(57)【要約】【課題】間欠的に形成する塗膜（電極膜）の塗布始端から塗布終端に至るまでの膜厚の均一性に優れ、且つ塗布終端の直線性にも優れる電極板の製造方法を提供する。【解決手段】塗布ロール104表面の塗膜105に該塗布ロール104の軸方向に沿う切り込み部202,203を所定間隔にて形成し、前記塗布ロール104の回転に伴って移動する前記塗膜105の切り込み部202,203が所定位置に到達したときに前記塗布ロール104とバックアップロール106とを互いに接近離間させることにより、前記被塗布物107表面に前記切り込み部202,203間の塗膜105を間欠的に転写する。【選択図】図１
2011003365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ロールとそれに対向する第２ロールおよび第３ロールを配設し、前記第１ロールと前記第２ロールの間に電極塗料を通して前記第１ロールの表面に塗膜を形成し、この前記第１ロールの表面の塗膜を前記第３ロールの表面に沿って走行させる集電体の表面に転写して、前記集電体の表面に間欠的な電極塗膜を形成し電極板を製造する方法であって、
前記第１ロールの表面に形成され前記第１ロールの回転に伴って移動する前記塗膜に対して、前記第１ロールの軸方向に沿う切り込み部を前記第１ロールの回転方向に沿って所定間隔にて複数に形成するとともに、
前記複数の切り込み部の内、任意の第１切り込み部が所定位置に到達した時に前記第１ロールと前記第３ロールとを互いに接近させ、前記第１切り込み部に後続する第２切り込み部が前記所定位置に到達した時に前記第１ロールと前記第３ロールとを互いに離間させることにより、前記第１切り込み部と前記第２切り込み部との間の前記塗膜を前記集電体の表面に転写することを特徴とする電極板の製造方法。
【請求項２】
前記切り込み部の深さが前記塗膜の膜厚の１５％以上５０％未満であることを特徴とする請求項１記載の電極板の製造方法。
【請求項３】
前記塗膜を形成する塗料の粘度が２００Ｐａ・ｓ以上であることを特徴とする請求項１記載の電極板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電極板の製造方法に関し、特に連続的に走行する被塗布物の表面に間欠的に塗膜を形成する電極板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池、燃料電池等の電池電極の製造に、塗布ロールを用いる間欠塗工方法が使用されている。たとえば特許文献1に記載された間欠塗工方法では、図１１に示すように、貯留槽１０１からの塗料１０２を調厚ロール１０３と塗布ロール１０４との間を通過させることで該塗布ロール１０４表面に塗膜１０５が形成され、この塗膜１０５が、バックアップロール１０６に巻き掛けられて塗布ロール１０４に近接して走行している帯状の被塗布物１０７表面に転写される。この状態から、図１２に示すように、塗布ロール１０４と被塗布物１０７とが相対的に離間されることで、該被塗布物１０７上の塗膜１０５に塗布終端１０８が形成され、それに続く無地部１０９が被塗布物１０７に設けられる。このようにして、塗膜１０５が形成された塗布ロール１０４と被塗布物１０７との近接離間が繰り返されることで、被塗布物１０７にその走行方向に沿って間欠的に塗膜１０５が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４８３０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した従来の間欠塗工方法では、被塗布物１０７上に形成する個々の塗膜１０５の内、塗布ロール１０４と被塗布物１０７との近接離間に伴って塗布始端および塗布終端が形成されるときと、塗布ロール１０４と被塗布物１０７とが一定距離で対峙した状態で塗布始端および塗布終端から十分に離れた定常部分が形成されるときとで、塗布ロール１０４と被塗布物１０７との近接部分での流速分布が異なるため、塗布終端１０８および塗布始端１１０の近傍の塗膜１０５は、少なからず盛り上がるか、あるいは図示したように薄くなり、不均一な膜厚分布になるという問題がある。
