(57)【要約】【課題】電極ペーストの利用効率を確保しつつ塗工品質を確保できる塗工装置を提供する。【解決手段】塗工装置３は、金属箔２への電極ペーストＰの非塗工時に塗工ヘッド１３が回収容器１４の上方に位置するように塗工ヘッド１３及び回収容器１４の少なくとも一方を駆動する駆動部１５を備え、搬送部１１は、下方側から搬送される金属箔２の搬送方向を上方側に折り返す塗工ロール２４を有し、塗工ヘッド１３は、電極ペーストＰを吐出する吐出口１３ｂが下方を向き、電極ペーストＰの塗工時に、吐出口１３ｂが塗工ロール２４と鉛直線Ｌとの接点２４ａから塗工ロール２４の頂部２４ｂまでの位置に対向するように塗工ロール２４の上方に配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に電極ペーストを塗工する塗工装置であって、
前記基材を搬送する搬送部と、
前記搬送部によって搬送される前記基材に向けて前記電極ペーストを吐出する塗工ヘッドと、
前記塗工ヘッドから吐出された前記電極ペーストの未使用部分を回収する回収容器と、
前記基材への前記電極ペーストの非塗工時に前記塗工ヘッドが前記回収容器の上方に位置するように前記塗工ヘッド及び前記回収容器の少なくとも一方を駆動する駆動部と、を備え、
前記搬送部は、下方側から搬送される前記基材の搬送方向を上方側に折り返す折返しロールを有し、
前記塗工ヘッドは、前記電極ペーストを吐出する吐出口が下方を向き、前記電極ペーストの塗工時に、前記吐出口が前記折返しロールと鉛直線との接点から前記折返しロールの頂部までの位置に対向するように前記折返しロールの上方に配置されている塗工装置。
【請求項２】
前記塗工ヘッドは、前記電極ペーストの塗工時に、前記吐出口が前記折返しロールと鉛直線との接点に対向するように前記折返しロールの上方に配置されている請求項１記載の塗工装置。
【請求項３】
前記駆動部は、前記電極ペーストの非塗工時に、前記塗工ヘッドを前記折返しロール上から前記回収容器上に駆動する請求項１又は２記載の塗工装置。
【請求項４】
前記回収容器は、前記電極ペーストの未使用部分を収容する本体部と、前記本体部から突出するように設けられ、前記電極ペーストの未使用部分を受けて前記本体部にガイドするガイド板とを有し、
前記駆動部は、前記電極ペーストの非塗工時に、前記ガイド板が前記塗工ヘッドと前記折返しロールとの間に位置するように前記回収容器を駆動する請求項１又は２記載の塗工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池といった二次電池の電極の製造には、金属箔等の基材に電極ペーストを塗工する塗工装置が用いられる。従来の塗工装置としては、例えば特許文献１に記載の塗工装置がある。この従来の塗工装置では、スラリーを吐出する吐出口を備えて略水平に配置される塗工ヘッドにおいて、基材に塗工されたスラリーに接触して平坦化する部分が下流側ダイ板に設けられていると共に、上流側ダイ板を下流側ダイ板に向けて押圧することでスラリーの厚さを調整する調整機構が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２０２５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述したような従来の塗工装置では、塗工ヘッド内で電極ペーストが滞留し、経時的に成分の沈降が生じることがある。成分の沈降が生じた電極ペーストが塗工ヘッドから吐出されると、沈降物によって塗工後の電極ペーストにスジ（線）などが生じ、塗工品質が低下してしまうおそれがある。
【０００５】
このような問題に対し、例えば塗工ヘッドを下向きにし、自重によって電極ペーストを常に吐出させることで、塗工ヘッド内での電極ペーストの滞留・沈降を抑制する手法が考えられる。しかしながら、基材に対して単純に塗工ヘッドを下向きに配置したのでは、塗工の終了の際或いは間欠塗工を行う際に電極ペーストの吐出が継続していることが問題となる。また、電極ペーストの吐出が継続していることで、電極ペーストの無駄が生じることも問題となる。
【０００６】
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、電極ペーストの利用効率を確保しつつ塗工品質を確保できる塗工装置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】
【０００７】
