするための案内溝としての役割のみを有していた。
【００１６】
しかし、特許文献１のように第１マニホールド１および第２マニホールド２の断面積等の比率を決めることにより、第２マニホールド２の加工精度不良による断面積変化の影響がなくなり、結果塗工液の吐出精度向上に寄与するものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、図２に示すように、特許文献１のような吐出幅が可変であるダイヘッドを用いた場合であっても、塗工液８がディッケル７によって調整された第２マニホールドを過ぎ、ダイ吐出部６に流れる際に幅が広がり、さらにダイ吐出部６から流れ出る際にまた塗布幅が変わってしまうという問題が生じる。特に、低粘度の塗工液を用いた場合にこのような問題が起こりやすい。また、参照符号９で示される部分では、塗工液８が回り込んで乾いていくため、塗布幅の調整に問題が生じるおそれもある。
【００１８】
低粘度の塗工液を用いる場合には第２マニホールド２からダイ吐出部６間の距離Ｌ２を短くすることにより塗布幅が所定の幅となるように調整する方法もあるが、塗工液にゲルポリマー電解質を用いた場合にはこの方法を用いても塗布幅の調整が非常に困難である。
【００１９】
この発明は、上記問題点に鑑み、異なる塗布幅への変更要求に対し同一のダイヘッドによって瞬時に塗布幅を変更することが可能であり、かつ塗工液の吐出精度の高いダイヘッドおよび塗布装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するために、この発明の第１の態様は、塗工液を導入する開口部分と、塗工液を一時滞留させて幅方向に均一に吐出させるための液溜まり部分と、塗工液を吐出させる吐出部とを有するダイヘッドにおいて、開口部分を有する塗工液導入ブロック、ならびにＬ型に加工された段差部をそれぞれ設けたフロントメインブロック、リアメインブロックおよびスライドブロックを有し、フロントメインブロックとリアメインブロックとの段差部が対向するように密着させて配置することにより固定幅のスロット部が形成され、スライドブロックとリアメインブロックとの段差部が対向するように密着させてスライドブロックをスライドさせることにより可変幅のスロット部が形成され、スロット部を通じて塗工液が吐出されることを特徴とするダイヘッドである。
【００２１】
また、この発明の第２の態様は、塗工液を導入する開口部分と、塗工液を一時滞留させて幅方向に均一に吐出させるための液溜まり部分と、塗工液を吐出させる吐出部とを有するダイヘッドを用いた塗布装置において、開口部分を有する塗工液導入ブロック、ならびにＬ型に加工された段差部をそれぞれ設けたフロントメインブロック、リアメインブロックおよびスライドブロックを有し、フロントメインブロックとリアメインブロックとの段差部が対向するように密着させて配置することにより固定幅のスロット部が形成され、スライドブロックとリアメインブロックとの段差部が対向するように密着させ、スライドブロックをスライドさせることにより塗布幅を可変としたことを特徴とする塗布装置である。
【００２２】
また、この発明の第３の態様は、ゲルポリマー電解質を導入する開口部分と、ゲルポリマー電解質を一時滞留させて幅方向に均一に吐出させるための液溜まり部分と、ゲルポリマー電解質を吐出させる吐出部とを有するダイヘッドを用いた電池電極製造方法において、開口部分を有する塗工液導入ブロック、ならびにＬ型に加工された段差部をそれぞれ設けたフロントメインブロック、リアメインブロックおよびスライドブロックを有し、フロントメインブロックとリアメインブロックとの段差部が対向するように密着させて配置することにより固定幅のスロット部分が形成され、スライドブロックとリアメインブロックとの段差部が対向するように密着させ、スライドブロックをスライドさせることにより塗布幅を可変としたダイヘッドを用いてゲルポリマー電解質を帯状電極に塗布するステップを有する電池電極製造方法である。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によれば、帯状の基材に対して連続的あるいは間欠的に塗工液を塗布する場合、異なる塗布幅への変更時にダイヘッドを交換あるいは分解する必要がないため、瞬時に塗布幅の変更ができる。特に同材料を用いた幅違いの塗布に対してはダイヘッドの取替え時間や調整時間を大幅に短縮することができ、生産性が飛躍的に向上する。
【００２４】
