(57)【要約】【課題】塗布液の吐出により塗工対象物に形成される塗工層の平坦性を向上させることが可能な塗工装置を提供する。【解決手段】塗布液を導出するための導出口１５が形成された第１の面２１を備えた第１のダイ１１と、第１の面２１と間隔をおいて対向する第２の面を備えた第２のダイと、第１の面１１と第２の面２１との隙間の外周縁の一部であって、導出口１５から導出された塗布液を塗工対象物に向けて吐出するための吐出部分１４と、第１の面２１と第２の面との間に挟み込まれたシム１３と、を有し、シム１３は、吐出部分１４に対向する開口端２３ａと、導出口１５と連通する連通部２３ｂと、を有し、連通部２３から開口端２３ａに向かって開口幅が狭くなるテーパ形状のスリット２３を備え、スリット２３の開口端２３ａが吐出部分１４よりも内側に位置している。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布液を導出するための導出口が形成された第１の面を備えた第１のダイと、
前記第１の面と間隔をおいて対向する第２の面を備えた第２のダイと、
前記第１の面と前記第２の面との隙間の外周縁の一部であって、前記導出口から導出された前記塗布液を塗工対象物に向けて吐出するための吐出部分と、
前記第１の面と前記第２の面との間に挟み込まれたシムと、を有し、
前記シムは、前記吐出部分に対向する開口端と、前記導出口と連通する連通部とを有し、前記連通部から前記開口端に向かって開口幅が狭くなるテーパ形状のスリットを備え、該スリットの前記開口端が前記吐出部分よりも内側に位置している、塗工装置。
【請求項２】
前記第１のダイと前記第２のダイと前記シムの位置決め用に、前記導出口から離れた位置で前記第１のダイを直線的に貫通した第１の貫通穴と、前記第２のダイを直線的に貫通した第２の貫通穴と、前記スリットから離れた位置で前記シムを直線的に貫通した第３の貫通穴と、をさらに有し、前記第１の貫通穴と前記第２の貫通穴と前記第３の貫通穴とが互いに連通している、請求項１に記載の塗工装置。
【請求項３】
帯状の集電体シートである前記塗工対象物に、電極活物質を含む前記塗布液を塗布する、請求項１または２に記載の塗工装置。
【請求項４】
前記開口端から前記吐出部分までの距離が０．１〜２ｍｍの範囲内である、請求項１から３のいずれか１項に記載の塗工装置。
【請求項５】
塗布液を導出するための導出口が形成された第１の面を備えた第１のダイと、
第２の面を備えた第２のダイと、
開口端を有するテーパ形状のスリットを備えたシムと、を有する塗工装置の組み立て方法であって、
前記第１の面と前記第２の面とが間隔をおいて互いに対向し、かつ前記シムが前記第１の面と前記第２の面との間に挟み込まれるように前記第１のダイと前記シムと前記第２のダイとを配置するステップであって、前記スリットの一部を前記導出口に連通させて、その連通部から前記開口端に向かって前記スリットの開口幅が狭くなるとともに前記開口端が前記第１の面と前記第２の面との隙間の外周縁よりも内側に位置して、前記隙間の前記外周縁の、前記スリットの前記開口端と対向する部分が、前記塗布液を吐出する吐出部分となるように前記第１のダイと前記シムと前記第２のダイとを配置するステップを含む、塗工装置の組み立て方法。
【請求項６】
前記導出口から離れた位置で前記第１のダイを直線的に貫通した第１の貫通穴と、前記第２のダイを直線的に貫通した第２の貫通穴と、前記スリットから離れた位置で前記シムを直線的に貫通した第３の貫通穴とを予め形成し、前記第１のダイと前記シムと前記第２のダイとを配置する際、前記第１の貫通穴と前記第２の貫通穴と前記第３の貫通穴とを互いに連通させるために棒部材を各貫通穴に挿入することによって前記第１のダイと前記シムと前記第２のダイとを互いに位置決めし、その後、前記棒部材を抜き取る、請求項５に記載の塗工装置の組み立て方法。
【請求項７】
導出口が形成された第１の面を備えた第１のダイと、
前記第１の面と間隔をおいて対向する第２の面を備えた第２のダイと、
前記第１の面と前記第２の面との隙間の外周縁の一部であって、前記導出口から導出された前記塗布液を塗工対象物に向けて吐出するための吐出部分と、
前記第１の面と前記第２の面との間に挟み込まれたシムであって、前記吐出部分に対向する開口端と、前記導出口と連通する連通部とを有し、前記連通部から前記開口端に向かって開口幅が狭くなるテーパ形状のスリットを備えたシムと、を有する塗工装置を用いて二次電池用電極を製造する方法であって、
