(57)【要約】  エネルギー貯蔵デバイスおよびデバイス構成要素を作製する方法および装置が提供される。電気活性材料を含むスラリをフレキシブル基板上に吹き付け、続いてその基板を上昇温度勾配にさらすと、低減した表面粗さを有する乾燥したフィルムまたはほぼ乾燥したフィルムが堆積することが分かった。この上昇温度勾配は、基板がそれを越えてトラバースする加熱された複数のローラによって生じさせることができる。その際、加熱されたローラはそれぞれ、加熱された直前のローラよりも高い温度に加熱され、その結果、比較的に平滑で低多孔率の表面を有する乾燥したフィルムまたはほぼ乾燥したフィルムが堆積する。乾燥したフィルムまたはほぼ乾燥したフィルムの堆積は、大型で費用のかかる乾燥機構の必要性を排除し、したがって装置の費用と設置面積の両方を低減させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極構造体を形成する方法であって、
導電性フレキシブル基板の上に電気活性材料を吹き付けること、
前記電気活性材料が堆積した前記導電性フレキシブル基板を、第１の温度を有する加熱された第１のローラを越えて移送すること、および
次いで、前記電気活性材料が堆積した前記導電性フレキシブル基板を、第２の温度を有する加熱された第２のローラを越えて移送することを含み、前記第２の温度が前記第１の温度よりも高く、前記電気活性材料が、カソードとして活性の材料を含む方法。
【請求項２】
前記導電性フレキシブル基板を前記加熱された第２のローラを越えて移送した後に、前記電気活性材料が堆積した前記導電性フレキシブル基板を、第３の温度を有する加熱された第３のローラを越えて移送することをさらに含み、前記第３の温度が前記第２の温度よりも高い、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の温度が、摂氏約６０度から摂氏約９０度の間であり、前記第２の温度が、摂氏約９０度から摂氏約１００度の間または摂氏約１２０度から摂氏約１３０度の間である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第３の温度が、摂氏約１２０度から摂氏約１３０度の間である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記電気活性材料が堆積した前記導電性フレキシブル基板を加熱された第１のローラを越えて前記移送することと、導電性フレキシブル基板の上に電気活性材料を前記吹き付けることとが同時に実行される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
導電性フレキシブル基板の上に電気活性材料を前記吹き付けることが、液圧吹付け技法、霧化吹付け技法、エレクトロスプレー技法、空気圧吹付け技法、プラズマ吹付け技法、およびフレーム溶射技法を使用して実行される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記電気活性材料がスラリ混合物の部分であり、前記スラリ混合物が、結合作用剤および溶媒をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記スラリ混合物が、前記スラリ混合物の総重量に基づいて約５０重量％から約７０重量％の固形分を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記スラリ混合物が、前記スラリ混合物の総重量に基づいて約６５重量％から約７０重量％の固形分を有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記スラリ混合物が、約０．１ｍｌ／分および約１０ｍｌ／分からの流量で前記導電性フレキシブル基板に向かって送達される、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記スラリ混合物が、約０．５ｍｌ／分および約４ｍｌ／分からの流量で前記導電性フレキシブル基板に向かって送達される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記基板が、約１０メートル／分から約２０メートル／分の速度で移動する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記導電性フレキシブル基板がアルミニウムを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記カソードとして活性の材料が、二酸化コバルトリチウム（ＬｉＣｏＯ２）、二酸化マンガンリチウム（ＬｉＭｎＯ２）、二硫化チタン（ＴｉＳ２）、ＬｉＮｉｘＣｏ１−２ｘＭｎＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＦｅ１−ｘＭｇＰＯ４、ＬｉＭｏＰＯ４、ＬｉＣｏＰＯ４、Ｌｉ３Ｖ２（ＰＯ４）３、ＬｉＶＯＰＯ４、ＬｉＭＰ２Ｏ７、ＬｉＦｅ１．５Ｐ２Ｏ７、ＬｉＶＰＯ４Ｆ、ＬｉＡｌＰＯ４Ｆ、Ｌｉ５Ｖ（ＰＯ４）２Ｆ２、Ｌｉ５Ｃｒ（ＰＯ４）２Ｆ２、Ｌｉ２ＣｏＰＯ４Ｆ、Ｌｉ２ＮｉＰＯ４Ｆ、Ｎａ５Ｖ２（ＰＯ４）２Ｆ３、Ｌｉ２ＦｅＳｉＯ４、Ｌｉ２ＭｎＳｉＯ４、Ｌｉ２ＶＯＳｉＯ４、ＬｉＮｉＯ２、およびこれらの組合せからなるグループから選択される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記スラリ混合物が、
スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）およびこれらの組合せからなるグループから選択された結合作用剤と、
溶媒とをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施態様は一般に、大容量エネルギー貯蔵デバイスに関し、より詳細には、エネルギー貯蔵デバイスおよびデバイス構成要素を作製する方法、デバイス構成要素、システムおよび装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン（Ｌｉイオン）電池などの大容量エネルギー貯蔵デバイスは、携帯型電子機器、医療、輸送、送電網に接続された大規模エネルギー貯蔵、再生可能エネルギーの貯蔵および無停電電源（ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｔｉｂｌｅ  ｐｏｗｅｒ  ｓｕｐｐｌｙ）（ＵＰＳ）を含むますます多くの用途で使用されている。
【０００３】
