(57)【要約】      （修正有）【課題】立体的な構造の電極を備える二次電池の製造。【解決手段】二次電池の製造装置は、電極材料を貯えるタンクと、タンクから電極材料を送りだすポンプと、タンクから供給される前記電極材料を、開口から基板に対して吐出するノズル２３と、ノズル２３を前記基板に沿って搬送させる搬送手段と、を備える。ノズル２３の開口は、幅方向に延在する横開口２３３Ａと、幅方向と直行する方向に延在し、幅方向に複数配列されている縦開口２３２Ａと、を有する。【選択図】図５Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極材料を貯えるタンクと、
前記タンクから前記電極材料を送りだすポンプと、
前記タンクから供給される前記電極材料を、開口から基板に対して吐出するノズルと、
前記ノズルを前記基板に沿って搬送させる搬送手段と、を備え、
前記ノズルの開口は、幅方向に延在する横開口と、前記幅方向と直行する方向に延在し、前記幅方向に複数配列されている縦開口と、を有する、
二次電池の製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の二次電池の製造装置であって、
前記縦開口は、前記横開口と離間している、
二次電池の製造装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の二次電池の製造装置であって、
前記縦開口は、前記横開口に向かって傾いている、
二次電池の製造装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の二次電池の製造装置であって、
前記ノズルは、前記横開口における前記縦開口と対向する辺において、隣接する前記縦開口の間に向かって窪む溝を備える、
二次電池の製造装置。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか１項に記載の二次電池の製造装置であって、
前記縦開口は、前記横開口に向かって幅が広くなるテーパー状である、
二次電池の製造装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項の二次電池の製造装置であって、
前記ノズルは、前記縦開口にシャッターを備える、
二次電池の製造装置。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか１項の二次電池の製造装置であって、
前記縦開口と前記横開口とには、異なる前記ポンプを用いて前記電極材料が供給され、
前記縦開口には、バッチ式の前記ポンプを用いて、前記電極材料が供給され、
前記横開口には、連続式の前記ポンプを用いて、前記電極材料が供給される、
二次電池の製造装置。
【請求項８】
基板に沿って搬送されながら、二次電池の電極材料を前記基板に対して開口から吐出するノズルであって、
幅方向に延在する横開口と、
前記幅方向と直行する方向に延在し、前記幅方向に複数配列されている縦開口と、
を備える、ノズル。
【請求項９】
幅方向に延在する横開口と、前記幅方向と直行する方向に延在し、前記幅方向に複数配列されている縦開口と、を備えるノズルを用いて、二次電池を製造する製造方法であって、
前記ノズルを、前記基板に沿って搬送させる搬送ステップと、
前記ノズルの横開口及び縦開口から、電極材料を前記基板に対して吐出させる吐出ステップと、
を備える、二次電池の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の二次電池の製造方法であって、
前記吐出ステップは、
前記横開口から、第１電極材料を吐出する横開口吐出ステップと、
前記縦開口から、第２電極材料を吐出する縦開口吐出ステップと、を備え、
前記第１電極材料に用いる溶媒は、前記第２電極材料に用いる溶媒と同じである、
二次電池の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の二次電池の製造方法であって、
前記第２電極材料は、前記第１電極材料よりも粘度が高い、
二次電池の製造方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の二次電池の製造方法であって、
前記第２電極材料は、前記第１電極材料よりも粒子径が小さい、
二次電池の製造方法。
【請求項１３】
請求項１０から１２のいずれか１項に記載の二次電池の製造方法であって、
前記第２電極材料は、カーボンナノファイバーを含む、
二次電池の製造方法。
【請求項１４】
請求項１０から１３のいずれか１項に記載の二次電池の製造方法であって、
前記第２電極材料は、前記第１電極材料よりもバインダの比率が高い、
二次電池の製造方法。
【請求項１５】
請求項１０から１４のいずれか１項に記載の二次電池の製造方法であって、
前記第１電極材料は、前記第２電極材料と空孔率が異なる、
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、二次電池の製造装置、製造に用いるノズル、及び、製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池などの二次電池において、電池容量や充電速度などの充電性能を高める１つの技術として、電極に凹凸を設けることで立体的に構成する技術が検討されている。特許文献１には、微小な吐出口が一列に配列された開口部を備えるノズルを用いて、電極を立体的に構成する技術が開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示された技術によれば、まず、負極集電体の上に負極材料をノズルから吐出することによって、一方向に延在する複数の負極が形成される。そして、それらの負極を埋めるように正極が設けられ、正極の上に正極集電体が配置されることで、二次電池が構成される。このようにして、電極を立体的に構成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−３８７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術では、負極集電体の表面に負極が設けられない箇所がある。当該箇所は、電子を搬送する金属イオン（例えば、リチウムイオン）の搬送経路とならないので、当該箇所において金属が析出してしまい、充電性能が低下してしまうおそれがある。そのため、金属の析出が生じないような立体的な構造の電極を備える二次電池を製造する技術が求められている。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、立体的な構造の電極を備える二次電池の製造装置、製造に用いるノズル、及び、製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の二次電池の製造装置の一態様は、電極材料を貯えるタンクと、タンクから電極材料を送りだすポンプと、タンクから供給される前記電極材料を、開口から基板に対して吐出するノズルと、ノズルを前記基板に沿って搬送させる搬送手段と、を備える。ノズルの開口は、幅方向に延在する横開口と、幅方向と直行する方向に延在し、幅方向に複数配列されている縦開口と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、立体的な構造の電極を備える充電性能の高い二次電池を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】図１Ａは、二次電池の断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、二次電池の負極の斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、負極形成工程の概略図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、セパレータ形成工程の概略図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、正極形成工程の概略図である。
