(57)【要約】【課題】正極または負極の集電体上における正極または負極の活物質層上に有機固体電解質層を形成するに際し、その液状材料の塗布及び固化を高性能で且つ効率良く行い得る電池製造用装置を提供する。【解決手段】正極または負極の集電体１上に形成された正極または負極の活物質層２上に、有機固体電解質層７を形成する電池製造用装置１０であって、液状材料を活物質層２上に塗布する複数のノズル穴２２が配設されたインクジェットヘッド２０を有する塗布装置１３と、液状材料を塗布した被塗布物１６の塗布後部分２３が搬入及び搬出される内部空間を有するボックス２４と、ボックス２４の内部空間で被塗布物１６の塗布後部分２３における液状材料に紫外線を照射する紫外線照射手段２５と、ボックス２４の内部空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段２７とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極または負極の集電体と、該集電体上に形成された正極または負極の活物質層とを有する被塗布物上に、固体電解質層を形成するように構成した電池製造用装置であって、
有機電解質原料を含む液状材料を、紫外線硬化性の液状材料とすると共に、
前記液状材料を前記被塗布物の活物質層上に塗布する複数のノズルが配設されたインクジェットヘッドを有する塗布装置と、
前記液状材料を塗布した後の被塗布物の塗布後部分が搬入及び搬出される内部空間を有するボックスと、
前記ボックスの内部空間で前記被塗布物の塗布後部分の液状材料に紫外線を照射する紫外線照射手段と、
前記ボックスの内部空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段とを備え、
前記不活性ガス供給手段によって前記ボックスの内部空間の酸素濃度を低減させた状態で前記紫外線照射手段が前記液状材料を硬化させることで、前記活物質層上に有機固体電解質層を形成するように構成したことを特徴とする電池製造用装置。
【請求項２】
前記ボックスの内部空間の酸素濃度を検出する濃度検出センサを備え、該濃度検出センサの検出値に基づいて前記ボックスの内部空間の酸素濃度を管理するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の電池製造用装置。
【請求項３】
前記紫外線照射手段が、ＬＥＤを用いた紫外線照射ユニットであることを特徴とする請求項１または２に記載の電池製造用装置。
【請求項４】
長尺フィルム上に前記集電体が形成された可撓性を有する長尺基材をロール状に巻回した基材ロールから、該長尺基材を巻き解いて横方向に搬送している途中で、該長尺基材の集電体上に活物質層を形成することで、前記被塗布物を製作すると共に、前記塗布装置によって前記被塗布物の前記活物質層上に前記液状材料を塗布し、該液状材料を塗布した後の被塗布物の塗布後部分を前記ボックスの内部空間に搬入及び搬出することで、前記活物質層上に有機固体電解質層を形成し、前記長尺フィルム上に前記集電体と前記活物質層と前記有機固体電解質層とを有する積層部が形成された積層部形成物をロール状に巻き取るように構成したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の電池製造用装置。
【請求項５】
長尺フィルム上に前記集電体と前記活物質層とが形成された可撓性を有する長尺基材を前記被塗布物として、該被塗布物をロール状に巻回した基材ロールから、前記被塗布物を巻き解いて横方向に搬送している途中で、前記塗布装置によって前記被塗布物の前記活物質層上に前記液状材料を塗布し、該液状材料を塗布した後の被塗布物の塗布後部分を前記ボックスの内部空間に搬入及び搬出することで、前記活物質層上に有機固体電解質層を形成し、前記長尺フィルム上に前記集電体と前記活物質層と前記有機固体電解質層とを有する積層部が形成された積層部形成物をロール状に巻き取るように構成したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の電池製造用装置。
【請求項６】
前記長尺フィルム上に、前記集電体と前記活物質層と前記有機固体電解質層とを有する積層部が、該長尺フィルムの長手方向に間欠的に形成されるように構成したことを特徴とする請求項４または５に記載の電池製造用装置。
【請求項７】
前記長尺フィルム上に、前記集電体が長手方向に連続して形成され、この集電体上に、前記活物質層と前記有機固体電解質層とを有する部分積層部が、前記集電体の長手方向に間欠的に形成されるように構成したことを特徴とする請求項４または５に記載の電池製造用装置。
【請求項８】
前記長尺基材は、該長尺基材の下方に配置された複数のローラによって横方向に搬送されており、前記複数のローラのうちの特定のローラが、前記塗布装置におけるインクジェットヘッドのノズル穴の下方に位置し、前記特定のローラは、前記複数のローラのうちのノズル穴の下方に位置していない他のローラよりも高い位置に配置されていることを特徴とする請求項４〜７の何れかに記載の電池製造用装置。
【請求項９】
前記特定のローラと前記他のローラとの高低差が、１〜５ｍｍであることを特徴とする請求項８に記載の電池製造用装置。
【請求項１０】
前記長尺基材における前記特定のローラとの接触部位の上面位置と、前記ノズル穴の位置との高低差が、０．５〜５．０ｍｍであることを特徴とする請求項８または９に記載の電池製造用装置。
【請求項１１】
請求項６または７に記載の電池製造用装置において、
前記長尺フィルムの長手方向に一定間隔で複数のマークが付され、前記長尺基材が横方向に搬送されている間にそれらのマークを検出するマークセンサが定置設置されると共に、横方向に搬送される該長尺基材の搬送距離を検出する距離検出手段が配設され、
前記距離検出手段の検出値に基づいて前記塗布装置による液状材料の塗布開始位置及び塗布終了位置を決める制御が行われ、
前記マークセンサが前記複数のマークのうちの相互に一定距離を隔てた所定数のマークを検出する毎に、前記距離検出手段の検出値をリセットすることを特徴とする電池製造用装置。
【請求項１２】
前記距離検出手段が、エンコーダであることを特徴とする請求項１１に記載の電池製造用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池を製造するために用いる装置に係り、詳しくは、正極または負極の集電体上に形成された正極または負極の活物質層の上に、有機固体電解質層を形成する積層工程を実行するための電池製造用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、近年におけるポータブル電子機器類やそれらの関連機器類の急速な普及に伴って、それら機器類の電源となる電池について種々のものが開発され或いは実用化が図られている。そして、それら電池の中でも、充放電可能な二次電池として、リチウム電池の開発が進められ、さらには、高安全性で小型軽量化が可能な全固体リチウム電池の開発が推進されるに至っている。
【０００３】
この全固体リチウム電池は、基本的に、正極の集電体層と、正極の活物質層と、固体電解質層と、負極の活物質層と、負極の集電体層とが、この順に配列された積層構造を備えている。従って、この全固体リチウム電池を製造するためには、正極または負極の集電体上に形成された正極または負極の活物質の上に、固体電解質層を形成する積層工程を実行するための電池製造用装置が必要となる。
【０００４】
この電池製造用装置の開発に際しては、固体電解質層の種類を考慮せねばならず、この固体電解質層が有機固体電解質層の場合においては、例えば特許文献１に、その場合に用いる電池製造用装置が開示されている。
【０００５】