Ｌｉイオン電池は通常、アノード電極、カソード電極、およびアノード電極とカソード電極の間に置かれたセパレータを含む。セパレータは、カソード電極とアノード電極の間の物理的および電気的な分離を提供する電子絶縁体である。セパレータは通常、微孔性（ｍｉｃｒｏ−ｐｏｒｏｕｓ）ポリエチレンおよびポリオレフィンから作られ、別個の製造ステップで塗布される。
【０００４】
大部分のエネルギー貯蔵用途では、エネルギー貯蔵デバイスの充電時間および容量が重要なパラメータである。加えて、このようなエネルギー貯蔵デバイスのサイズ、重量および／または費用は重大な制限条件となり得る。
【０００５】
エネルギー貯蔵デバイス用のアノード電極およびカソード電極を製造する１つの方法は主に、カソードとして活性の（ｃａｔｈｏｄｉｃａｌｌｙ  ａｃｔｉｖｅ）材料またはアノードとして活性の（ａｎｏｄｉｃａｌｌｙ  ａｃｔｉｖｅ）材料の粘性粉末スラリ混合物で導電性集電体の表面をスリットコーティング（ｓｌｉｔ  ｃｏａｔｉｎｇ）し、続いて長時間加熱して、乾燥したキャストシートを形成し、亀裂を防ぐことに基づく。溶媒を蒸発させる乾燥を実施した後の電極の厚さは最終的に、最終的な層の密度および多孔率を調整する圧縮またはカレンダ加工によって決まる。粘性スラリのスリットコーティングは、スラリの組成、形成および均質化に大きく依存する高度に発展した製造技術である。形成される活性層は、乾燥プロセスの速度および温度詳細にきわめて敏感である。
【０００６】
この技術の他の問題および制限条件の１つが、大きな設置面積（例えば最大５０メートルの長さ）と蒸発した揮発性成分の精巧な捕集／再利用システムの両方を必要とする低速で高価な乾燥構成要素である。それらの揮発性成分の多くは、精巧な除去システムをさらに必要とする揮発性有機化合物である。さらに、このタイプの電極の結果として生じる電気伝導率は、電極の厚さ、したがって電極の体積も制限する。
【０００７】
したがって、当技術分野では、より速く充電できるより大容量のエネルギー貯蔵デバイスであって、より小型でより軽量であり、環境を有害に影響することなく高い生産速度で製造することができるエネルギー貯蔵デバイスを、より費用効果的に製造する方法、システムおよび装置が求められている。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の実施態様は一般に、大容量エネルギー貯蔵デバイスに関し、より詳細には、エネルギー貯蔵デバイスおよびデバイス構成要素を作製する方法、デバイス構成要素、システムおよび装置に関する。一実施態様では、電極構造体を形成する方法が提供される。この方法は、導電性フレキシブル基板の上に電気活性材料を吹き付けること、電気活性材料が堆積した導電性フレキシブル基板を、第１の温度を有する加熱された第１のローラを越えて移送すること、および次いで、電気活性材料が堆積した導電性フレキシブル基板を、第２の温度を有する加熱された第２のローラを越えて移送することを含み、第２の温度は第１の温度よりも高く、電気活性材料は、カソードとして活性の材料を含む。
【０００９】
上に挙げた本発明の諸特徴を詳細に理解することができるように、そのうちのいくつかが添付図面に示された実施態様を参照することによって、上に概要を示した発明をより具体的に説明する。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施態様だけを示したものであり、したがって添付図面を本発明の範囲を限定するものと考えるべきではないことに留意すべきである。等しく有効な別の実施態様を本発明が受け入れる可能性があるためである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】本明細書に記載された実施態様に従って形成された１つまたは複数の電極構造体を有する部分電池セル２重層の略図である。
【図１Ｂ】本明細書に記載された実施態様に従って形成された１つまたは複数の電極構造体を有する部分電池セルの略図である。
【図２】加熱されたローラを有する、本明細書に記載された実施態様に基づく吹付けモジュールの一実施態様の概略的な部分断面図である。
【図３】電極を形成する、本明細書に記載された実施態様に基づく方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
理解を容易にするため、可能な場合には、上記の図に共通する同一の要素を示すのに同一の参照符号を使用した。特段の言及なしに、１つの実施態様において開示された要素を他の実施態様に有利に利用することが企図される。
【００１２】
本発明の実施態様は一般に、大容量エネルギー貯蔵デバイスに関し、より詳細には、エネルギー貯蔵デバイスおよびデバイス構成要素を作製する方法、デバイス構成要素、システムおよび装置に関する。ある種の実施態様では、電気活性材料を含むスラリをフレキシブル基板上に吹き付け、続いてその基板を上昇温度勾配にさらすと、低い多孔率および低減した表面粗さ／増大した平滑性を有する乾燥したフィルムまたはほぼ乾燥したフィルムが堆積することが分かった。この上昇温度勾配は、基板がそれを越えてトラバースする加熱された複数のローラによって生じさせることができる。その際、加熱されたローラはそれぞれ、加熱された直前のローラよりも高い温度に加熱され、その結果、比較的に平滑で低多孔率の表面を有する乾燥したフィルムまたはほぼ乾燥したフィルムが堆積する。乾燥したフィルムまたはほぼ乾燥したフィルムの堆積は、大型で費用のかかる乾燥機構の必要性を排除し、したがって装置の費用と設置面積の両方を低減させる。
【００１３】
低減した表面粗さおよびより低い多孔率を有する活性材料の堆積は、いくつかの理由から望ましい。より小さな抵抗および大きな容量を有する電極を達成するためには、活性材料を密に詰めることが望ましい。一般に、電極形成材料を堆積させた後、その電極形成材料をカレンダ加工プロセスにかけて所望の多孔率を達成する。電極形成材料を堆積させた後の初期の多孔率が低いほどカレンダ加工プロセスは容易になり、さらに、このステップを排除して費用効果を高めるため、堆積直後に最適な多孔率を得ることに労力が注がれる。低減された表面粗さおよび増大した平滑性も重要である。より粗い表面は、電極を横切る一様でない電流密度につながることがあり、したがって電池性能に不利な影響を及ぼすことがあるからである。
【００１４】