前記導出口から導出された電極活物質を含む塗布液を、前記塗工装置の、前記吐出部分よりも内側に位置している前記スリットの前記開口端から、前記吐出部分を介して、帯状の集電体シートに向けて吐出する工程を含む、二次電池用電極の製造方法。
【請求項８】
前記塗布液を吐出する工程で、前記塗布液は、前記開口端と前記吐出部分の間の空間を、前記第１の面と前記第２の面の対向方向と前記塗布液の吐出方向とにそれぞれ直交する幅方向への拡がりを規制されることなく進行する、請求項７に記載の二次電池用電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗布液を塗工対象物に向けて吐出する塗工装置、その塗工装置の組み立て方法、その塗工装置を用いた二次電池用電極の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池に代表される二次電池では、セパレータを介して正極と負極とが積層された積層体を電解液とともに外装材に封入した構造が知られている。このような構造を有する二次電池の正極および負極（以下、二次電池用電極）は、一般的に、集電体と、この集電体に積層された電極活物質層とで構成されている。この二次電池用電極の製造方法として、塗工装置から電極活物質を含む塗布液を帯状の集電体シートに向けて吐出する方法が知られている。
【０００３】
図９は、塗工装置の側面図である。図９に示す塗工装置１００は、ダイ１０１と、ダイ１０１と間隔をおいて対向するダイ１０２と、ダイ１０１とダイ１０２との間に挟み込まれたシム１０３と、を有する。
【０００４】
図１０は、図９に示す塗工装置に設けられたダイ１０１およびシム１０３の平面図である。図１０に示すように、ダイ１０１には、塗布液を導出するための導出口１１１が形成されている。一方、シム１０３にはスリット１１３が形成されている。スリット１１３は、塗布液の吐出部分となる開口端１１３ａと、導出口１１１に連通する連通部１１３ｂとを有する。
【０００５】
塗工装置１００において、電極活物質を含む塗布液が吐出部分（開口端１１３ａ）から帯状の集電体シートに向けて吐出されると、図１１に示すように、集電体シート３０１上に電極活物質層４０１が形成される。
【０００６】
塗工装置１００では、スリット１１３の開口幅Ｗ１（図１０参照）が一定である。そのため、塗布液がスリット１１３を流れる際、スリットの中央から両端に向かうにつれて流圧が徐々に低下する傾向がある。そのため、図１１に示すように、電極活物質層４０１は、その中央部が盛り上がった凸形状となる。
【０００７】
二次電池用電極の製造工程では、一般的に、電極活物質層が形成された集電体シートはローラ等に巻き取られる。この集電体シートの巻き取りをスムーズに行うためには、電極活物質層の表面が平坦であることが望ましい。しかし、図１１に示す電極活物質層４０１のようにその表面が凸形状であると、集電体シートの巻き取り不良や、電極活物質層４０１の損傷などの不具合が起こりやすくなる。
【０００８】
そこで、上記のような問題を解決するためのシムが提案され、特許文献１に開示されている。図１２は、特許文献１に開示されたシムの平面図である。図１３は、図１２に示すシム２０３を用いて形成された電極活物質層の断面図である。
【０００９】
図１２に示すシム２０３には、連通部２１３ｂから開口端２１３ａに向かって開口幅Ｗ２が狭くなるテーパ形状のスリット２１３が形成されている。このテーパ形状により、スリット２１３の両端における塗布液の流圧低下を抑制できる。そのため、図１３に示すように、中央部が平坦化された電極活物質層５０１を集電体シート３０１上に形成することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−５１９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図１２に示すシム２０３では、スリット２１３が先細形状（テーパ形状）に形成されているので、特にスリット２１３の両端における塗布液の流圧が高くなる。そして、開口端２１３ａが塗布液の吐出部分となっているので、当該吐出部分において、その両端における塗布液の流圧が特に高くなる。その結果、電極活物質層５０１は、図１３に示すように、その両端部が突出した形状となり、平坦性が十分に確保されているとはいえない。
【００１２】