詳述すると、同文献の図２及び図３には、ロールツーロールで横方向に搬送される帯状の集電体の片面または両面に、正極または負極の活物質原料を含むスラリーを塗布するコータ・ヘッド（２３）と、その塗布されたスラリーを乾燥させるドライヤー（２４）とが図示されている。さらに、同文献の図５には、集電体上に形成された活物質層の上に、有機固体電解質原料（ゲル電解質層の原料）を含むゲル溶解液を塗布する塗布ヘッド（５６）が図示されると共に、同文献の段落[００３３]及び[００４７]には、塗布されたゲル溶融液を乾燥炉内で乾燥させて有機固体電解質層を形成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２５０５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、有機固体電解質原料を含む液状材料は、無機固体電解質原料を含む液状材料のような粒子が分散されていないため、当該液状材料を塗布する塗布装置は、粒子が分散されていないことを考慮して、塗布特性が適切であることが要請される。また、塗布された液状材料を硬化させる装置も、液状材料の特性を考慮して、適切な構成であることが要求される。
【０００８】
しかしながら、上述の特許文献１に記載された塗布ヘッド（５６）や乾燥炉は、何ら工夫が講じられていないため、有機固体電解質原料を含む液状材料が粒子を含んでいないことを有効利用したり、塗布された液状材料を効率良く硬化させたり等の点が何ら配慮されていない。そのため、液状材料の塗布及び硬化についての性能の悪化や作業能率の悪化を招くおそれがあった。
【０００９】
以上の観点から、本発明は、正極または負極の集電体上における正極または負極の活物質層上に有機固体電解質層を形成するに際し、その液状材料の塗布及び硬化を高性能で且つ効率良く行い得る電池製造用装置を提供することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために創案された本発明は、正極または負極の集電体と、該集電体上に形成された正極または負極の活物質層とを有する被塗布物上に、固体電解質層を形成するように構成した電池製造用装置であって、有機電解質原料を含む液状材料を、紫外線硬化性の液状材料とすると共に、前記液状材料を前記被塗布物の活物質層上に塗布する複数のノズルが配設されたインクジェットヘッドを有する塗布装置と、前記液状材料を塗布した後の被塗布物の塗布後部分が搬入及び搬出される内部空間を有するボックスと、前記ボックスの内部空間で前記被塗布物の塗布後部分の液状材料に紫外線を照射する紫外線照射手段と、前記ボックスの内部空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段とを備え、前記不活性ガス供給手段によって前記ボックスの内部空間の酸素濃度を低減させた状態で前記紫外線照射手段が前記液状材料を硬化させることで、前記活物質層上に有機固体電解質層を形成するように構成したことに特徴づけられる。ここで、電池（固体リチウム電池）の構成を考慮すれば、前記正極の集電体上には前記正極の活物質層が形成され、前記負極の集電体上には前記負極の活物質層が形成されることは言うまでもない。
【００１１】
このような構成によれば、正極（または負極）の集電体上に正極（または負極）の活物質層が形成された層形成物を被塗布物として、この被塗布物の活物質層上には、塗布装置のインクジェットヘッドによって、有機電解質原料を含む液状材料が塗布される。この場合、インクジェットヘッドの複数のノズルから液状材料が吐出されることになるが、当該液状材料には、無機固体電解質原料を含む液状材料の場合のような粒子が含まれていない。そのため、複数のノズルからの当該液状材料の吐出状態が安定し易くなり、当該液状材料を高性能で吐出することができるため、良質の有機固体電解質層の形成に役立つことになる。しかも、被塗布物に塗布された当該液状材料は、ボックスの内部空間で、紫外線照射手段によって硬化するため、短時間で当該液状材料の固化作業を終えることができ、作業能率の向上ひいては生産性の向上が図られる。また、短時間での処理が可能なため、硬化するユニットの小スペース化が可能である。さらに、ボックスの内部空間は、不活性ガス供給手段によって酸素濃度が低減しているため、当該液状材料が酸素による重合阻害を受け難くなり、当該液状材料の紫外線硬化が良好に行われる。また、紫外線照射手段により当該液状材料を硬化させるため、熱乾燥時のような熱による塗布膜の大きな液流動がなく、均一性の良い有機固体電解質層を形成することができる。
【００１２】
上記の構成において、ボックスの内部空間の酸素濃度を検出する濃度検出センサを備え、該濃度検出センサの検出値に基づいて前記ボックスの内部空間の酸素濃度を管理するように構成してもよい。ここで、「酸素濃度を管理する」とは、濃度検出センサの検出値に基づいてボックスの内部空間の酸素濃度をフィードバック制御する場合や、濃度検出センサの検出値に基づいてボックスの内部空間の酸素濃度を監視して、異常があった時に調整する場合などを含む意味である。
【００１３】
このようにすれば、ボックスの内部空間の酸素濃度は、好ましい範囲から逸脱することがないため、液状材料に対する紫外線硬化は、常に良好に維持される。
【００１４】
この場合、紫外線照射手段としては、メタルハライドランプ等があるが、以上の構成においては、ＬＥＤを用いた紫外線照射ユニットが好ましい。
【００１５】
このようにすれば、紫外線照射手段のコンパクト化が図られるため、紫外線照射手段とインクジェットヘッドとを近づけて配置することができ、液状材料の塗布から硬化までの時間短縮が図られ、より一層生産性が向上する。また、省電力化にも寄与することができる。さらに、ＬＥＤを用いた紫外線照射ユニットは、他の紫外線照射手段と比較して発熱が少ないため、上述のロールツーロール方式を採用する場合であって、長尺フィルムが樹脂製等のフィルムである場合に、当該フィルムが熱によって伸びてしまう等の低い耐熱特性に有効に対処可能となる。
【００１６】
以上の構成において、長尺フィルム上に前記集電体が形成された可撓性を有する長尺基材をロール状に巻回した基材ロールから、該長尺基材を巻き解いて横方向に搬送している途中で、該長尺基材の集電体上に活物質層を形成することで、前記被塗布物を製作すると共に、前記塗布装置によって前記被塗布物の前記活物質層上に前記液状材料を塗布し、該液状材料を塗布した後の被塗布物の塗布後部分を前記ボックスの内部空間に搬入及び搬出することで、前記活物質層上に有機固体電解質層を形成し、前記長尺フィルム上に前記集電体と前記活物質層と前記有機固体電解質層とを有する積層部が形成された積層部形成物をロール状に巻き取るように構成してもよい。ここで、長尺基材の集電体上に活物質層を形成する際には、活物質層上に有機固体電解質層を形成する場合と同様に、前記塗布装置を使用して前記ボックスの内部空間に搬入及び搬出させるという構成を採用してもよい。また、積層部形成物としては、有機固体電解質層上に正極または負極のうちの他方の活物質層を形成したものであってもよく、さらには、その活物質層上に正極または負極のうちの他方の集電体を形成したものであってもよい。また、積層部形成物において、正極と負極間での短絡防止を目的として無機系材料などからなるセパレータを前記活物質層上に形成し、前記活物質層上にこのセパレータを介して前記有機固体電解質層を形成するようにしてもよい。なお、上記の「横方向」に搬送しているとは、水平方向に搬送している場合に限らず、水平方向に対して、例えば１０°以内の角度で下降傾斜または上昇傾斜して搬送している場合を含む（以下、同様）。
【００１７】
このようにすれば、ロールツーロールによって、長尺基材を連続的に横方向に搬送しながら、所要の層を順次積層していくことができるため、より一層生産性が向上する。
【００１８】
