CN102089904B - 涂敷装置以及涂敷方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够防止在向基材涂敷了涂敷剂时产生气泡痕迹的涂敷装置。在对至少外表面为凹凸形状的基材(2)涂敷液状的涂敷剂(P2)之前，在基材中的要涂敷涂敷剂的区域内涂敷粘度比涂敷剂低的低粘度液体(溶剂、P1)。在这里，低粘度液体(P1)优选为相对于涂敷剂(P2)具有相溶性的液体。
Description
技术领域
本发明涉及对至少外表面为凹凸形状的基材涂敷涂敷剂时所使用的涂敷装置以及涂敷方法。
背景技术
以往，具有使用凹版辊子、喷涂装置等向基材涂敷液状的涂敷剂的技术(例如，参照专利文献1、2)。该涂敷处理在例如制造二次电池的电极时使用。即，对作为基材的集电体，作为涂敷剂涂敷形成电极层的材料(活性物质等)。
专利文献1：日本特开2007-273126号公报
专利文献2：日本特开2007-112140号公报
发明内容
然而，在基材由多孔质体构成时，如果对基材涂敷涂敷剂，则气泡痕迹会残留于涂敷剂的层的内部或者外表面。而且，在产生了气泡痕迹时，有时不能将涂敷有涂敷剂的基材作为产品而使用。特别是，在将涂敷有涂敷剂的基材作为二次电池的电极而使用的情况下，会给二次电池的特性带来不良影响。
下面，对于气泡痕迹产生的原理，使用图8进行说明。在这里，图8(A)～(C)表示使用辊子200向多孔质的基材100涂敷液状的涂敷剂P3的工序。
图8(A)是表示在涂敷涂敷剂P3之前的状态下多孔质的基材100的内部构造的概略图。如图8(A)所示，基材100由多个颗粒100a构成，在颗粒100a之间形成有空间。在该空间内，存在着空气。当对基材100如图8(B)所示那样使用辊子200涂敷涂敷剂P3时，涂敷剂P3从基材100的外表面向内部浸入。
在这里，当涂敷剂P3从基材100的外表面向内部浸入时，存在于基材100的内部的空气就会如图8(C)的箭头所示那样，通过基材100的颗粒100a之间而向涂敷剂P3之外排出(逸出)。即，存在于基材100的内部的空气向与涂敷剂的进入的方向相反的方向移动。
此时，存在于基材100的内部的空气不一定全都排出到外部。即，有时气泡G残留于涂敷剂P3的层的内部、外表面。由此，产生气泡痕迹。在这里，有时对涂敷有涂敷剂P3的基材100进行由干燥炉进行的干燥处理，在使基材100干燥时，气泡G会作为气泡痕迹残留。
因此，本发明的目的在于提供能够防止气泡痕迹的产生的涂敷装置以及涂敷方法。
作为本申请第一发明的涂敷装置，是用于二次电池的电极的制造的涂敷装置，其特征在于：在对形成于集电体上的多孔质的电极层涂敷包含无机氧化物的液状的涂敷剂之前，将粘度比涂敷剂低的低粘度液体涂敷于电极层。
作为本申请第二发明的涂敷方法，是在制造二次电池的电极时使用的涂敷方法，其特征在于，具有：对形成于集电体上的多孔质的电极层涂敷包含无机氧化物的涂敷剂的第一工序；和在第一工序之前、将粘度比涂敷剂低的低粘度液体涂敷于电极层的第二工序。