また、これによりサイズの違う多数のダイヘッドを揃える必要がなくなり、設備投資の削減を図れる他、ダイヘッドの取り付け、取り外しが格段に減少するため、取り付け角度誤差やボルトの締め具合などに起因する塗布面の変化やばらつきが減り、品質の向上に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２６】
図３に、この発明を適用して作製したリチウムイオンポリマー二次電池の構造を示す。このリチウムイオンポリマー二次電池は、帯状の正極１１と、セパレータ１３ａと、正極１１と対向して配された帯状の負極１２と、セパレータ１３ｂとを積層し（以下、特定のセパレータを示さないときはセパレータ１３と称する）、長手方向に巻回されてなる電池素子２０を有しており、図４に詳細を示すように正極１１および負極１２の両面にはゲルポリマー電解質１４が塗布されている。電池素子２０からは正極端子１５ａおよび負極端子１５ｂが導出されており、正極端子１５ａおよび負極端子１５ｂはそれぞれ正極１１および負極１２と導通が取れるように接続されている。
【００２７】
［正極］
正極１１は、正極活物質を含有する正極活物質層１１ｂが、正極集電体１１ａの両面上に形成されてなる。正極集電体１１ａとしては、例えばアルミニウム（Ａｌ）箔，ニッケル（Ｎｉ）箔あるいはステンレス（ＳＵＳ）箔などの金属箔を用いることができる。
【００２８】
正極活物質層１１ｂは、例えば正極活物質と、導電剤と、結着剤とを含有して構成されている。これらを均一に混合して正極合剤とし、この正極合剤を溶剤中に分散させてスラリー状にする。次いで、このスラリーをダイヘッドを有する塗布装置等により正極集電体１１ａ上に均一に塗布し、高温で乾燥させて溶剤を飛ばした後、一対の回転するローラ間に正極活物質層１１ｂが形成された正極集電体１１ａを連続的に通すことにより、適当な体積密度と空孔率を有する正極活物質層１１ｂが形成された正極を得ることができる。ここで、正極活物質、導電剤、結着剤および溶剤は均一に分散していればよく、その混合比は問わない。
【００２９】
正極活物質としてはリチウムと遷移金属との複合酸化物が用いられる。具体的には、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ3等が挙げられる。また、遷移金属元素の一部を他の元素に置換した固溶体も使用可能である。ＬｉＮｉ0.5Ｃｏ0.5Ｏ2、ＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.2Ｏ2等がその例として挙げられる。
【００３０】
また、導電剤としては、例えばカーボンブラックあるいはグラファイトなどの炭素材料等が用いられ、結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド等が用いられ、溶剤としては、例えばＮ−メチルピロリドン等が用いられる。
【００３１】
正極１１は正極活物質層１１ｂが塗布されていない正極集電体１１ａの一部にスポット溶接または超音波溶接で接続された正極端子１５ａを有している。この正極端子１５ａは金属箔、網目状のものが望ましいが、電気化学的および化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。正極端子の材料としては、例えばＡｌ等が挙げられる。
【００３２】
［負極］
負極１２は、負極活物質を含有する負極活物質層１２ｂが、負極集電体１２ａの両面上に形成されてなる。負極集電体１２ａとしては、例えば銅（Ｃｕ）箔，Ｎｉ箔あるいはＳＵＳ箔などの金属箔を用いることができる。
【００３３】
負極活物質層１２は、例えば負極活物質と、必要であれば導電剤と、結着剤とを含有して構成されている。これらを均一に混合して負極合剤とし、この負極合剤を溶剤中に分散させてスラリー状にする。次いで、このスラリーをダイヘッドを有する塗布装置等により負極集電体上１２ａに均一に塗布し、高温で乾燥させて溶剤を飛ばした後、一対の回転するローラ間に負極活物質層１２ｂが形成された負極集電体１２ａを連続的に通すことにより、適当な体積密度と空孔率を有する負極活物質層１２ｂが形成された負極を得ることができる。ここで、負極活物質、導電剤、結着剤および溶剤は、均一に分散していればよく、その混合比は問わない。
【００３４】