この場合、長尺フィルム上に前記集電体と前記活物質層とが形成された可撓性を有する長尺基材を前記被塗布物として、該被塗布物をロール状に巻回した基材ロールから、前記被塗布物を巻き解いて横方向に搬送している途中で、前記塗布装置によって前記被塗布物の前記活物質層上に前記液状材料を塗布し、該液状材料を塗布した後の被塗布物の塗布後部分を前記ボックスの内部空間に搬入及び搬出することで、前記活物質層上に有機固体電解質層を形成し、前記長尺フィルム上に前記集電体と前記活物質層と前記有機固体電解質層とを有する積層部が形成された積層部形成物をロール状に巻き取るように構成してもよい。この場合においても、前記被塗布物として、正極と負極間での短絡防止を目的として無機系材料などからなるセパレータを前記活物質層上に形成しておき、この被塗布物を巻き解いて横方向に搬送している途中で、前記活物質層上に前記セパレータを介して前記有機固体電解質層を形成するようにしてもよい。
【００１９】
このようにすれば、ロールツーロールによって、既に活物質層が形成されている長尺基材を連続的に横方向に搬送しながら、活物質層上に有機固体電解質層を形成していくことになるため、個別の層の形成を効率良く行うことが可能となる。
【００２０】
以上のロールツーロールの構成において、前記長尺フィルム上に、前記集電体と前記活物質層と前記有機固体電解質層とを有する積層部が、該長尺フィルムの長手方向に間欠的に形成されるように構成してもよい。また、前記長尺フィルム上に、前記集電体が長手方向に連続して形成され、この集電体上に、前記活物質層と前記有機固体電解質層とを有する部分積層部が、前記長尺フィルム及び前記集電体の長手方向に間欠的に形成されるように構成してもよい。
【００２１】
このようにすれば、複数の電池構成部品が長尺フィルム上（或いは集電体上）で互いに離隔して形成されることになるので、最終製品である個々の電池の製作を容易に行い得ることになる。
【００２２】
以上のロールツーロールの構成において、前記長尺基材は、該長尺基材の下方に配置された複数のローラによって横方向に搬送されており、前記複数のローラのうちの特定のローラが、前記塗布装置におけるインクジェットヘッドのノズル穴の下方に位置し、前記特定のローラは、前記複数のローラのうちのノズル穴の下方に位置していない他のローラよりも高い位置に配置されていることが好ましい。
【００２３】
このようにすれば、長尺基材は、インクジェットヘッドのノズル穴の下方位置で、特定のローラによって持ち上げられた状態になって張力が作用するため、弛みやシワが生じていない箇所に向かって、ノズル穴から液状材料が吐出されて塗布される。これにより、長尺基材に対する液状材料の塗布が均一且つ良好に行われて、良質の層の形成に役立つことになる。尚、前記のインクジェットのノズル穴と特定のローラの位置関係は、特定のローラの頂点とノズル穴の位置関係が直下（垂直）の関係に限定するものではない。
【００２４】
この場合、前記特定のローラと前記他のローラとの高低差が、１〜５ｍｍであることが好ましい。
【００２５】
このようにすれば、特定のローラによって長尺基材に作用する張力が適切となり、上述の効果を得る上で有利となる。
【００２６】
また、前記長尺基材における前記特定のローラとの接触部位の上面位置と、前記ノズル穴の位置との高低差が、０．５〜５．０ｍｍであることが好ましい。
【００２７】
このようにすれば、ノズル穴から長尺基材の塗布領域までの距離が適切になるため、インクジェット方式での液状材料の吐出及び塗布が良好に行われる。
【００２８】
以上のロールツーロールの構成のうち、前記長尺フィルム上に、前記集電体と前記活物質層と前記有機固体電解質層とを有する積層部が、該長尺フィルムの長手方向に間欠的に形成される構成、または、前記長尺フィルム上に、前記集電体が長手方向に連続して形成され、この集電体上に、前記活物質層と前記有機固体電解質層とを有する部分積層部が、前記長尺フィルム及び前記集電体の長手方向に間欠的に形成される構成においては、前記長尺フィルムの長手方向に一定間隔で複数のマークが付され、前記長尺基材が横方向に搬送されている間にそれらのマークを検出するマークセンサが定置設置されると共に、横方向に搬送される該長尺基材の搬送距離を検出する距離検出手段が配設され、前記距離検出手段の検出値に基づいて前記塗布装置による液状材料の塗布開始位置及び塗布終了位置を決める制御が行われ、前記マークセンサが前記複数のマークのうちの相互に一定距離を隔てた所定数のマークを検出する毎に、前記距離検出手段の検出値をリセットするように構成してもよい。
【００２９】
このようにすれば、相互に離隔した複数の活物質膜上にそれぞれ有機固体電解質層を形成していく際に、塗布装置による液状材料の塗布開始位置及び塗布終了位置を個々の活物質層の形成領域に一致させる場合の累積誤差を小さくすることができる。詳述すると、長尺基材は可撓性を有し且つ長尺であるため、全長に亘る搬送距離の検出に誤差が生じ易い。そのため、長尺基材の搬送距離を検出する距離検出手段によって塗布装置による塗布開始位置及び塗布終了位置を決めていても、搬送距離が長くなるに連れて、それらの位置と、個々の活物質層のそれぞれの始端及び終端の位置とが、一致しなくなる。そこで、長尺フィルムに付されている複数のマークのうちの相互に一定距離を隔てた所定数のマークをマークセンサが検出する毎に、距離検出手段の検出値をリセットすれば、当該マークが検出された時点から距離検出手段による距離検出が開始されることになる。その結果、長尺基材の全長に亘って、塗布装置による塗布開始位置及び塗布終了位置を個々の活物質層の始端及び終端に一致させる場合の累積誤差が生じ難くなる。
【００３０】
この場合、前記距離検出手段は、エンコーダであることが好ましい。
【００３１】
このようにすれば、制御の正確性を確保することができる。
【発明の効果】
【００３２】
以上のように本発明によれば、正極または負極の集電体上における正極または負極の活物質層上に有機固体電解質層を形成するに際し、その液状材料の塗布及び硬化を高性能で且つ効率良く行い得る電池製造用装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係る電池製造用装置によって製造される電池の一例を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置の全体構成を示す概略側面図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置の構成要素である塗布装置のインクジェットヘッドの周辺構成を示す概略下面図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置の構成要素である紫外線照射手段及び不活性ガス供給手段の周辺構成を示す概略縦断側面図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置の一部を構成するロール製造装置の構成を示す概略側面図である。
【図６】本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置によって製造される長尺フィルムの表面側構造の第一の例を示す概略平面図である。
【図７】本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置によって製造される長尺フィルムの表面側構造の第二の例を示す概略平面図である。
【図８】本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置によって製造される長尺フィルムの表面側構造の第三の例を示す概略平面図である。
【図９】本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置によって製造される長尺フィルムの表面側構造の第一の例を示す概略側面図である。
【図１０】本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置によって製造される長尺フィルムの表面側構造の第二の例を示す概略側面図である。
【図１１】本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置によって製造される長尺フィルムの表面側構造の第三の例を示す概略側面図である。
【図１２】本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置の一部の構成を拡大して示す概略拡大側面図である。