【０００５】
また塗布終端１０８は塗膜１０５が引き伸ばされるようにして破断されるため完全な直線状にはならず、尾を引いたような塗料付着が生じるという問題がある。
本発明は、上記問題を解決するもので、塗膜の塗布始端から塗布終端に至るまでの膜厚の均一性に優れ、且つ塗布終端の直線性にも優れる電極板の製造方法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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の電極板の製造方法は、第１ロールとそれに対向する第２ロールおよび第３ロールを配設し、前記第１ロールと前記第２ロールの間に電極塗料を通して前記第１ロールの表面に塗膜を形成し、この前記第１ロールの表面の塗膜を前記第３ロールの表面に沿って走行させる集電体の表面に転写して、前記集電体の表面に間欠的な電極塗膜を形成し電極板を製造する方法において、前記第１ロールの表面に形成され前記第１ロールの回転に伴って移動する前記塗膜に対して、前記第１ロールの軸方向に沿う切り込み部を前記第１ロールの回転方向に沿って所定間隔にて複数に形成するとともに、前記複数の切り込み部の内、任意の第１切り込み部が所定位置に到達した時に前記第１ロールと前記第３ロールとを互いに接近させ、前記第１切り込み部に後続する第２切り込み部が前記所定位置に到達した時に前記第１ロールと前記第３ロールとを互いに離間させることにより、前記第１切り込み部と前記第２切り込み部との間の前記塗膜を前記集電体の表面に転写することを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、間欠的に転写された塗膜の各々は切り込み部を塗布始端および塗布終端とするため、流速分布の影響をほとんど受けず、塗布始端から塗布終端に至るまでの膜厚の均一性に優れ、塗布終端の破断も容易に起こるため直線性にも優れる。
【０００８】
前記切り込み部の深さは前記塗膜の膜厚の１５％以上５０％未満であることが好ましい。前記塗膜を形成する塗料の粘度は２００Ｐａ・ｓ以上であることが好ましい。前記塗膜を形成する塗料が電池電極材料であるときに特に都合よい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電極板の製造方法によれば、塗布始端から塗布終端に至るまで膜厚精度に優れる塗膜を形成することができ、塗布終端においても尾を引いたような塗料付着がない。かかる電極板の製造方法は、高い膜厚精度が要求される製品、たとえば、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、燃料電池などにおける電池電極の製造に適する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態の電極板の製造方法の第1工程を示す断面模式図
【図２】同電極板の製造方法の第2工程を示す断面模式図
【図３】同電極板の製造方法の第3工程を示す断面模式図
【図４】同電極板の製造方法の第４工程を示す断面模式図
【図５】同電極板の製造方法に使用する切り込み形成手段を変更した状態を示す断面模式図
【図６】本発明の電極板の製造方法における切り込みおよび膜厚の影響の試験を説明する断面模式図
【図７】図６の試験で用いた切り込み形成手段の一部拡大側面図
【図８】図６の試験の結果を示した図
【図９】本発明の電極板の製造方法により試験的に形成した塗膜断面の写真
【図１０】本発明の電極板の製造方法における塗料の粘度とケガキ痕深さ/膜厚との関係を示した図
【図１１】従来の電極板の製造方法の一工程を示す断面模式図