【図３】図３は、二次電池の製造装置のシステム図である。
【図４】図４は、二次電池の製造装置の斜視図である。
【図５Ａ】図５Ａは、ノズルの斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、ノズルの吐出面の平面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、ノズルの分解図である。
【図６】図６は、ノズルの吐出面の一部の拡大図
【図７Ａ】図７Ａは、縦開口ノズルの一例の断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、縦開口ノズルの一例の断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、縦開口ノズルの一例の断面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、縦開口ノズルの一例の断面図である。
【図９】図９は、ノズルの使用態様を示す図である。
【図１０】図１０は、ノズルの詳細な構成図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、送液手段の一例の概略構成図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、送液手段の一例の概略構成図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、ノズルの他の一例の吐出面の平面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、ノズルの使用態様を示す図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、負極の断面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、縦開口ノズルと横開口ノズルとに用いる負極材料が同じ種類の溶媒を含む場合の、吐出直後の負極の断面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、形成される負極の断面図である。
【図１３Ｃ】図１３Ｃは、セパレータ形成工程後の負極の断面図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、縦開口ノズルと横開口ノズルとに用いる負極材料が異なる種類の溶媒を含む場合の、吐出直後の負極の断面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、形成される負極の断面図である。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、セパレータ形成工程後の負極の断面図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、第２実施形態における、ノズルの吐出面の平面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、負極の断面図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、ノズルの吐出面の平面図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、負極の断面図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、第３実施形態における、ノズルの使用態様を示す図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、負極の斜視図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、送液手段の一例の概略構成図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、負極の断面図である。
【図１９】図１９は、第４実施形態における、横開口ノズル方が縦開口ノズルよりも供給される負極材料の活物質の粒子径が大きい場合の、負極の断面図である。
【図２０】図２０Ａは、縦開口ノズルに供給される負極材料に添加物が含まれている場合の、負極の断面図である。
【図２１Ａ】図２１Ａは、横開口ノズルの方が縦開口ノズルよりも供給される負極材料の空孔率が高い場合の、負極の断面図である。
【図２１Ｂ】図２１Ｂは、縦開口ノズルの方が横開口ノズルよりも供給される負極材料の空孔率が高い場合の、負極の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による二次電池の製造装置について説明する。
【００１２】
図１Ａ、１Ｂは、本実施形態の二次電池の製造装置によって製造される二次電池の一例を示す図である。
【００１３】
図１Ａは、二次電池１０の断面図である。この図において、図面左右方向をｙ軸方向、図面上下方向をｚ軸方向と称して説明する。この図に示すように、二次電池１０は、銅箔（基板）などにより構成される負極集電体１１の上に、負極１２が立体的に設けられている。そして、負極１２の上に、セパレータ１３、及び、正極１４が構成されている。さらに、正極１４の上に、アルミニウム箔などにより構成される正極集電体１５が形成されている。
【００１４】
図１Ｂは、二次電池の負極の斜視図である。この図においては、図面左奥右手前方向がｙ軸方向、図面上下方向がｚ軸方向を示している。そして、図面左手前右奥方向をｘ軸方向と称して説明する。この図には、負極集電体１１及び負極１２が示されている。
【００１５】
この図に示されるように、負極１２は、負極集電体１１の面内方向（ｘｙ面）と平行に設けられる平滑部１２Ａと、平滑部１２Ａに対して垂直方向（ｚ方向）に設けられ、負極集電体１１の面内方向（ｘｙ面）における一方向（ｘ方向）に延在する鉛直部１２Ｂとにより構成されている。鉛直部１２Ｂは複数設けられ、それぞれが平行になるように、鉛直部１２Ｂの延在方向（ｘ方向）に対して垂直な他方向（ｙ方向）に配列される。このように平滑部１２Ａの上に鉛直部１２Ｂが設けられることにより、負極１２が凹凸を備える立体的な構造となる。
