(57)【要約】【課題】  立体的な構造を有する全固体電池の生産性を向上させることができる全固体電池の製造方法および全固体電池の製造装置を提供する【解決手段】  負極集電体に凹凸形状を有する負極活物質層を形成する負極活物質層形成部２０と、負極活物質層の凹凸形状に追従するように電解質層を形成する電解質層形成部３０と、電解質層の凹部を埋めるように正極活物質層を形成する正極活物質層形成部４０と、正極活物質層に正極集電体を貼り付ける貼付部５０と、負極集電体から正極集電体までの積層体を一体的に乾燥させる乾燥部と、各部間を搬送する搬送機構８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】
第１集電体に対して、第１活物質材料を第１方向に沿ってストライプ状に塗布して、凹凸形状を有する第１活物質層を形成する第１活物質層形成工程と、
第１活物質層形成工程後に、第１集電体上に形成された第１活物質層の凹凸形状に追従するように固体電解質材料を塗布して、凹凸形状を有する電解質層を形成する電解質層形成工程と、
電解質層形成工程後に、第１集電体上に形成された電解質層の凹部を埋めるように第２活物質材料を塗布して、第２活物質層を形成する第２活物質層形成工程と、
第２活物質層形成工程後に、第１集電体上に形成された第２活物質層の電解質層側とは反対側の表面に第２集電体を貼り付ける集電体貼付工程と、
集電体貼付工程後に、第１集電体、第１活物質層、電解質層、第２活物質層および第２集電体が積層された積層体を乾燥させる乾燥工程と、
を含むことを特徴とする全固体電池の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載される全固体電池の製造方法において、
第１活物質層形成工程が、第１活物質層形成部にてシート状の第１集電体に対して第１活物質材料を第１方向に沿ってストライプ状に塗布して、凹凸形状を有する第１活物質層を形成する工程であり、
電解質層形成工程が、電解質層形成部にて第１集電体上に形成された第１活物質層の凹凸形状に追従するように固体電解質材料を塗布して、凹凸形状を有する電解質層を形成する工程であり、
第２活物質層形成工程が、第２活物質層形成部にて第１集電体上に形成された電解質層の凹部を埋めるように第２活物質材料を塗布して、第２活物質層を形成する工程であり、
集電体貼付工程が、集電体貼付部にて第１集電体上に形成された第２活物質層の電解質層側とは反対側の表面に第２集電体を貼り付ける工程であり、
乾燥工程が、乾燥部にて第１集電体、第１活物質層、電解質層、第２活物質層および第２集電体が積層された積層体を乾燥させる工程であり、
第１活物質層形成工程後に、第１活物質層形成部から電解質層形成部に第１集電体および第１活物質層からなる積層体を搬送する第１搬送工程と、
電解質層形成工程後に、電解質層形成部から第２活物質層形成部に第１集電体、第１活物質層および電解質層からなる積層体を搬送する第２搬送工程と、
第２活物質層形成工程後に、第２活物質層形成部から集電体貼付部に第１集電体、第１活物質層、電解質層および第２活物質層からなる積層体を搬送する第３搬送工程と、
集電体貼付工程後に、集電体貼付部から乾燥部に第１集電体、第１活物質層、電解質層、第２活物質層および第２集電体からなる積層体を搬送する第４搬送工程と、
をさらに含むことを特徴とする全固体電池の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載される全固体電池の製造方法において、
第１活物質層形成工程、電解質層形成工程、第２活物質層形成工程および集電体貼付工程が、その長手方向である第１方向に沿って搬送される長尺帯状の第１集電体に対して順次、実行されることを特徴とする全固体電池の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載される全固体電池の製造方法において、
集電体貼付工程と乾燥工程との間に、第１集電体、第１活物質層、電解質層、第２活物質層および第２集電体が積層された長尺帯状の積層体を切断して、シート状の積層体を得る切断工程をさらに含み、
乾燥工程が前記シート状の積層体を乾燥させる工程であることを特徴とする全固体電池の製造方法。
【請求項５】
第１集電体に対して、第１活物質材料を第１方向に延びるストライプ状に塗布して、凹凸形状を有する第１活物質層を形成する第１活物質層形成手段と、
第１活物質層形成手段により第１集電体上に形成された第１活物質層の凹凸形状に追従するように固体電解質材料を塗布して、凹凸形状を有する電解質層を形成する電解質層形成手段と、
電解質層形成手段により第１集電体上に形成された電解質層の凹部を埋めるように第２活物質材料を塗布して、第２活物質層を形成する第２活物質層形成手段と、
第２活物質層形成手段により第１集電体上に形成された第２活物質層の電解質層側とは反対側の表面に第２集電体を貼り付ける集電体貼付手段と、
第１集電体、第１活物質層、電解質層、第２活物質層および第２集電体が積層された積層体を乾燥させる乾燥手段と、
を備えることを特徴とする全固体電池の製造装置。
【請求項６】
請求項５に記載される全固体電池の製造装置において、
第１活物質層形成手段が、シート状の第１集電体に対して第１活物質材料を第１方向に沿ってストライプ状に塗布して、凹凸形状を有する第１活物質層を形成する第１活物質層形成部を有し、
電解質層形成手段が、第１集電体上に形成された第１活物質層の凹凸形状に追従するように固体電解質材料を塗布して、凹凸形状を有する電解質層を形成する電解質層形成部を有し、
第２活物質層形成手段が、第１集電体上に形成された電解質層の凹部を埋めるように第２活物質材料を塗布して、第２活物質層を形成する第２活物質層形成部を有し、
集電体貼付手段が、第１集電体上に形成された第２活物質層の電解質層側とは反対側の表面に第２集電体を貼り付ける集電体貼付部を有し、
乾燥手段が、第１集電体、第１活物質層、電解質層、第２活物質層および第２集電体が積層された積層体を乾燥させる乾燥部を有し、
第１活物質層形成部から電解質層形成部に第１集電体および第１活物質層からなる積層体を搬送し、電解質層形成部から第２活物質層形成部に第１集電体、第１活物質層および電解質層からなる積層体を搬送し、第２活物質層形成部から集電体貼付部に第１集電体、第１活物質層、電解質層および第２活物質層からなる積層体を搬送し、集電体貼付部から乾燥部に第１集電体、第１活物質層、電解質層、第２活物質層および第２集電体からなる積層体を搬送する搬送手段をさらに備えることを特徴とする全固体電池の製造装置。
【請求項７】
請求項５に記載される全固体電池の製造装置において、
長尺帯状の第１集電体をその長手方向である第１方向に沿って移動させる移動手段をさらに備え、
第１活物質層形成手段、電解質層形成手段、第２活物質層形成手段および集電体貼付手段によるそれぞれの処理が、移動手段によって移動させられる第１集電体に対して実行されることを特徴とする全固体電池の製造装置。
【請求項８】
請求項７に記載される全固体電池の製造装置において、
第１集電体、第１活物質層、電解質層、第２活物質層および第２集電体が積層された長尺帯状の積層体を切断して、シート状の積層体を得る切断手段をさらに備え、