負極活物質としては、リチウム金属、リチウム合金またはリチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料または金属系材料と炭素系材料との複合材料が用いられる。具体的に、リチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料としてはグラファイト、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素等が挙げられ、黒鉛類としてはメソフェーズカーボンマイクロビーズ、カーボンファイバー、コークスなどの人造黒鉛や天然黒鉛が使用できる。リチウムを合金化可能な材料としては多様な種類の金属等が使用可能であるが、スズ（Ｓｎ）、コバルト（Ｃｏ）、インジウム（Ｉｎ）、Ａｌ、ケイ素（Ｓｉ）およびこれらの合金がよく用いられる。金属リチウムを使用する場合は、必ずしも粉体を結着剤で塗布膜にする必要はなく、圧延したＬｉ金属板でも構わない。
【００３５】
また、結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン、スチレンブタジエンゴム等が用いられる。また、溶剤としては、例えばＮ−メチルピロリドン、メチルエチルケトン等が用いられる。
【００３６】
また、負極１２も正極１１と同様に、負極活物質層１２ｂが塗布されていない負極集電体１２ａの一部にスポット溶接または超音波溶接で接続された負極端子１５ｂを有している。この負極端子は金属箔、網目状のものが望ましいが、電気化学的および化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。負極端子の材料としては、例えばＣｕ、Ｎｉ等が挙げられる。
【００３７】
なお、正極端子１５ａおよび負極端子１５ｂは同じ方向から導出されていることが好ましいが、短絡等が起こらず電池性能にも問題がなければ、どの方向から導出されていても問題はない。また、正極端子および負極端子の接続箇所は、電気的接触がとれているのであれば取り付ける場所、取り付ける方法は上記の例に限られない。
【００３８】
［ゲルポリマー電解質］
ゲルポリマー電解質には、リチウムイオンポリマー電池に一般的に使用される電解質塩と有機溶媒が使用可能である。
【００３９】
非水溶媒としては、具体的には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、またはこれらの炭酸エステル類の水素をハロゲンに置換した溶媒等が挙げられる。これらの溶媒は１種類を単独で用いてもよいし、複数種を所定の組成で混合してもよい。
【００４０】
電解質塩としては、上記非水溶媒に溶解するものを用いることができる。例えばＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、ＬｉＮ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2、ＬｉＣｌＯ4等が挙げられる。電解質塩濃度としては、上記溶媒に溶解することができる濃度であれば問題ない。
【００４１】
ゲルポリマー電解質は、上記の電解液をマトリクスポリマでゲル化して用いる。マトリクスポリマは、上記非水溶媒に上記電解質塩が溶解されてなる非水電解液に相溶可能であり、ゲル化できるものであればよい。このようなマトリクスポリマとしては、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリルを繰り返し単位に含むポリマーが挙げられる。マトリクスポリマは、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。
【００４２】
［セパレータ］
セパレータ１３は、例えばポリプロピレンあるいはポリエチレンなどのポリオレフィン系の材料よりなる多孔質膜、またはセラミック製の不織布などの無機材料よりなる多孔質膜により構成されており、これら２種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。中でも、ポリエチレン、ポリプロピレンの多孔質膜が最も有効である。これにより、電気的な絶縁がなされていると同時に、正極活物質および負極活物質の空孔部分には電極端面に至るまでゲルポリマー電解質によって満たされていることによって電池反応を起こすことができる。
【００４３】
一般的にセパレータの厚みは５〜５０μｍが好適に使用可能であるが、７〜３０μｍがより好ましい。セパレータは、厚すぎると活物質の充填量が低下して電池容量が低下するとともに、イオン伝導性が低下して電流特性が低下する。逆に薄すぎると、膜の機械的強度が低下する。
【００４４】
正極１１および負極１２の両面にはそれぞれゲルポリマー電解質が塗布されている。以下に、この発明を適用した可変幅ダイヘッドを有するゲルポリマー電解質の塗布装置について詳しく説明する。