【００１６】
なお、本実施形態においては、負極集電体１１の上に負極１２を形成した後に、セパレータ１３を形成し、正極１４及び正極集電体１５を設ける例を用いて説明したが、これに限らない。正極集電体１５の上に正極１４及を形成した後に、セパレータ１３を形成し、負極１２及び負極集電体１１を設けてもよい。このような場合には、図１Ａの上下方向を逆転した順で二次電池１０が形成される。
【００１７】
図２Ａ〜２Ｃは、二次電池の製造過程を示す図である。図２Ａから図２Ｃにはそれぞれ、二次電池の製造工程が示されている。
【００１８】
図２Ａは、負極形成工程の概略図である。この図によれば、負極集電体１１の上に、二次電池の負極の製造装置２０のノズル２３から負極材料が吐出される。負極材料は粘性を有するため、ノズルの吐出口の形状に応じて、平滑部１２Ａと鉛直部１２Ｂとからなる負極１２が立体的に構成される。
【００１９】
図２Ｂは、負極形成工程の後に行われるセパレータ形成工程の概略断面図である。この図においては、図面左右方向がｙ軸方向、図面上下方向がｚ軸方向を示している。
【００２０】
セパレータ形成工程においては、回転霧化装置３０などを用いた回転霧化法などによって、負極１２の上にセパレータ１３が積層塗工（塗布）される。セパレータ１３は、負極１２の凹凸に沿って立体的に構成される。なお、積層塗工は、スプレー方式や、スピンコート方式、スリット方式などにより行われてもよい。
【００２１】
図２Ｃは、セパレータ形成工程の後に行われる正極形成工程の概略図である。この図においては、図面左右方向がｙ軸方向、図面上下方向がｚ軸方向を示している。
【００２２】
正極形成工程においては、立体的に構成されたセパレータ１３の上に、正極生成装置４０を用いて正極１４が構成される。負極１２及びセパレータ１３の凹凸が正極材によって埋められるため、正極１４の上面は平滑に構成される。そして、正極形成工程の後に、正極１４の上に正極集電体１５を設けることにより、二次電池１０が構成される。
【００２３】
次に、図２Ａに示した負極形成工程にて用いられる二次電池の製造装置の構成について、図３及び図４を用いて説明する。
【００２４】
図３は、二次電池の製造装置２０のシステム図である。また、図４は、二次電池の製造装置２０の斜視図である。図４においては、図面左手前右奥方向がｘ軸方向、図面左奥右手前方向がｙ軸方向、図面上下方向がｚ軸方向を示している。
【００２５】
図３に示されるように、二次電池の製造装置２０は、貯蔵手段２１、送液手段２２、ノズル２３、搬送手段２４、及び、制御部２５を備える。制御部２５は、制御線を介して、送液手段２２、及び、搬送手段２４を制御する。そして、送液手段２２は、送液ラインを介して、貯蔵手段２１からノズル２３に負極材料を送液する。
【００２６】
また、図４においては、図３に示された構成のうち、貯蔵手段２１、ノズル２３、及び、搬送手段２４（２４ｘ、２４ｙ）が示されている。さらに、図４には、製造装置２０を構成する駆動板２６と、駆動板２６の上に配置される負極集電体１１が示されている。また、貯蔵手段２１からノズル２３まで負極材料を送る送液ライン２７が設けられている。
【００２７】
貯蔵手段２１は、スラリー状の負極材料を貯蔵するものであり、例えば、タンクやシリンジ容器などである。貯蔵手段２１は、ＳＵＳ製、もしくは、耐溶剤性のある樹脂、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などにより構成されている。
【００２８】
負極材料については、粘度があり、具体的には５，０００〜１，０００，０００ＣＰ（ｃｅｎｔｉ  ｐｏｉｓｅ）の粘性を持つことが好ましい。負極材料は、小粒径であることが望ましく、例えば、Ｄ５０で２０μｍ以下のものが用いられる。
【００２９】
また、負極材料として、活物質が８０％、導電助剤が１０％、バインダが１０％の比率で混合されたものが用いられる。活物質としてグラファイトが用いられ、導電助剤としてアセチレンブラックが用いられ、バインダとしてＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）が用いられる。なお、ＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）が溶剤として用いられ、その固形分比は３０〜８０重量％であることが望ましい。なお、正極材料であれば、活物質としてＬＣＯ（コバルト酸リチウム）が用いられる。
【００３０】
送液手段２２は、例えば、加圧装置やポンプなどであり、貯蔵手段２１に貯蔵される負極材料をノズル２３へと送液する。なお、ポンプとしては、シリンジポンプ、モーノディスペンサー、及び、プランジャーポンプなどが用いられる。
【００３１】
ノズル２３は、送液手段２２により送られてきた負極材料を吐出する吐出口を備えている。なお、貯蔵手段２１とノズル２３との間を短くすることで、送液ライン２７における圧力損失を小さくすることが望ましい。そのため、貯蔵手段２１とノズル２３とを直接接続してもよい。
【００３２】
また、図４に示されるように、搬送手段２４は、ノズル２３をｘ軸方向に搬送可能なｘ軸搬送手段２４ｘと、ｙ軸方向に搬送可能なｙ軸搬送手段２４ｙとにより構成されている。これらの搬送手段２４は、アクチュエータとして動作する電動サーボモータや、ボールねじとリニアモーションガイドの組み合わせなどにより構成される。搬送手段２４ｘ、２４ｙは、駆動、停止、繰り返し、及び、速度を、高い精度で制御する必要がある。そのため、サーボモータについては、分解能が高く、応答性の高いものを用い、ボールねじについては、精度の高いものを用いるのが好ましい。
【００３３】
ノズル２３が、吐出口から負極材料を吐出しながら、ｘ軸搬送手段２４ｘによってｘ軸方向に搬送されることで、ｘ軸方向に延在する負極１２が形成される。そして、負極１２が所定の長さだけｘ軸方向に形成されると、ｙ軸搬送手段２４ｙによって、ノズル２３が負極１２のｙ軸方向の幅（ピッチ）だけ搬送される（ピッチ送り）。なお、ｘ軸方向の塗工速度は、１０〜２００ｍｍ／ｍｉｎ程度であることが望ましい。
【００３４】
なお、ノズル２３が搬送される例を用いて説明したが、これに限らない。例えば、駆動板２６が搬送され、塗工対象物である負極集電体１１が移動してもよい。また、ｘ軸方向の搬送とｙ軸方向の搬送とを複数繰り返す例を用いて説明したが、これに限らない。ｙ軸方向に幅広であり多数の吐出口を備えるノズル２３が、１回だけｘ軸方向に搬送され、ｙ軸方向にピッチ送りが行われなくてもよい。
【００３５】
駆動板２６の上には、塗工対象物である負極集電体１１が配置されている。駆動板２６は、ＳＵＳ製などであり、耐腐食性を有することが好ましい。例えば、駆動板２６は、ＳＵＳ３０３やＳＵＳ３１６などにより構成される。また、駆動板２６は、摂氏１５０度程度まで上昇可能な加温手段や、塗工対象物を吸着固定する吸着手段を備えてもよい。例えば、駆動板２６にパンチング穴が形成されている場合や、駆動板２６として空孔を備える焼結金属を用いる場合には、吸着手段は、例えば、真空ポンプであり、パンチング穴や空孔を駆動板２６の裏面から吸引する。このような吸着手段によって、駆動板２６の表面に配置された塗工対象物の保持及び搬送を確実に行うことができる。
【００３６】