そこで本発明は、塗布液の吐出により塗工対象物に形成される塗工層の平坦性を向上させることが可能な塗工装置、その塗工装置の組み立て方法、二次電池用電極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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の塗工装置は、塗布液を導出するための導出口が形成された第１の面を備えた第１のダイと、前記第１の面と間隔をおいて対向する第２の面を備えた第２のダイと、前記第１の面と前記第２の面との隙間の外周縁の一部であって、前記導出口から導出された前記塗布液を塗工対象物に向けて吐出するための吐出部分と、前記第１の面と前記第２の面との間に挟み込まれたシムと、を有し、前記シムは、前記吐出部分に対向する開口端と、前記導出口と連通する連通部とを有し、前記連通部から前記開口端に向かって開口幅が狭くなるテーパ形状のスリットを備え、該スリットの前記開口端が前記吐出部分よりも内側に位置している。
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の塗工装置の組み立て方法は、塗布液を導出するための導出口が形成された第１の面を備えた第１のダイと、第２の面を備えた第２のダイと、開口端を有するテーパ形状のスリットを備えたシムと、を有する塗工装置の組み立て方法であって、前記第１の面と前記第２の面とが間隔をおいて互いに対向し、かつ前記シムが前記第１の面と前記第２の面との間に挟み込まれるように前記第１のダイと前記シムと前記第２のダイとを配置するステップであって、前記スリットの一部を前記導出口に連通させて、その連通部から前記開口端に向かって前記スリットの開口幅が狭くなるとともに前記開口端が前記第１の面と前記第２の面との隙間の外周縁よりも内側に位置して、前記隙間の前記外周縁の、前記スリットの前記開口端と対向する部分が、前記塗布液を吐出する吐出部分となるように前記第１のダイと前記シムと前記第２のダイとを配置するステップを含む。
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の二次電池用電極の製造方法は、導出口が形成された第１の面を備えた第１のダイと、前記第１の面と間隔をおいて対向する第２の面を備えた第２のダイと、前記第１の面と前記第２の面との隙間の外周縁の一部であって、前記導出口から導出された前記塗布液を塗工対象物に向けて吐出するための吐出部分と、前記第１の面と前記第２の面との間に挟み込まれたシムであって、前記吐出部分に対向する開口端と、前記導出口と連通する連通部とを有し、前記連通部から前記開口端に向かって開口幅が狭くなるテーパ形状のスリットを備えたシムと、を有する塗工装置を用いて二次電池用電極を製造する方法であって、前記導出口から導出された電極活物質を含む塗布液を、前記塗工装置の、前記吐出部分よりも内側に位置している前記スリットの前記開口端から、前記吐出部分を介して、帯状の集電体シートに向けて吐出する工程を含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、塗布液の吐出により塗工対象物に形成される塗工層の平坦性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態の塗工装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示す塗工装置の側面図である。
【図３】図１に示す塗工装置に設けられた第１のダイおよびシムの平面図である。
【図４】図１に示す塗工装置によって形成された電極活物質層の断面図である。
【図５】第２の実施形態の塗工装置を示す斜視図である。
【図６】図５に示す塗工装置に設けられた第１のダイおよび第２のダイの平面図である。
【図７】図５に示す塗工装置に設けられたシムの平面図である。
【図８】図５に示す塗工装置の組み立て方法を説明するための側面図である。
【図９】塗工装置の側面図である。
【図１０】図９に示す塗工装置に設けられたダイおよびシムの平面図である。
【図１１】図９に示す塗工装置によって形成された電極活物質層の断面図である。
【図１２】特許文献１に開示されたシムの平面図である。
【図１３】図１２に示すシムを用いて形成された電極活物質層の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施形態について説明する。以下、本発明の塗工装置を二次電池用電極の製造装置に適用した実施形態について説明する。
【００１９】
(第１の実施形態)
図１は、第１の実施形態の塗工装置を示す斜視図である。図２は、図１に示す塗工装置の側面図である。
【００２０】