【００４５】
図５および図６に、塗布装置３０の全体的な構成を示す。図５は塗布装置３０の斜視図であり、図６は塗布装置３０の側面図である。
【００４６】
この塗布装置３０はゲルポリマー電解質塗料を正負電極に間欠塗布するコーティング装置であり、主に巻き出し部３１と、塗布部３２ａおよび３２ｂと、乾燥部３３ａおよび３３ｂと、保護部３４ａおよび３４ｂと、巻き取り部３５で構成され、この他に塗布装置３０を駆動する図示しない駆動部を有している。
【００４７】
巻き出し部３１は、リール状に巻かれた電極原反を取り付ける部分であり、正極または負極を巻き出して塗布装置３０に電極を供給する。
【００４８】
塗布部３２ａおよび３２ｂ（以下、特定の塗布部を示さないときは塗布部３２とする）は、電極原反から巻き出された正極および負極にゲルポリマー電解質塗料を塗布するものであり、主に可変幅ダイヘッドおよび基準ロールによって構成されている。塗布部３２ａでは電極の片面にゲルポリマー電解質塗料を塗布し、塗布部３２ｂは塗布部３２ａによってゲルポリマー電解質塗料を塗布された面の反対面にゲルポリマー電解質塗料を塗布するものである。
【００４９】
乾燥部３３ａおよび３３ｂはゲルポリマー電解質塗料に含まれる希釈溶媒を揮発乾燥させる部分である。乾燥後のゲルポリマー電解質は非常にもろいため、保護部３４ａおよび３４ｂでゲルポリマー電解質塗布面に保護フィルムを被覆させる。
【００５０】
巻き取り部３５では両面にゲルポリマー電解質塗料が塗布された電極を巻き取る。巻き取った電極原反は次工程に送られる。
【００５１】
上述のようにしてゲルポリマー電解質塗料が塗布された正極電極原反と負極電極原反は、次工程の巻回装置（ワインダー）を用いて必要回数巻回され、電池素子２０が作製される。このとき、正負電極間の短絡を防止し、加熱安全性を飛躍的に向上させることを目的として、ポリオレフィン系微多孔質薄膜からなるセパレータを電極間に介して巻回される。なお、この工程で用いる巻回装置は従来用いている装置で良く、セパレータを介して正極と負極とを積層し、所定回数巻き取るようになされたものであれば任意のものが使用可能である。
【００５２】
次いで、アルミラミネートフィルム１６からなる外装材で電池素子２０の上下を覆い、端子位置を整えて電池素子周辺部分を減圧下で熱融着して封止する。アルミラミネートフィルム１６は電池素子２０の形状に合わせて凹部を持つように成形しても良い。さらに、外装梱包形態を整えた後、初充電、放電処理による検査工程を経て、製品として出荷される。
【００５３】
以下、この発明を適用して作製した可変幅ダイヘッドについて詳細に説明する。
【００５４】
図７に、塗布部３２の具体的な構成を示す。塗布部３２は可変幅ダイヘッド４０と、可変幅ダイヘッド４０と対向する基準ロール４１によって構成されており、基準ロール４１によって表面に活物質層が形成された帯状電極４２が送られてくる。帯状電極４２には超音波溶接等により電極端子４３が一定間隔で接合され、要所には保護テープ１７の貼られた一体のものとなっており、これが基準ロール４１に抱きつけられて、ダイヘッドに対してコーティングに必要な一定の隙間を保っている。
【００５５】
可変幅ダイヘッド４０はゲルポリマー電解質塗布面と一定間隔を保ちつつ間欠的に塗布を行うのに都合がよい、図示しない位置制御機構を有している。この位置制御機構は予め接合された電極端子４３をダイヘッドの先端部で引っ掛けないように、前記の位置制御機構を巧みに利用している。この装置はゲルポリマー電解質を活物質塗布面に間欠的に塗布するために、活物質塗布位置をセンシングする図示しないセンサーを有しており、このセンサーからの指令により、コントローラーが位置制御を行うものである。
【００５６】
この可変幅ダイヘッド４０の大きな特徴は、最小塗布幅Ｌminから最大塗布幅Ｌmaxに至る基材幅変化範囲Ｌにおいて、無段階の塗布幅を任意に変更することが可能である点である。可変幅ダイヘッド４０の塗布幅については後に述べる。
【００５７】
図８および図９に、可変幅ダイヘッド４０の主な構成を示す。図８は可変幅ダイヘッド４０の側面図であり、図９は主な部品の分解図である。可変幅ダイヘッド４０は、主に塗工液導入ブロック５０と、フロントメインブロック５１と、リアメインブロック５２と、Ｌ型スライドブロック５３と、スライド固定ブロック５４から構成されている。また、この可変幅ダイヘッド４０には、ゲルポリマー電解質塗料が加圧供給される塗料配管系が設けられており、ゲルポリマー電解質塗料は塗工液導入ブロック５０から注液される。