図５Ａ〜５Ｃは、ノズル２３の具体的な構成を示す図である。図５Ａは、ノズル２３の斜視図であり、図５Ｂは、ノズル２３の吐出面の平面図であり、図５Ｃは、ノズル２３の分解図である。
【００３７】
図５Ａにおいては、図面右下左上方向がｘ軸方向を示し、図面左下右上（手前）方向がｙ軸方向を示し、図面左下右上（奥）方向が、ｚ軸を示している。図５Ｂにおいては、図面左右方向がｙ軸方向を示し、図面上下方向がｘ軸方向を示している。なお、ノズル２３の取り付け角度によっては、ｘ軸方向、及び、ｚ軸方向は、図示された方向から傾いている場合がある。
【００３８】
図５Ａ〜５Ｃに示されるように、ノズル２３は、横開口ノズル２３１、縦開口ノズル２３２、及び、横開口ノズル２３１と縦開口ノズル２３２との間に設けられるシム２３３により構成される。
【００３９】
図５Ａ、図５Ｂに示されるように、横開口ノズル２３１、及び、縦開口ノズル２３２は、共に斜面を備える六面体状に構成されており、それぞれが対向する面の大きさが略等しい。横開口ノズル２３１の対向面（上面）と縦開口ノズル２３２の対向面（下面）とが、シム２３３を介して対向して配置されることにより、ノズル２３が構成される。このように、ノズル２３は、横開口ノズル２３１と縦開口ノズル２３２とによって、シム２３３を挟むように構成される。なお、横開口ノズル２３１、縦開口ノズル２３２、及び、シム２３３は、ステンレスにより構成されるのが好ましい。
【００４０】
シム２３３に切り欠きが設けられることにより、ノズル２３には、負極材料の吐出口である横開口２３３Ａが形成されている。また、縦開口ノズル２３２には、吐出面に複数の縦開口２３２Ａが幅方向（ｙ軸方向）設けられている。縦開口２３２Ａ、及び、横開口２３３Ａは、ともに、略矩形状に形成されている。
【００４１】
なお、縦開口２３２Ａは、例えば、エンドミル加工、ワイヤー放電加工、放電加工、及び、エッチング加工などにより形成される。なお、縦開口２３２Ａの形状は、鉛直部１２Ｂの形状に影響するため、加工面にバリや打痕キズがあることは好ましくない。
【００４２】
横開口ノズル２３１には、吐出面の反対側の面に横開口ノズル供給路２３１Ｂが設けられている。横開口ノズル２３１には、横開口ノズル供給路２３１Ｂを介して、負極材料が供給される。また、縦開口ノズル２３２には、吐出面の反対側の面に縦開口ノズル供給路２３２Ｂが設けられている。縦開口ノズル２３２には、縦開口ノズル供給路２３２Ｂを介して、負極材料が供給される。
【００４３】
図５Ｃに示されるように、シム２３３は、切り欠き部２３３Ｂが加工形成されて、Ｕ字状に構成されており、この切り欠き部２３３Ｂによって横開口２３３Ａが形成される。また、横開口ノズル２３１においては、シム２３３を介して縦開口ノズル２３２と対向する面に、開口部２３１Ｃが設けられている。横開口ノズル供給路２３１Ｂから供給される負極材料は、開口部２３１Ｃを介して、ノズル２３の横開口２３３Ａから吐出される。このように、横開口２３３Ａのｙ方向の開口幅は、シム２３３に設けられる切り欠き部２３３Ｂの幅によって定まる。また、横開口２３３Ａのｘ方向の高さは、シム２３３の厚みによって定まる。
【００４４】
図６は、ノズル２３の吐出面の一部の拡大図である。この図において、図面左右方向がｙ軸方向、図面上下方向がｘ軸方向を示している。
【００４５】
横開口２３３Ａは、ｘ軸方向の高さ（Ａ）は、１０〜１０００μｍである。縦開口２３２Ａは、ｘ軸方向の高さ（Ｂ）が５０〜５００μｍであり、ｙ軸方向の幅（Ｃ）が５０〜５００μｍである。また、縦開口２３２Ａは、５０〜５００μｍの間隔（Ｄ）で、ｙ軸方向に配列されている。横開口２３３Ａと縦開口２３２Ａとは、ｘ軸方向に５０μｍ以上離間（Ｅ）していることが好ましい。なお、上記（Ａ）〜（Ｄ）の上限値は、平滑部１２Ａ、及び、鉛直部１２Ｂの大きさに応じて定まり、下限値は、開口の加工精度によって定まる。
【００４６】
図７Ａ、図７Ｂは、縦開口ノズル２３２の断面図の一例である。これらの図において、図面左右方向がｙ軸方向、図面上下方向がｚ軸方向を示している。
【００４７】
これらの図によれば、縦開口ノズル２３２の内部には、負極材料が充填される充填部２３２Ｃが設けられている。すなわち、縦開口ノズル２３２の内面は、縦開口ノズル供給路２３２Ｂと縦開口２３２Ａとが充填部２３２Ｃを介して連通するような、マニホールド状に形成されている。そして、縦開口２３２Ａのｚ方向の深さ（吐出厚み）ｄ１は、吐出抵抗を下げるために薄いほうが好ましいが、吐出圧によって形状が塑性変形しない程度の厚みを有する必要がある。具体的に、吐出厚み（ｄ１）は、例えば、５０〜１０００μｍである。
【００４８】
図７Ａに示すように、充填部２３２Ｃの断面が矩形状になってもよい。また、図７Ｂに示すように、充填部２３２Ｃは、縦開口ノズル供給路２３２Ｂから縦開口２３２Ａまでが広がるようなテーパー状であり、断面が台形のコートハンガー状に設けられてもよい。このような形状にすることで、縦開口ノズル供給路２３２Ｂから縦開口２３２Ａまでの負極材料の流動性を確保することができる。なお、横開口ノズル２３１の内部に形成される充填部についても、マニホールド状であるのが好ましい。
【００４９】
図８Ａ、図８Ｂは、縦開口ノズル２３２の断面図の他の一例である。これらの図において、図面左右方向がｙ軸方向、図面上下方向がｚ軸方向を示している。
【００５０】
図８Ａを参照すると、縦開口ノズル２３２は、縦開口２３２Ａが設けられたプレート２３２Ｄと、充填部２３２Ｃが設けられるノズルベース２３２Ｅとにより構成される。そして、プレート２３２Ｄは、ねじ２３２Ｆを用いてノズルベース２３２Ｅに固定されている。
【００５１】
また、図８Ｂに示されるように、ノズルベース２３２Ｅに縦開口２３２Ａを設け、縦開口ノズル供給路２３２Ｂが設けられたプレート２３２Ｄを、ねじ２３２Ｆを用いてノズルベース２３２Ｅに固定してもよい。
【００５２】
図９は、ノズル２３の使用態様の一例を示す図である。この図において、図面左右方向がｘ軸方向、図面上下方向がｚ軸方向を示している。ノズル２３は、図面水平方向のｘ軸方向に沿って図面左から右へと移動しながら、負極材料を吐出する。
【００５３】
横開口ノズル２３１から負極集電体１１の上に負極材料が吐出されることにより、平滑部１２Ａが形成される。この際に、横開口ノズル２３１から負極集電体１１までの間において、負極材料によるビード（液溜り）が形成されてしまう。なお、このようにビードが形成されてしまうような吐出方法は、スリットダイコーティングと称される。
【００５４】
そして、縦開口ノズル２３２から平滑部１２Ａの上に負極材料が吐出されることにより、鉛直部１２Ｂが形成される。この際に、縦開口ノズル２３２から平滑部１２Ａまでの間において、負極部材によるビードが形成されない。なお、このようにビードが形成されないような吐出方法は、カーテンコーティング、又は、押出コーティングと称される。このようにして、負極１２が形成される。
【００５５】
図１０は、ノズル２３の詳細な構成図である。横開口ノズル２３１の吐出面と、縦開口ノズル２３２の吐出面との関係が示されている。この図において、図面左右方向がｘ軸方向、図面上下方向がｚ軸方向を示している。
【００５６】