図１、２に示す本実施形態の塗工装置１は、第１のダイ１１と、第２のダイ１２と、シム１３と、を有する。本実施形態では、各ダイ１１、１２およびシム１３の材料はＳＵＳ（Stainless Steel）である。各ダイ１１、１２およびシム１３の材料は、塗布液に腐食しない材料であればよくＳＵＳに限定されない。
【００２１】
第１のダイ１１は、第１の面２１を備えている（図２参照）。一方、第２のダイ１２は、第２の面２２を備えている（図２参照）。第１の面２１と第２の面２２とは、間隔をおいて互いに対向している。第１の面２１と第２の面２２との隙間の外周縁の一部は、塗布液を吐出するための吐出部分１４である。
【００２２】
図３は、図１に示す塗工装置に設けられた第１のダイ１１およびシム１３の平面図である。図３に示すように、第１のダイ１１の第１の面２１には、導出口１５と、導出口１５を囲むマニホールド１６とが形成されている。導出口１５は、電極活物質を含む塗布液を導出するための開口部である。一方、マニホールド１６は、吐出部分１４からの吐出に必要な塗布液の液量を確保するために、塗布液の導出口１５から導出された塗布液を一時的に貯留する凹部である。
【００２３】
シム１３は、第１のダイ１１と第２のダイ２１との間隔や、吐出部分１４から吐出される塗布液の流圧を調整するための板状部材である。シム１３には、図３に示すように、スリット２３が形成されている。スリット２３は、吐出部分１４に対向する開口端２３ａと、マニホールド１６を介して導出口１５と連通する連通部２３と、を有する。スリット２３は、連通部２３ｂから開口端２３ａに向かってその開口幅Ｗ０（図３参照）が狭くなるテーパ形状に形成されている。さらに、スリット２３の開口端２３ａは吐出部分１４よりも内側に位置している。
【００２４】
以下、本実施形態の塗工装置１の組み立て方法について簡潔に説明する。本実施形態では、第１の面２１と第２の面２２とが間隔をおいて互いに対向し、かつシム１３が第１の面２１と第２の面２２との間に挟み込まれるように第１のダイ１１とシム１３と第２のダイ１２とを配置する。このとき、スリット２３の連通部２３ｂがマニホールド１６を介して導出口１５に連通し、スリット２３の開口端２３ａが吐出部分１４よりも内側に位置するように、第１のダイ１１とシム１３と第２のダイ１２とを配置する。本実施形態では、開口端２３ａから吐出部分１４までの距離ｄ（図３参照）が許容範囲内（例えば０．１〜２ｍｍ）になるように、第１のダイ１１とシム１３と第２のダイ１２の各々の位置を調整する。
【００２５】
本実施形態の塗工装置１は、前記した二次電池の電極の製造のために用いられるため、電極活物質を含む塗布液が導出口１５からマニホールド１６内に供給される。塗布液の供給が続けられると、マニホールド１６内に貯留されている塗布液がスリット２３に沿って流れ始め、最終的に吐出部分１４から吐出される。吐出された塗布液は、塗工対象物である帯状の集電体シートに付着する。その結果、図４に示すように集電体シート３１上に電極活物質層４１が形成される。
【００２６】
図１２に示すシム２０３では、テーパ形状のスリット２１３の開口端２１３ａが塗布液の吐出部分になっているため、当該吐出部分の両端における塗布液の流圧が特に高くなる。その結果、電極活物質層は、図１３に示すように、その両端部が突出した形状となり、平坦性が十分に確保されない。
【００２７】
一方、本実施形態の塗工装置１では、図３に示すように、シム１３は、テーパ形状のスリット２３の開口端２３ａが吐出部分１４よりも内側に位置している。そのため、開口端２３ａから流出した塗布液が吐出部分１４に到達するまでに塗布液の流れが外側に広がる（図３矢印参照）。すなわち、塗布液は、開口端２３ａと吐出部分１４の間の空間を、第１の面２１と第２の面２２の対向方向と塗布液の吐出方向とにそれぞれ直交する幅方向への拡がりを規制されることなく進行する。これにより、吐出部分１４の両端(幅方向の両端)における塗布液の流圧が抑制されるので、電極活物質層の両端部の高さが抑制される。その結果、電極活物質層４１の表面の平坦性が向上する。
【００２８】
なお、図４に示すように、電極活物質層４１の両端部の高さが低くなり表面全体が平坦にならない場合もある。しかし、そのような場合であっても、電極活物質層が形成された集電体シートをローラ（不図示）に巻き取る際に、中央部が平坦であって両端部が低くなった本実施形態の電極活物質層４１は、両端部が突出した電極活物質層５０１(図１３参照)よりも損傷しにくくなる。よって、高品質な二次電池用電極を製造できるようになる。