【図１３】本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置の一部の構成を示す概略平面図である。
【図１４】本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置の一部の構成を示す概略平面図である。
【図１５】本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置の一部の構成を示す概略側面図である。
【図１６】本発明の第二実施形態に係る電池製造用装置の全体構成を示す概略側面図である。
【図１７】本発明の第二実施形態に係る電池製造用装置によって製造される長尺フィルムの表面側構造の第一の例を示す概略側面図である。
【図１８】本発明の第二実施形態に係る電池製造用装置によって製造される長尺フィルムの表面側構造の第二の例を示す概略側面図である。
【図１９】本発明の第二実施形態に係る電池製造用装置によって製造される長尺フィルムの表面側構造の第三の例を示す概略側面図である。
【図２０】本発明の第三実施形態に係る電池製造用装置の全体構成を示す概略平面図である。
【図２１】本発明の第三実施形態に係る電池製造用装置の一部の構成を示す概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００３５】
まず、電池製造用装置の説明に先立って当該装置の製造対象となる電池（全固体リチウム電池）の基本的な概略構成を説明する。図１に示すように、この電池は、負極集電体１と、その負極集電体１に接合する負極活物質層２とで負極３が構成されると共に、正極集電体４と、その正極集電体４に接合する正極活物質層５とで正極６が構成されている。そして、負極活物質層２と正極活物質層５との間に有機固体電解質層７が介在している。なお、負極活物質層２と有機固体電解質層７との間、及び正極活物質層５と有機固体電解質層７との間の何れか一方または双方には、正極と負極間での短絡防止を目的として無機系材料などからなるセパレータが介在される場合がある。
【００３６】
<第一実施形態>
本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置について図面を参照しつつ詳細に説明する。図２に示すように、本実施形態に係る電池製造用装置１０は、ロールツーロール方式を採用したものである。同図に示すように、電池製造用装置１０は、主たる構成要素として、ロールツーロールにおける巻き解き装置１１及び巻き取り装置１２と、インクジェット塗布装置１３と、紫外線照射装置１４とを備える。
【００３７】
この電池製造用装置１０は、樹脂等からなる可撓性を有する長尺フィルム１５の外周側に負極集電体１が形成され且つ負極集電体１の外周側に負極活物質層２が形成された被塗布物としての長尺基材１６をロール状に巻回した基材ロール１７から、長尺基材１６を巻き解いて横方向に搬送している途中で、負極活物質層２の上に有機固体電解質層７を形成し、各層１、２、７からなる積層部を有する積層部形成物１８を、巻き取りロール１９としてロール状に巻き取るように構成されている。
【００３８】
この場合、基材ロール１７からの長尺基材１６の巻き解きは、巻き解き装置１１によって行われると共に、積層部形成物１８の巻き取りロール１９としての巻き取りは、巻き取り装置１２によって行われる。さらに、横方向に搬送されている長尺基材１６の負極活物質層２上への有機固体電解質層７の形成は、インクジェット塗布装置１３と、紫外線照射装置１４とによって行われる。
【００３９】
インクジェット塗布装置１３は、有機固体電解質層７の形成材料である液状材料(インク)を循環させる循環式のものが使用されている。この循環式を採用することで、さらに前記液状材料の使用効率が良くなるという利点がある。但し、前記液状材料は粒子を含まないため、必ずしも循環式のシステムでなくてもよい。そして、このインクジェット塗布装置１３は、長尺基材１６の上面に対向するインクジェットヘッド２０を下端に有するインクジェットヘッドユニット２１を備えている。従って、図外の供給タンクからインクジェットヘッド２０に供給された液状材料は、インクジェットヘッド２０によってその一部が吐出された後、図外の帰還タンクに帰還され、再び供給タンクに導かれた後、供給タンクからインクジェットヘッド２０に供給され、これにより液状材料の循環経路が構成される。
【００４０】
図３は、インクジェットヘッドユニット２１の下面図である。このユニット２１は、複数（図例では３個）のインクジェットヘッド２０が千鳥状に配列され、これらのインクジェットヘッド２０の下面（ノズル面）には、複数のノズル穴２２が図例では二列に千鳥状に配設されている。この場合、複数のインクジェットヘッド２０の配列方向及び複数のノズル穴２２の配列方向は、長尺基材１６の搬送方向Ａと交差（図例では直交）しており、このユニット２１は、定位置に設置されている。
【００４１】
図２に示すように、紫外線照射装置１４は、インクジェットヘッド２０によって長尺基材１６上に有機固体電解質層の形成材料である液状材料が塗布された後の塗布後部分２３を、ダンサロール等の長尺基材１６の送り量調整機構を用いずにボックス２４の内部空間に連続的に搬入・搬出するようになっている。そして、ボックス２４には、長尺基材１６の塗布後部分２３をその内部空間に連続的に搬入するための入口２４ａと、その内部空間から処理済みの積層部形成物１８を連続的に搬出させるための出口２４ｂとが設けられている。
【００４２】
図４は、紫外線照射装置１４のボックス２４の周辺構造を示す縦断面図である。ボックス２４は、上壁部２４ｃ、底壁部２４ｄ、前壁部２４ｅ、後壁部２４ｆ及び２つの側壁部２４ｇによって包囲された内部空間を有し、後壁部２４ｆと前壁部２４ｅとに入口２４ａと出口２４ｂとがそれぞれ形成されている。
ボックス２４の上壁部２４ｃには、横方向に搬送されている長尺基材１６の塗布後部分２３の上面に紫外線を照射する紫外線照射手段２５と、その搬送方向後側に位置し且つ内部空間の酸素濃度を検出する濃度検出センサ２６とが設置されている。なお、紫外線照射手段２５の具体的構成は特に限定されないが、本実施形態では、ＬＥＤを用いた紫外線照射ユニット（以下、ＬＥＤ−ＵＶという）が使用されている。さらに、ボックス２４には、内部空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段２７が取り付けられており、この不活性ガス供給手段２７は、ボックス２４の内部空間における長尺基材１６（塗布後部分２３）の上側空間および下側空間にそれぞれ複数配置された供給パイプ２８を有している。これらの供給パイプ２８は、長尺基材１６の長手方向と直交する方向に延び且つ同方向に複数形成された供給孔から、紫外線の照射部側に向かう斜め方向もしくは長尺基材１６に対して垂直な方向に窒素を吹き出すように構成されている。なお、ボックス２４の外部における入口２４ａの近傍にも、供給パイプ２９が配設され、この供給パイプ２９の複数の供給孔からも、入口２４ａ側に向かう斜め方向もしくは長尺基材１６に対して垂直な方向に不活性ガスを吹き出すように構成されている。なお、本実施形態では、不活性ガスとして窒素が使用されるが、アルゴン等の他の不活性ガスを使用してもよい。また、ボックス２４は、条件によって、底壁部２４ｄが無くても長尺基材１６そのものが底壁部２４ｄと同じ役割をすることが可能であれば、底壁部２４ｄは無くてもよい。さらに、複数配置された供給パイプ２８、２９は、処理条件に応じて不活性ガスを供給する箇所や量を調整することが望ましい。
【００４３】
図５は、上記の巻き解き装置１１における巻き解き位置に存在している基材ロール１７を作製するためのロールツーロール方式を採用したロール作製装置３０を例示している。このロール作製装置３０は、電池製造用装置１０の一部を構成するものであって、主たる構成要素として、ロールツーロールにおける元巻き解き装置３１及び元巻き取り装置３２と、元インクジェット塗布装置３３と、熱乾燥装置３４とを備える。