乾燥手段により前記シート状の積層体を乾燥させることを特徴とする全固体電池の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全固体電池の製造方法および全固体電池の製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばリチウムイオン二次電池のような化学電池を製造する方法としては、正極活物質および負極活物質をそれぞれ付着させた集電体としての金属箔を、セパレータを介して重ね合わせ、セパレータに電解液を含浸させる技術が知られている。しかしながら、電解液として揮発性の高い有機溶剤を含んだ電池は取り扱いに注意が必要であり、またさらなる小型化・大出力化が求められることから、近年では電解液に代えて固体電解質を用い、微細加工により全固体電池を製造するための技術が提案されてきている。
【０００３】
例えば特許文献１には、集電体となる金属箔上に、表面に凹凸を有する活物質層をインクジェット法により形成し、該凹凸を埋めるように固体電解質層、もう一方の活物質層を順次インクジェット法によって立体的に積層する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５‐１１６２４８号公報（例えば、段落００２９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献１に記載の技術（従来技術）では、１回の印刷工程で形成される正負の活物質層および固体電解質層などの異なる機能層が混在する層を、重ね塗りによって多層に積層することによって上記の立体的な構造を得ている。しかしながら、この技術には以下のような問題がある。
【０００６】
第１に、インクジェット法では吐出されるインクが微量であるが故に、活物質層などの一層を所望の立体構造にするために多数回の塗布動作が必要となり、製造に長時間を要し生産性が低い。第２に、１回の塗布動作ごとに乾燥を行っているので、さらに生産性が低下する。
【０００７】
本発明の目的は、上述のような点に鑑み、立体的な構造を有する全固体電池の生産性を向上させることができる全固体電池の製造方法および全固体電池の製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る第１発明（全固体電池の製造方法）は、第１集電体に対して、第１活物質材料を第１方向に沿ってストライプ状に塗布して、凹凸形状を有する第１活物質層を形成する第１活物質層形成工程と、第１活物質層形成工程後に、第１集電体上に形成された第１活物質層の凹凸形状に追従するように固体電解質材料を塗布して、凹凸形状を有する電解質層を形成する電解質層形成工程と、電解質層形成工程後に、第１集電体上に形成された電解質層の凹部を埋めるように第２活物質材料を塗布して、第２活物質層を形成する第２活物質層形成工程と、第２活物質層形成工程後に、第１集電体上に形成された第２活物質層の電解質層側とは反対側の表面に第２集電体を貼り付ける集電体貼付工程と、集電体貼付工程後に、第１集電体、第１活物質層、電解質層、第２活物質層および第２集電体が積層された積層体を乾燥させる乾燥工程と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
この第１発明の方法によれば、乾燥工程を実行するまで、負極活物質層、電解質層および正極活物質層に対して実質的な乾燥処理は実行されず、各層内の溶媒成分は若干、自然蒸発するがその多くは各層内に残存した未乾燥の状態である。そして、乾燥工程において各層を一体的に乾燥処理するので、従来技術のように一層を形成するための複数の塗布動作ごとに乾燥処理を実行する方法と比べて、立体的な構造を有する全固体電池を生産性よく製造することができる。また、負極活物質層などの一層を一度の塗布動作により形成するので、従来技術のように数度の塗布動作により薄い層を積み上げて一層とする方法と比べて、立体的な構造を有する全固体電池を生産性よく製造することができる。
【００１０】
請求項２に係る第２発明は、第１発明において、第１活物質層形成工程が、第１活物質層形成部にてシート状の第１集電体に対して第１活物質材料を第１方向に沿ってトライプ状に塗布して、凹凸形状を有する第１活物質層を形成する工程であり、電解質層形成工程が、電解質層形成部にて第１集電体上に形成された第１活物質層の凹凸形状に追従するように固体電解質材料を塗布して、凹凸形状を有する電解質層を形成する工程であり、第２活物質層形成工程が、第２活物質層形成部にて第１集電体上に形成された電解質層の凹部を埋めるように第２活物質材料を塗布して、第２活物質層を形成する工程であり、集電体貼付工程が、集電体貼付部にて第１集電体上に形成された第２活物質層の電解質層側とは反対側の表面に第２集電体を貼り付ける工程であり、乾燥工程が、乾燥部にて第１集電体、第１活物質層、電解質層、第２活物質層および第２集電体が積層された積層体を乾燥させる工程であり、第１活物質層形成工程後に、第１活物質層形成部から電解質層形成部に第１集電体および第１活物質層からなる積層体を搬送する第１搬送工程と、電解質層形成工程後に、電解質層形成部から第２活物質層形成部に第１集電体、第１活物質層および電解質層からなる積層体を搬送する第２搬送工程と、第２活物質層形成工程後に、第２活物質層形成部から集電体貼付部に第１集電体、第１活物質層、電解質層および第２活物質層からなる積層体を搬送する第３搬送工程と、集電体貼付工程後に、集電体貼付部から乾燥部に第１集電体、第１活物質層、電解質層、第２活物質層および第２集電体からなる積層体を搬送する第４搬送工程と、をさらに含むことを特徴とする。
【００１１】
この第２発明によれば、シート状の第１集電体や積層体に対して第１活物質層形成部などの複数の処理部で各層が形成され、また、処理部間で積層体が搬送される。
【００１２】
請求項３に係る第３発明によれば、第１発明において、第１活物質層形成工程、電解質層形成工程、第２活物質層形成工程および集電体貼付工程が、その長手方向である第１方向に沿って搬送される長尺帯状の第１集電体に対して順次、実行されることを特徴とする。
【００１３】
この第３発明によれば、長尺帯状の第１集電体に対して第１活物質層、電解質層および第２活物質層が形成された後、集電体が貼り付けられる。
【００１４】
請求項４に係る第４発明は、第３発明において、集電体貼付工程と乾燥工程との間に、第１集電体、第１活物質層、電解質層、第２活物質層および第２集電体が積層された長尺帯状の積層体を切断して、シート状の積層体を得る切断工程をさらに含み、乾燥工程が前記シート状の積層体を乾燥させる工程であることを特徴とする。
【００１５】
この第４発明によれば、切断工程によって得られたシート状の積層体に対して乾燥工程が実行されるので、比較的長い処理時間を要する乾燥工程に律速されることなく、乾燥工程より前の工程が実行される。
【００１６】
請求項５に係る第５発明（全固体電池の製造装置）は、第１集電体に対して、第１活物質材料を第１方向に沿ってストライプ状に塗布して、凹凸形状を有する第１活物質層を形成する第１活物質層形成手段と、第１活物質層形成手段により第１集電体上に形成された第１活物質層の凹凸形状に追従するように固体電解質材料を塗布して、凹凸形状を有する電解質層を形成する電解質層形成手段と、電解質層形成手段により第１集電体上に形成された電解質層の凹部を埋めるように第２活物質材料を塗布して、第２活物質層を形成する第２活物質層形成手段と、第２活物質層形成手段により第１集電体上に形成された第２活物質層の電解質層側とは反対側の表面に第２集電体を貼り付ける集電体貼付手段と、第１集電体、第１活物質層、電解質層、第２活物質層および第２集電体が積層された積層体を乾燥させる乾燥手段と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