上記課題の解決のため、本発明に係る塗工装置は、基材に電極ペーストを塗工する塗工装置であって、基材を搬送する搬送部と、搬送部によって搬送される基材に向けて電極ペーストを吐出する塗工ヘッドと、塗工ヘッドから吐出された電極ペーストの未使用部分を回収する回収容器と、基材への電極ペーストの非塗工時に塗工ヘッドが回収容器の上方に位置するように塗工ヘッド及び回収容器の少なくとも一方を駆動する駆動部と、を備え、搬送部は、下方側から搬送される基材の搬送方向を上方側に折り返す折返しロールを有し、塗工ヘッドは、電極ペーストを吐出する吐出口が下方を向き、電極ペーストの塗工時に、吐出口が折返しロールと鉛直線との接点から折返しロールの頂部までの位置に対向するように折返しロールの上方に配置されている。
【０００８】
この塗工装置では、塗工ヘッドの吐出口が下方を向いている。このため、自重によって電極ペーストを常に吐出させることで、塗工ヘッド内での電極ペーストの滞留・沈降を抑制できるので、塗工品質を確保できる。また、この塗工装置では、電極ペーストの塗工時に、吐出口が折返しロールと鉛直線との接点から折返しロールの頂部までの位置に対向するように、塗工ヘッドが折返しロールの上方に配置されている。これにより、電極ペーストの塗工時及び非塗工時の切り替えを速やかに実施することが可能となり、基材上の電極ペーストの形状の崩れを防止できる。また、回収容器によって電極ペーストの未使用部分を速やかに回収できるので、電極ペーストの利用効率を確保できる。
【０００９】
塗工ヘッドは、電極ペーストの塗工時に、吐出口が折返しロールと鉛直線との接点に対向するように折返しロールの上方に配置されていてもよい。この場合、電極ペーストの塗工時から非塗工時に切り替わったときに、塗工ヘッドを基材上から一層速やかに退かすことが可能となる。
【００１０】
駆動部は、電極ペーストの非塗工時に、塗工ヘッドを折返しロール上から回収容器上に駆動してもよい。この場合、簡便に電極ペーストの塗工・非塗工を切り替えることができる。
【００１１】
回収容器は、電極ペーストの未使用部分を収容する本体部と、本体部から突出するように設けられ、電極ペーストの未使用部分を受けて本体部にガイドするガイド板とを有し、駆動部は、電極ペーストの非塗工時に、ガイド板が塗工ヘッドと折返しロールとの間に位置するように回収容器を駆動してもよい。この場合、ガイド板によって電極ペーストの未使用部分を一層効率良く回収できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電極ペーストの利用効率を確保しつつ塗工品質を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る塗工装置を含んで構成される電極製造ラインの一例を示す概略図である。
【図２】図１に示した塗工装置における電極ペーストの塗工時の様子の一例を示す要部拡大図である。
【図３】図１に示した塗工装置における電極ペーストの非塗工時の様子の一例を示す要部拡大図である。
【図４】図１に示した塗工装置における電極ペーストの非塗工時の様子の変形例を示す要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る塗工装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１５】
本実施形態では、塗工装置を用いて構成される電極製造ライン中の塗工工程及び乾燥工程について説明する。電極製造ラインで製造される電極は、例えば二次電池又は電気二重層キャパシタ等の蓄電装置に用いられる電極である。二次電池としては、例えばリチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池が挙げられる。
【００１６】
二次電池の電極は、例えば矩形をなす金属箔と、金属箔の表裏両面にそれぞれ形成された活物質層とによって構成される。活物質層は、金属箔の表裏両面に電極ペーストがそれぞれ塗工されることで形成されている。電極には、電極ペーストが塗工されていないタブも設けられている。
【００１７】
正極の金属箔は、例えばアルミニウム箔であり、負極の金属箔は、例えば銅箔である。電極ペーストは、活物質、バインダ、溶剤等を含んでいる。正極の活物質としては、例えば複合酸化物、金属リチウム、硫黄が用いられる。複合酸化物は、マンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも１つとリチウムとを含む。負極の活物質としては、例えば黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．５）等の金属酸化物、ホウ素添加炭素が用いられる。