【００２９】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について説明する。以下、第１の実施形態の塗工装置１と異なる点を中心に説明する。第１の実施形態の塗工装置１と同様の構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００３０】
図５は、第２の実施形態の塗工装置を示す斜視図である。図６（ａ）は、図５に示す塗工装置に設けられた第１のダイ１１を第１の面２１から見た平面図である。図６（ｂ）は、図５に示す塗工装置に設けられた第２のダイ１２を第２の面２２から見た平面図である。図７は、図５に示す塗工装置に設けられたシム１３の平面図である。
【００３１】
図５〜図７に示すように、本実施形態の塗工装置２は、第１の貫通穴５１ａと、第２の貫通穴５１ｂと、第３の貫通穴５１ｃとを備えている点で実施形態１の塗工装置１と異なる。各貫通穴は、第１のダイ１１と第２のダイ１２とシム１３の位置決め用の穴部であり、互いに連通している。
【００３２】
第１の貫通穴５１ａは、導出口１５およびマニホールド１６から離れた位置で第１のダイ１１を直線的に貫通している（図５、図６（ａ）参照）。第２の貫通穴５１ｂは、第２のダイ１２を直線的に貫通している（図５、図６（ｂ）参照）。第３の貫通穴５１ｃは、スリット２３から離れた位置でシム１３を直線的に貫通している（図５、図７参照）。本実施形態では、各貫通穴の口径は約３０ｍｍであり、各貫通穴は２本ずつ形成されている。ただし、各貫通穴は、塗布液の流路から離れた位置に形成されていればよく、その口径や本数は特に制限されない。
【００３３】
図８は、本実施形態の塗工装置の組み立て方法を説明するための側面図である。
【００３４】
まず、図８（ａ）に示すように、第１のダイ１１に形成された第１の貫通穴５１ａと、第２のダイ１２に形成された第２の貫通穴５１ｂと、シム１３に形成された貫通穴５１ｃが互いに連通するように棒部材５２を各貫通穴に挿入する。これにより、スリット２３の開口端２３ａが吐出部分１４よりも内側に位置するように第１のダイ１１と、第２のダイ１２と、シム１３とを容易に位置決めすることができる。
【００３５】
上記のように第１のダイ１１と、第２のダイ１２と、シム１３とを配置すると、棒部材５２は貫通穴５１から抜き取られる（図８（ｂ）参照）。その後、第１のダイ１１および第２の第２のダイ１２は、不図示の固定部材（例えば、ネジ）で固定される。なお、本実施形態では、棒部材５２が貫通穴５１から抜き取れるようにするため、棒部材５２の外周面と貫通穴５１の内周面との隙間が約４０μｍである。
【００３６】
ダイとシムの配置方法には、上述した方法の他に、ダイまたはシムの一方に凹部を設け、他方にこの凹部に係合する凸部を設ける方法が考えられる。しかし、この方法では、ダイとシムにそれぞれ異なる加工を施す必要があり手間がかかる。さらに、この方法では、シムがダイに強固に固定されるので、装置のメンテナンスを行う際に装置の分解に手間がかかるおそれがある。
【００３７】
一方、本実施形態の塗工装置２では、第１のダイ１１、第２のダイ１２およびシム１３の各々に口径が同じ貫通穴を形成する穴加工を施しているので、加工の手間をかけることなく第１のダイ１１、第２の１２およびシム１３の配置を高精度かつ容易に行うことができる。また、本実施形態の塗工装置２では、第１のダイ１１、第２のダイ１２およびシム１３の配置後、棒部材５２を抜き取っておく。そのため、完成後の装置を分解する際には、棒部材５２の抜き取り作業は不要であり、また、凹部と凸部の係合を外す作業もない。したがって、分解作業が容易になるので装置のメンテナンスにかかる時間を短縮することが可能となる。
【符号の説明】
【００３８】
１、２  塗工装置
１１  第１のダイ
１２  第２のダイ
１３  シム
１４  吐出部分
１５  導出口
１６  マニホールド
２１  第１の面
２２  第２の面
２３  スリット
３１  集電体シート
４１  電極活物質層
５１ａ  第１の貫通穴
５１ｂ  第２の貫通穴
５１ｃ  第３の貫通穴
５２  棒部材
１００  塗工装置
１０１、１０２  ダイ
１０３、２０３  シム
１０４、２０４  吐出部分
１０５  導出口
１１３、２１３  スリット
３０１  集電体シート
４０１、５０１  電極活物質層
【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】
2015136675.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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