横開口ノズル２３１の吐出方向は、塗工対象物である負極集電体１１に対して角度θ１だけ傾くように配置される。横開口ノズル２３１の吐出面は、ノズル２３の搬送方向側よりも、搬送方向の反対側の方が上方になるように傾けられる。このようにすることで、搬送される横開口ノズル２３１から負極材料を適切に吐出することができる。なお、角度θ１は、２０°〜９０°であることが望ましい。また、角度θ１を調整するために、ノズル２３の取付け部などに角度を任意に変更できる首振り機構を設けてもよい。
【００５７】
縦開口ノズル２３２の吐出面は、横開口ノズル２３１の吐出面に対して角度θ２だけ傾くように配置される。なお、角度θ２は、０°〜７０°であることが望ましい。
【００５８】
なお、縦開口ノズル２３２の吐出方向と、塗工対象物である負極集電体１１とのなす角度θ３は、θ１とθ２との和であり、９０度以下となることが好ましい。角度θ３が９０°以下となることで、縦開口ノズル２３２の吐出面は、ノズル２３の搬送方向側よりも、搬送方向の反対側の方が上方になるように傾けられる。このようになることで、負極材料を平滑部１２Ａの上に適切に吐出することができる。
【００５９】
なお、ノズル２３（横開口ノズル２３１）の先端と、塗工対象面である負極集電体１１との間の、ｚ軸方向の距離ｄ２は、２０〜１０００μｍであることが望ましい。なお、この距離ｄ２を調整するために、負極集電体１１に向かう方向（ｚ軸方向）に対して微細駆動可能な昇降機構を、ノズル２３の取付け部に設けてもよい。例えば、昇降機構は、負極集電体１１に向かうｚ軸方向に手動によって可動な機構であってもよい。また、昇降機構は、昇降方向（ｚ軸方向）に動作するように、サーボモータを用いたシリンダ式、又は、スライダー式のサーボ機構であってもよい。なお、昇降機構は、数μｍ単位でｚ軸方向に駆動可能な精度を有することが望ましい。
【００６０】
図１１Ａ、図１１Ｂは、送液手段の一例の概略構成図である。これら図においては、図面左右方向がｘ軸方向、図面上下方向がｚ軸方向を示している。また、貯蔵手段２１は示されておらず、送液手段２２のみが示されている。送液手段２２には、貯蔵手段２１から適宜、負極材料が充填される。
【００６１】
図１１Ａに示されるように、送液ライン２７が分岐して、１つの送液手段２２から、横開口ノズル２３１、及び、縦開口ノズル２３２に負極材料が供給されてもよい。また、図１１Ｂに示されるように、横開口ノズル２３１、及び、縦開口ノズル２３２のそれぞれに対して、送液手段２２、送液ライン２７を別に設けてもよい。
【００６２】
ここで、本実施形態の図５に示したノズル２３の吐出口の形状の作用効果について説明する。図１２Ａ〜１２Ｃは、ノズル２３の他の例を示す図である。
【００６３】
図１２Ａは、ノズル２３の吐出面の他の例を示す図である。この図においては、図面左右方向がｙ軸方向、図面上下方向がｘ軸方向を示している。この図によれば、ノズル２３の吐出口において、横開口２３３Ａと縦開口２３２Ａとが連通している。
【００６４】
図１２Ｂは、図１２Ａのノズル２３の使用態様の一例を示す図である。この図においては、図面左右方向がｘ軸方向、図面上下方向がｚ軸方向を示している。
【００６５】
横開口２３３Ａから吐出される負極材料は、負極集電体１１の上においてビードを形成する。そのため、横開口２３３Ａにおいては、自身に起因するスリット抵抗に加え、ビードに起因する吐出抵抗が生じる。一方、縦開口２３２Ａはｘ軸下方向にて横開口２３３Ａと連通しているため、縦開口２３２Ａにおける吐出抵抗が小さくなる。したがって、横開口２３３Ａよりも縦開口２３２Ａの方が吐出抵抗が小さいので、負極材料は、縦開口２３２Ａから吐出されやすい。
【００６６】
図１２Ｃには、図１２Ａの吐出面を備えるノズル２３を用いて形成される負極１２が示されている。この図においては、図面左右方向がｙ軸方向、図面上下方向がｚ軸方向を示している。なお、この図には、図５Ｂのノズル２３を用いて形成された負極１２が点線にて示されている。図１２Ａのノズル２３を用いた場合には、図５Ｂに示された本実施形態のノズル２３を用いた場合と比較すると、平滑部１２Ａが形成されにくくなり、鉛直部１２Ｂが幅広に形成されやすくなってしまう。
【００６７】
したがって、図１２Ａに示すように、横開口２３３Ａと縦開口２３２Ａとが連通したノズル２３では、平滑部１２Ａが形成されにくくなる。そのため、図５Ｂに示すように、縦開口２３２Ａと横開口２３３Ａとを連通させないように形成するのが好ましい。
【００６８】
ここで、縦開口ノズル２３２と横開口ノズル２３１とに供給される負極材料は、同じ種類の溶媒が用いられている。すなわち、平滑部１２Ａと鉛直部１２Ｂとは、同じ種類の溶媒を用いた負極材料により構成される。以下では、図１３Ａ〜１３Ｃ、及び、図１４Ａ〜１３Ｃを用いて、平滑部１２Ａと鉛直部１２Ｂとが、同じ溶媒を含む負極材料を用いて形成されることの利点について説明する。
【００６９】
図１３Ａ〜１３Ｃは、縦開口ノズル２３２と横開口ノズル２３１とから吐出される負極材料が同種の溶媒を含む場合の負極１２の断面図である。図１３Ａは、吐出直後の負極１２の断面図であり、図１３Ｂは、形成される負極１２の断面図であり、図１３Ｃは、セパレータ形成工程後の負極１２の断面図である。
【００７０】
図１３Ａに示されるように、縦開口ノズル２３２から吐出された鉛直部１２Ｂは、横開口ノズル２３１から吐出された平滑部１２Ａの上に形成される。ここで、平滑部１２Ａと鉛直部１２Ｂとは、ノズル２３から吐出された状態では、溶媒成分が十分に含まれているので、ともに湿潤状態である。そのため、吐出後には、鉛直部１２Ｂは下降して平滑部１２Ａに埋め込まれる。さらに時間が経過すると、図１３Ｂに示されるように、アンカー効果によって、鉛直部１２Ｂにおける平滑部１２Ａとの接触部分が、幅広に変形する。鉛直部１２Ｂが幅広に変形することで、鉛直部１２Ｂは平滑部１２Ａ上に安定して固定される。このように、親和性の高い溶解を用いることによって、平滑部１２Ａと鉛直部１２Ｂとを結着させることができる。
【００７１】
さらに、平滑部１２Ａと鉛直部１２Ｂとが溶解（混合）して、接触面が大きくなるので、負極１２は、滑らかな山状に形成される。そのため、図１３Ｃに示されるように、セパレータ形成工程において、鉛直部１２Ｂの側面、及び、平滑部１２Ａへのセパレータ１３の塗工が容易になる。
【００７２】
図１４Ａ〜１４Ｃは、縦開口ノズル２３２と横開口ノズル２３１とから吐出される負極材料が異なる種類の溶媒を含む場合の負極１２の断面図である。図１４Ａは、吐出直後の負極１２の断面図であり、図１４Ｂは、形成される負極１２の断面図であり、図１４Ｃは、セパレータ形成工程後の負極１２の断面図である。なお、これらの図において、図面左右方向がｙ軸方向、図面上下方向がｚ軸方向を示すものとする。
【００７３】
まず、図１４Ａに示すように、縦開口ノズル２３２から吐出された鉛直部１２Ｂは、横開口ノズル２３１から吐出された平滑部１２Ａの上に形成される。ここで、平滑部１２Ａと鉛直部１２Ｂとは、溶媒の種類が異なるため、親和性が低い。したがって、図１４Ｂに示すように、鉛直部１２Ｂは平滑部１２Ａに埋め込まれにくく、アンカー効果も生じにくい。そのため、負極１２は立体的に構成されるが、凸部は山状となりにくい。
【００７４】