【００１８】
溶剤としては、例えばＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）、メタノール、メチルイソブチルケトン等の有機溶剤、水が用いられる。また、電極ペーストは、カーボンブラック、黒鉛、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等の導電助剤、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等の増粘剤を含んでいてもよい。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る塗工装置を含んで構成される電極製造ラインの一例を示す概略図である。図１に示すように、本実施形態に係る製造ライン１は、帯状の金属箔（基材）２に電極ペーストＰを塗工する塗工装置３と、金属箔２に塗工された電極ペーストＰを乾燥させる乾燥炉４とを含んで構成されている。
【００２０】
塗工装置３は、ダイコート方式の塗工装置であり、例えば金属箔２を搬送する搬送部１１と、電極ペーストＰを供給する供給部１２と、搬送部１１によって搬送される金属箔２の一面側に電極ペーストＰを吐出する塗工ヘッド１３と、電極ペーストＰの未使用部分を回収する回収容器１４と、回収容器１４の位置を駆動する駆動部１５とを備えている。
【００２１】
搬送部１１は、例えば金属箔２を繰り出す繰出ロール２１と、塗工工程及び乾燥工程を経た金属箔２を巻き取る巻取ロール２２と、繰出ロール２１と巻取ロール２２との間に所定の間隔で複数配置された補助ロール２３と、電極ペーストＰの塗工位置に対応して配置された塗工ロール２４とを備えている。塗工ロール２４は、斜め下方側から搬送される金属箔２の搬送方向を斜め上方側に折り返す折返しロールとなっている。
【００２２】
繰出ロール２１、巻取ロール２２、補助ロール２３、及び塗工ロール２４による金属箔２の搬送速度や、繰出ロール２１と巻取ロール２２との作動／停止等の制御は、製造ライン１の制御装置（図示せず）及び各ロールを駆動する駆動装置（図示せず）によって制御される。金属箔２の搬送速度は、例えば１０ｍ／ｍｉｎ程度となっている。搬送される金属箔２には、所定の張力が付与される。
【００２３】
供給部１２は、例えば電極ペーストＰを貯留するタンク３１と、タンク３１と塗工ヘッド１３とを接続する接続管３２と、接続管３２に設けられたポンプ３３とを有している。タンク３１には、活物質、導電助剤、バインダ、溶剤などの材料がそれぞれの投入口から投入され、攪拌翼によって混練・攪拌された状態で電極ペーストＰが貯留されている。タンク３１内の電極ペーストＰは、ポンプ３３の駆動により、接続管３２を通ってタンク３１から塗工ヘッド１３に供給される。
【００２４】
塗工ヘッド１３は、電極ペーストＰを一時的に溜めるマニホールド１３ａと、電極ペーストＰを吐出する吐出口１３ｂとを有している。塗工ヘッド１３は、吐出口１３ｂが下方（ここでは鉛直方向の下方）を向くように塗工ロール２４の上方に配置されている。塗工ヘッド１３と塗工ロール２４との位置関係に関し、塗工ヘッド１３は、吐出口１３ｂが塗工ロール２４と鉛直線Ｌとの接点２４ａから塗工ロール２４の頂部２４ｂまでの位置に対向するように塗工ロール２４の上方に位置している。
【００２５】
本実施形態では、塗工ロール２４と鉛直線Ｌとの接点２４ａは、金属箔２の折返し位置に対応しており、接点２４ａにおける鉛直線Ｌに対応して吐出口１３ｂが位置している。なお、吐出口１３ｂは、電極ペーストＰの無駄を回避するため、鉛直線Ｌから外側（図１における回収容器１４側）には食み出さず、吐出口１３ｂの全体が鉛直線Ｌよりもわずかに内側（図１における乾燥炉４側）に位置している。
【００２６】
回収容器１４は、電極ペーストＰに対して耐食性を有する金属等によって形成された有底容器である。回収容器１４の本体部４１の上面において、一方側の略半分部分は、本体部４１の内部に連通する開口部４１ａとなっている。開口部４１ａを臨む本体部４１の上縁部には、所定の角度で斜め上方に突出するガイド板４２が設けられている。また、回収容器１４の本体部４１の上面において、他方側の略半分部分には、蓋部４３が設けられている。蓋部４３により、本体部４１内に収容された電極ペーストＰの揮発が抑制される。
【００２７】