【００５８】
Ｌ型スライドブロック５３は、フロントメインブロック５１およびリアメインブロック５２に対して直角な摺動面を有し、さらにフロントメインブロック５１にスライド固定ブロック固定ボルト６４で締結されたスライド固定ブロック５４によって、フロントメインブロック５１およびリアメインブロック５２との摺動面に隙間ができないように斜めに押し付けられている。さらに、図示しないが、スライド固定ブロック５４とＬ型スライドブロック５３の摺動面には、適当な与圧を与えるために板バネなどが内蔵されている。
【００５９】
図９に示すように、フロントメインブロック５１、リアメインブロック５２およびＬ型スライドブロック５３のそれぞれには段差部が設けられており、段差部を設けた面が互いに対向するようにして配置される。なお、図９において段差部を楕円で囲んで示す。この段差部を対向させ、密着させてできた部分はダイヘッドのスロットと同じ幅となり、その加工方法は、フロントメインブロック５１とＬ型スライドブロック５３とを図８に示すスライドブロック仮固定ボルト６７で一体のブロックとし、リアメインブロックと両方のブロックを平面研削盤上に並べ、高さ違い面を同時研磨する事によって容易に精度良く加工できる。
【００６０】
このような構成の可変幅ダイヘッド４０を用いて塗布を行う場合、塗工液導入ブロック５０から注液されたゲルポリマー電解質塗料は外部に設けられた図示しないポンプによって加圧され、フロントメインブロック５１に接合された塗工液導入ブロック５０内を通る塗工液導入流路６１を経て可変幅ダイヘッド４０内部へ供給される。塗料はダイヘッド内部で広い空間を持つ液溜まり部分６２に入り、幅方向に均一な圧力が与えられ、縮流部分６３を経由して固定幅スロット５５、次いで可変幅スロット５６へと送液される。固定幅スロット５５および可変幅スロット５６について、以下に詳しく説明する。
【００６１】
図１０は、フロントメインブロック５１と、リアメインブロック５２とを配置した場合の模式図である。フロントメインブロック５１と、リアメインブロック５２との間には、実線で示す固定幅スロット５５が設けられており、液溜まり部分６２から供給されたゲルポリマー電解質塗料の流路となる。
【００６２】
また、固定幅スロット５５の途中には、流路と直角に断面円形状の穴が開けられており、図８および図９の参照符号６０で示すような、この穴と密着する円柱形状の円柱スロット型シャッターロッドが回転自在に組み込まれている。この円柱スロット型シャッターロッド６０には、固定幅スロットと概略同じ幅でわずかに広い隙間のスロットが開けられており、円柱スロット型シャッターロッド６０を外部に設けられた回転機構で回転させることによって流路の開閉ができる。ただし、図１０以降ではスロット型シャッターロッド６０についての図示を省略する。
【００６３】
回転機構は円柱スロット型シャッターロッド６０を瞬時に回転可能な方法であればどのような機構を用いても構わないが、例えば図７に示されるようなリンク４５を用い、これをエアシリンダなどにより回転させて流路の開閉を行うことができる。このような機構を有することにより、良好な間欠塗布を実現することができる。
【００６４】
さらに、図１１および図１２に示すように、Ｌ型スライドブロック５３とリアメインブロック５２との間には可変幅スロット５６が設けられている。図１１は最小塗布幅Ｌminで塗布を行うときのＬ型スライドブロック５３およびリアメインブロック５２の状態であり、図１２は最大塗布幅Ｌmaxで塗布を行うときのＬ型スライドブロック５３およびリアメインブロック５２の状態である。
【００６５】
図１３Ａおよび図１３Ｂに、図７の可変幅ダイヘッド４０を下方向から見たときの各ブロックの構成を示す。可変幅スロット５６はリアメインブロック５２とＬ型スライドブロック５３にそれぞれ設けられたＬ型形状の対向面によって形成されている。Ｌ型スライドブロック５３はリアメインブロック５２およびスライド固定ブロック５４に挟まれており、Ｌ型スライドブロック５３を出し入れする事によって塗工液の吐出幅を変更しうるものである。Ｌ型スライドブロック５３の出し入れはＬ型スライドブロック５３に設けられたスライドブロック移動用ネジ孔６５と、そこにねじ込まれる回転自在なＬ型スライド調節ボルト４６によって変更しうるものである。また、塗工運転中のＬ型スライドブロック５３の不必要な摺動を防止するために、スライド固定ブロック５４上にスライド固定ボルト６６が設けられている。
【００６６】