在这里，作为用于向电极层涂敷低粘度液体的结构，可以使用：收纳低粘度液体的收纳构件；具有通过旋转动作将收纳构件内的低粘度液体涂敷于电极层的涂敷区域以及不用于低粘度液体的涂敷的非涂敷区域的辊子构件；和在收纳构件内与辊子构件的非涂敷区域相对应地配置、阻止低粘度液体向非涂敷区域附着的罩构件。另外，也可以使用对电极层喷射低粘度液体的喷射单元。进而，作为用于向电极层涂敷涂敷剂的结构，可以使用：收纳涂敷剂的收纳构件；和通过旋转动作将收纳构件内的涂敷剂涂敷于电极层的辊子构件。
低粘度液体优选为相对于涂敷剂具有相溶性的液体。由此，即使向涂敷有低粘度液体的区域涂敷涂敷剂，也能够防止低粘度液体以及涂敷剂互相分离。另外，涂敷于电极层的低粘度液体的量优选为将电极层所包含的空间部充满的量以上。由此，能够防止空气等残留于电极层的内部，即使涂敷涂敷剂也能够防止产生气泡痕迹。
根据本发明，通过在向电极层涂敷涂敷剂之前，向电极层涂敷粘度比涂敷剂低的低粘度液体，能够在将从电极层产生的气泡除去的情况下涂敷涂敷剂，能够防止气泡痕迹的产生。即，通过将粘度比涂敷剂低的低粘度液体涂敷于电极层，容易将气泡从电极层排出。而且，如果在气泡排出了的状态下涂敷涂敷剂，则不会从电极层产生新的气泡，能够防止气泡痕迹的产生。
附图说明
图1是表示作为本发明的实施例1的涂敷装置的结构的概略图。
图2A是凹版辊子的侧视图。
图2B是凹版辊子的剖视图。
图3是使用于凹版涂敷装置的罩构件的外观立体图。
图4是表示凹版涂敷装置的内部结构的概略图。
图5是表示在实施例1中溶剂以及涂敷剂的涂敷工序的图。
图6是是表示作为本发明的实施例2的涂敷装置的结构的概略图。
图7是表示在实施例2中溶剂以及涂敷剂的涂敷工序的图。
图8是说明气泡痕迹产生的现象的图(A～C)。
附图标记说明
10：凹版涂敷装置
13：凹版辊子(gravure roll)
13a：涂敷区域
13b：非涂敷区域
2：基材
30：喷涂装置
31：喷嘴
32：供给管
41：凹版涂敷装置
P1：溶剂
P2：涂敷剂
具体实施方式
下面，对本发明的实施例进行说明。
实施例1
对作为本发明的实施例1的涂敷装置，使用图1进行说明。在这里，图1是表示涂敷装置的结构的概略图。
基材2从原料辊子(原反ロ一ル)(未图示)卷出，通过张紧辊子20、11、12给予张力。张紧辊子20、11、12向图1的箭头B1所示的方向(逆时针方向)旋转，由此向箭头A所示的方向输送基材2。从张紧辊子12送出的基材2被实施干燥炉中的干燥处理，然后通过卷取(收卷)辊子(未图示)卷取。
相对于基材2在与张紧辊子11、12侧相反侧，配置有凹版涂敷(照相凹版式涂敷)装置10。首先，对于凹版涂敷装置10的结构进行说明。
凹版辊子(辊子构件)13接触于基材2中的位于张紧辊子11、12之间的区域。凹版辊子13由支撑机构14能够旋转地支撑。张紧辊子11、12能够在图1的上下方向上移动，通过调节该移动量，能够调节凹版辊子13对基材2的接触压力。
另外，凹版辊子13经由动力传递机构(未图示)连接于致动器，接受来自致动器的驱动力而旋转。凹版辊子13如图1的箭头B2所示那样，向与基材2的输送方向相反的方向(换而言之，为图1的逆时针方向)旋转。另外，也可以使凹版辊子13向与基材2的输送方向相同的方向旋转。
从涂敷剂供给机15向凹版辊子13供给涂敷剂P2。涂敷剂P2是包含溶质以及溶剂的溶液。