このような構成では、図１４Ｃに示すように、セパレータ形成工程において、鉛直部１２Ｂの側面や、平滑部１２Ａにセパレータ１３が十分に塗工されず、鉛直部１２Ｂの頭頂部にのみセパレータ１３が塗工されてしまう。このように、セパレータ形成工程においてセパレータ１３を十分に塗工できないことがある。
【００７５】
第１実施形態の二次電池の製造装置２０によれば、以下の効果を得ることができる。
【００７６】
第１実施形態の二次電池の製造装置２０は、貯蔵手段（タンク）２１と、吐出ステップが実行されることにより負極集電体（基板）１１に負極材料を吐出するノズル２３と、搬送ステップが実行されることによりノズル２３をｘ軸方向に搬送させる搬送手段２４とを備えている。そして、ノズル２３には、吐出面において、幅方向（ｙ軸方向）に延在する矩形状の横開口２３３Ａと、幅方向に直行する縦方向（ｘ軸方向）に延在し、ｙ軸方向に配列された矩形状の縦開口２３２Ａとが設けられている。
【００７７】
横開口吐出ステップにおいて横開口２３３Ａから吐出される負極部材によって平滑部１２Ａが形成され、縦開口吐出ステップにおいて横開口２３３Ａから吐出される負極部材によって平滑部１２Ａが形成される。負極材料が粘性を備えるため、負極１２はノズル２３の開口の形状に応じた形状となるので、負極１２の表面積を大きくすることができる。したがって、二次電池１０の電池容量の増大や、充電の高速化などにより、充電性能を向上させることができる。さらに、負極集電体１１の全面に負極１２が構成されることにより、リチウムなどの金属の析出が抑制されるので、二次電池１０の耐久性が向上する。
【００７８】
第１実施形態の二次電池の製造装置２０によれば、図５Ｂに示したように、縦開口２３２Ａと横開口２３３Ａとは離間している。このようにすることで、負極材料を吐出する際の、縦開口２３２Ａと横開口２３３Ａとの吐出抵抗の差を小さくすることができる。したがって、縦開口２３２Ａと横開口２３３Ａとから適切に負極材料が吐出されるので、平滑部１２Ａと鉛直部１２Ｂとを適切な形状で形成することができる。
【００７９】
第１実施形態の二次電池の製造装置２０によれば、図１０に示したように、縦開口ノズル２３２の吐出面は、横開口ノズル２３１の吐出面に向かって所定の角度だけ傾いている。このようになることで、縦開口２３２Ａから吐出される負極材料にて形成される鉛直部１２Ｂは、横開口２３３Ａから吐出される負極材料にて形成される平滑部１２Ａに対して、所定の角度だけ傾いて形成される。そのため、鉛直部１２Ｂが平滑部１２Ａに埋め込まれやすくなるので、平滑部１２Ａと鉛直部１２Ｂとの結着をより確実に行うことができる。
【００８０】
第１実施形態の二次電池の製造装置２０によれば、横開口吐出ステップにおいて、横開口ノズル２３１から吐出される負極材料（第１電極材料）と、縦開口吐出ステップにおいて、縦開口ノズル２３２からの吐出される負極材料（第２電極材料）とでは、同じ溶媒が用いられている。このようになることで、図１３Ａ〜１３Ｃに示したよう、吐出された後に、鉛直部１２Ｂは下降して平滑部１２Ａに埋め込まれる。さらに時間が経過すると、アンカー効果によって、鉛直部１２Ｂにおける平滑部１２Ａとの接触部分が、幅広に変形するので、平滑部１２Ａと鉛直部１２Ｂとをより結着させることができる。
【００８１】
（第２実施形態）
第１実施形態では、縦開口２３２Ａ及び横開口２３３Ａが矩形状である場合について示したが、これに限らない。本実施形態においては、縦開口２３２Ａ及び横開口２３３Ａの他の形状の例について説明する。
【００８２】
図１５Ａは、ノズル２３の吐出面の一例の平面図である。この図において、図面左右方向がｙ軸方向、図面上下方向がｘ軸方向を示すものとする。この図によれば、縦開口ノズル２３２におけるシム２３３と接する辺（ｘ軸下側の辺）において、吐出方向（図面手前奥方向、ｚ軸方向）に、複数の溝２３２Ｇが設けられている。溝２３２Ｇは、ｙ軸方向への投影面において、隣接する縦開口２３２Ａの間に向かって設けられている。なお、溝２３２Ｇのｘ軸方向の深さは、１０μｍ以下であることが望ましい。
【００８３】
図１５Ｂは、図１５Ａのノズル２３を用いて形成された負極１２の断面図である。この図によれば、横開口２３３Ａの形状に起因して、平滑部１２Ａには、鉛直部１２Ｂと咬合するような溝１６が設けられる。鉛直部１２Ｂは、溝１６と咬み合うように平滑部１２Ａの上に設けられることにより、平滑部１２Ａと鉛直部１２Ｂとの接触面が３面となるので、接合力を向上させることができる。
【００８４】
図１６Ａは、ノズル２３の吐出面の他の一例の平面図である。この図において、図面左右方向がｙ軸方向、図面上下方向がｘ軸方向を示すものとする。この図によれば、縦開口２３２Ａは、横開口２３３Ａに向かって幅広となるようなテーパー状に形成されている。
【００８５】
図１６Ｂは、図１６Ａのノズル２３を用いて形成される電極の断面図である。この図によれば、縦開口２３２Ａの形状に起因して、鉛直部１２Ｂは横開口２３３Ａに向かって幅広となるようなテーパー状に構成される。このようにすることで、鉛直部１２Ｂと平滑部１２Ａとの接触面積が大きくなるので、鉛直部１２Ｂと平滑部１２Ａとの接着力を向上させることができる。
【００８６】
第２実施形態の二次電池の製造装置２０によれば、以下の効果を得ることができる。
【００８７】
第２実施形態の二次電池の製造装置２０によれば、図１５Ａに示すように、縦開口２３２Ａは、横開口２３３Ａと対向する辺において溝２３２Ｇが設けられている。溝２３２Ｇの凹部は、縦開口２３２Ａとの間に向かって窪むように設けられている。このようになることで、図１６Ｂに示すように、縦開口２３２Ａから吐出される負極材料によって形成される鉛直部１２Ｂは、横開口２３３Ａから吐出される負極材料によって形成される平滑部１２Ａにおいて、溝２３２Ｇに応じて形成される平滑部１２Ａ上の溝１６に嵌り込む。したがって、平滑部１２Ａと鉛直部１２Ｂとは溝１６を介して３面にて接触されるので、より強固に接着することができる。
【００８８】
第２実施形態の二次電池の製造装置２０によれば、図１６Ａに示すように、縦開口２３２Ａは、横開口２３３Ａに向かって幅が広くなるテーパー状に設けられる。このようになることで、図１６Ｂに示すように、縦開口２３２Ａから吐出される負極材料によって形成される鉛直部１２Ｂは、平滑部１２Ａとの接触面が広くなるので、平滑部１２Ａと鉛直部１２Ｂとをより強固に接着することができる。
【００８９】
（第３実施形態）
第１及び第２実施形態においては、鉛直部１２Ｂは、ｘ軸方向に延在し、ｙ軸方向に離間するように構成されたがこれに限られない。鉛直部１２Ｂは、ｘ軸方向及びｙ軸方向の両方において離間するように構成されてもよい。
【００９０】
図１７Ａは、本実施形態のノズル２３の一例の概略図である。図１７Ｂは、図１７Ａに示されたノズル２３を用いて生成される負極１２の斜視図である。図１７Ａにおいては、図面左右方向にｙ軸が示されており、図面上下方向にｚ軸が示されている。図１７Ａにおいては、図面左手前右奥方向にｘ軸が示されており、図面左奥右手前方向にｙ軸が示されており、図面上下方向にｚ軸が示されている。
【００９１】