この第５発明によれば、乾燥手段により乾燥処理が実行されるまで、負極活物質層、電解質層および正極活物質層に対して実質的な乾燥処理は実行されず、各層内の溶媒成分は若干、自然蒸発するがその多くは各層内に残存した未乾燥の状態である。そして、乾燥手段により各層を一体的に乾燥処理するので、従来技術のように一層を形成するための複数の塗布動作ごとに乾燥処理を実行する装置と比べて、立体的な構造を有する全固体電池を生産性よく製造することができる。また、負極活物質層などの一層を一度の塗布動作により形成するので、従来技術のように数度の塗布動作により薄い層を積み上げて一層とする装置と比べて、立体的な構造を有する全固体電池を生産性よく製造することができる。
【００１８】
請求項６に係る第６発明は、第５発明において、第１活物質層形成手段が、シート状の第１集電体に対して第１活物質材料を第１方向に沿ってストライプ状に塗布して、凹凸形状を有する第１活物質層を形成する第１活物質層形成部を有し、電解質層形成手段が、第１集電体上に形成された第１活物質層の凹凸形状に追従するように固体電解質材料を塗布して、凹凸形状を有する電解質層を形成する電解質層形成部を有し、第２活物質層形成手段が、第１集電体上に形成された電解質層の凹部を埋めるように第２活物質材料を塗布して、第２活物質層を形成する第２活物質層形成部を有し、集電体貼付手段が、第１集電体上に形成された第２活物質層の電解質層側とは反対側の表面に第２集電体を貼り付ける集電体貼付部を有し、乾燥手段が、第１集電体、第１活物質層、電解質層、第２活物質層および第２集電体が積層された積層体を乾燥させる乾燥部を有し、第１活物質層形成部から電解質層形成部に第１集電体および第１活物質層からなる積層体を搬送し、電解質層形成部から第２活物質層形成部に第１集電体、第１活物質層および電解質層からなる積層体を搬送し、第２活物質層形成部から集電体貼付部に第１集電体、第１活物質層、電解質層および第２活物質層からなる積層体を搬送し、集電体貼付部から乾燥部に第１集電体、第１活物質層、電解質層、第２活物質層および第２集電体からなる積層体を搬送する搬送手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１９】
この第６発明によれば、シート状の第１集電体や積層体に対して第１活物質層形成部などの複数の処理部で各層が形成され、また、処理部間で積層体が搬送手段により搬送される。
【００２０】
請求項７に係る第７発明によれば、第５発明において、長尺帯状の第１集電体をその長手方向である第１方向に沿って移動させる移動手段をさらに備え、第１活物質層形成手段、電解質層形成手段、第２活物質層形成手段および集電体貼付手段によるそれぞれの処理が、移動手段によって移動させられる第１集電体に対して実行されることを特徴とする。
【００２１】
この第７発明によれば、長尺帯状の第１集電体に対して第１活物質層、電解質層および第２活物質層が形成された後、集電体が貼り付けられる。
【００２２】
請求項８に係る第８発明は、第７発明において、第１集電体、第１活物質層、電解質層、第２活物質層および第２集電体が積層された長尺帯状の積層体を切断して、シート状の積層体を得る切断手段をさらに備え、乾燥手段により前記シート状の積層体を乾燥させることを特徴とする。
【００２３】
この第８発明によれば、切断手段によって得られたシート状の積層体に対して乾燥手段により乾燥処理が実行されるので、比較的長い処理時間を要する乾燥処理に律速されることなく、乾燥処理より前の処理が実行される。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１から請求項８のいずれかに係る発明によれば、立体的な構造を有する全固体電池の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】リチウムイオン二次電池モジュールの構造を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態を模式的に示す平面図である。
【図３】第１実施形態の側面図である。
【図４】負極活物質層形成部を示す図である。
【図５】電解質層形成部を示す図である。
【図６】正極活物質層形成部を示す図である。
【図７】貼付部および集電体供給部を示す図である。
【図８】貼付部を示す図である。
【図９】第１実施形態の動作の流れを示すフロー図である。
【図１０】本発明の第２実施形態を模式的に示す側面図である。
【図１１】負極活物質層形成部などを示す斜視図である。
【図１２】第２実施形態の動作の流れを示すフロー図である。
【図１３】各層の形成状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
＜第１実施形態＞
図１はリチウムイオン二次電池の概略構造を示す図である。より詳しくは、図１（ａ）はこの発明にかかる製造方法により製造される全固体電池の一例としてのリチウムイオン二次電池モジュール１（以下、単に電池モジュール１と称す）の断面構造を示す図である。この電池モジュール１は、負極集電体１１の上に負極活物質層１２、固体電解質層１３、正極活物質層１４および正極集電体１５を順番に積層した構造を有している。この明細書では、Ｘ、ＹおよびＺ座標方向をそれぞれ図１（ａ）に示すように定義する。
【００２７】
図１（ｂ）は負極集電体１１表面に負極活物質層１２を形成した時点での構造を示す斜視図である。図１（ｂ）に示すように、負極活物質層１２はＹ方向に沿って延びる複数のパターン１２１がＸ方向に一定間隔を空けて多数並んだ、ラインアンドスペース構造によりストライプ状に形成されている。一方、固体電解質層１３は固体電解質によって形成された略一定の厚さを有する薄膜であり、上記のように負極集電体１１の上に負極活物質層１２が形成されてなる積層体１００表面の凹凸に追従するように、該積層体１００上面のほぼ全体を一様に覆っている。
【００２８】
また、正極活物質層１４は、その下面側は固体電解質層１３上面の凹凸に沿った凹凸構造を有するが、その上面は略平坦となっている。そして、このように略平坦に形成された正極活物質層１４の上面に正極集電体１５が積層されて、電池モジュール１が形成される。この電池モジュール１に適宜タブ電極が設けられ、複数のモジュールが積層されてリチウムイオン二次電池が構成される。
【００２９】
このような構造を有するリチウムイオン電池モジュール１は、薄型で折り曲げ容易である。また、負極活物質層１２を図示したような凹凸を有する立体的構造として、その体積に対する表面積を大きくしているので、薄い固体電解質層１３を介した正極活物質層１４との対向表面積を大きく取ることができ、充放電特性を向上させることができる。このように、立体的な構造を有するリチウムイオン二次電池は小型で高性能を得ることができるものである。
【００３０】
次に上述の電池モジュール１を製造するための装置（以下、単に「電池の製造装置」と称す）について説明する。図２は本発明の第１実施形態を模式的に示す平面図であり、図３はその側面図である。
【００３１】
図２および図３に示すように第１実施形態に係る電池の製造装置９１は負極活物質層形成部２０、電解質層形成部３０、正極活物質層形成部４０、貼付部５０および乾燥部７０を備える。また、貼付部５０の（＋Ｙ）側には集電体供給部５００が並設されている。
【００３２】