【図１２】同電極板の製造方法の次工程を示す断面模式図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１〜図４は本発明の一実施形態の電極板の製造方法を工程の順に示す断面模式図である。図１〜図４において、先の図１１および図１２と同じ構成要素については同じ符号を用いている。
【００１２】
図１に示す第1工程において、貯留槽１０１からの塗料１０２が回転している調厚ロール１０３と塗布ロール１０４との間を通過して該塗布ロール１０４表面に塗膜１０５が形成される。また塗布ロール１０４表面の塗膜１０５に、バックアップロール１０６に巻き掛けられて走行している帯状の被塗布物１０７が圧接されて、塗布ロール１０４表面の塗膜１０５が被塗布物１０７表面に転写される。調厚ロール１０３、塗布ロール１０４、バックアップロール１０６、被塗布物１０７はそれぞれ、特許請求の範囲における第１、第２、第３のロール、集電体に相当する。
【００１３】
この際に、塗布ロール１０４とバックアップロール１０６とは、被塗布物１０７と塗布ロール１０４との間の最も小さい距離が塗布ロール１０４表面での塗膜１０５の塗布厚み以下となるまで相対的に近接させておく（この最も小さい距離で対向する被塗布物１０７と塗布ロール１０４の対向部どうしを結ぶ仮想平面の位置を転写位置と呼ぶこととする）。
【００１４】
一方で、塗布ロール１０４表面に対してナイフ状の切り込み形成手段２０１を進退させることで、塗布ロール１０４表面の塗膜１０５に、塗膜１０５の幅方向（紙面と垂直な方向）に沿う塗布終端形成用の切り込み部２０２および塗布始端形成用の切り込み部２０３を該塗布ロール１０４の走行方向に沿って所定間隔にて形成する。切り込み形成手段２０１の形状については後述する。
【００１５】
次に、図２に示す第2工程において、第１工程で形成した切り込み部２０２が上述の転写位置に来たときに、塗布ロール１０４と被塗布物１０７とを相対的に離間させる。このことにより、塗膜１０５は切り込み部２０２部分で分離し、被塗布物１０７表面の塗膜１０５に切り込み部２０２の内面に相応する直線状の塗布終端１０８が形成され、それに続く無地部１０９が設けられる。
【００１６】
次に、図３に示す第３工程において、第1工程で形成した切り込み部２０３が上述の転写位置に来たときに、塗布ロール１０４と被塗布物１０７とを第１工程と同様に近接させる。このことにより、図４に示すように、塗布ロール１０４上で切り込み部２０３よりも塗布ロール１０４の回転方向の上流側にある塗膜１０５が被塗布物１０７の表面へ再び転写されていき、切り込み部２０３の内面を塗布始端１１０とした塗膜１０５が被塗布物１０７表面に形成される。
【００１７】
以上のような塗布ロール１０４と被塗布物１０７との接近離間を繰り返すことにより、塗布ロール１０４表面に形成された塗膜１０５の必要部分だけを正確に切り出して被塗布物１０７の表面に転写させることができ、塗布始端１１０から塗布終端１０８に至るまで盛り上がりや薄塗りのない膜厚精度に優れた塗膜１０５を間欠的に形成することができる。
【００１８】
上述のナイフ状の切り込み形成手段２０１に代えて、図５に示すロール状の切り込み形成手段２１１を使用してもよい。この切り込み形成手段２１１は、刃２１２，２１３を所定の間隔で設けたもので、刃２１２，２１３が塗布ロール１０４表面の塗膜１０５に接触し、且つ刃２１２，２１３のない円筒面は塗膜１０５に接触しない寸法に形成したもので、塗布ロール１０４に対して適当距離に配置し、塗布ロール１０４と同方向に同速度で回転させることで、塗膜１０５に所定の間隔で切り込み部２０２，２０３を形成することができる。
【００１９】
ただし、これらの切り込み形成手段２０１、２１１の形状や切り込み形成方法に限定されるものではなく、塗布ロール１０４表面の塗膜１０５に所定の間隔、所定の位置に切り込み部２０２，切り込み部２０３を形成できるものであればよい。
【００２０】
ここで、切り込み部２０２，２０３は、塗布ロール１０４表面の塗膜１０５の厚みに対して１５％以上の深さとすることが望ましい。このことについて以下に説明する。