ノズル２３は、縦開口ノズル２３２の縦開口２３２Ａの前面に、さらにシャッター２３４を備えている。シャッター２３４は、ノズル２３のｘ軸方向への搬送に伴って開閉する。そのため、図１７Ｂに示すように、鉛直部１２Ｂは、ｘ軸方向にも離間して形成される。このようにすることで、負極１２の表面積をさらに大きくできるので、二次電池１０の容量を大きくすることができる。
【００９２】
図１８Ａは、本実施形態の他の一例における、送液手段の概略構成図である。この図によれば、横開口ノズル２３１と、縦開口ノズル２３２とは、それぞれ別系統で負極材料が供給される。このような場合には、横開口ノズル２３１には、送液ライン２７Ａを介して、ポンプ（送液手段）２２Ａから負極材料が送液される。また、縦開口ノズル２３２には、送液ライン２７Ｂを介して、ポンプ（送液手段）２２Ｂから負極材料が送液される。
【００９３】
ポンプ２２Ａは、連続供給方式であり、例えば、モーノポンプ、モーノディスペンサー、複動連式のプランジャーポンプ、ギアポンプなどである。ポンプ２２Ａが連続的に負極材料を吐出し続けることにより、平滑部１２Ａが形成される。
【００９４】
ポンプ２２Ｂは、一定量送液ポンプであり、例えば、シリンジポンプやプランジャーポンプなどである。ポンプ２２Ｂがシリンジの押出と停止とを繰り返すことにより、縦開口ノズル２３２は、負極材料の吐出と給液とを繰り返す。
【００９５】
このように、横開口ノズル２３１は、連続供給方式で送液し、縦開口ノズル２３２は、一定量ごとに送液することにより、図１８Ｂに示すように、ｘ軸方向に離間し、傾斜部を備える鉛直部１２Ｂが形成される。そのため、ｘ軸及びｙ軸方向に離間する鉛直部１２Ｂが形成されるだけでなく、鉛直部１２Ｂが傾斜を備えることにより、セパレータ形成工程において、鉛直部１２Ｂの側面、及び、平滑部１２Ａへのセパレータ１３の塗工が容易になる。
【００９６】
第３実施形態の二次電池の製造装置２０によれば、以下の効果を得ることができる。
【００９７】
第３実施形態の二次電池の製造装置２０によれば、図１７Ａに示すように、縦開口２３２Ａの前面にシャッター２３４が設けられている。シャッター２３４は、ノズル２３のｘ軸方向への搬送に伴って、縦開口２３２Ａの吐出口を開閉する。このようにすることで、図１７Ｂに示すように、縦開口２３２Ａのｙ軸方向の離間に起因して、ｙ軸方向に離間する鉛直部１２Ｂが形成されるだけでなく、シャッター２３４による縦開口２３２Ａの開閉に起因して、鉛直部１２Ｂは、ｘ軸方向にも離間して形成される。したがって、負極１２の表面積が大きくなるので、二次電池１０の容量を大きくすることができる。
【００９８】
第３実施形態の二次電池の製造装置２０によれば、図１８Ａに示すように、縦開口ノズル２３２には、バッチ式のポンプ２２Ｂを用いて電極材料が供給され、図１８Ｂに示すように、横開口ノズル２３１には、連続式のポンプ２２Ａを用いて電極材料が供給される。
【００９９】
ノズル２３がｘ軸方向に搬送されている間、連続式のポンプ２２Ａは、負極材料の横開口ノズル２３１への送液を連続するので、ｘ軸方向に延在する平滑部１２Ａが形成される。これに対して、バッチ式のポンプ２２Ｂは、一定量の負極材料の縦開口ノズル２３２への送液と停止とを繰り返すので、鉛直部１２Ｂはｘ軸方向に離間して形成される。また、縦開口ノズル２３２はｙ軸方向に離間して設けられているので、鉛直部１２Ｂはｙ軸方向にも離間して形成される。
【０１００】
このようにすることで、平滑部１２Ａの上に、ｘ軸方向、及び、ｙ軸方向の双方に離間する鉛直部１２Ｂが形成されることにより、負極１２の表面積が増大するので、二次電池１０の容量を大きくすることができる。
【０１０１】
さらに、バッチ式のポンプ２２Ｂにおいては、送液の開始及び停止の制御において制御遅延が発生する。そのため、鉛直部１２Ｂは、滑らかな傾斜を備えることになる。したがって、セパレータ形成工程において、鉛直部１２Ｂの側面、及び、平滑部１２Ａへのセパレータ１３の塗工を容易にすることができる。
【０１０２】
（第４実施形態）
第１実施形態においては、縦開口ノズル２３２と横開口ノズル２３１とに供給される負極材料において、同じ種類の溶媒が用いられる場合について説明した、本実施形態においては、縦開口ノズル２３２と横開口ノズル２３１とに供給される負極材料において、溶媒以外の成分が異なる例について説明する。
【０１０３】
まず、縦開口ノズル２３２と横開口ノズル２３１とに供給される負極材料において、粘度が異なる場合について説明する。
【０１０４】
横開口ノズル２３１には、溶媒量が多く、例えば、５，０００〜５０，０００ＣＰと粘度が低い負極材料が供給される。一方、縦開口ノズル２３２には、溶媒量が少なく、例えば、１００，０００〜１，０００，０００ＣＰと粘度が高い負極材料が供給される。
【０１０５】
縦開口２３２Ａから吐出される負極材料の粘度が高いため、鉛直部１２Ｂは、鉛直形状の凹凸を維持しやすくなる。一方、横開口２３３Ａから吐出される負極材料の粘度が低いため、平滑部１２Ａは、鉛直部１２Ｂは平滑部１２Ａへと埋め込まれやすくなる。したがって、平滑部１２Ａと鉛直部１２Ｂとの接着をより強固にすることができる。さらに、平滑部１２Ａは、厚さ（ｚ軸方向の長さ）を薄く形成しやすくなり、負極１２内の電子の移動の高速化及び活性化を図ることができる。
【０１０６】
次に、縦開口ノズル２３２と横開口ノズル２３１とに供給される負極材料において、活物質の粒子径が異なる場合について説明する。
【０１０７】
図１９には、横開口ノズル２３１に供給される負極材料の方が、縦開口ノズル２３２に供給される負極材料よりも、活物質の粒子径が大きい場合の負極１２の断面図が示されている。この図においては、図面左右方向がｙ軸方向、図面上下方向がｚ軸方向に相当する。また、活物質１２Ｃには右下がりのハッチングが付されており、導電助剤１２Ｄには右上がりのハッチングが付されており、バインダ１２Ｅには細かいドットのハッチングが付されている。
【０１０８】
平滑部１２Ａを構成する負極材料は、活物質の粒子径が大きく、例えば径が２０μｍ程度である。一方、鉛直部１２Ｂを構成する負極材料は、活物質の粒子径が小さく、例えば径が０．１μｍ程度である。
【０１０９】
ここで、負極１２においては、電子の移動方向である図面上下方向（ｚ軸方向）においては、鉛直部１２Ｂは、平滑部１２Ａよりも電子の移動距離が長い。そのため、鉛直部１２Ｂにおいて、活物質１２Ｃの粒子径を小さくするとともに、導電助剤１２Ｄを均一に分散させることにより、ｚ軸方向の電子の移動を容易にすることができる。このようにすることで、粒子径の小さい活物質１２Ｃの使用量を抑制しながら、移動距離の長い鉛直部１２Ｂにおいて電子の移動が容易になるので、二次電池１０の性能を向上させることができる。
【０１１０】
次に、縦開口ノズル２３２と横開口ノズル２３１とに供給される負極材料において、添加剤の有無が異なる場合について説明する。
【０１１１】
図２０には、平滑部１２Ａと鉛直部１２Ｂとで、添加物の有無が異なる負極１２の断面図が示されている。この図においては、添加物であるカーボンナノファイバー１２Ｆには、粗いドットのハッチングが付されている。縦開口ノズル２３２に供給される負極材料に、カーボンナノファイバー１２Ｆが添加されているので、鉛直部１２Ｂはカーボンナノファイバー１２Ｆを含むことになる。
【０１１２】