涂敷剂供给机15具有用于收纳涂敷剂P2的凹状的收纳部15a。收纳部15a被形成为沿着凹版辊子13的外周的形状(具有曲率的形状)，凹版辊子13的一部分位于收纳部15a的内部。具体地说，凹版辊子13的大致一半位于收纳部15a的内侧。
收纳部15a经由设置于涂敷剂供给机15的供给路15b与涂敷剂P2的供给源(未图示)相连接。由此，从供给源供给的涂敷剂P2经由供给路15b导入收纳部15a。在这里，从供给源一直供给涂敷剂P2，供给到收纳部15a的涂敷剂P2如图1的虚线所示的箭头那样，从收纳部15a漏出而向涂敷剂供给机15的外部排出。
从收纳部15a溢出的涂敷剂P2由配置于涂敷剂供给机15的下方的回收容器(未图示)回收，返回到上述供给源。这样，涂敷剂P2经由供给源、涂敷剂供给机15而循环。
另外，作为向凹版辊子13供给涂敷剂P2的结构，并不限定于在本实施例中说明的涂敷剂供给机15的结构。即，只要是设置收纳涂敷剂P2的收纳构件、使凹版辊子13接触于该收纳构件内的涂敷剂P2的结构即可，可以是任意的结构。
刮墨刀16与凹版辊子13的外表面接触。该刮墨刀16具有擦掉附着于凹版辊子13的外表面的多余的涂敷剂P2、并且使涂敷剂P2大致均匀地填充到形成于凹版辊子13的外表面的凹版图形(雕刻部分)的功能。
刮墨刀16由塑料、橡胶这样的树脂形成，被保持于支架17。
接下来，使用图2A以及图2B对于凹版辊子13的具体的结构进行说明。在这里，图2A是从与旋转轴正交的方向观察凹版辊子13时的侧视图，图2B是图2A的X-X剖视图。
凹版辊子13具有在圆周方向上雕刻有凹版图形(槽部)的涂敷区域13a和在圆周方向上没有雕刻凹版图形的非涂敷区域13b。在形成于涂敷区域13a的凹版图形中，保持涂敷剂P2。即，当凹版辊子13旋转时，涂敷剂P2附着于位于收纳部15a内的涂敷区域13a的凹版图形。
在涂敷剂P2附着于涂敷区域13a的状态下，凹版辊子13进一步旋转时，保持着涂敷剂P2的涂敷区域13a与基材2接触，涂敷区域13a上的涂敷剂P2被转印于基材2。由此，对基材2涂敷涂敷剂P2。
在这里，涂敷区域13a的外径R1比非涂敷区域13b的外径R2大。另外，各涂敷区域13a在旋转轴方向上的整体区域具有大致均匀的直径。另外，各非涂敷区域13b也在旋转轴方向上的整体区域具有大致均匀的直径。
另外，凹版辊子13如图2B所示，由下述构件构成：由具有刚性以及韧性的铁等金属形成的辊子芯13c；和形成于该辊子芯13c的外表面的具有预定的厚度的陶瓷层13d。陶瓷层13d是通过将陶瓷粉末(氧化铬等)等离子喷镀于辊子芯13c的外表面而形成的。
而且，在陶瓷层13d的外表面中的对应于涂敷区域13a的区域形成有凹版图形。具体地说，在辊子芯13c的外表面形成陶瓷层13d后，对陶瓷层13d的外表面进行研磨，通过激光照射而形成凹版图形。
陶瓷层13d的厚度可以考虑耐磨损性等而适当设定。另外，陶瓷层13d的厚度比形成于涂敷区域13a的凹版图形的槽深大。
在这里，通过由陶瓷层13d构成凹版辊子13的外表面、由树脂材料形成刮墨刀16，能够抑制凹版辊子13的磨损。而且，通过抑制凹版辊子13的磨损，能够防止磨损粉末混入形成于基材2上的涂敷剂P2的层(膜)。
凹版辊子13中的涂敷区域13a的外径R1以及非涂敷区域13b的外径R2可以适当设定。但是，如果外径R2过小，则凹版辊子13的强度下降，所以只要将外径R2设定在能够确保强度的范围内即可。而且，只要外径R1比外径R2大即可。
