(57)【要約】【課題】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及び二次電池の製造方法を提供する。【解決手段】集電体に電極合剤ペーストを塗工するロータリースクリーン１００であって、ロータリースクリーン１００の塗工面２は粗化加工が施されている。これにより、集電体と塗工面２との間に適度な隙間ができ、固形分の含有比率の高く、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１００の塗工面２において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。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電体に電極合剤ペーストを塗工するロータリースクリーンであって、
前記ロータリースクリーンの塗工面は粗化加工が施されている、ロータリースクリーン。
【請求項２】
前記塗工面の算術平均粗さＲａは１μｍ以上である、請求項１に記載のロータリースクリーン。
【請求項３】
前記ロータリースクリーンは、シームレスロールを用いて形成されている、請求項１又は２に記載のロータリースクリーン。
【請求項４】
前記ロータリースクリーンは、円筒形状のシームレスロールに複数の貫通穴を形成した後、前記シームレスロールの表面に対して粗化加工を施すことにより形成されている、請求項１又は２に記載のロータリースクリーン。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載のロータリースクリーン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及び二次電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池の塗工乾燥工程において、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固形分の含有比率を多くすることが検討されている。
また、特許文献１には、ロータリースクリーンを用いて電極合剤ペーストを集電体に塗工する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
しかしながら、引用文献１に記載のロータリースクリーンを用いて、固形分の含有比率の高い電極合剤ペーストを集電体に塗工すると、ロータリースクリーンの塗工面において電極合剤ペーストが十分に広がらず、集電体に形成された電極合剤膜の膜厚が不均一になってしまうという問題がある。
【０００５】
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】
【０００６】
本発明の第１の態様にかかるロータリースクリーンは、集電体に電極合剤ペーストを塗工するロータリースクリーンであって、前記ロータリースクリーンの塗工面は粗化加工が施されている。
【０００７】
本発明の第２の態様にかかる二次電池の製造方法は、塗工面に粗化加工が施されたロータリースクリーン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。
【発明の効果】
【０００８】
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】
【０００９】
【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を説明する斜視図である。
【図２Ａ】比較例１にかかるスクリーン版を説明する平面図である。
【図２Ｂ】比較例１にかかるスクリーン版をロール状にした場合を説明する斜視図である。
【図３】比較例２にかかるロータリースクリーンを説明する斜視図である。
【図４Ａ】集電体と版との接触と、集電体上に形成される電極合剤膜の膜厚との関係を説明する断面図である。
【図４Ｂ】集電体と版との接触と、集電体上に形成される電極合剤膜の膜厚との関係を説明する断面図である。
【図５】ロータリースクリーンの塗工面の粗さと集電体上に形成される電極合剤膜の膜厚との関係を説明する図である。
【図６】比較例１にかかるスクリーン版の塗工面の写真である。
【図７】比較例２にかかるロータリースクリーンの塗工面の写真である。
【図８】実施例１にかかるロータリースクリーンの塗工面の写真である。
【図９】実施例１、比較例１及び比較例２を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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１００は、集電体に電極合剤ペーストを塗工するロータリースクリーンであって、ロータリースクリーン１００の塗工面は粗化加工が施されている。
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１００を説明する斜視図である。図１に示すように、ロータリースクリーン１００は、円筒形状のシームレスロール２００にエッチング加工やレーザ加工により多数の貫通穴１を形成した後、エッチング加工やレーザ加工により当該シームレスロール２００の表面に対して粗化加工を施すことにより形成されている。
なお、シームレスロール２００は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）より形成されていることが好ましい。また、貫通穴１の直径は１００μｍ以下であることが好ましい。
【００１１】
具体的には、ロータリースクリーン１００は、塗工面２に多数の貫通穴１を有している。また、ロータリースクリーン１００の塗工面２は粗化加工が施されている。そして、ロータリースクリーン１００の内部に電極合剤ペーストが圧送され、ロータリースクリーン１００の貫通穴１から圧送された電極合剤ペーストが流出しながら、ロータリースクリーン１００が集電体上を回動することにより、電極合剤ペーストが集電体上に塗工されるようになっている。
【００１２】
本発明の実施の形態１にかかるロータリースクリーン１００は、繋ぎ目のないシームレスロール２００を用いて形成されているため、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る。