カーボンナノファイバー１２Ｆは電導率が高いので、鉛直部１２Ｂにおけるｚ軸方向の電子の移動が容易になる。このように、移動距離の長い鉛直部１２Ｂにおいて、電子の移動が容易になるため、カーボンナノファイバー１２Ｆの使用量を抑制しながら、二次電池１０の充電性能を効率よく向上させることができる。
【０１１３】
次に、縦開口ノズル２３２と横開口ノズル２３１とに供給される負極材料において、バインダの量が異なる場合について説明する。
【０１１４】
一般に、バインダの比率の高い負極材料を用いることにより、負極１２の立体的な構造を保持しやすくなる。しかしながら、バインダの多い負極材料を用いてしまうと、負極１２において電子の移動が妨げられてしまい、二次電池１０の性能が低下してしまう。
【０１１５】
そこて、縦開口ノズル２３２にはバインダの比率の高い負極材料を供給し、横開口ノズル２３１にはバインダの比率の低い負極材料を供給する。このようにすることで、鉛直部１２Ｂの立体的な形状が維持しやすくなるので、負極１２の立体的構造を維持しやすくなる。さらに、縦開口ノズル２３２にのみバインダの比率の高い負極材料を供給することにより、負極１２全体ではバインダの増加が抑制されるので、二次電池１０の性能の低下を防ぐことができる。
【０１１６】
次に、縦開口ノズル２３２と横開口ノズル２３１とに供給される負極材料において、空孔率が異なる場合について説明する。
【０１１７】
ノズル２３から負極材料を吐出して負極１２を形成した後に、負極１２をプレスして固定化することがある。しかしながら、負極１２が立体的に構成される場合には、負極１２の全面をプレスすることが難しい。そこで、縦開口ノズル２３２と横開口ノズル２３１とに空孔率が異なる負極材料を供給することにより、平滑部１２Ａと鉛直部１２Ｂとで空孔率が異なるように構成して、負極１２における空孔率の低い部分のみをプレスする。
【０１１８】
図２１Ａは、横開口ノズル２３１には、縦開口ノズル２３２よりも空孔率が高い負極材料が供給される場合の負極１２の断面図である。このような場合には、空孔率の低い負極材料を用いて形成される平滑部１２Ａのみをプレスすればよい。そこで、鉛直部１２Ｂをまたぐように櫛状に形成されたプレス部材５０を用いて、平滑部１２Ａのみをプレスする。
【０１１９】
また、図２１Ｂは、縦開口ノズル２３２には、横開口ノズル２３１よりも空孔率が高い負極材料が供給される場合の負極１２の断面図である。このような場合には、空孔率の低い負極材料を用いて形成される鉛直部１２Ｂのみをプレスすればよい。そこで、平面状のプレス部材５０を用いて、鉛直部１２Ｂの先端のみをプレスする。
【０１２０】
このように、平滑部１２Ａと鉛直部１２Ｂとで空孔率の異なる負極材料を用いることにより、平滑部１２Ａと鉛直部１２Ｂとのいずれか一方のみをプレスすればよくなる。したがって、立体的な構造の負極１２の全面をプレスする必要がなくなるので、負極１２のプレスが容易になる。
【０１２１】
第４実施形態の二次電池の製造装置２０によれば、以下の効果を得ることができる。
【０１２２】
第４実施形態の二次電池の製造方法によれば、横開口吐出ステップにおいて、横開口２３３Ａから第１電極材料を吐出するとともに、縦開口吐出ステップにおいて、縦開口２３２Ａから第２電極材料を吐出する。
【０１２３】
ここで、第１電極材料は、第２電極材料よりも粘度が高い。このようにすることで、平滑部１２Ａは、横開口２３３Ａから吐出される粘度が低い負極材料によって形成され、鉛直部１２Ｂは、縦開口２３２Ａから吐出される粘度が高い負極材料によって形成される。そのため、吐出されて形成された鉛直部１２Ｂは、平滑部１２Ａに埋め込まれやすくなるので、平滑部１２Ａと鉛直部１２Ｂとの接着を容易にすることができる。さらに、平滑部１２Ａは、厚さ（ｚ軸方向の長さ）が薄くなるので、負極１２内の電子は移動の高速化及び活性化されて、二次電池１０の性能を向上させることができる。
【０１２４】
ここで、第２電極材料は、第１電極材料よりも粒子径が小さい。このようにすることで、電子の移動方向（ｚ軸方向）の距離が長い鉛直部１２Ｂのみが、粒子径が小さい負極材料により構成されることになる。ここで、負極１２は、粒子径が小さい負極材により構成されると、電子の移動が容易になり、電導性が向上する。そのため、第１電極材料及び第２電極材料の両者が粒子径が小さい負極材により構成される場合と比較すると、粒子径が小さい負極材の使用量を抑制しながら、比較的電子の移動距離の長い経路における導電性を向上させることにより、二次電池１０の充電性能を向上させることができる。
【０１２５】
第４実施形態の二次電池の製造方法によれば、第２電極材料は、カーボンナノファイバーを含有する。このようにすることで、電子の移動方向（ｚ軸方向）の距離が長い鉛直部１２Ｂにのみ、導電性の高いカーボンナノファイバーが含まれることになる。そのため、第１電極材料及び第２電極材料の両者にカーボンナノファイバーが含まれている場合と比較すると、カーボンナノファイバーの使用量を抑制しながら、比較的電子の移動距離の長い経路における導電性を向上させることができるので、二次電池１０の充電性能を向上させることができる。
【０１２６】
第４実施形態の二次電池の製造方法によれば、第２電極材料は、第１電極材料よりもバインダの比率が高い。ここで、バインダの多い負極材料を用いると、負極１２の構造を保持しやすくなるが、導電性が低下してしまう。そこで、第２電極材料のバインダの比率を高くすることにより、第１電極材料及び第２電極材料の両者のバインダの比率を高くする場合と比較すると、鉛直部１２Ｂの形状の保持しながら、導電性の低下に起因する二次電池１０の性能の低下を防ぐことができる。
【０１２７】
第４実施形態の二次電池の製造方法によれば、第１電極材料は、第２電極材料とは空孔率が異なる。第２電極材料が、第１電極材料よりも空孔率が高い場合には、図２１Ａに示されるように、第２電極材料により形成される平滑部１２Ａのみをプレスする。一方、第１電極材料が、第２電極材料よりも空孔率が多い場合には、図２１Ｂに示されるように、第１電極材料により形成される鉛直部１２Ｂのみをプレスする。このようにすることで、負極１２を構成する平滑部１２Ａ及び鉛直部１２Ｂの両者をプレスしなくても、負極１２の一部をプレスすることにより負極１２を固定化できる。
【０１２８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。また、上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。
【符号の説明】
【０１２９】
１０      二次電池
１１      負極集電体
１２      負極
１２Ａ    平滑部
１２Ｂ    鉛直部
１３      セパレータ
１４      正極
１５      正極集電体
２０      製造装置
２１      貯蔵手段
２２      送液手段
２３      ノズル
２４      搬送手段
２５      制御部
２６      駆動板
２３１    横開口ノズル
２３２    縦開口ノズル
２３２Ａ  縦開口
２３３Ａ  横開口
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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