負極活物質層形成部２０などの前方側（−Ｘ側）には上記各部に対してシート状の負極集電体１１や後述する積層体を搬送するための搬送機構８が配置されている。搬送機構８の本体上部にはＸ−Ｙ平面内において移動自在であり、かつ、Ｚ軸方向に昇降自在なハンド８ａが設けられている。ハンド８ａは図示しない吸着保持機構を備え、その上面で負極集電体１１の下面を吸着保持する。搬送機構８の下部には、搬送機構８の本体をＹ方向に沿って移動させるための駆動機構８ｂがＹ方向に延設される。なお、搬送機構８が本発明の搬送手段に相当する。
【００３３】
搬送機構８の駆動機構８ｂの一方の端部側（−Ｙ側）には、カセット載置部９が配置される。カセット載置部９には複数のシート状の負極集電体１１を収納するカセット９ａが載置される。負極集電体１１は金属箔であり、例えば銅箔である。薄い銅箔は搬送や取り扱いが難しいので、例えば片面をガラス板等のキャリアに貼り付ける等により搬送性を高めておくことが好ましい。そして、負極集電体１１である銅箔が貼り付けられた複数のガラス板をカセット９ａに収納しておいてもよい。また、カセット９ａは後述する乾燥部７０による乾燥処理を終えた電池モジュール１も収納可能な構造となっている。
【００３４】
搬送機構８の駆動機構８ｂの他方の端部側（＋Ｙ側）には、乾燥部７０が配置される。乾燥部７０は後述する複数の積層体１０２を乾燥させる。制御部７はＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを有するコンピュータを備え、上記負極活物質形成部２０などの各部および搬送機構８の動作などを統括的に制御する。
【００３５】
図４は負極活物質層形成部２０を示す図である。負極活物質層形成部２０は負極集電体１１の一方面に、負極活物質を含む負極極活物質材料２２をノズルディスペンス法、中でも負極活物質材料を吐出する第１ノズル２１を塗布対象面に対し相対移動させるノズルスキャン法により塗布する。なお、負極活物質層形成部２０が本発明の第１活物質層形成部に相当し、負極集電体１１が本発明の第１集電体に相当する。
【００３６】
図４（ａ）はノズルスキャン法による塗布の様子を側面から見た図、図４（ｂ）は同じ様子を斜め上方から見た図である。ノズルスキャン法では、負極活物質材料２２を吐出するための吐出口（図示省略）が複数穿設された第１ノズル２１を負極集電体１１の上方に配置し、吐出口から一定量の負極活物質材料２２を吐出させながら、第１ノズル２１を負極集電体１１に対し相対的に矢印方向Ｄｎ１に一定速度で走査移動させる。こうすることで、負極集電体１１上には負極活物質材料２２がＹ方向に沿ったストライプ状に塗布される。第１ノズル２１に複数の吐出口を設ければ１回の走査移動で複数のストライプを形成することができ、必要に応じて走査移動を繰り返すことで、負極集電体１１の全面にストライプ状に負極活物質材料を塗布することができる。これを乾燥硬化させることで、負極集電体１１の上面に負極活物質層１２が形成される。また、負極活物質材料に光硬化性樹脂を添加し塗布後に光照射して硬化させるようにしてもよい。なお、負極活物質層１２が本発明の第１活物質層に相当する。
【００３７】
この時点では、略平坦な負極集電体１１の表面に対して活物質層１２を盛り上げた状態（凹凸形状）となっており、単に上面が平坦となるように負極活物質材料を塗布する場合に比べて、活物質の使用量に対する表面積を大きくすることができるので、後に形成される正極活物質層との対向面積を大きくなり、充放電特性を向上させることができる。
【００３８】
負極活物質材料はペースト状であり、例えば、負極活物質としてのチタン酸リチウム（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）に、導電助剤としてのアセチレンブラックまたはケッチェンブラック、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、スチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、溶剤としてのＮ−メチル−2−ピロリドン（ＮＭＰ）などを混合したものを用いることができる。負極活物質材料の粘度としては、例えばせん断速度1ｓ-1（１／秒）で１ｍＰａ・ｓ（パスカル秒）ないし１００Ｐａ・ｓ程度が望ましい。なお、負極活物質として上記チタン酸リチウムの他に例えば黒鉛、金属リチウム、ＳｎＯ２、合金系などを用いることが可能である。この負極活物質材料が本発明の第１活物質材料に相当する。
【００３９】
図５は電解質層形成部３０を示す図であり、スピンコート法による固体電解質材料の塗布の様子を模式的に示す図である。図５に示すように、負極集電体１１と負極活物質層１２とを積層してなる積層体１００は、鉛直方向（Ｚ方向）の回転軸周りを所定の回転方向Ｄrに回転自在の回転ステージ３２に略水平に載置される。そして、回転ステージ３２が所定の回転速度で回転し、回転ステージ３２の回転軸上の上部位置に設けられた第２ノズル３１から高分子電解質材料を含む固体電解質材料３３が積層体１００に向かって吐出される。積層体１００に滴下された固体電解質材料は遠心力によって周囲に広がり、余分な固体電解質材料は積層体１００の端部から振り切られる。こうすることで、積層体１００の上面は薄く均一な固体電解質材料によって覆うことによって電解質層１３が形成される。なお、この時点では電解質層１３は溶媒成分を含み未乾燥の状態である。スピンコート法では、塗布液の粘度および回転ステージ３２の回転速度によって膜厚を制御することができ、積層体１００のような表面に凹凸構造を有する被処理物に対してもその凹凸に追従する厚さの均一な薄膜を形成することについても十分な実績がある。
【００４０】
固体電解質層１３の厚さについては任意であるが、正負の活物質層間が確実に分離され、また内部抵抗が許容値以下となるような厚さであることが必要である。なお、表面積を増大させるために設けた負極活物質層１２の凹凸の意義を滅却しない、という観点からは、固体電解質層１３の厚さ（図１（ａ）の符号ｔ１３）が負極活物質層１２の凹凸の高低差（図１（ａ）の符号ｔ１２）よりも薄いことが望ましい。
【００４１】
固体電解質材料３３は液状であり、固体電解質として機能する高分子電解質材料、例えばポリエチレンオキシドおよび／またはポリスチレンなどの樹脂に、支持塩としての例えば六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）および溶剤としての例えばジエチレンカーボネートなどを混合したものを用いることができる。支持塩としては、六フッ化リン酸リチウムに代えて、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）またはリチウムビストリフルオロメタンスルホニルイミド（ＬｉＴＦＳＩ）を用いるようにしてもよい。
【００４２】
図６は正極活物質層形成部４０を示す図であり、ドクターブレード法による正極活物質材料４４の塗布の様子を模式的に示す図である。より詳しくは、図５（ａ）はドクターブレード法による塗布の様子を側面から見た図、図５（ｂ）は同じ様子を斜め上方から見た図である。正極活物質材料４４を吐出する第３ノズル４１は積層体１０１に対して相対的に方向Ｄｎ２（この例ではＹ方向）に走査移動される。第３ノズル４１の移動方向Ｄｎ２において第３ノズル４１の後方側にはドクターブレード４２が取り付けられている。ドクターブレード４２の下端は、積層体１０１の上面に形成された電解質層１３よりも上方位置で、吐出された正極活物質材料４４の上面に接触する。これにより、正極活物質材料４４の上面が平らに均される。
【００４３】
第３ノズル４１としては、図４に示した第１ノズル２１のように多数の吐出口を有するものであってもよいし、移動方向Ｄｎ２に直交する方向（この例ではＸ方向）に延びるスリット状の吐出口を有するものであってもよい。