また、ロータリースクリーン１００の塗工面２には粗化加工が施されているため、集電体と塗工面２との間に適度な隙間ができ、固形分の含有比率の高く、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１００の塗工面２において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。なお、電極合剤膜の均一性は、電極合剤膜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１００によって集電体上に塗工された電極合剤膜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膜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、基材面（集電体の面）が確認される場合、電極合剤膜の膜厚が不均一であると判断する。
また、ロータリースクリーン１００では、ロータリースクリーン１００の回動により強制的にロータリースクリーン１００が集電体から離れることができる。
【００１３】
次に、比較例１にかかるスクリーン版３００について説明する。図２Ａは、比較例１にかかるスクリーン版３００を説明する平面図である。また、図２Ｂは、比較例１にかかるスクリーン版３００をロール状にした場合を説明する斜視図である。
図２Ａに示すように、比較例１にかかるスクリーン版３００は、網からなる平板形状を有している。
比較例１にかかるスクリーン版３００は、塗工面と集電体との間に隙間ができるため、粘度の高い電極合剤ペーストであっても塗工面において十分に広がることができる。
しかし、比較例１にかかるスクリーン版３００は枚葉式であるため、二次電池の製造に用いるにはロール状とする必要がある。しかし、比較例１にかかるスクリーン版３００をロール状とすると、図２Ｂに示すように繋ぎ目が発生してしまい、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。
また、スクリーン版３００と集電体との距離（クリアランス）と、スクリーン版３００自体が有する張力との関係に基づいて、スクリーン版３００は集電体と離れるため、当該距離（クリアランス）と当該張力との関係によっては、版離れがしにくいというロータリースクリーンにはない問題が生じる。
【００１４】
次に、比較例２にかかるロータリースクリーン４００について説明する。図３は、比較例２にかかるロータリースクリーン４００を説明する斜視図である。図３に示すように、比較例２にかかるロータリースクリーン４００は、円筒形状のシームレスロール２００にエッチング加工やレーザ加工により多数の貫通穴１が形成されたものである。
比較例２にかかるロータリースクリーン４００は、繋ぎ目のないシームレスロール２００を用いて形成されているため、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る。
しかし、比較例２にかかるロータリースクリーン４００は、塗工面に粗化加工が施されていないため、粘度の高い電極合剤ペーストの場合、塗工面において十分に広がることができない。そのため、集電体上に塗工された電極合剤の膜厚が均一になりにくい。
【００１５】
次に、図４Ａ、図４Ｂ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膜の膜厚との関係を説明する。図４Ａに示す版５００の塗工面は粗化加工が施されておらず、平坦な面となっている。一方、図４Ｂに示す版の塗工面６００は粗化加工が施されており、細かな凹凸を有する面となっている。
【００１６】
図４Ａに示す版５００の場合、塗工面は金属箔（集電体）７００と面で接触する。そのため、塗工面と金属箔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が塗工面において十分に広がらない。これにより、集電体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。
【００１７】
一方、図４Ｂに示す版６００の場合、塗工面は金属箔７００と点で接触する。そのため、塗工面と金属箔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が塗工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集電体に塗工することができる。
【００１８】
次に、図５に示す表を参照して、ロータリースクリーン１００の塗工面２の粗さと集電体上に形成される電極合剤膜の膜厚との関係を説明する。図５の上段に、塗工面２の算術平均粗さＲａが１μｍより小さいロータリースクリーン１００によって塗工を行った結果を示し、図５の下段に、塗工面２の算術平均粗さＲａが約１μｍ〜４μｍであるロータリースクリーン１００によって塗工を行った結果を示す。図５の左側の列に各ロータリースクリーン１００の塗工面２の写真を示し、図５の中央の列に、粘度が１５Ｐａ・ｓ（パスカル  秒）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膜の表面の写真を示し、図５の右側の列に、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膜の表面の写真を示す。なお、図５の左側の写真は走査型電子顕微鏡によって得られた写真である。また、図５の中央及び右側の写真は光学顕微鏡によって得られた写真である。
【００１９】
図５に示すように、塗工面２の算術平均粗さＲａが１μｍより小さいロータリースクリーン１００によって、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、電極合剤膜の膜厚が不均一となってしまう。
一方、塗工面２の算術平均粗さＲａが約１μｍ〜４μｍであるロータリースクリーン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、電極合剤膜の膜厚は均一となることが分かる。
よって、塗工面２の算術平均粗さＲａは１μｍ以上であることが好ましい。
【００２０】
次に、実施の形態１にかかるロータリースクリーン１００、比較例１にかかるスクリーン版３００及び比較例２にかかるロータリースクリーン４００の実験例について説明する。
実験例では、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、１０００Ｐａ・ｓである。