【００４４】
このロール作製装置３０は、樹脂等からなる長尺フィルム３５の外周側に負極集電体１が形成された元被塗布物としての元長尺基材３６をロール状に巻回した元基材ロール３７から、元長尺基材３６を巻き解いて横方向に搬送している途中で、負極集電体１の上に負極活物質層２を形成し、この負極集電体１及び負極活物質層２からなる元積層部を有する元積層部形成物３８を、元巻き取りロール３９としてロール状に巻き取り、この元巻き取りロール３９を上述の基材ロール１７として使用するように構成されている。
【００４５】
この場合、元基材ロール３７からの元長尺基材３６の巻き解きは、元巻き解き装置３１によって行われると共に、元積層部形成物３８の元巻き取りロール３９としての巻き取りは、元巻き取り装置３２によって行われる。さらに、横方向に搬送されている元長尺基材３６の負極集電体１上への負極活物質層２の形成は、元インクジェット塗布装置３３と、熱乾燥装置３４とによって行われる。
【００４６】
ここで、元インクジェット塗布装置３３におけるインクジェットヘッド４０及びインクジェットヘッドユニット４１の構成は、既述のインクジェット塗布装置１３におけるインクジェットヘッド２０及びインクジェットヘッドユニット２１の構成と同一である。
【００４７】
図５に示すように、熱乾燥装置３４は、元長尺基材３６上に負極活物質層の形成材料である液状材料がインクジェットヘッド４０によって塗布された元長尺基材３６の塗布後部分４３の上側空間及び下側空間にそれぞれ、複数の熱風吹き出し口４４と、遠赤外線ランプまたは近赤外線ランプを収容した複数のランプハウス４５とを搬送方向に交互に配設して構成されている。なお、ここでの熱乾燥装置３４は、熱風吹き出し口４４とランプハウス４５との何れか一方のみであってもよい。また、熱風吹き出し口４４もしくはランプハウス４５は、上述の上側空間と下側空間の何れか一方のみに配設してもよい。さらに、ランプハウス４５は、遠赤外線ランプなどのランプによる構成でなくても、ヒーターを用いたセラミック溶射などによる遠赤外線照射ユニットであってもよい。これらは、前記液状材料で形成される膜品質、乾燥時間などを考慮して最適な条件が選択される。
【００４８】
なお、以上の説明において、負極集電体１及び負極活物質層２は、正極集電体４及び正極活物質層５であってもよい（以下、同様）。
【００４９】
ここで、負極集電体１及び正極集電体４としては、金属箔（例えば、銅箔、アルミ箔、またはＳＵＳ箔等）を用いることができる。
【００５０】
また、負極活物質層２及び正極活物質層５の形成材料は、次の通りである。すなわち、負極及び正極の活物質粒子を溶剤(分散媒)中に分散させることにより、両者２、５の形成材料として使用することができる。具体的には、これらの形成材料は、インクジェット方式で安定的に吐出させるために、２５℃における粘度が６〜２０ｍＰａ・ｓで、且つ、２５℃における表面張力が２５〜４５ｍＮ・ｍの範囲になるようにインク物性を調整した液状材料である。また、含有する活物質粒子の径は、最大粒径が５μｍ以下のものを採用した。なお、これらの形成材料に関しては、インクジェット方式で吐出できる粒子分散インクであれば特に限定されない。例えば、負極活物質粒子としては、天然黒鉛、人造黒鉛などの炭素系材料を使用することができる。また、正極活物質粒子としては、Ｌｉ−Ｍｎ系酸化物、Ｌｉ−Ｎｉ系酸化物、Ｌｉ−Ｃｏ系酸化物などを使用することができる。そして、粒子分散液は、静置した場合に、２０分以内に完全沈降・再凝集しないインクであることが望ましい。なお、粒子・溶剤のみで沈降や凝集が抑制できない場合は分散剤との併用をすることで、安定した分散液を作ることができる。さらに、これらの形成材料には、バインダーなどの密着性を向上させる為の添加剤を添加することが望ましい。また、負極及び正極の活物質層２、５におけるイオン伝導性を向上させる為に、カーボンブラックなどの導電助剤を添加することが望ましい。
【００５１】
さらに、有機固体電解質層７の形成材料は、次の通りである。すなわち、この形成材料は、高分子電解質原料および光重合開始剤等を含むインクジェット用インクとしての液状材料であって、紫外線を照射することにより架橋反応して、高分子固体電解質を形成することができるものである。具体的には、この形成材料は、インクジェット方式で安定的に吐出させるために、２５℃における粘度が６〜２０ｍＰａ・ｓで、且つ、２５℃における表面張力が２５〜４５ｍＮ・ｍの範囲になるようにインク物性を調整した液状材料である。この場合、インクジェット用の適正なインク物性にするための調整は、電解質原料の種類／組成比、溶剤の種類／組成比などで行った。高分子電解質原料としては、インクジェット塗布後の重合反応により、高分子電解質を形成しうる化合物であれば特に限定されないが、メタクリル酸エステル系モノマーやシクロオレフィン系モノマーなどを使用することができる。この場合、インクジェット塗布におけるインク適正物性への合わせ込みやすさから、分子量が１０００以下のエチレンオキサイドとジエチレンオキサイドを混合した原料を用いることができる。また、エチレンオキサイドとジエチレンオキサイドの混合比率としては、高分子固体電解質層を形成した後にイオン伝導性および膜強度を高める為に、ジエチレンオキサイドの比率がエチレンオキサイドよりも高くなるようにすることが好ましい。一方、光重合開始剤としては、インクジェット塗布の後の紫外線照射装置としてシステム化しやすい、３６５ｎｍ、３８５ｎｍ、３９５ｎｍ、４０５ｎｍなどのＬＥＤ波長で光重合可能なものを使用することができる。なお、上記の光重合開始剤のみで反応が十分に起きない場合は、光重合促進剤と併用して使用することで改善することも可能である。加えて、有機固体電解質層７の形成材料としては、イオン伝導性などの性能向上のために、リチウム塩を含む溶剤を添加する事もできる。リチウム塩の種類は特に限定されないが、ＬｉＰＦ６, ＬｉＴＦＳｉなどを使用することができる。また、溶剤としては、リチウム塩に可溶な溶剤であることが望ましい。この溶剤としては、ＤＭＣ（ジメチルカ―ボネート）・ＥＭＣ(エチルメチルカ―ボネート)を使用することができる。なお、液状材料中のリチウム塩を含む溶剤の重量比率としては、５０ｗｔ％以下が望ましい。本実施形態では、ＬＥＤ−ＵＶとして、パナソニック製の３６５ｎｍ波長のＬＥＤ光源を使用した場合を例示している。そして、本発明者等は、このＬＥＤ−ＵＶを使用した場合に、インクジェット塗布によって約２〜１５μｍの厚みで形成した有機電解質原料を含む液状材料の膜に、ＵＶ積算照度として７００ｍＪ／ｃｍ２以上のエネルギーを、Ｎ２雰囲気下（酸素濃度1％以下）で処理することで、十分な硬化が得られることを確認している。
【００５２】
以上の構成に基づいて、本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置１０の主たる作用を説明する。
【００５３】
この電池製造用装置１０は、負極集電体１上に負極活物質層２を形成するために、図５に示す元インクジェット塗布装置３３を使用することが必須ではなく、負極集電体１上に例えばスクリーン印刷やグラビア印刷等によって負極活物質層２を形成してもよいため、先ず図２に示す構成に基づいて主たる作用を説明する。
【００５４】
図２に示す基材ロール１７から巻き解かれて横方向に搬送されている長尺基材１６は、長尺フィルム１５上に負極集電体１と負極活物質層２とが既に形成されているため、この長尺基材１６がインクジェット塗布装置１３を通過する際には、インクジェットヘッド２０の多数のノズル穴２２から、有機固体電解質層の形成材料である液状材料が、負極活物質層２の上に塗布される。
【００５５】