【００４４】
このようにして正極活物質を含む正極活物質材料４４を積層体１００に塗布することで、電解質層１３の凹部が正極活物質材料で埋められ、その下面が電解質層１３の凹凸に沿った凹凸を有する一方、上面が略平坦な正極活物質層１４が積層体１００上に形成され、積層体１０１が形成される。なお、正極活物質層形成部４０が本発明の第２活物質層形成部に相当し、正極活物質層１４が本発明の第２活物質層に相当する。
【００４５】
正極活物質材料４４はペースト状であり、例えば正極活物質材料としてのコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）に、導電助剤としてのアセチレンブラック、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、溶剤としてのＮ−メチル−2−ピロリドン（ＮＭＰ）などを混合したものを用いることができる。本実施形態にて電解質層１３の支持塩として用いている六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）は水と反応して分解する性質を有している。従って、電解質層１３に直接接触する正極活物質材料および負極活物質材料の溶媒として水が含まれていると、この溶媒の水と六フッ化リン酸リチウムが反応して分解するおそれがある。このため、正負極の活物質を含む材料の溶媒としては水を含まないものが好ましく、本実施形態では例えば有機溶媒であるＮＭＰを用いている。なお、正極活物質材料としては、ＬｉＣｏＯ２の他に、ＬｉＮｉＯ２またはＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＭｎＰＯ４、ＬｉＭｎ２Ｏ４、またＬｉＭｅＯ２（Ｍｅ＝ＭｘＭｙＭｚ；Ｍｅ、Ｍは遷移金属、ｘ＋ｙ＋ｚ＝1）で代表的に示される化合物、例えばＬｉＮｉ1/3Ｍｎ1/3Ｃｏ1/3Ｏ２、ＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ２などを用いることができる。また、正極活物質材料４４の粘度としては、負極活物質材料と同じく、例えばせん断速度1ｓ-1で１ｍＰａ・ｓないし１００Ｐａ・ｓ程度が望ましい。なお、正極活物質材料４４が本発明の第２活物質材料に相当する。
【００４６】
図７は貼付部５０および集電体供給部５００を示す側面図である。図７に示すように貼付部５０は積層体１０１を水平に支持するステージ５３を備える。このステージ５３の上方には押圧部５２が設けられる。押圧部５２はステージ５３に対して昇降する。
【００４７】
貼付部５０の（＋Ｙ）方向側には集電体供給部５００が並設されている。集電体供給部５００は正極集電体１５を水平に支持するためステージ５０４を備える。ステージ５０４には複数枚の正極集電体１５が積層された状態で載置される。正極集電体１５はシート状の金属箔であり、例えばアルミニウム箔である。なお、正極集電体が本発明の第２集電体に相当する。
【００４８】
シャトル機構５０１は集電体供給部５００から貼付部５０内に配置された積層体１０１上に正極集電体１５を搬送する。シャトル機構５０１は一対の吸着部５０２およびガイド５０３を備える。一対の吸着部５０２は正極集電体１５の両端を上方から吸着保持する。ガイド５０３は集電体供給部５００から貼付部５０に亘って設けられる。このシャトル機構５０１の動作は次の通りである。すなわち、シャトル機構５０１は集電体供給部５００のステージ５０４上に水平に積層支持された複数の正極集電体１５に対して一対の吸着部５０２を下降させ、一対の吸着部５０２の下面を最上部に配置された正極集電体１５の両端部に当接させる。この状態で一対の吸着部５０２により正極集電体１５を吸着保持する。正極集電体１５を吸着保持した一対の吸着部５０２を上昇させた後、ガイド５０３に沿って（−Ｙ）方向に移動させ、貼付部５０のステージ５３上に水平支持された積層体１０１の上方で停止させる。一対の吸着部５０２を積層体１０１に対して下降させて、正極集電体１５の下面を積層体１０１の上面である正極活物質層１４の上面に当接させる。
【００４９】
ここで、図８に示すように一対の吸着部５０２に吸着保持された正極集電体１５を積層体１０１に当接させた状態で、貼付部５０は押圧部５２を正極集電体１５の上面に向けて下降させる。貼付部５０は押圧部５２の下面を正極集電体１５の上面のほぼ全面に当接させた状態で、正極集電体１５を積層体１０１に対して押圧する。この状態でシャトル機構５０１は一対の吸着部５０２による吸着保持を解除した後、一対の吸着部５０２を上昇させて、一対の吸着部５０２を正極集電体１５から離間させる。次に貼付部５０は押圧部５２を上昇させて、押圧部５２を正極集電体１５から離間させる。この動作により積層体１０１に正極集電体１５が貼り付けられ、積層体１０２となる。
【００５０】
上述のように貼付部５０において正極集電体１５を積層体１０１に貼り付ける動作は、積層体１０１の正極活物質層１４が硬化しないうちに、その上面に正極集電体１５を重ねられる。こうすることで、正極活物質層１４と正極集電体１５とを互いに密着させて接合することができる。また正極活物質層１４の上面は平らに均されているので、正極集電体１５を隙間なく積層することが容易となっている。
【００５１】
図１および図２に示す乾燥部７０はその内部に複数の積層体１０２を収納可能に構成されている。そして、乾燥部７０は内部に収納された積層体１０２に対して、例えば加熱された気体（熱風）を供給し、積層体１０２内の負極活物質層１２、電解質層１３および正極活物質層１４内に残存する溶媒成分を気化させて積層体１０２を乾燥処理する。
【００５２】
次に上述のように構成された電池の製造装置９１の動作について図９を参照して説明する。図９は第１実施形態の動作の流れを示すフロー図である。まず、図９のステップＳ１０に示す負極集電体搬入工程おいて、図１および図２に示す搬送機構８の本体を駆動機構８ｂによってカセット載置部９に対向する位置まで移動させる。次に搬送機構８のハンド８ａを進退させることによってカセット載置部９に載置されたカセット９ａ内に収納された負極集電体１１を取り出す。そして、ハンド８ａにより負極集電体１１を保持した搬送機構８の本体を駆動機構８ｂによって負極活物質層形成部２０に対向する位置まで移動させる。次にハンド８ａを負極活物質層形成部２０内に進入させてハンド８ａから負極活物質層形成部２０内の図示しないステージ上に負極集電体１５を渡した後、ハンド８ａは退出する。
【００５３】
次に負極活物質層形成部２０内に搬入された負極集電体１１に対してステップＳ２０に示す負極活物質層形成工程が実行される。具体的には図４に示すようにノズルスキャン法により、吐出口から一定量の負極活物質材料２２を吐出する第１ノズル２１を負極集電体１１に対し相対的に矢印方向Ｄｎ１に一定速度で走査移動させて、負極集電体１１上に負極活物質材料２２がＹ方向に沿ったストライプ状に塗布される。このように負極集電体１１上にストライプ状に負極活物質材料２２が塗布されて、凹凸形状を有する負極活物質層１２が形成される。ここで積層状態にある負極集電体１１および負極活物質層１２を積層体１００とする。なお、負極活物質層形成工程が本発明の第１活物質層形成工程に相当する。
【００５４】