本発明のある種の実施態様は、吹付けコーティング法によって生成される電極の表面粗さを制御する方法および装置を提供する。加熱された基板上に電極形成材料を吹付けコーティングによって堆積させると、材料は瞬時に乾燥し、その結果、亀裂のない厚いコーティングが得られ、従来のスロットダイコーティング（ｓｌｏｔ  ｄｉｅ  ｃｏａｔｉｎｇ）法に比べて結合剤の移動が制限される。しかしながら、吹き付けられた小滴は、加熱された基板に接触したときに急速に乾燥するため、小滴は積み重なって一つになり、その結果、増大した表面粗さおよび高い多孔率を示すコーティングが形成される。表面粗さの程度は一般にプロセスに依存し、基板／熱ローラの温度、電極形成材料の流量、電極形成材料の固形分などの因子に左右されることがある。この増大した表面粗さは、最終的な電池構造体の電気性能に不利な影響を及ぼすことがある。さらに、この増大した表面粗さは、現在の大部分のリチウムイオン電池製造プロセスの所望の目標である基板の両面コーティングに対する問題も生じさせる。例えば、増大した表面粗さ／高い多孔率は裏面コーティングの乾燥を非効率にし、その結果、プロセス不整合（ｐｒｏｃｅｓｓ  ｉｎｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ）が生じ、複雑さが追加される。
【００１５】
本明細書に記載されたある種の実施態様では、堆積ステップ中に堆積した材料の乾燥速度を制御することによって、表面粗さを低減させる。材料の乾燥速度は、従来のスロットダイコーティング法を使用して生成された電極に匹敵する平滑で低多孔率の表面を有する電極を提供し、同時に、速く乾燥し、亀裂がなく、結合剤の移動の問題が制限されたコーティングを提供する、多段階のコーティングおよび乾燥プロセスを使用して制御することができる。
【００１６】
ある種の実施態様では、低温ローラを越えて移動している基板上に電極形成スラリを吹き付ける。この低温ローラは、堆積した材料が、落滴することなく基板上に留まり、緩やかな速度で乾燥するような温度範囲に加熱されている。この低温ローラの例示的な温度は、摂氏約６０度から摂氏約９０度の間である。基板は次いで、加熱された第２のローラを越えて移動する。この第２のローラは、コーティングをさらに乾燥させるように設定された温度に加熱されている。両面コーティングプロセスを含み、かつ／または堆積した材料がローラに接触する方向が変化するある種の実施態様では、第２のローラが、堆積した材料を傷つけることなくコーティングがローラに接触することができるような温度までコーティングをさらに乾燥させる温度に加熱される。最後に、基板は、堆積した材料から残りの全ての溶媒が除去されるような温度範囲に加熱された高温ローラを越えて移動する。この高温ローラの例示的な温度は、摂氏約１２０度から摂氏約１３０度の間である。ある種の実施態様では、乾燥を増強するために、加熱されたローラに加えて追加のヒータが使用されてもよい。例示的な追加のヒータは、赤外線（ＩＲ）ヒータおよび加熱された空気などである。
【００１７】
本明細書で使用されるとき、「吹付け堆積技法」は、限定はされないが、液圧吹付け（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  ｓｐｒａｙ）技法、霧化吹付け（ａｔｏｍｉｚｉｎｇ  ｓｐｒａｙ）技法、エレクトロスプレー（ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ）技法、プラズマ吹付け技法、空気圧吹付け（ｐｎｅｕｍａｔｉｃ  ｓｐｒａｙ）技法および溶射（ｔｈｅｒｍａｌ  ｓｐｒａｙ）またはフレーム溶射（ｆｌａｍｅ  ｓｐｒａｙ）技法を含む。
【００１８】
本明細書に記載されたある種の実施態様は、吹付け堆積技法を使用して電気活性材料を堆積させ、アノードとして活性の層またはカソードとして活性の層を、集電体として機能する基板、例えばアノード用の銅基板およびカソード用のアルミニウム基板上に形成することによって、電池セル電極を製造することを含む。２重層電池セルおよび電池セル構成要素向けに、処理された基板の両面を同時に処理して、２重層構造体を形成することができる。本明細書に記載された実施態様を使用して形成することができるアノード構造体およびカソード構造体の例示的な実施態様が、現在ＵＳ２０１１／０１２９７３２として公開されている、本発明の譲受人に譲渡された２０１０年７月１９日出願のＢａｃｈｒａｃｈ他の「ＣＯＭＰＲＥＳＳＥＤ  ＰＯＷＤＥＲ  ３Ｄ  ＢＡＴＴＥＲＹ  ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ  ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ」という名称の米国特許出願第１２／８３９，０５１号（代理人事件整理番号ＡＰＰＭ／０１４０８０／ＥＥＳ／ＡＥＰ／ＥＳＯＮＧ）の図１、２Ａ〜２Ｄ、３、５Ａおよび５Ｂならびに対応する段落［００４１］〜［００６６］および［００９４］〜［０１００］に記載されている。
【００１９】
堆積させたとき、電気活性材料は、ナノ規模サイズの粒子および／またはマイクロ規模サイズの粒子を含むことができる。電気活性材料を、３次元導電性多孔構造体の上に堆積させることができる。この３次元導電性多孔構造体は、多孔性電気メッキプロセス、エンボス加工プロセスまたはナノインプリンティングプロセスのうちの少なくとも１つのプロセスによって形成することができる。ある種の実施態様では、この３次元導電性多孔構造体がワイヤメッシュ構造体を含む。３次元導電性多孔構造体の形成は、電極の厚さを決定し、ポケットまたはウェル（ｗｅｌｌ）を提供する。このポケットまたはウェルの中に、電気活性粉末を、本明細書に記載されたシステムおよび装置を使用して堆積させることができる。
【００２０】
本明細書に記載された材料がその上に形成されるさまざまなタイプの基板の使用も企図される。本明細書に記載されたある種の実施態様を実施することができる特定の基板は限定されないが、例えばウエブ（ｗｅｂ）ベースの基板、パネルおよび不連続シートを含む導電性フレキシブル基板上で実施態様を実施することは特に有益である。基板はさらに箔、フィルムまたは薄いプレートの形態を有することができる。基板が垂直に向けられた基板であるある種の実施態様では、垂直に向けられた基板を、垂直面に対して傾斜させることができる。例えば、垂直面から、約１度から約２０度までの間の角度で基板を傾けることができる。基板が水平に向けられた基板であるある種の実施態様では、水平に向けられた基板を、水平面に対して傾斜させることができる。例えば、水平面から約１度から約２０度の間の角度で基板を傾けることができる。ある種の実施態様では、非導電性フレキシブル基板上で実施態様を実施すると有益である。例示的な非導電性基板はポリマー基板などである。
【００２１】
