CN117083131A - 粉体涂覆装置 - Google Patents

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CN117083131A CN202280021507.8A CN202280021507A CN117083131A CN 117083131 A CN117083131 A CN 117083131A CN 202280021507 A CN202280021507 A CN 202280021507A CN 117083131 A CN117083131 A CN 117083131A
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堀川晃宏
小岛俊之
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Abstract

粉体涂覆装置具备：粉体供给部，其向基材的表面上供给粉体；刮板，其以与基材之间形成间隙的方式配置，调整由利用粉体供给部供给至基材的表面上的粉体构成的粉体层的厚度，并以能够变更与粉体相接的面相对于基材的表面的法线方向的倾斜角的状态进行扫描；粉体倾斜角检测器，其检测粉体层的表面与基材之间的角度；以及第一控制部，其基于由粉体倾斜角检测器检测出的粉体层的倾斜角，来调整与粉体相接的刮板的面的倾斜角。

Description

粉体涂覆装置
技术领域
本公开涉及粉体涂覆装置。
背景技术
以往，公知有搬运金属箔等构件并在构件的表面上涂覆粉体的技术。
例如，在专利文献1中，公开了在作为长条的金属箔的集电体的表面上涂覆包含活性物质的复合材料(粉体)的技术。
另外，在专利文献2中，公开了为了抑制粉体的滞留而对圆柱状的刮板施加频率700Hz程度的振动的方法。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-216504号公报
专利文献2：日本特开2014-198293号公报
发明内容
本公开的一方式的粉体涂覆装置具备：粉体供给部，其向基材的表面上供给粉体；刮板，其以与所述基材之间形成间隙的方式配置，调整由利用所述粉体供给部供给至所述基材的表面上的所述粉体构成的粉体层的厚度，并以能够变更与所述粉体相接的面相对于所述基材的表面的法线方向的倾斜角的状态进行扫描；粉体倾斜角检测器，其检测所述粉体层的表面与所述基材之间的角度；以及第一控制部，其基于由所述粉体倾斜角检测器检测出的所述粉体层的倾斜角，来调整与所述粉体相接的所述刮板的所述面的所述倾斜角。
附图说明
图1是表示作为本公开的一实施方式(实施方式1)的粉体涂覆装置的概略图。
图2是表示作为本公开的一实施方式(实施方式2)的粉体涂覆装置的概略图。
图3是表示作为本公开的一实施方式(实施方式3)的粉体涂覆装置的概略图。
图4是表示作为本公开的一实施方式(实施方式4)的粉体涂覆装置的概略图。
图5是表示作为本公开的一实施方式(实施方式5)的粉体涂覆装置的概略图。
图6是表示作为本公开的一实施方式(实施方式6)的粉体涂覆装置的概略图。
图7A是表示粉体的安息角和与粉体相接的刮板的面的倾斜角的关系的图。
图7B是表示粉体的安息角和与粉体相接的刮板的面的倾斜角的关系的图。
图7C是表示粉体的安息角和与粉体相接的刮板的面的倾斜角的关系的图。
图8是表示从作为本公开的一实施方式的上表面观察的正极合剂层的概略图和膜厚测定位置的图。
图9是表示现有技术中的、通过刀片状的刮板均匀地调整由粉体构成的粉体层的厚度时的刚开始后的状态的图。
图10是表示现有技术中的、通过刀片状的刮板均匀地调整由粉体构成的粉体层的厚度时的一定时间后的状态的图。
图11是表示现有技术中的、在维持刮板与基材的最短距离的同时，使圆柱状的刮板在基材相对于刮板的相对移动方向7及其相反方向(图11的振动方向A)上振动，以调整由粉体构成的粉体层的厚度时的刚开始后的状态的图。
图12是表示现有技术中的、在维持刮板与基材的最短距离的同时，使圆柱状的刮板在基材相对于刮板的相对移动方向7及其相反方向(图11的振动方向A)上振动，以调整由粉体构成的粉体层的厚度时的一定时间后的状态的图。
图13是表示现有技术中的、在维持刮板与基材的最短距离的同时，使圆柱状的刮板在与基材相对于刮板的相对移动方向垂直的方向(图13的振动方向B)上振动，以调整由粉体构成的粉体层的厚度时的刚开始后的状态的图。
图14是表示现有技术中的、在维持刮板与基材的最短距离的同时，使圆柱状的刮板在与基材相对于刮板的相对移动方向垂直的方向(图13的振动方向B)上振动，以调整由粉体构成的粉体层的厚度时的一定时间后的状态的图。
图15是表示本公开的各实施方式的结果(实验例1～6)及现有技术的比较例的结果的表1。
具体实施方式
图9及图10是表示使用专利文献1所记载的刀片状的刮板100的现有技术的概略图。
在此，图9表示利用刀片状的刮板100均匀地调整由粉体4构成的粉体层的厚度时的刚开始后的状态，图10是表示一定时间后的状态。