この場合、長尺フィルム１５上に、負極集電体１が長手方向に間欠的に形成されている場合においては、図６に示すように、負極集電体１上の負極活物質層２も長手方向に間欠的に形成されているため、インクジェットヘッド２０によって負極活物質層２上に塗布された液状材料の塗布領域も、同図に平行斜線で示すように長手方向に間欠的な矩形の領域となる。また、長尺フィルム１５上に、負極集電体１が長手方向に連続的に形成されている場合においては、図７に示すように、負極集電体１上の負極活物質層２は長手方向に間欠的に形成されることが好ましく、この場合には、インクジェットヘッド２０によって負極活物質層２上に塗布された液状材料の塗布領域も、同図に平行斜線で示すように長手方向に間欠的な矩形の領域となる。なお、長尺フィルム１５上に、負極集電体１が長手方向に連続的に形成されている場合には、図８に示すように、負極集電体１上の負極活物質層２を長手方向に連続的に形成してもよく、この場合には、インクジェットヘッド２０によって負極活物質層２上に塗布された液状材料の塗布領域が、同図に平行斜線で示すように長手方向に連続的に延びる領域となる。また、図７及び図８に示すように、負極集電体１の幅方向（長尺方向と直交する方向）の寸法は、負極活物質層２の幅方向の寸法よりも長くされることで、負極集電体１の幅方向の両端が、負極活物質層２の幅方向の両端から食み出している。なお、長尺フィルム１５の巻き解き開始側の所定長さ領域には、負極集電体１及び負極活物質層２が形成されておらず、且つ、長尺フィルム１５の巻き解き終了側の所定長さ領域にも、負極集電体１及び負極活物質層２が形成されていない。
【００５６】
このようにして、負極活物質層２上に有機固体電解質層の形成材料である液状材料を塗布した長尺基材１６の塗布後部分２３は、ダンサロール等の長尺基材１６の送り量調整機構を用いずに図４に示すボックス２４の入口２４ａから内部空間に連続的に搬入されて、ボックス２４の出口２４ｂから搬出されるまでの間に、ＬＥＤ−ＵＶ２５によって紫外線の照射を受ける。この場合、ボックス２４の内部空間には、不活性ガス供給手段２７の複数の供給パイプ２８から窒素が供給されているため、有機固体電解質層の形成材料である液状材料は、酸素濃度が１％以下に低減された雰囲気中で紫外線の照射を受ける。そして、供給パイプ２８から吹き出される窒素は、長尺基材１６の塗布後部分２３に対して斜め方向に向かうため、効率良く酸素濃度が低下された状態になる。しかも、ボックス２４の外部における入口２４ａの近傍に配置された供給パイプ２９からも、窒素が吹き出しているため、入口２４ａから内部空間への酸素の侵入が阻止され、これによって、酸素濃度がより一層十分に低減される。ここで、供給パイプ２８、２９の窒素の吹き出し方向は斜めに限定するものではなく、長尺基材１６に対して垂直方向であってもよい。この場合、条件によっては、長尺基材１６の搬送により長尺基材１６表面に吹き付けた窒素が界面付近でそのまま引き込まれて同様の効果を得ることが出来る。また、複数配置された供給パイプ２８、２９は、処理条件に応じて窒素を供給する箇所や量を最適に調整することで、窒素消費量を抑えて確実に固化した有機固体電解質層７の形成が可能となる。このように、ボックス２４の内部空間は、効率良く且つ十分に酸素濃度が低減されているため、有機固体電解質層の形成材料である液状材料が酸素による重合阻害を受け難くなり、当該液状材料の紫外線硬化が良好に行われる。
【００５７】
さらに、ボックス２４の内部空間は、濃度検出センサ２６の検出値に基づいて酸素濃度が管理されるため、常に好ましい雰囲気に維持され、当該液状材料に対する紫外線硬化が常に良好に行われる。ここで、酸素濃度の管理は、濃度検出センサ２６の検出値に基づいてボックス２４の内部空間の酸素濃度をフィードバック制御するようにしてもよく、或いは、濃度検出センサ２６の検出値に基づいてボックス２４の内部空間の酸素濃度を監視して、異常があった時に調整するようにしてもよい。
【００５８】
加えて、紫外線照射手段２５が、ＬＥＤ―ＵＶであるため、紫外線照射手段２５のコンパクト化が図られ、これに伴って、紫外線照射手段２５とインクジェットヘッド２０とを近づけて配置することができる。従って、当該液状材料の塗布から硬化までの時間短縮が図られ、生産性が向上する。また、省電力化にも寄与することができる。さらに、ＬＥＤ―ＵＶ２５は、他の紫外線照射手段と比較して発熱が少ないため、樹脂等でなる長尺フィルム１５が熱によって伸びてしまう等の低い耐熱特性に対しても適切に対処可能となる。
【００５９】
以上の結果、長尺フィルム１５上に負極集電体１及び負極活物質層２が長手方向に間欠的に形成されている場合には、図９に示すように、それらの負極活物質層２上に有機固体電解質層７が順々に形成されていく。従って、この場合には、長尺フィルム１５上に、負極集電体１と負極活物質層２と固体電解質層７とを有する積層部が、長手方向に間欠的に形成されてなる積層部形成物１８を得ることになる。また、長尺フィルム１５上に負極集電体１が長手方向に連続に形成され、その帯状の負極集電体１上に負極活物質層２が長手方向に間欠的に形成されている場合には、図１０に示すように、それらの負極活物質層２上に有機固体電解質層７が順々に形成されていく。従って、この場合には、帯状の負極集電体１上に、負極活物質層２と有機固体電解質層７とを有する部分積層部が、長手方向に間欠的に形成されてなる積層部形成物１８を得ることになる。さらに、長尺フィルム１５上に負極集電体１及び負極活物質層２が長手方向に連続的に形成されている場合には、図１１に示すように、その帯状の負極活物質層２上に帯状の有機固体電解質層７が連続的に形成されていく。従って、この場合には、各層１、２、７が全て帯状とされた積層部形成物１８を得ることになる。その後に、これらの積層部形成物１８は、巻き取りロール１９として巻き取られる。なお、図２に示す符号Ｓ１は、巻き取り位置を制御するセンサである。この後においては、さらにロールツーロール方式を採用するなどして、図５に示すロール作製装置３０と実質的に同一の装置によってインクジェット塗布及び熱乾燥を行うか、或いは、スクリーン印刷やグラビア印刷等によって、有機固体電解質層７上に正極または負極のうちの他方の活物質層を形成する。さらにその後に、ロールツーロール方式を採用するなどして、その活物質層上に、正極または負極のうちの他方の集電体を形成し、然る後、その得られた長尺物を所定長さ毎に切断することで、最終的に図１に示すような全固体リチウム電池を得る。なお、一のロールツーロール方式を採用して負極集電体１の上に負極活物質層２と有機固体電解質層７を形成した負極側の巻取りロール１９を製作すると共に、他のロールツーロール方式を採用して正極集電体４の上に正極活物質層５と有機固体電解質層７を形成した正極側の巻取りロール１９を製作し、その両巻き取りロール１９の製作中または製作後に、両巻き取りロール１９におけるそれぞれの有機固体電解質層７の表面同士を貼り合わせ、その後にプレス処理するなどして、図１に示すような全固体リチウム電池を得ることも可能である。
【００６０】
ここで、負極集電体１及び正極集電体４の厚みは、５〜２０μｍであることが好ましい。また、負極活物質層２及び正極活物質層５の厚みは、５〜２０μｍであることが好ましい。さらに、有機固体電解質層７の厚みは、２〜１０μｍであることが好ましい。なお、長尺フィルム１５の厚みは、５０〜２００μｍであることが好ましい。
【００６１】
なお、図５に示すロール作製装置３０を使用して、長尺フィルム１５上に負極集電体１が形成された元長尺基材３６を横方向に搬送しながら、負極集電体１の上に負極活物質層２を形成する場合には、以下のような作用が行われる。すなわち、元インクジェット塗布装置３３のインクジェットヘッド４０によって、元長尺基材３６の負極集電体１上に、負極活物質層の形成材料である液状材料を塗布し、この液状材料を塗布した元長尺基材３６の塗布後部分４３を、熱乾燥装置３４に搬入させてから搬出させるまでの間に、熱風吹出し口４４から吹き出された熱風もしくは遠赤外線ランプ等を設置したランプハウス４５からの熱によって、当該液状材料を乾燥させて硬化させる。そして、その後に元巻き取りロール３９として巻き取る。この場合、負極活物質層の形成材料である液状材料としては、熱硬化型の液状材料が使用される。そして、既述のように、この結果として得られた元巻き取りロール３９は、上述の基材ロール１７として使用される。