図１Ａは、本明細書に記載された実施態様に従って形成された１つまたは複数の電極構造体（アノード１０２ａ、１０２ｂおよび／またはカソード１０３ａ、１０３ｂ）を有する部分電池セル２重層１００の略図である。部分電池セル２重層１００はＬｉイオン電池セル２重層とすることができる。図１Ｂは、本明細書に記載された実施態様に従って形成された１つまたは複数の電極構造体を有する部分電池セル１２０の略図である。部分電池セル２重層１２０はＬｉイオン電池セル２重層とすることができる。本明細書に記載された一実施態様によれば、電池セル１００、１２０は負荷１０１に電気的に接続される。電池セル２重層１００の主な機能構成要素は、アノード構造体１０２ａ、１０２ｂ、カソード構造体１０３ａ、１０３ｂ、セパレータ層１０４ａ、１０４ｂおよび１１５、集電体１１１および１１３、ならびにセパレータ層１０４ａ、１０４ｂ間の領域内に配置された任意選択の電解液（図示せず）などである。アノード構造体１０２ａ、１０２ｂおよびカソード構造体１０３ａ、１０３ｂは、本明細書に記載された実施態様に従って形成することができる。電池セル１２０の主な機能構成要素は、アノード構造体１０２ｂ、カソード構造体１０３ｂ、セパレータ１１５、集電体１１１および１１３、ならびに集電体１１１、１１３間の領域内に配置された任意選択の電解液（図示せず）などである。さまざまな材料、例えば有機溶媒中のリチウム塩を電解液として使用することができる。電池セル１００、１２０は、集電体１１１および１１３用のリード線を有する適当なパッケージの中に気密封止することができる。
【００２２】
アノード構造体１０２ａ、１０２ｂ、カソード構造体１０３ａ、１０３ｂ、ならびにセパレータ層１０４ａ、１０４ｂおよび１１５を、セパレータ層１０４ａと１０４ｂの間に形成された領域内の電解液に浸すことができる。例示的な部分構造体が示されていること、およびある種の実施態様では、この構造体に、追加のアノード構造体、カソード構造体および集電体が追加されることを理解すべきである。
【００２３】
アノード構造体１０２ｂおよびカソード構造体１０３ｂは電池１００の半電池の役目を果たす。アノード構造体１０２ｂは、本明細書に記載された実施態様に従って形成された金属アノード集電体１１１および活性材料を含むことができる。アノード構造体は多孔性とすることができる。他の例示的な活性材料は、黒鉛状炭素、リチウム、スズ、シリコン、アルミニウム、アンチモン、酸化コバルトホウ素スズ、および窒化コバルトリチウム（例えばＬｉ３−２ｘＣｏｘＮ（０．１≦ｘ≦０．４４））などである。同様に、カソード構造体１０３ｂは、本明細書に記載された実施態様に従って形成されたそれぞれカソード集電体１１３および第２の活性材料を含むことができる。集電体１１１および１１３は金属などの導電性材料でできている。集電体は、軟性の導電性材料、例えば箔を含むことができる。一実施態様では、アノード集電体１１１が銅を含み、カソード集電体１１３がアルミニウムを含む。セパレータ１１５は、アノード構造体１０２ｂの構成要素とカソード構造体１０３ｂの構成要素との間の直接電気接触を防ぐために使用される。セパレータ１１５は多孔性とすることができる。
【００２４】
電池セル１００、１２０のカソード側すなわち正電極の活性材料は、二酸化コバルトリチウム（ＬｉＣｏＯ２）または二酸化マンガンリチウム（ＬｉＭｎＯ２）、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＮｉｘＣｏｙＯ２（例えばＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２）、ＬｉＮｉｘＣｏｙＡｌｚＯ２（例えばＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５Ｏ２）、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉｘＭｇｙＭｎｚＯ４（例えばＬｉＭｇ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４）、ＬｉＮｉｘＭｎｙＯ２（例えばＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４）、ＬｉＮｉｘＭｎｙＣｏｚＯ２（例えばＬｉＮｉＭｎＣｏＯ２）（ＮＭＣ）、酸化マンガンアルミニウムリチウム（例えばＬｉＡｌｘＭｎｙＯ４）およびＬｉＦｅＰＯ４などのリチウム含有金属酸化物を含むことができる。この活性材料は、酸化コバルトリチウムなどの層状酸化物、リン酸鉄リチウムなどのオリビン（ｏｌｉｖｉｎｅ）または酸化マンガンリチウムなどのスピネル（ｓｐｉｎｅｌ）からなることができる。非リチウム実施態様では、例示的なカソードがＴｉＳ２（二硫化チタン）からなることができる。例示的なリチウム含有酸化物は、酸化コバルトリチウム（ＬｉＣｏＯ２）などの層状酸化物、またはＬｉＮｉｘＣｏ１−２ｘＭｎＯ２、ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４、Ｌｉ（Ｎｉ０．８Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５）Ｏ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４などの混合金属酸化物とすることができる。例示的なリン酸塩は、鉄オリビン（ＬｉＦｅＰＯ４）およびその異型（例えばＬｉＦｅ１−ｘＭｇＰＯ４）、ＬｉＭｏＰＯ４、ＬｉＣｏＰＯ４、ＬｉＮｉＰＯ４、Ｌｉ３Ｖ２（ＰＯ４）３、ＬｉＶＯＰＯ４、ＬｉＭＰ２Ｏ７またはＬｉＦｅ１．５Ｐ２Ｏ７とすることができる。例示的なフルオロリン酸塩は、ＬｉＶＰＯ４Ｆ、ＬｉＡｌＰＯ４Ｆ、Ｌｉ５Ｖ（ＰＯ４）２Ｆ２、Ｌｉ５Ｃｒ（ＰＯ４）２Ｆ２、Ｌｉ２ＣｏＰＯ４ＦまたはＬｉ２ＮｉＰＯ４Ｆとすることができる。例示的なケイ酸塩は、Ｌｉ２ＦｅＳｉＯ４、Ｌｉ２ＭｎＳｉＯ４またはＬｉ２ＶＯＳｉＯ４とすることができる。例示的な非リチウム化合物はＮａ５Ｖ２（ＰＯ４）２Ｆ３である。
【００２５】
電池セル１００、１２０のアノード側すなわち負電極の活性材料は、例えば黒鉛材料ならびに／またはさまざまな微細粉末、および例えばマイクロ規模もしくはナノ規模の粉末などの材料からなることができる。さらに、黒鉛材料と一緒にまたは黒鉛材料の代わりにシリコン、スズまたはチタン酸リチウム（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）を使用して、導電性コアアノード材料を提供することもできる。例示的なカソード材料、アノード材料および塗布方法が、本発明の譲受人に譲渡された２０１０年７月１９日出願の「ＣＯＭＰＲＥＳＳＥＤ  ＰＯＷＤＥＲ  ３Ｄ  ＢＡＴＴＥＲＹ  ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ  ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ」という名称の米国特許出願公開第ＵＳ２０１１／０１２９７３２号、および本発明の譲受人に譲渡された２０１０年１月１３日出願の「ＧＲＡＤＥＤ  ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ  ＦＯＲ  ＨＩＧＨ  ＥＮＥＲＧＹ  ＬＩＴＨＩＵＭ−ＩＯＮ  ＢＡＴＴＥＲＩＥＳ」という名称の米国特許出願公開第ＵＳ２０１１／０１６８５５０号にさらに記載されている。