図６（ａ）に示すように、ベース２０４上に形成した塗膜１０５に対して、ナイフ状の切り込み形成手段２０１を図中の矢印の方向に出退させることで、所定深さまで挿入し引き抜いてＶ状の切り込み部２０２（あるいは２０３）を形成した。
【００２１】
次に、図６（ｂ）（ｃ）に示すように、塗膜１０５の切り込み部２０２（２０３）を境とした片側の表面に被塗布物１０７を１ｋｇｆの荷重で矢印の方向に押し当て、しかる後に引き上げることにより、被塗布物１０７の表面へ塗膜１０５を転写させた。このときの塗膜端部の状態を確認した。
【００２２】
なお、ベース２０４は表面粗さＲｙが３μｍで厚み０．２mmのＳＵＳ板を用いた。塗膜１０５および被塗布物１０７は、リチウムイオン二次電池の電極に相応するものとした。つまり、被塗布物１０７は、表面粗さＲｙが０．１μｍで厚み１０μｍの銅箔を用いた。塗膜１０５は、リチウムイオン二次電池用負極合剤塗量（グラファイト１００ｇ、カルボキシルメチルセルロース２ｇ、水３８ｇ）を用いた。塗膜１０５の膜厚は１２０〜４９０μｍとし、切り込み部２０２（２０３）は２５μｍ〜１００μｍの深さとした。
【００２３】
図６（ｃ）に示すように、切り込み部２０２（２０３）を境界として、紙面に垂直な方向の直線状の塗膜端部が形成された場合を正常と評価する。図６（ｄ）に示すように、ベース２０４上の塗膜１０５が切り込み部２０２（２０３）で分離されずに転写残りが生じ、被塗布物１０７上の塗膜１０５に欠けが生じた場合を不良と評価する。
【００２４】
なお、切り込み形成手段２０１は、図７に拡大図示するように、任意の厚みの平板を任意の長さの部分において一端に向けて厚みが徐々に小さくなるように加工し、先端は所定の幅を持たせている。刃厚（平板の厚み）が１２０μｍ、刃長（厚みを減じた部分の長さ）が５００μｍ、刃先面取り長（先端の幅）が２０μｍのものを用いた。刃先面取り長がゼロであっても構わない。
【００２５】
試験結果を図８に示す。正常は○印で表し、不良は×印で表す。図８から明らかなように、塗膜の膜厚に関わらず、膜厚の１５％以上の深さまで切り込み部を形成した場合に正常と評価されている。このことより、塗膜１０５に形成する切り込み部２０２（２０３）を膜厚の１５％以上の深さとすることで、切り込み部２０２（２０３）を境界として紙面と垂直な方向に直線状に塗膜端部を形成できると言える。
【００２６】
さらに、先に図１〜図４を用いて説明した方法により、つまり回転する塗布ロール１０４上の塗膜１０５に切り込み部２０２，２０３を形成して被塗布物１０７表面に転写することにより間欠的な塗膜１０５を形成し、その塗膜端部を調べた。
【００２７】
塗布ロール１０４は、外径２００ｍｍで表面粗さＲｙが３μｍのＳＵＳ製ロール（図６について説明したベース２０４と同様の表面である）を用いた。塗膜１０５は、図６について説明したのと同一の材料を用いて、膜厚２００μｍ、幅３００ｍｍにて形成し、塗布ロール１０４の回転によって速度３０ｍ／ｍｉｎで走行させた。切り込み形成手段２０１は、先の図７に示す形状で、刃厚が１２０μｍ、刃長が５００μｍ、刃先面取り長が２０μｍのものを使用した。被塗布物１０７は図６について説明したのと同様の銅箔である。
【００２８】
この結果、切り込み部２０２，２０３の深さが塗膜１０５の膜厚の５０％以上であるときに、図９に示すような、塗布終端１０８に塗膜１０５の欠けが生じる現象が見られた。これは、先の図１〜図４に示すように、塗膜１０５は回転する塗布ロール１０４に伴われて移動するので、塗膜１０５に対して完全なる垂直方向に切り込み形成手段２０１を出退させることができず、切り込み部２０２，２０３の深さが大きい場合に、塗布終端１０８や塗布始端（図示せず）の塗膜１０５を脱落させてしまうためと考えられる。したがって、塗布ロール１０４上の塗膜１０５に形成する切り込み部２０２，２０３の深さは、塗膜１０５の膜厚の５０％未満とすることが望ましい。