另外，在本实施例中，对于在凹版辊子13上形成有3个涂敷区域13a的情况进行了说明，但并不限定于此。即，也可以仅形成1个涂敷区域13a，也可以形成多个(2个或者4个以上)涂敷区域13a。
另一方面，在凹版辊子13的与非涂敷区域13b对应的部分上，配置有图3所示的罩构件18。罩构件18是具有曲率的形状，可以由特氟隆(注册商标)等形成。罩构件18的内周面18a形成为沿着凹版辊子13的非涂敷区域13b的形状，与非涂敷区域13b相对。在这里，在罩构件18的内周面18a与非涂敷区域13b之间，形成有用于确保凹版辊子13的旋转的间隙。
另外，罩构件18的外周面18b形成为沿着涂敷剂供给机15的收纳部15a的形状，被固定于收纳部15a。在这里，罩构件18的宽度与非涂敷区域13b的宽度(旋转轴方向上的长度)大致相等。
在罩构件18固定于收纳部15a的状态下，罩构件18的圆周方向上的两端部18c、18d如图4所示，位于比收纳于收纳部15a的涂敷剂P2的界面(换而言之，液面)P2a靠上方的位置。由此，罩构件18阻止涂敷剂P2附着于凹版辊子13的非涂敷区域13b。另外，图4是表示位于收纳部15a的内侧的凹版辊子13、罩构件18以及涂敷剂P2的结构的概略图。
另外，也可以使凹版辊子13的涂敷区域13a接触于收纳于收纳部15a的涂敷剂P2，并且使非涂敷区域13b不接触于涂敷剂P2。即，可以以非涂敷区域13b位于从涂敷剂P2的界面离开的位置的方式，配置凹版辊子13。在这里，在位于涂敷区域13a以及非涂敷区域13b的边界的侧面壁13e，一部分的区域接触于涂敷剂P2。
另一方面，在本实施例中，如图1所示，在使用凹版辊子13在基材2上涂敷涂敷剂P2之前，使用喷涂装置30，向基材2上涂敷(喷射)溶剂P1。在这里，从原料辊子(未图示)的卷出的基材2沿着张紧辊子20以及张紧辊子11移动。张紧辊子20能够在图1的上下方向上移动，能够调节其移动量。
喷涂装置30对位于张紧辊子20、11之间的基材2喷射溶剂P1。喷涂装置30如图5所示，具有多个喷嘴31和用于对各喷嘴31供给溶剂P1的供给管32。在这里，供给管32被连接于收纳溶剂P1的罐(未图示)，将罐内的溶剂P1向喷嘴31供给。在这里，喷嘴31设置为与凹版辊子13的涂敷区域13a的个数相同的个数。
各喷嘴31对基材2喷射具有预定的宽度(扩展程度)的溶剂P1。在这里，如图5所示，溶剂P1的涂敷区域的宽度(图5的左右方向上的长度)比涂敷剂P2的涂敷区域的宽度窄。另外，溶剂P1的涂敷区域的宽度也可以与涂敷剂P2的涂敷区域的宽度大致相等。
溶剂P1为粘度比涂敷剂P2低的液体(低粘度液体)。另外，在溶剂P1的涂敷工序之后，涂敷涂敷剂P2，所以溶剂P1优选相对于涂敷剂P2具有相溶性。由此，能够提高涂敷剂P2相对于溶剂P1的亲和性。
作为溶剂P1，例如在涂敷剂P2中包含有机溶剂的情况下，优选使用有机溶剂。在这里，涂敷剂P2的有机溶剂与溶剂P1的有机溶剂可以是相同的化合物，也可以是不同的化合物。另外，当在涂敷剂P2中包含水时，作为溶剂P1，优选使用水。