【００２６】
図１Ａおよび１Ｂには電池セル２重層１００が示されているが、本明細書に記載された実施態様はＬｉイオン電池セル２重層構造だけに限定されないことも理解すべきである。アノード構造体およびカソード構造体は直列または並列に接続することができることも理解すべきである。
【００２７】
図２Ａは、一連の加熱されたローラ２０２、２０４、２０６と吹付けディスペンサアセンブリ２１０とを有する本明細書に記載された実施態様に基づく吹付けモジュール２００の一実施態様の概略的な部分断面図である。吹付けモジュール２００は、フレキシブル基板２２０の上に電気活性材料を堆積させるように構成されている。図２Ａに示されているとおり、吹付けモジュール２００は、チャンバ本体（図示せず）と、温度勾配を生み出す加熱された複数のローラ２０２、２０４、２０６と、フレキシブル基板２２０に向かって電気活性材料２１２を導く少なくとも１つの吹付けディスペンサアセンブリ２１０と、フレキシブル基板２２０を支持し移送する任意選択の複数の中間移送ローラ２３０ａ、２３０ｂと、電気活性材料を乾燥させる任意選択の複数のヒータ２４０（２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄとして示されている）とを備える。
【００２８】
チャンバ本体は、吹付けモジュール２００の処理領域２５０にフレキシブル基板２２０が入るためのチャンバ入口（図示せず）と、フレキシブル基板２２０が処理領域２５０から出るためのチャンバ出口（図示せず）とを有する。
【００２９】
吹付けディスペンサアセンブリ２１０は、加熱されたローラ２０２、２０４、２０６のうちの任意のローラに隣接して置くことができる。図２に示されているとおり、吹付けディスペンサアセンブリ２１０は、フレキシブル基板２２０の第１の面に電気活性材料を堆積させるために、加熱された第１のローラ２０２の上方に置かれている。示されてはいないが、フレキシブル基板２２０の反対側の面に電気活性材料を堆積させるために、追加の吹付けディスペンサアセンブリを置くことができることを理解すべきである。吹付けディスペンサアセンブリ２１０は、加熱された第１のローラ２０２を越えてフレキシブル基板２２０が移送されるときにフレキシブル基板２２０上に電気活性材料２１２を堆積させるように置くことができる。したがって、ある種の実施態様では、第１の温度に加熱された加熱された第１のローラ２０２を越えてフレキシブル基板２２０を移送し、同時に、吹付けディスペンサアセンブリ２１０を使用してフレキシブル基板２２０の上に電気活性材料２１２を吹き付け、第２の加熱温度に加熱された加熱された第２のローラ２０４を越えてフレキシブル基板２２０を移送し、第３の温度に加熱された加熱された第３のローラ２０６を越えてフレキシブル基板２２０を移送する。１つの吹付けディスペンサアセンブリ２１０および３つの加熱されたローラ２０２、２０４、２０６だけが示されているが、電気活性材料の所望の堆積を達成するために、任意の数の吹付けディスペンサおよび加熱されたローラを使用することができることを理解すべきである。
【００３０】
吹付けモジュールを流体供給源２６０に結合することができる。流体供給源２６０は、カソードとして活性の粒子、アノードとして活性の粒子、結合剤、溶媒推進剤、および洗浄流体などの前駆体、処理ガス、処理材料を吹付けモジュール２００の構成要素に供給する。
【００３１】
加熱されたローラ２０２、２０４、２０６は、電源２７０に結合された内部加熱機構２６５ａ、２６５ｂ、２６５ｃによって加熱することができる。例示的な内部加熱機構は、加熱コイル、間隔を置いて配置された内部加熱棒、加熱された流体などである。加熱されたローラ２０２、２０４、２０６は、フレキシブル基板２２０上に吹き付けられた材料を乾燥させる任意の温度に加熱することができる。例えば、加熱されたローラ２０２、２０４、２０６はそれぞれ個別に、吹付けディスペンサアセンブリ２１０から吹き付けられた電気活性材料混合物中に存在する溶媒を溶解させる温度に加熱することができる。加熱されたローラ２０２、２０４、２０６の温度はそれぞれ個別に、電気活性材料混合物中に存在する液体（例えば溶媒）が、フレキシブル基板２２０に接触する前または加熱されたフレキシブル基板２２０に接触している間に蒸発するように選択することができる。
【００３２】
加熱されたローラ２０２、２０４、２０６は、加熱された第１のローラ２０２から加熱された第３のローラ２０６まで温度が上昇する上昇温度勾配を形成するように構成することができる。加熱されたローラ２０２、２０４、２０６はそれぞれ個別に、摂氏約５０度から摂氏約２５０度の範囲の温度に加熱することができる。加熱されたローラ２０２、２０４、２０６は、摂氏約８０度から摂氏約１８０度の温度に加熱することができる。第１のヒータローラは通常、これらの複数のローラのうち最も低い温度に加熱され、後続のローラはそれぞれ、加熱された直前のローラに比べて高い温度に加熱される。ある種の実施態様では、加熱された第１のローラ２０２が、摂氏約６０度から摂氏約９０度の間の温度範囲に加熱され、加熱された第２のローラ２０４が、摂氏約９０度から摂氏約１００度の間の第２の温度範囲に加熱され、加熱された第３のローラ２０６が、摂氏約１２０度から摂氏約１３０度の間の第３の温度範囲に加熱される。
【００３３】
加熱されたローラ２０２、２０４、２０６の寸法は、吹き付けられた材料を高温で乾燥させるのに十分な大きさの表面積を提供するように決定することができる。加熱されたローラ２０２、２０４、２０６は、吹き付けられ堆積した材料が、加熱されたローラ２０２、２０４、２０６の表面を著しくは冷却しないような十分な大きさのサーマルマス（ｔｈｅｒｍａｌ  ｍａｓｓ）を有することができる。加熱されたローラ２０２、２０４、２０６の寸法は、加熱されたそれぞれのローラ２０２、２０４、２０６の表面の円周のうちの少なくとも１８０度をフレキシブル基板２２０が覆うような態様で、フレキシブル基板２２０が、加熱されたそれぞれのローラ２０２、２０４、２０６に巻きつくことができるように決められる。フレキシブル基板２２０は、加熱されたそれぞれのローラ２０２、２０４、２０６の表面の円周のうちの少なくとも１８０度以上、２００度以上、２２０度以上、２６０度以上または３００度以上を覆うことができる。加熱されたローラ２０２、２０４、２０６の直径は、少なくとも２インチ、６インチまたは１２インチ、および最大で少なくとも６インチ、１２インチまたは１４インチとすることができる。