上記積層体１００を搬送機構８によって負極活物質層形成部２０から電解質形成部３０内の回転ステージ３２上に搬送する（第１搬送工程）。回転ステージ３２上に搬送された積層体１００に対して図９のステップＳ３０に示す電解質層形成工程が実行される。具体的には図５に示すようにスピンコート法により、回転ステージ３２とともに回転する積層体１００に第２ノズル３１から固体電解質材料３３が供給され、積層体１００の凹凸形状を有する上面は固体電解質材料で追従するように覆われて、薄く均一な電解質層１３が形成される。なお、この時点では電解質層１３は溶媒成分を含むので固体の状態ではない。
【００５５】
電解質層１３が形成された積層体を搬送機構８によって電解質形成部３０から正極活物質層形成部４０内の図示しないステージ上に搬送する（第２搬送工程）。正極活物質層形成部４０内に搬送された積層体に対して図９のステップＳ４０に示す正極活物質層形成工程が実行される。具体的には図６に示すようにドクターブレード法により、正極活物質材料４４を吐出する第３ノズル４１を積層体１０１に対して相対的に方向Ｄｎ２に走査移動させつつ、吐出された正極活物質材料４４の上面をドクターブレード４２により平らに均す。この結果、電解質層１３の凹部が正極活物質材料４４で埋められ、下面が電解質層１３の凹凸に沿った凹凸を有する一方、上面が略平坦な正極活物質層１４が積層体上に形成される。このステップＳ３０により正極活物質層１４が形成された負極集電体１１、負極活物質層１２、電解質層１３および正極活物質層１４による積層体を積層体１０１とする。なお、正極活物質層形成工程は本発明の第２活物質層形成工程に相当する。
【００５６】
上記積層体１０１を搬送機構８によって正極活物質層形成部４０から貼付部５０のステージ５３上に搬送する（第３搬送工程）。次に貼付部５０内に搬送された積層体に対して図９のステップＳ５０に示す正極集電体貼付工程が実行される。具体的には図７および図８に示すようにシャトル機構５０１によって集電体供給部５００から積層体１０１上に配置された正極集電体１５を押圧部５２により押圧することにより、積層体１０１の最上層にある正極活物質層１４に正極集電体１５を貼り付ける。このように正極集電体１５が貼り付けられた積層体を積層体１０２とする。
【００５７】
上記積層体１０２を搬送機構８によって貼付部５０から乾燥部７０内に搬送する（第４搬送工程）。乾燥部７０内に搬送された積層体１０２に対して図９のステップＳ６０に示す乾燥工程が実行される。具体的には乾燥部７０は内部に収納された積層体１０２に対して、例えば加熱された気体（熱風）を供給し、積層体１０２を構成する負極活物質層１２、電解質層１３および正極活物質層１４内に残存する溶媒成分を気化させて積層体１０２を乾燥処理する。この乾燥工程が完了すると、図１（ａ）に示す電池モジュール１が完成する。
【００５８】
最後に、ステップＳ７０に示す電池モジュール搬出工程を実行する。具体的には、搬送機構８により乾燥部７０内から電池モジュール１を搬出し、カセット載置部９に載置されたカセット９ａ内に収納する。
【００５９】
上述のように乾燥工程（ステップＳ６０）を実行するまで、負極活物質層１２、電解質層１３および正極活物質層１４に対して実質的な乾燥処理は実行されず、各層内の溶媒成分は若干、自然蒸発するがその多くは各層内に残存した未乾燥の状態である。そして、本実施形態では上記のように乾燥工程において各層を一体的に乾燥処理するので、従来技術のように一層を形成するための複数の塗布動作ごとに乾燥処理を実行する方法と比べて、立体的な構造を有する電池モジュール１を生産性よく製造することができる。また、負極活物質層などの一層を一度の塗布動作により形成するので従来技術のように数度の塗布動作により薄い層を積み上げて一層とする方法と比べて、電池モジュール１を生産性よく製造することができる。
【００６０】
＜第２実施形態＞
次に本発明に係る第２実施形態について説明する。上記第１実施形態ではシート状（枚葉）の負極集電体１１上に負極活物質層１２、電解質層１３、正極活物質層１４および正極集電体１５を順次、積層させて形成された積層体１０２を乾燥させて電池モジュール１を製造する。これに対し、この第２実施形態では長尺帯状（ウエブ状）の負極集電体１１上に順次、上記各層および正極集電体１５を積層させた後、切断することにより得られるシート状の積層体１０３を乾燥させて電池モジュール１ａを製造する。以下、図面を参照して詳しく説明する。
【００６１】
図１０は電池の製造装置の第２実施形態を模式的に示す側面図である。図１０に示すように電池の製造装置９３は負極活物質層形成部２０ａ、電解質層形成部３０ａ、正極活物質層形成部４０ａ、貼付部５０ａ、切断部６０、乾燥部７０ａおよび制御部７ａを備える。また、電池の製造装置９３は長尺帯状の負極集電体１１をその長手方向に沿って搬送するための負極集電体供給部８０および第１コンベア４を備え、さらに切断部６０による切断処理にて得られる積層体１０３を乾燥部７０ａまで搬送するための第２コンベア５および搬送機構６を備える。
【００６２】
負極活物質層形成部２０ａは、長尺帯状の金属箔、例えば銅箔からなる負極集電体１１上に負極活物質層１２を形成する。負極活物質層形成部２０ａは、図１０および図１１に示すように第１ノズル２５を備える。なお、図１１は負極活物質層形成部２０ａなどを示す斜視図である。第１ノズル２５には上記第１実施形態の第１ノズル２１と同様に、負極活物質材料を吐出するための吐出口（図示省略）が第１ノズル２５の下部突出部の下面にＸ方向に沿って複数穿設されている。第１ノズル２５は第１コンベア４１によって（＋Ｙ）方向に向かって搬送される負極集電体１１の上方に配置され、負極集電体１１上に向けて上記複数の吐出口から一定量の負極活物質材料を吐出させる。こうすることで、負極集電体１１上に負極活物質材料によるパターン１２１がＹ方向に沿ったストライプ状に塗布形成され、負極活物質層１２が形成される。なお、第２実施形態における負極活物質材料は第１実施形態において用いた負極活物質材料２２と同様の材料である。
【００６３】
電解質層形成部３０ａは負極活物質層１２上に電解質層１３を形成する。電解質層形成部３０ａは第２ノズル３５を備える。第２ノズル３５はその下部にＸ方向に沿って配列された複数の吐出部３５ａを有する。複数の吐出部３５ａはそれぞれ固体電解質材料を多数の液滴として吐出する。第２ノズル３５は、第１ノズル２５より（＋Ｙ）方向側であり、第１コンベア４１によって（＋Ｙ）方向に向かって搬送される負極集電体１１の上方位置に配置され、負極集電体１１およびパターン１２１上に向けて上記複数の吐出部３５ａから固体電解質材料の多数の液滴をスプレイ状に吐出する。こうすることで、負極集電体１１上に形成された負極活物質層１２の凹凸構造を有する表面に対してその凹凸に沿った厚さの均一な固体電解質材料の薄膜が形成され、電解質層１３が形成される。なお、第２実施形態における固体電解質材料は第１実施形態において用いた固体電解質材料３３と同様の材料である。
【００６４】
正極活物質層形成部４０ａは電解質層１３上に正極活物質層１４を形成する。正極活物質層形成部４０ａは第３ノズル４５を備える。第３ノズル４５には正極活物質材料を吐出するための吐出口（図示省略）が第３ノズル４５の下部突出部の下面にＸ方向に沿ってスリット状に穿設されている。第３ノズル４５は、第２ノズル３５より（＋Ｙ）方向側であり、第１コンベア４１によって（＋Ｙ）方向に向かって搬送される負極集電体１１の上方位置に配置され、電解質層１３に向けて上記スリット状の吐出口から正極活物質材料を帯状に吐出する。こうすることで、電解質層１３の凹部が正極活物質材料により埋められ、下面が電解質層１３の凹凸に沿った凹凸を有する一方、上面が略平坦な正極活物質層１４が形成される。なお、第２実施形態における正極活物質材料は第１実施形態において用いた正極活物質材料４４と同様の材料である。