図１１および図１３Ａのように最小塗布幅Ｌminで塗布を行うときは、Ｌ型スライドブロック５３の段差部がリアメインブロック５２の段差部のわずか手前までくるように、左手方向に移動させる。ただし、移動量が多すぎるとＬ型スライドブロック５３が脱落してしまうおそれがある。また、図１２および図１３Ｂのように最大塗布幅Ｌmaxで塗布を行うときは、Ｌ型スライドブロック５３の段差部がフロントメインブロック５１の右手側段差部と重なるように、右手方向に移動させる。
【００６７】
このとき、摺動面隙間は、前記加工方法によって最小となっており、塗工液の漏れは気にする必要がない。ただしメンテナンスのために分解組立を行う場合は摺動面の傷、打痕、特にＬ型スライドブロック５３がフロントメインブロック５１とリアメインブロック５２との組み合わせ交点に当たる直角の鋭い稜線を崩さないように気をつけなくてはならない。
【００６８】
Ｌ型スライドブロック５３は、図７、図１３Ａおよび図１３Ｂの参照符号４６で示すＬ型スライド調節ボルトを用い、これを手動等の方法により回転させることで所定の塗布幅となるように調節される。このとき、図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、Ｌ型スライドブロック５３およびスライド固定ブロック５４にバーニヤ目盛りを付けることにより、スライド位置の確認ができる。
【００６９】
この場合、実際のスロット幅と同じ数値が目盛りに表示されるようにしておくことで、Ｌ型スライドブロック５３の位置を、所望のスロット幅（＝塗布幅）へと容易に変更することができる。また、塗布ヘッドが塗工装置の奥側にあり、目盛りが塗工基材側を向いているため、作業者が目盛りを肉眼で確認しにくい場合がある。このため、必要に応じて手鏡を用いて目盛りを確認できるように、目盛りの数字は予め逆向きに刻むことも行なわれている。
【００７０】
上述のようにして、固定幅スロット５５および円柱スロット型シャッターロッド６０を経由して、可変幅スロット５６に供給されたゲルポリマー電解質塗料を任意の幅で塗布することができる。
【００７１】
ところで、ゲルポリマー電解質塗料は室温では固まり易く、ゾルゲル転移点以上の液温に保持されないと流動性が無くなる。このため、この発明おける可変幅ダイヘッドでは、必要な加熱をするためにフロントメインブロック５１とリアメインブロック５２それぞれに参照符号６９および参照符号７０で示される熱媒流路が設けられており、熱媒としてサーミックオイルを用いて構造体全体を均一な温度に維持できるようになされている。また、図示しないが、可変幅ダイヘッド４０の本体温度を概略ゲルポリマー電解質塗料温度と同じになるよう調整・維持されるための温度検知部が接続されている。
【００７２】
こうした熱媒流路は、最終接液部であるＬ型スライドブロック５３内部にも設けられるべきであるが、この発明によるコンパクトな大きさのＬ型スライドブロック５３を構成することにより、充分な加熱が得られた。
【００７３】
しかしながら、可変幅ダイヘッド本体の過熱による部材の熱膨張によって、精緻な摺動面からの意図しない漏液が生じるおそれもある。これを防止するため、摺動面を構成する部材の熱膨張率は概同じ値であることが望ましいことは言うまでもない。
【００７４】
また、可変幅ダイヘッド側面は、ゲルポリマー電解質塗料と熱媒の漏洩を防ぎ、可変幅ダイヘッドの構造を維持し、かつ、円柱スロット型シャッターロッドの回転摺動面のシールを兼ねるサイドプレート６８が両側面に取り付けられている。
【００７５】
以上、この発明の一実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【００７６】
例えば、上述の一実施形態において挙げた以外でも、ダイヘッドを構成する各部品の形状を変えることにより、種々の構成が可能である。一例として、図１４および図１５に示すような構成のダイヘッドが挙げられる。図１４に示すダイヘッドは、リアメインブロックにＬ型構造を施さずに、別の部品を組み込んだ形式である。精度が必要なＬ型ブロック同士を別部品で加工する場合に用いられ、Ｌ型スライドブロックを大きく作成できるメリットがあり、内部に熱媒配管を施す場合に寸法上の無理がなく好適である。
【００７７】
図１５に示すダイヘッドは、Ｌ型スライドブロックとフロントメインブロックとの摺動面を大きく取り、かつスライド固定ブロックとなす角度が鋭い為に、スライド固定ブロックをしっかりと保持できるというメリットがある。
【００７８】
また、可変幅ダイヘッドを用いて塗布する塗工液はゲルポリマー電解質に限ったものではなく、液体塗料等も含めて種々の塗工液を用いることができる。例えば、電極活物質を含む合剤の塗布や磁気テープ、その他一般的に用いる塗料が使用可能である。