【００２９】
なお、塗料１０２の粘度が低すぎると、塗布ロール１０４表面で未乾燥状態にある塗膜１０５に切り込み部２０２，２０３を形成しても、該塗膜１０５を被塗布物１０７の表面に転写する前に切り込み部２０２，２０３に周囲の塗料が流れ込み、切り込み部２０２，２０３が消失してしまうことが推測される。
【００３０】
そこで、２８〜３２００Ｐａ・ｓの種々の粘度の塗料を用いて膜厚１５０μｍの塗膜を作製し、各塗膜に１５０μｍの深さの切り込み部、すなわち膜厚に対して１００％の深さの切り込み部を形成し、切り込み形成の３０秒後の切り込み深さをスポット径２μｍのレーザー変位計にて測定した。結果を図９に示す。
【００３１】
図９から明らかなように、２００Ｐａ・ｓ未満の塗料を用いた場合、その塗膜に膜厚の１００％の深さまで切り込み部を形成しても、形成した切り込み部に周囲の塗料が流れ込む現象が顕著であり、直線状の塗膜端部を形成するために望ましい、膜厚の１５％の深さの切り込み部を残すことができない。したがって、本発明方法では、粘度２００Ｐａ・ｓ以上の塗料を用いることが望ましい。
【００３２】
以上のように、本発明の電極板の製造方法を構成する間欠塗工方法によれば、間欠的な塗膜を塗布始端から塗布終端にいたるまで高い膜厚精度にて形成できる。よって、高い膜厚精度が要求される製品、たとえば、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、燃料電池などにおける電池電極の製造に利用できる。
【００３３】
たとえばリチウムイオン二次電池の電極は次のようにして製造できる。上述の塗膜１０５の材料を、プラネタリミキサ、三本ロール、高圧ホモジナイザー、超音波ホモジナイザーなどの一般的な混合・分散装置にて混合することで、粘度５００Ｐａｓの塗料を得る。この塗料を、上述の実施の形態に記載の方法を用いて被塗布物１０７の両面に間欠的に配置して塗膜１０５とし、これをロールプレスにより圧密化する。プレス前後の膜厚比（プレス後膜厚/プレス前膜厚）は、求められる電池性能に依存するが、一般的に０．５〜０．８の範囲である。プレス後の被塗布物１０７／塗膜１０５（たとえば幅３００ｍｍ）を、電池のサイズに合わせてスリットする。スリット後の塗膜幅は電池サイズにより異なるが一般的に２５〜６０ｍｍである。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の電極板の製造方法は、塗布始端から塗布終端にいたるまで高い膜厚精度が要求される製品、たとえば、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、燃料電池などにおける電池電極の製造に特に有用である。
【符号の説明】
【００３５】
１０１    貯留槽
１０２    塗料
１０３    調厚ロール
１０４    塗布ロール
１０５    塗膜
１０６    バックアップロール
１０７    被塗布物
１０８    塗布終端
１０９    無地部
１１０    塗布始端
２０１    切り込み形成手段
２０２    切り込み部
２０３    切り込み部
２１１    切り込み形成手段
２１２    刃
２１３    刃
【図１】
2011003365.tif 000003
【図２】
2011003365.tif 000004
【図３】
2011003365.tif 000005
【図４】
2011003365.tif 000006
【図５】
2011003365.tif 000007
【図６】
2011003365.tif 000008
【図７】
2011003365.tif 000009
【図８】
2011003365.tif 000010
【図１０】
2011003365.tif 000011
【図１１】
2011003365.tif 000012
【図１２】
2011003365.tif 000013
【図９】
2011003365.tif 000014