【００６２】
この第一実施形態に係る電池製造用装置１０は、さらに以下に示す構成を備えている。
【００６３】
図１２に示すように、インクジェットヘッドユニット２１の周辺、つまり巻き解き装置１１や巻き取り装置１２の配設部位を除外した部位においては、上述の長尺基材１６（元長尺基材３６を含む）は、その長尺基材１６の下方に配置された複数のローラ５０によって横方向に搬送されている。そして、この複数のローラ５０のうちの図例では２個の特定のローラ５０ａは、インクジェットヘッド２０のノズル穴２２の下方に位置していると共に、これらの特定のローラ５０ａは、複数のローラ５０のうちのノズル穴２２の下方に位置していない他のローラ５０よりも高い位置に配置されている。このような構成によれば、長尺基材１６は、インクジェットヘッド２０のノズル穴２２の下方位置で、特定のローラ５０ａによって持ち上げられた状態になって張力が作用するため、弛みやシワが生じていない箇所に向かって、ノズル穴２２からの液状材料が吐出されて塗布される。これにより、長尺基材１６に対する液状材料の塗布が均一且つ良好に行われて、良質の有機固体電解質層７（さらには良質の負極活物質層２）の形成に役立つことになる。この場合、上述の特定のローラ５０ａと、上述の他のローラ５０との高低差Ｈ１は、１〜５ｍｍとされている。これにより、特定のローラ５０ａによって長尺基材１６に作用する張力が適切となる。また、長尺基材１６における特定のローラ５０ａとの接触部位の上面位置と、ノズル穴２２の位置との高低差Ｈ２は、０．５〜５．０ｍｍとされている。これにより、ノズル穴２２から長尺基材１６の塗布領域までの距離が適切になるため、インクジェットヘッド２０からの液状材料の吐出及び塗布が良好に行われる。なお、ここでの説明で、例えばインクジェットヘッド２０が図３に示すように配列されている場合には、個々のインクジェットヘッド２０における二列のノズル穴２２の中央を通る列方向と平行な方向に延びる直線Ｌ１上に上述のノズル穴２２が配列されているものと見做される。なお、前記のインクジェット２０のノズル穴２２と特定のローラ５０の位置関係は、特定のローラ５０ａの頂点とノズル穴２２の位置関係が必ずしも直下（垂直）の関係に限定するものではない。
【００６４】
また、図１３に示すように、長尺基材１６が、長尺フィルム１５上における負極集電体１の上に負極活物質層２を長手方向に間欠的に形成してなるものにおいては、長尺フィルム１５の長手方向に一定間隔で複数のマーク５２が付されている。このマーク５２は、例えば同図に示すように、個々の負極活物質層２に対応する位置に付してもよく、或いは、所定数の負極活物質層２を一のグループとして、それら各グループにそれぞれ対応する位置に付してもよい。そして、長尺基材１６が横方向に搬送されている間において、それらのマーク５２は、定置設置されたマークセンサ５３によって検出される。このマークセンサ５３は、光学式やレーザー式の何れのセンサであってもよく、また、透過型または反射型のどちらでもよく、長尺基材１６の種類などで最適なセンサを選択するのがよい。マークセンサ５３は、塗布位置精度を高めるためにセンサのスポット径は比較的小さいものが好ましい。本実施形態では、光学式ファイバーセンサが使用されている。さらに、図１４及び図１５に示すように、長尺基材１６を上下で挟持して横方向に搬送させる上側のローラ５４と下側のローラ５５とのうちの下側のローラ５５の内周部には、長尺基材１６の搬送距離を検出する距離検出手段としてのエンコーダ５６が組み込まれている。このエンコーダ５６の検出値に基づいて、インクジェットヘッド２０による液状材料の塗布開始位置及び塗布終了位置を決める制御が行われる。この制御は、インクジェットヘッド２０を制御するヘッドコントローラによって行われる。従って、エンコーダ５６の検出値を示す信号は、ヘッドコントローラに送られる。そして、マークセンサ５３が複数のマーク５２のうちの相互に一定距離を隔てた所定数のマーク５２を検出する毎に、エンコーダ５６の検出値をリセットするように構成されている。この場合、上記の「複数のマーク５２」は、上記の「所定数のマーク５２」と等しい数であってもよいが、上記の「複数のマーク５２」よりも、上記の「所定数のマーク５２」の方が少ない数であることが好ましい。この好ましい態様によれば、マークセンサ５３は、「所定数」以外のマーク５２を検出しても、その検出は、エンコーダ５６の検出値をリセットさせることについては無効とする制御を行う。そして、マークセンサ５３がマーク５２を検出したことを示す信号も、上記のヘッドコントローラに送られる。なお、距離検出手段は、エンコーダ５６に限定されるわけではない。さらに、マークセンサ５３の設置位置としては、図１５に示すインクジェットヘッド２０からマークセンサ５３までの距離Ｌが、図１４に示す間欠塗布される活物質塗布パターンの塗布開始位置からマーク５２までの距離Ｗよりも大きくなるように設定されている。さらに、図１４のマーク５２の形状としては、長尺基材１６の搬送方向に対して垂直になるような棒状もしくは図示のようなＴ字状の形状が適している。
【００６５】
このような構成によれば、以下に示すような動作が実行される。すなわち、マークセンサ５３が図１３に示す特定のマーク５２ａを検出した時点でエンコーダ５６の検出値をリセットし、この時点からエンコーダ５６は距離検出を開始するが、マークセンサ５３が後続の複数（図例では３つ）のマーク５２を検出してもエンコーダ５６の検出値はリセットされない。この間においては、インクジェットヘッド２０は、長尺フィルム１５上に間欠的に形成された負極活物質層２の上に、エンコーダ５６の距離検出値に基づいて塗布開始位置と塗布終了位置とを制御されながら間欠的に有機固体電解質層の形成材料である液状材料を塗布していく。そして、マークセンサ５３が複数の負極活物質層２を隔てて付されている次の特定のマーク５２ｂを検出した時点でエンコーダ５６の検出値をリセットし、再び上記と同様にして、インクジェットヘッド２０は、エンコーダ５６の検出値に基づいて塗布開始位置と塗布終了位置とを制御されながら間欠的に有機固体電解質層の形成材料である液状材料を塗布していく。
【００６６】
このような動作が行われることによって、相互に離隔した複数の負極活物質層２の上にインクジェットヘッド２０から有機固体電解質層の液状材料を塗布していく際に、当該液状材料の塗布開始位置及び塗布終了位置を個々の負極活物質層２の形成領域に一致させる場合の累積誤差を小さくすることができる。詳述すると、長尺基材１６は可撓性を有し且つ長尺であるため、全長に亘る搬送距離の検出に誤差が生じ易い。そのため、長尺基材１６の搬送距離を検出するエンコーダ５６の検出値に基づいてインクジェットヘッド２０による塗布開始位置及び塗布終了位置を決めていても、搬送距離が長くなるに連れて、それらの位置と、個々の負極活物質層２のそれぞれの始端及び終端の位置とが、一致しなくなる。そこで、長尺フィルム１５に付されている複数のマーク５２のうちの相互に一定距離を隔てた所定数のマーク５２ａ、５２ｂ・・・をマークセンサ５３が検出する毎に、エンコーダ５６の検出値をリセットすれば、当該マーク５２ａ、５２ｂ・・・が検出された時点からエンコーダ５６による距離検出が開始されることになる。その結果、長尺基材１６の全長に亘って、インクジェットヘッド２０による塗布開始位置及び塗布終了位置を個々の負極活物質層２の始端及び終端に一致させる場合の累積誤差が生じ難くなる。
【００６７】
なお、以上の第一実施形態では、負極活物質層２上に直接有機固体電解質層７を形成したが、負極活物質層２上に既述のセパレータを形成しておくことで、負極活物質層２上にセパレータを介して有機固体電解質層７を形成するようにしてもよい。
【００６８】
<第二実施形態>
図１６は、本発明の第二実施形態に係る電池製造用装置６０を例示している。この第二実施形態に係る電池製造用装置６０は、主たる構成要素として、ロールツーロールにおける巻き解き装置６１と巻き取り装置６２との間に、第一インクジェット塗布装置６３と、熱乾燥装置６４と、第二インクジェット塗布装置６５と、紫外線照射装置６６とを、横方向への搬送方向の後側から順に備えたものでる。