【００７９】
さらに、被塗布基材は帯状の連続体基材のみでなく、短冊状の基材も使用可能である。また、ダイヘッドを移動させて基材に塗布を行うことも可能である。
【００８０】
さらに、ダイヘッドに用いるシャッターロッドは、スロット部を有する形状に限られたものではなく、円柱状の空洞部分に挿入可能であり、回転角度によって塗料の供給経路を開閉可能であればいかなる形状でも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】従来の可変幅ダイヘッドを示す模式図である。
【図２】従来の可変幅ダイヘッドにおいて塗工液が流れる様子を示す模式図である。
【図３】リチウムイオンポリマー二次電池の構造を示す模式図である。
【図４】電極構造の詳細を示す模式図である。
【図５】この発明を適用した塗布装置の全体構成を示す模式図である。
【図６】この発明を適用した塗布装置の全体構成を示す側面図である。
【図７】この発明を適用した塗布装置の塗布部を示す模式図である。
【図８】この発明を適用した可変幅ダイヘッドの構成を示す側面図である。
【図９】この発明を適用した可変幅ダイヘッドの主な部品の分解図である。
【図１０】固定幅スロットを説明する可変幅ダイヘッドの模式図である。
【図１１】最小塗布幅Ｌminで塗布を行うときのＬ型スライドブロックおよびリアメインブロックの配置を示す模式図である。
【図１２】最大塗布幅Ｌmaxで塗布を行うときのＬ型スライドブロックおよびリアメインブロックの配置を示す模式図である。
【図１３】最小塗布幅Ｌminもしくは最大塗布幅Ｌmaxで塗布を行うときのＬ型スライドブロック、リアメインブロックおよびスライド固定ブロックの下から見た配置を示す模式図である。
【図１４】他の実施形態のダイヘッドの一例を示す模式図である。
【図１５】他の実施形態のダイヘッドの一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８２】
１・・・第１マニホールド
２・・・第２マニホールド
３・・・ダイ上板
４・・・ダイ下板
５・・・液入口
６・・・ダイ吐出部
７・・・ディッケル
８・・・塗工液
１１・・・正極
１１ａ・・・正極集電体
１１ｂ・・・正極活物質層
１２・・・負極
１２ａ・・・負極集電体
１２ｂ・・・負極活物質層
１３ａ，１３ｂ・・・セパレータ
１４・・・ゲル電解質
１５ａ・・・正極端子
１５ｂ・・・負極端子
１６・・・ラミネートフィルム
１７・・・保護テープ
２０・・・電池素子
３１・・・巻き出し部
３２ａ，３２ｂ・・・塗布部
３３ａ，３３ｂ・・・乾燥部
３４ａ，３４ｂ保護部
３５・・・巻き取り部
３０・・・塗布装置
４０・・・可変幅ダイヘッド
４１・・・基準ロール
４２・・・電極
４３・・・電極端子
４４・・・ゲルポリマー電解質塗工面
４５・・・リンク
４６・・・Ｌ型スライド調節ボルト
５０・・・塗工液導入ブロック
５１・・・フロントメインブロック
５２・・・リアメインブロック
５３・・・Ｌ型スライドブロック
５４・・・スライド固定ブロック
５５・・・固定幅スロット
５６・・・可変幅スロット
６０・・・円柱スロット型シャッターロッド
６１・・・塗工液導入経路
６２・・・液溜まり部分
６３・・・縮流部分
６４・・・スライド固定ブロック
６５・・・スライドブロック移動用ネジ孔
６６・・・スライド固定ボルト
６７・・・スライドブロック仮固定ボルト
６８・・・サイドプレート
６９，７０・・・熱媒流路
Ｌmin・・・最小塗布幅
Ｌmax・・・最大塗布幅
【図１】
2006175415.tif 000003
【図２】
2006175415.tif 000004
【図３】
2006175415.tif 000005
【図４】
2006175415.tif 000006
【図５】
2006175415.tif 000007
【図６】
2006175415.tif 000008
【図７】
2006175415.tif 000009
【図８】
2006175415.tif 000010
【図９】
2006175415.tif 000011
【図１０】
2006175415.tif 000012
【図１１】
2006175415.tif 000013
【図１２】
2006175415.tif 000014
【図１３】
2006175415.tif 000015
【図１４】
2006175415.tif 000016
【図１５】
2006175415.tif 000017