【００３４】
加熱されたローラ２０２、２０４、２０６は、プロセスケミストリ（ｐｒｏｃｅｓｓ  ｃｈｅｍｉｓｔｒｉｅｓ）に適合する任意の材料を含むことができる。加熱されたローラ２０２、２０４、２０６は、銅、アルミニウム、これらの合金またはこれらの組合せを含むことができる。加熱されたローラ２０２、２０４、２０６を他の材料でコーティングすることができる。加熱されたローラ２０２、２０４、２０６をナイロンまたはポリマーでコーティングすることができる。加熱されたローラをコーティングする例示的なポリマーは、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、エチレンクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）などであり、ＥＣＴＦＥは、ＨＡＬＡＲ（登録商標）  ＥＣＴＦＥの商品名で販売されている。
【００３５】
ある種の実施態様では、フレキシブル基板２２０に対して吹付けプロセスを実行することができるように、加熱されたローラ２０２、２０４、２０６を使用して、フレキシブル基板２２０を位置決めし、フレキシブル基板２２０に所望の張力を与えることができる。加熱されたローラ２０２、２０４、２０６は、ＤＣサーボモータ、ステッパモータ、機械式ばね／ブレーキ、または吹付けモジュール２２０内の所望の位置に導電性フレキシブル基板２２０を置き、それを保持する目的に使用することができる他のデバイスを有することができる。
【００３６】
吹付けモジュール２００内に複数の加熱要素２４０（２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄ、２４０ｅ、２４０ｆ、２４０ｇ、２４０ｈとして示されている）を配置することができる。加熱要素２４０は、基板２２０上に吹き付けられた材料２１２を乾燥させて、基板２２０上への堆積材料の接着を強化するのを補助することができる。図２に示された実施態様では、材料ディスペンサアセンブリ２１０に隣接した位置に第１の加熱要素２４０ａを配置することができる。基板２２０の表面に堆積材料２１２が吹き付けられたときに、加熱要素２４０ａからの熱エネルギーが、堆積材料２１２を乾燥させ、堆積材料２１２から溶媒を蒸発させるのを補助することができる。第１の加熱要素２４０ａが配置された面の反対側の基板２２０のもう一方の面に、第２の加熱要素２４０ｂを配置することができる。第２の加熱要素２４０ｂも、基板２２０上に吹き付けられた堆積材料２１２を乾燥させるのを補助することができる。なお、吹付けモジュール２００内に配置する加熱要素の数、位置および構成は必要に応じて変更することができる。図２に示されているとおり、第１の加熱要素２４０ａと第２の加熱要素２４０ｂは、加熱された第１のローラ２０２と加熱された第２のローラ２０４の間の基板２２０の反対側に配置することができ、第３の加熱要素２４０ｃと第４の加熱要素２４０ｄは、第２のヒータローラ２０４と中間移送ローラ２３０ａの間の基板２２０の反対側に配置することができ、第５の加熱要素２４０ｅと第６の加熱要素２４０ｆは、中間移送ローラ２３０ａと加熱された第３のローラ２０６の間の基板２２０の反対側に配置することができ、第７の加熱要素２４０ｇと第８の加熱要素２４０ｈは、加熱された第３のローラ２０６と中間移送ローラ２３０ｂの間の基板２２０の反対側に配置することができる。
【００３７】
ある種の実施態様では、加熱要素２４０が基板２２０に光放射を供給することができる。加熱要素２４０からの光放射は、基板２２０に熱エネルギーを供給し、基板２２０を、摂氏約１０度から摂氏約２５０度の間の温度に制御することができる。
【００３８】
吹付けモジュール２００のさまざまな構成要素に電力を供給するため、吹付けモジュール２００を電源２７０に結合することができる。電源２７０はＲＦ源またはＤＣ源とすることができる。電源２７０をコントローラ２８０に結合することができる。コントローラ２８０を吹付けモジュール２００に結合することができる。コントローラ２８０は、１つまたは複数のマイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、マイクロコントローラ、専用ハードウェアまたはロジック、およびこれらの組合せを含むことができる。
【００３９】
図３は、電極を形成する、本明細書に記載された実施態様に基づく方法３００の流れ図である。方法３００は、図２に示された吹付けモジュール２００を使用して実行することができる。ブロック３１０で、基板を用意する。ブロック３２０で、基板の上に電気活性材料を吹き付ける。ブロック３３０で、電気活性材料が堆積した基板を、第１の温度に加熱された加熱された第１のローラを越えて移送する。ブロック３４０で、電気活性材料が堆積した基板を、第１の温度よりも高い第２の温度を有する加熱された第２のローラを越えて移送する。ブロック３５０で、電気活性材料が堆積した基板を、第２の温度よりも高い第３の温度に加熱された加熱された第３のローラを越えて移送する。
【００４０】
ブロック３１０では、基板を用意する。この基板は、集電体１１１および集電体１１３と同様の集電体とすることができる。この基板は、フレキシブル基板２２０と同様のフレキシブル基板とすることができる。ある種の実施態様では、この基板が導電性基板（例えば金属箔、金属シートまたは金属プレート）である。ある種の実施態様では、この基板が、表面に絶縁コーティングが配置された導電性基板である。ある種の実施態様では、この基板が、金属、プラスチック、黒鉛、ポリマー、炭素含有ポリマー、複合材料または他の適当な材料などの１種または数種の導電性材料を含む、ホスト基板上に配置された比較的に薄い導電層を含むことができる。基板を構成することができる金属の例は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、スズ（Ｓｎ）、シリコン（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、これらの合金およびこれらの組合せなどである。ある種の実施態様では、基板に孔があいている。
【００４１】