【００６９】
巻き解き装置６１に備えられている基材ロール６７は、樹脂等からなる可撓性を有する長尺フィルム６８の外周側に負極集電体１が形成された長尺基材６９をロール状に巻回したものである。この基材ロール６７から長尺基材６９を巻き解いて横方向に搬送している途中においては、第一インクジェット塗布装置６３と熱乾燥装置６４とによって、負極集電体１上に負極活物質層２が形成された後、第二インクジェット塗布装置６５と紫外線照射装置６６とによって、負極活物質層２上に有機固体電解質層７が形成され、然る後、それら各層１、２、７からなる積層部を有する積層部形成物７０が、巻き取り装置６２に備えられている巻き取りロール７１としてロール状に巻き取られる。
【００７０】
この場合、第一インクジェット塗布装置６３及び第二インクジェット塗布装置６５の構成及び動作は、何れも、既述の第一実施形態におけるインクジェット塗布装置１３と同一であり、熱乾燥装置６４及び紫外線照射装置６６の構成及び動作も、何れも、既述の第一実施形態における熱乾燥装置３４及び紫外線照射装置１４と同一である。従って、この第二実施形態に係る電池製造用装置６０によれば、長尺フィルム６８上に負極集電体１が長手方向に間欠的に形成されている場合には、図１７に示すように、長尺基材６９が横方向に搬送されている途中で、先ず個々の負極集電体１上にそれぞれ負極活物質層２が形成され、次いでそれらの負極活物質層２上に有機固体電解質層７が形成される。従って、この場合には、長尺フィルム６８上に、負極集電体１と負極活物質層２と有機固体電解質層７とを有する積層部が、長手方向に間欠的に形成されることになる。また、長尺フィルム６８上に負極集電体１が長手方向に連続して形成されている場合には、図１８に示すように、長尺基材６９が横方向に搬送されている途中で、先ず帯状の負極集電体１上に長手方向に間欠的に負極活物質層２が形成され、次いでそれらの負極活物質層２上にそれぞれ有機固体電解質層７が形成されることが好ましい。従って、この場合には、帯状の負極集電体１上に、負極活物質層２と有機固体電解質層７とを有する部分積層部が、長手方向に間欠的に形成されることになる。なお、長尺フィルム６８上に負極集電体１が長手方向に連続的に形成されている場合には、図１９に示すように、長尺基材６９が横方向に搬送されている途中で、先ず連続的に形成された負極集電体１上に負極活物質層２を連続的に形成していき、次いでその連続的に形成されていく負極活物質層２上に有機固体電解質層７を連続的に形成していくようにしてもよい。従って、この第二実施形態においては、１つのロールツーロール方式による装置によって、負極活物質層２と有機固体電解質層７との二種の層が形成される。なお、この第二実施形態においても、負極集電体１及び負極活物質層２は、正極集電体４及び正極活物質層５であってもよい。また、この第二実施形態においても、図１６に示す熱乾燥装置６４と第二インクジェット塗布装置６５との間に、負極活物質層２上に既述のセパレータを形成するためのセパレータ形成装置を設けるようにしてもよい。
【００７１】
<第三実施形態>
図２０は、本発明の第三実施形態に係る電池製造用装置８０の概略平面図であって、この第三実施形態に係る電池製造用装置８０は、枚葉式（一枚ずつ処理する方式）を採用したものである。同図に示すように、ロボットハンド８１を有するロボット８２の周囲には、積み重ねられた処理前のシート（基板）８３を一枚ずつ取り出すための取り出し部８４と、取り出されたシートの負極活物質層２上に有機固体電解質層の形成材料である液状材料を塗布するインクジェット塗布部８５と、シート８３上の当該液状材料を硬化させる紫外線照射部８６と、これらの処理を終えたシート８３を積み重ねて収納する収納部８７とを有する。ロボットハンド８１は、回転動、上下動、及び屈曲伸張動などが可能であって、その先端部には、図２１に示すように、シート８３を吸着保持するための複数個（図例では４個）の吸着パッド８８が装着されている。従って、図２０に示すように、ロボットハンド８１は、取り出し部８４と、インクジェット塗布部８５と、紫外線照射部８６と、収納部８７とに対して、シート８３を水平姿勢で吸着保持して搬出・搬入することが可能である。なお、処理前のシート８３上には、負極集電体１と負極活物質層２とが形成されている。そして、ロボットハンド８１の吸着パッド８８は、これらの層１、２と干渉しないようにしてシート８３を吸着保持するようになっている。
【００７２】
インクジェット塗布部８５は、シート８３を載せて同図左右方向にスライド可能なテーブル８９と、このテーブル８９の移動経路の途中上方に定置設置された複数個（図例では二個）のインクジェットヘッド９０とを有する。従って、取り出し部８４からロボットハンド８１によって取り出されたシート８３は、テーブル８９上に載せられ、テーブル８９が同図左側から右方向にスライドしていく途中で、シート８３上の負極活物質層２の上に、有機固体電解質層の形成材料である液状材料を塗布する。この液状材料の塗布後においては、テーブル８９が同図左方向にスライドし、ロボットハンド８１がそのテーブル８９上のシート８３を吸着保持して紫外線照射部８６のボックス９１の内部空間に搬入する。このボックス９１の内部空間は前記と同様に、窒素などの不活性ガスが充満され、酸素濃度は１％以下に保たれている。さらに、このボックス９１の内部空間には、同図上下方向にスライド可能な紫外線照射手段（ＬＥＤ−ＵＶ）９２が配設されている。そして、このＬＥＤ−ＵＶ９２がシート８３の上方をスライドしていくことで、シート８３上に塗布された液状材料が紫外線により硬化する。なお、装置のコンパクト化を考慮すると、前記のようなＬＥＤ−ＵＶ９２をスライドさせる方法が望ましいが、シート８３がテーブルと一緒にスライドする方式でも、ロボットハンド８１がシート８３を保持したまま移動することによって処理する方法であってもよい。このようにして負極活物質層２上に有機固体電解質層７が形成された後は、ロボットハンド８１がシート８３を吸着保持してボックス９１から搬出した後、収納部８７に積み重ねる。以上のような動作が繰り返し実行されることで、収納部８７には、処理済みのシート８３が多数枚積み重ねられた状態で収納される。なお、この第三実施形態においても、負極集電体１及び負極活物質層２は、正極集電体４及び正極活物質層５であってもよい。また、この第三実施形態では、ロボットハンド８１を使用しているが、他の方式の基板移載機であってもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１     負極集電体
２     負極活物質層
４     正極集電体
５     正極活物質層
７     有機固体電解質層
１０   電池製造用装置
１３   塗布装置（インクジェット塗布装置）
１４   紫外線照射装置
１５   長尺フィルム
１６   長尺基材（被塗布物）
１７   基材ロール
１８   積層部形成物
２０   インクジェットヘッド
２２   ノズル（ノズル穴）
２３   塗布後部分
２４   ボックス
２４ａ 入口
２４ｂ 出口
２５   紫外線照射手段 （ＬＥＤ−ＵＶ)
２６   濃度検出センサ
２７   不活性ガス供給手段
２８   供給パイプ
２９   供給パイプ
５０   ローラ
５０ａ 特定のローラ
５２   マーク
５２ａ マーク
５２ｂ マーク
５３   マークセンサ
５６   エンコーダ
６０   電池製造用装置
６３   第一インクジェット塗布装置
６５   第二インクジェット塗布装置
６６   紫外線照射装置
６７   基材ロール
６８   長尺フィルム
６９   長尺基材
７０   積層部形成物
８０   電池製造用装置
Ｈ１   高低差
Ｈ２   高低差
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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