根据本实施例，通过在向基材2涂敷涂敷剂P2之前、向基材2涂敷溶剂P1，能够防止在涂敷于基材2的涂敷剂P2的层的内部、外表面残留气泡痕迹。下面，对于其内容进行具体说明。
在对多孔质的基材2涂敷溶剂P1时，与在图8中说明的情况同样，溶剂P1浸入基材2的内部。此时，由于溶剂P1的浸入，存在于基材2的内部的空气向与重力方向相反的方向前进，向外部排出。在这里，在本实施例中，对基材2涂敷粘度比涂敷剂P2低的溶剂P1，所以容易使存在于基材2的内部的空气向外部排出。由此，抑制了气泡残留于基材2的内部、溶剂P1的层中。
然后，当对涂敷有溶剂P1的基材2涂敷涂敷剂P2时，由于存在于基材2的内部的空气已经通过溶剂P1而从基材2排出，所以即使涂敷涂敷剂P2，也不会产生气泡。由此，在涂敷有涂敷剂P2的基材2，能够抑制气泡痕迹的产生。
在本实施例中，溶剂P1的涂敷量可以考虑多孔质的基材2的空隙率而设定。即，只要通过溶剂P1将存在于基材2的内部的空间充满，就能够使存在于基材2的内部的空气完全向外部排出。因此，溶剂P1的涂敷量优选设为与基材2的空隙率相当的量以上。
涂敷有溶剂P1以及涂敷剂P2的基材2被搬运到干燥炉进行干燥处理。此时，溶剂P1以及包含于涂敷剂P2的溶剂由于干燥处理而气化。通过了干燥炉的基材2按每个涂敷有涂敷剂P2的区域切断，然后作为产品被卷取。另外，在对基材2的1个区域涂敷涂敷剂P2时，可以不切断基材2，保持着通过了干燥炉的状态，作为产品卷取。
本实施例的涂敷装置例如能够用于制造锂离子电池这样的二次电池的电极。具体地说，在向作为基材2的集电体涂敷形成电极层的材料(相当于涂敷剂P2)时使用。
在这里，作为集电体，可以使用例如铜、铝。另外，作为形成电极层的材料，例如包含与正极层、负极层相应的活性物质、用于使活性物质粘合的粘合剂、和用于使活性物质以及粘合剂溶解的溶剂。作为该溶剂，可以列举N-甲基吡咯烷酮(NMP)、甲基乙基酮(MEK)、环己酮这些有机溶剂、水等。此时，作为溶剂P1，如上所述，可以使用相对于有机溶剂或者水具有相溶性的液体。
另外，在使用形成有电极层的集电体作为基材2、为了防止电池的内部短路、在电极层上涂敷无机氧化物(相当于涂敷剂P2)时，也能够使用本发明的涂敷装置。作为该无机氧化物，可以列举Al2O3、MgO、SiO2等。另外，作为要涂敷无机氧化物的电极层，可以列举由碳等形成的层(负极层)。
在这里，在对形成有电极层的集电体涂敷包含无机氧化物的涂敷剂P2之前涂敷溶剂P1时，需要将涂敷溶剂P1的宽度设为与电极层的宽度大致相等。这是因为，在涂敷溶剂P1的宽度比电极层的宽度宽时，从电极层伸出的溶剂P1会在集电体上扩展。
另外，本实施例的涂敷装置不仅能够使用于制造二次电池的电极的情况，只要是对多孔质的基材2涂敷液状的涂敷剂P2即可，能够应用于任意的情况。
另外，在本实施例中，对于使用多孔质的基材2的情况进行了说明，但并不限定于此。即，即使不是多孔质的也可以，只要是要涂敷涂敷剂P2的外表面具有凹凸形状的基材，便能够应用本发明。在对外表面具有凹凸形状的基材涂敷涂敷剂P2时，同样由于在图8中说明的原理，产生气泡排出的现象。因此，通过对外表面具有凹凸形状的基材预先涂敷溶剂P1、将气泡除去、然后涂敷涂敷剂P2，能够抑制气泡痕迹的产生。
实施例2