【００２１】
図６は、比較例１の実験例にかかるスクリーン版３００の塗工面の写真である。図７は、比較例２の実験例にかかるロータリースクリーン４００の塗工面の写真である。図８は、実施の形態１にかかるロータリースクリーン１００の実験例（実施例１）にかかるロータリースクリーン１００の塗工面２の写真である。なお、図６、図７、図８に示す写真は光学顕微鏡によって得られた写真である。
【００２２】
図６に示すスクリーン版３００の網の線径は４０μｍ、スクリーン版３００の開口幅は８７μｍであり、スクリーン版３００の１インチ当たりの線数は２００本である。
また、図７に示すロータリースクリーン４００は、シームレスＳＵＳロールに対してエッチング加工により貫通穴を形成したものであり、貫通穴の直径は９０μｍである。
また、図８に示すロータリースクリーン１００は、シームレスＳＵＳロールに対してエッチング加工により貫通穴１を形成した後、エッチング加工により粗化加工を施したものであり、貫通穴１の直径は９０μｍである。
ここで、シームレスＳＵＳロールとは、ステンレス鋼により形成されたシームレスロール２００である。
【００２３】
図９に、実施例１、比較例１及び比較例２を説明する表を示す。図９に示すように、比較例１にかかるスクリーン版３００の実験例では、粘度の高い電極合剤ペーストであっても、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た。しかし、比較例１のスクリーン版３００の場合、繋ぎ目が発生するため、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。
【００２４】
また、比較例２にかかるロータリースクリーン４００の実験例では、粘度の高い電極合剤ペーストの場合、集電体上に形成された電極合剤膜の膜厚が不均一となってしまった。これは、ロータリースクリーン４００の塗工面が集電体との表面に面で接触し、塗工面と集電体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が塗工面において十分に広がらないためと考えられる。
【００２５】
一方、実施例１にかかるロータリースクリーン１００では、粘度の高い電極合剤ペーストであっても、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た。また、実施例１にかかるロータリースクリーン１００は、繋ぎ目がないため、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る。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態１にかかる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。
【００２７】
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１００は、集電体に電極合剤ペーストを塗工する。また、ロータリースクリーン１００の塗工面２は粗化加工が施されている。
これにより、集電体と塗工面２との間に適度な隙間ができ、固形分の含有比率の高く、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１００の塗工面２において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。
また、ロータリースクリーン１００では、ロータリースクリーン１００の回動により強制的にロータリースクリーン１００が集電体から離れることができる。
【００２８】
また、ロータリースクリーン１００の塗工面２の算術平均粗さＲａは１μｍ以上である。これにより、より確実に、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。
【００２９】
また、ロータリースクリーン１００は、繋ぎ目のないシームレスロール２００を用いて形成されている。これにより、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。
【００３０】
また、ロータリースクリーン１００は、円筒形状のシームレスロール２００に複数の貫通穴１を形成した後、シームレスロール２００の表面に対して粗化加工を施すことにより形成されている。これにより、ロータリースクリーン１００を容易に製造することができる。
【００３１】
また、以上に説明した本発明の実施の形態１にかかる二次電池の製造方法は、上述のロータリースクリーン１００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。
これにより、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。
【００３２】
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。
例えば、粗面加工を行うタイミングは貫通孔１を形成した後でもよいし、ロータリースクリーン１００を形成するための平板やシームレスロール２００に加工を施してもよい。また、粗面加工方法は、平滑面を物理的・化学的手法により荒らす方法であってもよいし、平板やシームレスロール２００の形成時に表面が所望の粗さを持つように形成する方法であってもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１  貫通穴
２  塗工面
１００  ロータリースクリーン
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2015053203.tif 000004
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図１】
2015053203.tif 000007
【図３】
2015053203.tif 000008
【図５】
2015053203.tif 000009
【図６】
2015053203.tif 000010
【図７】
2015053203.tif 000011
【図８】
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【図９】
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