【００６５】
貼付部５０ａは正極活物質層１４上に長尺帯状の金属箔、例えばアルミ箔からなる正極集電体１５を貼り付ける。貼付部５０ａは、正極活物質層形成部４０ａより（＋Ｙ）方向側であり、第１コンベア４１によって（＋Ｙ）方向に向かって搬送される負極集電体１１の上方位置に配置され、巻出し機構５４、複数の搬送ローラ５６および押圧ローラ５７を備える。貼付部５０ａは巻出し機構５３から巻き出された正極集電体１５を、複数の搬送ローラ５６を介して、第１コンベア４により（＋Ｙ）方向に搬送される負極集電体１１上に形成された正極活物質層１４と、押圧ローラ５７との間に搬送する。このように搬送された正極集電体１５は押圧ローラ５７により正極活物質層１４に対して押圧され、この結果、正極集電体１５が正極活物質層１４に貼り付けられる。
【００６６】
切断部６０は、負極集電体１１、負極活物質層１２、電解質層１３、正極活物質層１４および正極集電体１５が積層された積層体を、製造すべき電池モジュール１ａの大きさに基づいて切断し、シート状（枚葉）の積層体１０３とする。切断部６０は貼付部５０ａより（＋Ｙ）方向側であり、第１コンベア４と第２コンベア５との間の上方に配置されるとともに、昇降駆動される切断刃６４を備える。切断部６０はその先端（＋Ｙ側端）側が第２コンベア５上に載置され、その後端（−Ｙ側端）側が第１コンベア上に載置されている上記長尺帯状の積層体に対して切断刃を下降させることにより、積層体を切断してシート状（枚葉）の積層体１０３とする。なお、切断部６０が本発明の切断手段に相当する。
【００６７】
乾燥部７０ａは複数の積層体１０３を乾燥処理する。乾燥部７０ａは第２コンベア５より（＋Ｙ）方向側に搬送機構６を挟んで配置され、複数の積層体１０３が載置される複数の棚７４と、この棚７４に載置された積層体１０３に対して例えば加熱された気体（熱風）を供給する図示しない加熱機構とを備える。
【００６８】
負極集電体供給部８０は、第１コンベア４より（−Ｙ）方向側に配置され、第１コンベア４の無端ベルト４ａ上に長尺帯状の負極集電体１１を供給する。負極集電体供給部８０より（＋Ｙ）方向側には第１コンベア４が配置される。第１コンベア４は無端ベルト４ａを備え、この無端ベルト４ａを図示時計回りの方向に回転駆動することにより、負極集電体１１を搬送する。この第１コンベア４が本発明の移動手段に相当する。第１コンベア４より（＋Ｙ）方向側には第２コンベア５が配置される。第２コンベア５は無端ベルト５ａを備え、この無端ベルト５ａを図示時計回りの方向に回転駆動することにより、切断部６０により切断される前の上記積層体および切断後の積層体１０３を搬送する。また、第２コンベア５上に載置された積層体１０３を第２コンベア５の上方に突き上げる図示しない突き上げ機構が設けられている。
【００６９】
第２コンベア５より（＋Ｙ）方向側には搬送機構６が配置される。この搬送機構６は第２コンベア５の上方に突き上げ機構により突き上げられた積層体１０３を乾燥部７０内に搬送する。搬送機構６の本体上部にはＸ−Ｙ平面内において移動自在であり、かつ、Ｚ軸方向に昇降自在なハンド６ａが設けられている。ハンド６ａは図示しない吸着保持機構を備え、その上面で積層体１０３を吸着保持する。制御部７ａはＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを有するコンピュータを備え、上記負極活物質形成部２０ａなどの各部、第１コンベア４、第２コンベア５および搬送機構６の動作などを統括的に制御する。
【００７０】
次に上述のように構成された電池の製造装置９３の動作について図１２を参照して説明する。図１２は第２実施形態の動作の流れを示すフロー図である。まず、図１２のステップＳ１１に示す負極集電体巻出工程おいて、図１０に示す負極集電体供給部８０内に配置されたロール状に巻かれている負極集電体１１を巻出機構８４によって長尺帯状に巻き出す。また、巻き出された負極集電体１１を複数の搬送ローラ８６などによって第１コンベア４の無端ベルト４ａ上に供給する。無端ベルト４ａ上に供給された負極集電体１１は無端ベルト４ａおよび複数の押えローラ２によって（＋Ｙ）方向に向かって搬送される。このように負極集電体１１を搬送させつつ、以下に説明するステップＳ２１に示す負極活物質層形成工程からステップＳ５１に示す正極集電体貼付工程までが実行される。
【００７１】
次に、図１２のステップＳ２１に示す負極活物質層形成工程において、（＋Ｙ）方向に向かって搬送される負極集電体１１の上面に向けて、負極活物質層形成部２０ａが備える第１ノズル２５の複数の吐出口から負極活物質材料が線状に吐出される。この結果、Ｙ方向に延びる複数の凸状のパターン１２１が互いに平行に配列されたストライプ状の負極活物質層１２が形成される。図１３（Ａ）は図１１に示すＡ−Ａ線断面であり、負極活物質層形成工程後の状態を示す図である。図１３（Ａ）に示すように負極活物質層１２は、Ｘ方向に沿って配列された複数のパターン１２１により凸部が形成され、また、パターン１２１間の空間と負極集電体１１の表面（上面）とで凹部が形成された凹凸形状となっている。
【００７２】
次に図１２のステップＳ３１に示す電解質層形成工程において、（＋Ｙ）方向に向かって搬送される負極集電体１１上に形成された負極活物質層１２に向けて、電解質層形成部３０ａが備える第２ノズル３５の複数の吐出部３５ａから固体電解質材料がスプレイ状に吐出される。この結果、負極活物質材料層１２の凹凸形状に追従するように固体電解質材料が塗布され、凹凸形状を有する電解質層１３が形成される。図１３（Ｂ）は図１１に示すＢ−Ｂ線断面であり、電解質層形成工程後の状態を示す図である。なお、この時点では電解質層１３は溶媒成分を含むので固体の状態ではない。
【００７３】
次に図１２のステップＳ４１に示す正極活物質層形成工程において、（＋Ｙ）方向に向かって搬送される負極集電体１１上に形成された電解質層１３に向けて、正極活物質層形成部４０ａが備える第３ノズル４５の吐出部から正極活物質材料が帯状に吐出される。この結果、電解質層１３の凹部を埋めるように正極活物質材料が塗布され、正極活物質層１４が形成される。図１３（Ｃ）は図１１に示すＣ−Ｃ線断面であり、正極活物質層形成工程後の状態を示す図である。
【００７４】
次に図１２のステップＳ５１に示す正極集電体貼付工程において、貼付部５０ａの巻出し機構５４から巻き出され、搬送ローラ５６により正極活物質層１４の上面に供給された正極集電体１５が押圧ローラ５７により正極活物質層１４側に押圧される。この結果、正極活物質層１４に正極集電体１５が貼り付けられる。図１３（Ｄ）は、正極集電体貼付工程後以降の積層体の状態を示す断面図である。図１３（Ｄ）に示すように正極集電体１５は正極活物質層１４の電解質層１３側とは反対側の表面に貼り付けられる。
【００７５】
上記のように第１コンベア４によってその長手方向であるＹ方向に沿って搬送される長尺帯状の負極集電体１１に対して、負極活物質層形成工程、固体電解質形成工程、正極活物質層形成工程および正極集電体貼付工程が順次、実行される。
【００７６】
第１コンベア４により（＋Ｙ）方向に搬送される正極集電体貼付工程後の負極集電体１１を含む長尺帯状の積層体の先端が第２コンベア５に進入するとこの先端部は第２コンベア５により（＋Ｙ）方向に搬送される。積層体の先端部が製造すべき電池モジュール１ａの大きさの分だけ第２コンベア５上に進入したとき、制御部７ａは第１コンベア４および第２コンベア５の駆動を停止し、積層体を静止状態とする。このとき、制御部７ａは負極集電体供給部８０による負極集電体１１の供給動作と、貼付部５０による正極集電体１５の供給動作も停止する。この状態で図１２のステップＳ５２に示す切断工程が実行される。