あるいは、この基板が、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、電気化学メッキ、無電解メッキなどを含む当技術分野で知られている手段によって表面に導電層が形成されたプラスチック基板、またはポリマー基板などの非導電性のホスト基板を含んでもよい。一実施態様では、この基板がフレキシブルホスト基板である。このフレキシブルホスト基板は、ポリエチレン、ポリプロピレンまたは他の適当なプラスチックもしくはポリマー材料などの軽量で安価なプラスチック材料とすることができ、その材料の表面に導電層が形成される。一実施態様では、抵抗損を最小化するため、この導電層の厚さが約１０ミクロンから１５ミクロンの間である。このようなフレキシブル基板として使用するのに適した材料は、ポリイミド（例えばＤｕＰｏｎｔ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによるＫＡＰＴＯＮ（商標））、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアクリレート、ポリカーボネート、シリコーン、エポキシ樹脂、シリコーン官能化エポキシ樹脂、ポリエステル（例えばＥ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ＆  Ｃｏ．によるＭＹＬＡＲ（商標））、Ｋａｎｅｇａｆｔｉｇｉ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ｃｏｍｐａｎｙ製のＡＰＩＣＡＬ  ＡＶ、ＵＢＥ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｌｔｄ．製のＵＰＩＬＥＸ；ＳＵＭＩＴＯＭＯ製のポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（例えばＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ＣｏｍｐａｎｙによるＵＬＴＥＭ）およびポリエチレンナフタレン（ＰＥＮ）などである。あるいは、ポリマーコーティングで補強された比較的に薄いガラスからこの基板を構築してもよい。
【００４２】
ある種の実施態様では、この基板が、限定はされないが、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、銅およびこれらの組合せを含む前述の導電性材料のうちのいずれかの材料を含むことができる。この基板は、箔、フィルムまたは薄いプレートの形態を有することができる。ある種の実施態様では、この基板の厚さが概ね約１μｍから約２００μｍの範囲にあってもよい。ある種の実施態様では、基板の厚さが概ね約５μｍから約１００μｍの範囲にあってもよい。ある種の実施態様では、基板の厚さが約１０μｍから約２０μｍの範囲にあってもよい。
【００４３】
ある種の実施態様では、基板にパターンを形成して、表面積が増大した３次元構造体を形成する。この３次元構造体は、例えばナノインプリントリソグラフィプロセスまたはエンボス加工プロセスを使用して形成することができる。
【００４４】
ブロック３２０では、基板の上に電気活性材料を吹き付ける。この電気活性材料は、「吹付け堆積技法」を使用して基板上に吹き付けることができ、この吹付け堆積技法には、限定はされないが、液圧吹付け技法、空気圧吹付け技法、霧化吹付け技法、エレクトロスプレー技法、プラズマ吹付け技法、および溶射またはフレーム溶射技法などが含まれる。この電気活性材料は、例えば図２に示された吹付けディスペンサアセンブリ２１０を使用して基板上に吹き付けることができる。
【００４５】
この電気活性材料は、乾燥粉末混合物、スラリ混合物または混合ガスの部分として供給することができる。これらの混合物は、電気活性材料と、結合剤と溶媒のうちの少なくとも一方とを含むことができる。
【００４６】
例示的な電気活性材料は、カソードとして活性の材料およびアノードとして活性の材料などである。例示的なカソードとして活性の材料は、二酸化コバルトリチウム（ＬｉＣｏＯ２）、二酸化マンガンリチウム（ＬｉＭｎＯ２）、二硫化チタン（ＴｉＳ２）、ＬｉＮｉｘＣｏ１−２ｘＭｎＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、鉄オリビン（ＬｉＦｅＰＯ４）およびその異型（例えばＬｉＦｅ１−ｘＭｇＰＯ４）、ＬｉＭｏＰＯ４、ＬｉＣｏＰＯ４、Ｌｉ３Ｖ２（ＰＯ４）３、ＬｉＶＯＰＯ４、ＬｉＭＰ２Ｏ７、ＬｉＦｅ１．５Ｐ２Ｏ７、ＬｉＶＰＯ４Ｆ、ＬｉＡｌＰＯ４Ｆ、Ｌｉ５Ｖ（ＰＯ４）２Ｆ２、Ｌｉ５Ｃｒ（ＰＯ４）２Ｆ２、Ｌｉ２ＣｏＰＯ４Ｆ、Ｌｉ２ＮｉＰＯ４Ｆ、Ｎａ５Ｖ２（ＰＯ４）２Ｆ３、Ｌｉ２ＦｅＳｉＯ４、Ｌｉ２ＭｎＳｉＯ４、Ｌｉ２ＶＯＳｉＯ４、条件を満たす他の材料、これらの複合材料およびこれらの組合せなどである。例示的なアノードとして活性の材料は、黒鉛、グラフェンハードカーボン、カーボンブラック、炭素でコーティングされたシリコン、スズ粒子、銅−スズ粒子、酸化スズ、炭化シリコン、シリコン（非晶質または結晶質）、シリコン合金、ドープされたシリコン、チタン酸リチウム、他の適当な電気活性材料、これらの複合材料およびこれらの組合せなどである。
【００４７】
これらの混合物はさらに、固体結合作用剤または固体結合作用剤を形成するための前駆体を含むことができる。この結合作用剤は、電気活性材料と基板との結合、および電気活性材料とその電気活性材料の他の粒子との結合を促進する。この結合作用剤は通常、ポリマーである。この結合作用剤は溶媒に可溶とすることができる。この結合作用剤は水溶性結合作用剤とすることができる。この結合作用剤は有機溶媒に可溶とすることができる。例示的な結合作用剤は、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）およびこれらの組合せなどである。この固体結合作用剤を、基板２２０上に堆積させる前の電気活性材料と混合することができる。電気活性材料を堆積させる前または堆積させた後に、この固体結合作用剤を基板２２０上に堆積させることができる。基板の表面に電気活性材料を保持するため、この固体結合剤は、ポリマーなどの結合剤を含むことができる。この結合作用剤は一般に、堆積させた層の性能の低下を防ぐある電気伝導率またはイオン伝導率を有するが、大部分の結合作用剤は通常、電気絶縁性であり、一部の材料はリチウムイオンの通過を許さない。ある種の実施態様では、この結合作用剤が、低分子量の炭素含有ポリマーである。基板に対するナノ粒子の接着を促進するため、この低分子量ポリマーの数平均分子量を約１０，０００未満とすることができる。
【００４８】
このスラリ混合物または混合ガスはさらに、カーボンブラック（ＣＢ）、またはアセチレンブラック（ＡＢ）などの導電性材料を含むことができる。
【００４９】
例示的な溶媒は、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、水または他の適当な溶媒などである。
【００５０】