駆動部１５は、回収容器１４の位置を駆動する部分である。駆動部１５は、例えば上述した製造ライン１の制御装置からの制御を受け、電極ペーストＰの塗工時には、ガイド板４２が塗工ヘッド１３と塗工ロール２４との間から外れるように回収容器１４を退避させ、電極ペーストＰの電極ペーストＰの非塗工時には、ガイド板４２が塗工ヘッド１３と塗工ロール２４との間に位置するように回収容器１４を進出させる。駆動部１５は、特に制限はないが、例えばカム機構、油圧機構、空圧機構、或いはサーボモータなどによって構成できる。
【００２８】
図２は、塗工装置３における電極ペーストＰの塗工時の様子の一例を示す要部拡大図である。同図に示すように、電極ペーストＰの塗工時には、ポンプ３３によって塗工ヘッド１３に供給された電極ペーストＰが吐出口１３ｂから吐出される。回収容器１４は、ガイド板４２が塗工ヘッド１３と塗工ロール２４との間から外れる位置に退避しており、吐出口１３ｂから吐出された電極ペーストＰは、自重によって下方に流れ、塗工ロール２４上の金属箔２に塗工される。
【００２９】
また、図３は、塗工装置３における電極ペーストＰの非塗工時の様子の一例を示す要部拡大図である。同図に示すように、電極ペーストＰの非塗工時においても、ポンプ３３による塗工ヘッド１３への電極ペーストＰの供給が継続され、電極ペーストＰが吐出口１３ｂから吐出される。このとき、回収容器１４は、ガイド板４２が塗工ヘッド１３と塗工ロール２４との間に位置するように塗工ロール２４側に進出しており、吐出口１３ｂから吐出された電極ペーストＰは、自重によって下方に流れた後、ガイド板４２で受け止められ、ガイド板４２でガイドされながら回収容器１４の本体部４１内に回収される。回収された電極ペーストＰは、再利用に供される。
【００３０】
以上説明したように、塗工装置３では、塗工ヘッド１３の吐出口１３ｂが下方を向いている。このため、電極ペーストＰの塗工時及び非塗工時にわたって、自重によって電極ペーストＰを常に吐出させることで、塗工ヘッド１３内（マニホールド１３ａ内）での電極ペーストＰの滞留・沈降を抑制できる。したがって、沈降物によって塗工後の電極ペーストＰにスジ（線）などが生じてしまうことを抑制でき、塗工品質を良好に確保できる。
【００３１】
また、塗工装置３では、電極ペーストＰの塗工時に、吐出口１３ｂが塗工ロール２４と鉛直線Ｌとの接点２４ａから塗工ロール２４の頂部２４ｂまでの位置に対向するように、塗工ヘッド１３が塗工ロール２４の上方に配置されている。これにより、電極ペーストＰの塗工時及び非塗工時の切り替えを速やかに実施することが可能となり、金属箔２上の電極ペーストＰの形状の崩れを防止できる。また、回収容器１４によって電極ペーストＰの未使用部分を速やかに回収できるので、電極ペーストＰの利用効率を確保できる。
【００３２】
特に、塗工装置３では、吐出口１３ｂが塗工ロール２４と鉛直線Ｌとの接点２４ａに対向するように、塗工ロール２４の上方に塗工ヘッド１３が配置されている。これにより、電極ペーストＰの塗工時から非塗工時に切り替わったときに、塗工ヘッド１３を金属箔２上から一層速やかに退かすことが可能となる。また、電極ペーストＰの非塗工時に、ガイド板４２が塗工ヘッド１３と塗工ロール２４との間に位置するように回収容器１４の位置を駆動させるので、ガイド板４２によって電極ペーストＰの未使用部分を一層効率良く回収できる。
【００３３】
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上述した実施形態では、接点２４ａにおける鉛直線Ｌに対応して塗工ヘッド１３の吐出口１３ｂが位置しているが、吐出口１３ｂの位置は、塗工ロール２４と鉛直線Ｌとの接点２４ａから塗工ロール２４の頂部２４ｂまでの位置に対応して任意に設定できる。また、上述した実施形態では、電極ペーストＰの非塗工時に回収容器１４を塗工ロール２４側に駆動しているが、図４に示すように、回収容器１４を駆動させる代わりに塗工ヘッド１３を回収容器１４上（ガイド板４２上）に駆動させるようにしてもよい。この場合、簡便に電極ペーストＰの塗工・非塗工を切り替えることができる。
【符号の説明】
【００３４】
２…金属箔（基材）、３…塗工装置、１１…搬送部、１３…塗工ヘッド、１３ｂ…吐出口、１４…回収容器、１５…駆動部、２４…塗工ロール（折返しロール）、２４ａ…接点、２４ｂ…頂部、４１…本体部、４２…ガイド板、Ｌ…鉛直線、Ｐ…電極ペースト。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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