【００７７】
図１２のステップＳ５２に示す切断工程において、切断部６０はその先端（＋Ｙ側端）側が第２コンベア５上に載置され、その後端（−Ｙ側端）側が第１コンベア上に載置され、静止状態にある長尺帯状の積層体に対して切断刃６４を下降させることにより、積層体を切断してシート状（枚葉）の積層体１０３とする。
【００７８】
切断工程（ステップＳ５２）が完了すると制御部７ａは、第１コンベア４および第２コンベア５による負極集電体１１や積層体の搬送動作を再開するとともに、負極集電体供給部８０による負極集電体１１の供給動作および貼付部５０による正極集電体１５の供給動作を再開する。そして、上記負極集電体巻出工程（ステップＳ１１）から切断工程（ステップＳ５２）が実行される。このように製造すべき電池モジュール１ａの単位ごとに上記搬送動作および供給動作が間欠的に実行されるとともに、上記負極集電体巻出工程（ステップＳ１１）から切断工程（ステップＳ５２）までが実行される。
【００７９】
切断工程（ステップＳ５２）により得られたシート状の積層体１０３は、図示しない突き上げ機構により、第２コンベア５の上方に突き上げられ、その下面が搬送機構６のハンド６ａの上面に吸着保持される。積層体１０３を吸着保持したハンド６ａはＸ−Ｙ平面内で進退、旋回動作を行うとともに適宜に昇降動作を行うことで、乾燥部７０ａ内の棚７４上に積層体１０３を搬送して載置する。
【００８０】
乾燥部７０ａ内の棚７４上に載置された積層体１０３に対して図１２のステップＳ６１に示す乾燥工程が実行される。具体的には、図示しない加熱機構により例えば加熱された気体（熱風）を積層体１０３に供給して、積層体１０３を構成する負極活物質層１２、電解質層１３および正極活物質層１４内に残存する溶媒成分を気化させて積層体１０３を乾燥処理する。この乾燥工程が完了すると、電池モジュール１ａが完成する。なお、この乾燥工程は乾燥部７０ａ内に順次、搬入される複数の積層体１０３に対して実行される。
【００８１】
最後に、ステップＳ７１にて電池モジュール１ａを乾燥部７０ａから搬出する（電池モジュール搬出工程）。この搬出動作は搬送機構６により行ってもよいし、他の搬送機構によって行ってもよく、その搬出先は第１実施形態のようにカセットとすればよい。
【００８２】
上述のように乾燥工程（ステップＳ６１）を実行するまで、負極活物質層１２、電解質層１３および正極活物質層１４に対して実質的な乾燥処理は実行されず、各層内の溶媒成分は若干、自然蒸発するがその多くは各層内に残存した未乾燥の状態である。そして、本実施形態では上記のように乾燥工程において各層を一体的に乾燥処理するので、従来技術のように一層を形成するための複数の塗布動作ごとに乾燥処理を実行する方法と比べて、立体的な構造を有する電池モジュール１ａを生産性よく製造することができる。また、負極活物質層などの一層を一度の塗布動作により形成するので従来技術のように数度の塗布動作により薄い層を積み上げて一層とする方法と比べて、電池モジュール１ａを生産性よく製造することができる。
【００８３】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、各工程において適用する塗布方法は上記に限定されるものではなく、当該工程の目的に適うものであれば他の塗布方法を適用してもよい。例えば、上記した第１実施形態では、電解質層形成工程においてスピンコート法を適用しているが、塗布対象面の凹凸に追従した薄膜を形成することのできる方法であれば他の方法、例えば第２実施形態の固体電解質形成工程で用いたようなスプレーコート法によって固体電解質材料を塗布するようにしてもよい。
【００８４】
また例えば、上記第１実施形態では、正極活物質層形成工程にてドクターブレード法を適用しているが、電解質層の凹部を正極活物質層で埋めることが可能な塗布方法であれば他の方法であってもよい。例えばノズルスキャン法や第２実施形態のようなスリットコート法、バーコート法などで塗布するようにしてもよい。逆に第２実施形態においてスリットコート法に替えて、ドクターブレード法、ノズルスキャン法、バーコート法などの他の塗布方法を採用してもよい。
【００８５】
また、上記実施形態では負極集電体上に負極活物質層、電解質層、正極活物質層および正極集電体を順次積層しているが、これとは反対に、正極集電体上にストライプ状のパターンを有する正極活物質層を形成した後、その上に電解質層、負極活物質層および負極集電体を順次、積層するようにしてもよい。この場合、正極集電体が本発明の第１集電体に相当し、正極活物質層が本発明の第１活物質層に相当し、正極活物質材料が第１活物質材料に相当し、負極活物質層が本発明の第２活物質層に相当し、負極活物質材料が本発明の第２活物質材料に相当し、負極集電体が本発明の第２集電体に相当する。
【００８６】
また、上記実施形態では負極集電体１１の表面上に直接、負極活物質層１２のパターン１２１を形成する。この形成方法に替えて負極集電体１１の表面に負極活物質材料による平坦膜を形成した後、この平坦膜上にストライプ状にパターン１２１を形成してもよい。正極活物質層をストライプ状に形成する上記変形例においても同様である。
【００８７】
また、上記第２実施形態では長尺帯状の積層体を切断して得られるシート状の積層体１０３に対して乾燥処理を行う。この方法に替えて、長尺帯状の積層体に対して乾燥処理を行った後、切断処理を実行してもよい。但し、乾燥工程はその前工程である負極活物質層形成工程などの塗布工程と比較して長い処理時間を必要とするので、上記第２実施形態のように切断後に複数の積層体１０３に対して乾燥処理を実行する方が、乾燥処理に率速されることなく、乾燥工程より前の工程が実行できるので、より生産性が高くなる。
【００８８】
また、上記実施形態の乾燥工程では熱風による乾燥処理を実行しているが乾燥方式はこれに限定されず、例えば積層体の周囲雰囲気を減圧状態として乾燥処理する減圧乾燥処理方式を用いてもよい。また、各工程間において熱風乾燥機を設けて各層内の溶媒成分を若干、乾燥させる予備乾燥工程を設けてもよい。
【００８９】
また、上記実施形態で例示した集電体、活物質、電解質等の材料はその一例を示したものであってこれに限定されず、リチウムイオン二次電池の構成材料として用いられる他の材料を使用してリチウムイオン電池を製造する場合においても、本発明の製造方法を好適に適用することが可能である。また、リチウムイオン二次電池に限らず、他の材料を用いた化学電池（全固体電池）全般の製造に本発明を適用することが可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１、１ａ  電池モジュール
４  第１コンベア
５  第２コンベア
６  搬送機構
７、７ａ  制御部
８  搬送機構
１１  負極集電体
１２  負極活物質層
１３  電解質層
１４  正極活物質層
１５  正極集電体
２０、２０ａ  負極活物質層形成部
３０、３０ａ  電解質層形成部
４０、４０ａ  正極電解質層形成部
６０  切断部
７０、７０ａ  乾燥部
９１  電池の製造装置（第１実施形態）
９３  電池の製造装置（第２実施形態）
１０２、１０３  積層体
【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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