ある種の実施態様では、スラリ混合物が、固体材料の高い含有量を有する。スラリ混合物は、スラリ混合物の総重量パーセントの１０重量％超、２０重量％超、３０重量％超、４０重量％超、５０重量％超、６０重量％超、７０重量％超、８０重量％超、８５重量％超または９０重量％超の高い固形分を有することができる。スラリ混合物は、１０から９５重量％の範囲の高い固形分を有することができる。スラリ混合物は、４０から８５重量％の範囲の固体材料の高い固形分を有することができる。スラリ混合物は、５５から７０重量％の範囲の固体材料の高い固形分を有することができる。スラリ混合物は、６５から７０重量％の範囲の固体材料の高い固形分を有することができる。
【００５１】
電極形成溶液中に存在する固体は、活性材料と導電性材料のうちの少なくとも一方または両方を含む。ある種の実施態様では、電極形成溶液中の固体粒子が、約１ナノメートルから１００ナノメートルの間の平均粒径を有するナノ規模の粒子であってもよい。ある種の実施態様では、電極形成溶液中の固体粒子が、約１．０μｍから約２０．０μｍの間、例えば約３．０μｍから約１５．０μｍの間の範囲の平均粒径を有するマイクロ規模の粒子であってもよい。
【００５２】
スラリ混合物は、約０．１ｍｌ／分から１０ｍｌ／分の間の流量で基板に送達することができる。スラリ混合物は、約０．５ｍｌ／分から約４ｍｌ／分の間の流量で基板に送達することができる。空気圧吹付けプロセスを使用してスラリ混合物が送達されるある種の実施態様では、スラリ混合物を、約１ｍｌ／分から４ｍｌ／分の間の流量で基板に送達することができる。空気圧吹付けプロセスを使用してスラリ混合物が送達されるある種の実施態様では、スラリ混合物を、約１ｍｌ／分から２ｍｌ／分の間の流量で基板に送達することができる。エレクトロスプレープロセスを使用してスラリ混合物が送達されるある種の実施態様では、スラリ混合物を、約０．５ｍｌ／分から２ｍｌ／分の間の流量で基板に送達することができる。エレクトロスプレープロセスを使用してスラリ混合物が送達されるある種の実施態様では、スラリ混合物を、約０．５ｍｌ／分から１ｍｌ／分の間の流量で基板に送達することができる。
【００５３】
堆積プロセスの間、基板は、約４メートル／分から約３０メートル／分の間の速度で移動することができる。ある種の実施態様では、堆積プロセスの間、基板が、約１０メートル／分から約２０メートル／分の間の速度で移動することができる。
【００５４】
ブロック３３０では、電気活性材料が堆積した基板を、第１の温度に加熱された加熱された第１のローラを越えて移送する。この加熱された第１のローラは、前述の加熱された第１のローラ２０２と同様のローラとすることができる。この第１のローラは、堆積した材料が、落滴することなく基板上に留まり、緩やかな速度で乾燥するような温度範囲に加熱されている。この低温ローラの例示的な温度は、摂氏約６０度から摂氏約９０度の間であってもよい。ある種の実施態様では、ブロック３２０の吹付けプロセスとブロック３３０の加熱プロセスが同時に実行され、またはブロック３２０の吹付けプロセスとブロック３３０の加熱プロセスが時間的に部分的に重なる（例えば、基板が加熱されたローラの上を移動している間に基板上に電気活性材料を吹き付ける）。
【００５５】
ブロック３４０では、電気活性材料が堆積した基板を、第１の温度よりも高い第２の温度を有する加熱された第２のローラを越えて移送する。この加熱された第２のローラは、前述の加熱された第２のローラ２０４と同様のローラとすることができる。この第２のローラは、コーティングをさらに乾燥させるように設定された温度に加熱されている。加熱された第２のローラは、摂氏約９０度から摂氏約１００度の間の第２の温度範囲に加熱することができる。
【００５６】
ブロック３５０では、電気活性材料が堆積した基板を、第２の温度よりも高い第３の温度に加熱された加熱された第３のローラを越えて移送する。この加熱された第３のローラは、前述の加熱された第３のローラ２０６と同様のローラとすることができる。加熱された第３のローラは、堆積した材料から残りの全ての溶媒が除去されるような温度範囲に加熱することができる。この高温ローラの例示的な温度は、摂氏約１２０度から摂氏約１３０度の間である。
【００５７】
セパレータ材料の所望の多孔率および堆積を達成するために、堆積した材料のカレンダ加工を含む追加の処理を実行することができる。
【００５８】
実施例
本明細書に記載された実施態様をさらに説明するため、以下に非限定的な実施例を示す。しかしながら、それらの例は全て包括的（ｉｎｃｌｕｓｉｖｅ）であることが意図されておらず、それらの例が、本明細書に記載された実施態様の範囲を限定することは意図されていない。
【００５９】
以下の実施例では、固形分６５重量％のスラリ組成物を使用した。この組成物は、ＰＶＤＦを約４重量％、カーボンブラック（ＣＢ）を約３．２重量％、ニッケル−マンガン−コバルトを約９２．８重量％含む最終フィルム組成物を与えた。加熱されたローラの上に、アルミニウム箔基板を、４メートル／分の速度で移送し、同時に、スラリ混合物を、表Ｉに記載された流量で空気圧吹付けした。ローラは、下表Ｉに記載された温度に加熱した。多孔率は、ある体積の重量によって計算し、理論密度と比較した。
2016510939.tif 000003
【００６０】
結果：
表Ｉに示された予備的なプロセスデータは、熱ローラ温度を摂氏６０度に設定して固形分約６５重量％のスラリを吹き付けたとき、堆積した材料の表面は、ブレード（ｂｌａｄｅ）コーティングされたフィルムと同じくらい平滑であることを示す（例えば例２および３）。例３によって示されているように、固形分６５重量％のスラリ、６０度の熱ローラを用いて流量４ｍｌ／分で吹き付けると、多孔率は約４９％である。例２によって示されているように、固形分６５重量％のスラリを流量２ｍｌ／分で空気圧吹付けすると、多孔率は約５０％である。ドクターブレード（Ｄｏｃｔｏｒ  ｂｌａｄｅ）コーティング技法を使用すると、固形分５９重量％のスラリで約５５％の多孔率が達成された。固形分が約７０重量％のスラリ混合物を使用すると、多孔率は４７％よりも低くなると考えられる。
【００６１】
以上の説明は本発明の実施態様を対象としているが、本発明の基本的な範囲を逸脱することなく本発明の他の追加の実施態様を考案することができる。本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図１Ａ】
2016510939.tif 000004
【図１Ｂ】
2016510939.tif 000005
【図２】
2016510939.tif 000006
【図３】
2016510939.tif 000007
【国際調査報告】
2016510939.tif 000008
2016510939.tif 000009