接下来，使用图6以及图7对作为本发明的实施例2的涂敷装置进行说明。在这里，图6是表示本实施例的涂敷装置的结构的概略图，图7是表示涂敷工序的概略图。在图6以及图7中，对于与在实施例1中说明的构件相同的构件，使用相同符号，详细的说明省略。下面，主要对与实施例1不同的方面进行说明。
在实施例1中，为了将溶剂P1涂敷于基材2，使用喷涂装置30，在本实施例中，代替喷涂装置30，使用凹版涂敷装置40。即，使用2个凹版涂敷装置10、40向基材2涂敷溶剂P1以及涂敷剂P2。
凹版涂敷装置40具有：收纳溶剂P1的收纳构件41，用于将溶剂P1转印于基材2的凹版辊子(辊子构件)42，用于擦掉附着于凹版辊子42的多余的溶剂P1的刮墨刀43。刮墨刀43由支架44保持。
凹版辊子42以及刮墨刀43形成为与在实施例1中说明的凹版辊子13以及刮墨刀16同样的结构。在这里，凹版辊子42如图7所示，具有：在圆周方向上雕刻有凹版图形的涂敷区域42a和在圆周方向上没有雕刻凹版图形的非涂敷区域42b。
在本实施方式中也一样，在将涂敷剂P2涂敷于基材2之前，将溶剂P1涂敷于基材2，所以能够得到与实施例1同样的效果。另外，在本实施例中，使用凹版辊子42涂敷溶剂P1，所以能够在基材2的特定的区域准确地涂敷溶剂P1。
另外，在实施例1、2中，为了向基材2涂敷溶剂P1，使用喷涂装置30、凹版涂敷装置40，为了向基材2涂敷涂敷剂P2，使用凹版涂敷装置10，但并不限定于此。即，只要是能够对基材2涂敷溶剂P1、涂敷剂P2的装置即可，可以是任意的结构。
例如，为了向基材2涂敷涂敷剂P2，可以使用喷涂装置。另外，除了上述的喷涂装置、凹版涂敷装置，也可以使用其他的方式的涂敷装置。在这里，作为其他的方式，可以列举例如刮棒涂敷机(bar coater)、帘式涂敷机、刮刀式涂敷机、提拉涂敷机(dip coater)等。
Claims (6)
1.一种涂敷装置，是用于二次电池的电极的制造的涂敷装置，其特征在于：
在对形成于集电体上的多孔质的电极层涂敷包含无机氧化物的液状的涂敷剂之前，将粘度比所述涂敷剂低的低粘度液体涂敷于所述电极层，
所述涂敷装置具有：
收纳所述低粘度液体的收纳构件；
低粘度液体用辊子构件，其具有通过旋转动作将所述收纳构件内的所述低粘度液体涂敷于所述电极层的涂敷区域、以及不用于所述低粘度液体的涂敷的非涂敷区域；和
罩构件，其在所述收纳构件内与所述辊子构件的所述非涂敷区域相对应地配置、阻止所述低粘度液体向所述非涂敷区域附着。
2.如权利要求1所述的涂敷装置，其特征在于，具有：
收纳所述涂敷剂的收纳构件；和
通过旋转动作将所述收纳构件内的所述涂敷剂涂敷于所述电极层的涂敷剂用辊子构件。
3.如权利要求1所述的涂敷装置，其特征在于：所述低粘度液体是相对于所述涂敷剂具有相溶性的液体。
4.如权利要求1所述的涂敷装置，其特征在于：涂敷于所述电极层的所述低粘度液体的量为将所述电极层所包含的空间部充满的量以上。
5.如权利要求1所述的涂敷装置，其特征在于：所述电极层为包含碳的负极层。
6.如权利要求1所述的涂敷装置，
所述电极层具有比所述集电体的宽度窄的宽度；
将所述低粘度液体沿着所述电极层的宽度涂敷于所述电极层的整个面。
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