在专利文献1中记载了：如图9所示，在向作为基材3的金属箔的表面上供给粉体4之后，利用刀片状的刮板100平整粉体4，由此均匀地调整粉体层的厚度。
然而，在粉体4的流动性差的情况下，如图10所示，无法促进使粉体4进入刮板100与基材3之间的间隙，粉体4在基材3(金属箔)相对于刮板100的相对移动方向7上的上游侧滞留(粉体积存高度20增加)，在刮板100与基材3(金属箔)之间产生搭拱，因此难以高精度地实现连续的成膜。
图11～图14是表示使专利文献2所记载的圆柱状的刮板150振动的现有技术的概略图。
在此，图11表示在维持刮板150与基材3的最短距离109的同时，使圆柱状的刮板150在基材3相对于刮板150的相对移动方向7及其相反方向(图11的振动方向A)上振动，以调整由粉体4构成的粉体层的厚度时的刚开始后(实质上开始时间点)的状态，图12表示经过一定时间后的状态。
另外，图13表示在维持刮板150与基材3的最短距离109的同时，使圆柱状的刮板150在与基材3相对于刮板150的相对移动方向7垂直的方向(图13的振动方向B)上振动，以调整由粉体4构成的粉体层的厚度时的刚开始后的状态，图14表示一定时间后的状态。
在专利文献2中记载了：如图11～图12所示，在向作为基材3的金属箔的表面上供给粉体4之后，在以维持圆柱状的刮板150与基材3的最短距离109的方式调节刮板150的同时，使刮板150在基材3相对于刮板150的相对移动方向7及其相反方向(图11的振动方向A)上振动而进行平整，由此均匀地调整粉体层的厚度。
然而，在粉体4的流动性差的情况下，如图12所示，无法促进使粉体4进入刮板150与基材3之间的间隙，粉体4在基材3(金属箔)相对于刮板150的相对移动方向7的上游侧滞留(粉体积存高度20增加)，在刮板150与基材3(金属箔)之间产生搭拱，因此难以高精度地实现连续的成膜。
另外，在专利文献2中记载了：如图13～图14所示，在向作为基材3的金属箔的表面上供给粉体4之后，在维持刮板150与基材3的最短距离109的同时，使圆柱状的刮板150在与基材3相对于刮板150的相对移动方向7垂直的方向(图13的振动方向B)上振动而进行平整，由此均匀地调整粉体层的厚度。
然而，在粉体4的流动性差的情况下，如图14所示，无法促进粉体4进入刮板150与基材3之间的间隙，粉体4在基材3(金属箔)相对于刮板150的相对移动方向7上的上游侧滞留(粉体积存高度20增加)，在刮板150与基材3(金属箔)之间产生搭拱，因此难以高精度地实现连续的成膜。
近年来，在要求兼顾器件的进一步的高性能化、低成本化的状况中，要求将例如粒径为几十μm～亚微米(subμm)这样的与以往相比非常小、容易凝集且流动性低的功能性粉体材料的粉体4不经过造粒等工序而直接精密地成膜的技术。然而，在现有技术中，粒径小、容易凝集且流动性低的粉体4的滞留以及搭拱的产生的抑制效果不充分，难以以粉体层的厚度均匀的方式平整粉体层。
因此，在本公开中，其目的在于提供一种能够在基材3的表面上形成膜厚偏差少的粉体层的粉体涂覆装置。
以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。
另外，以下说明的实施方式均示出概括性或具体的例子。以下的实施方式中示出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置以及连接方式、步骤、步骤的顺序等为一例，其主旨不在于限定本公开。另外，对于以下的实施方式中的构成要素中的、未记载于独立技术方案的构成要素，作为任意的构成要素进行说明。
另外，各图为示意图，未必被严格地图示。另外，在各图中，对实质上相同的结构标注相同的附图标记。
另外，以下一边适当参照附图一边说明实施方式，但有时省略必要以上的详细说明。例如，有时省略对已知的事项的详细说明及对实质上相同的结构的重复说明。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，使本领域技术人员易于理解。
(实施方式1)
图1是作为本公开的一实施方式的粉体涂覆装置1的概略图。
如图1所示，本公开的粉体涂覆装置1具备：粉体供给部5，其向基材3的表面上供给粉体4；刮板2，其以与基材3之间形成间隙的方式配置，对由利用粉体供给部5供给到基材3的表面上的粉体4构成的粉体层的厚度进行调整，以能够变更与粉体4相接的面10的倾斜角6的状态进行扫描；未图示的驱动部，其使基材3和刮板2在恒定方向上相对移动；以及第一控制部12，其相对于粉体供给位置22，在基材3相对于刮板2的相对移动方向7的上游侧，由粉体倾斜角检测器11检测通过从粉体供给部5供给至基材3而由粉体4形成的粉体层的表面与基材3之间的角度8，并基于由粉体倾斜角检测器11检测出的粉体层的倾斜角，来调整与粉体4相接的刮板2的面10相对于基材3的表面的法线方向的倾斜角6。在此，与粉体4相接包括刮板2的面10的至少一部分与粉体4接触或实质上接触的情况。
粉体4只要是粉状的物质即可，例如，在本实施方式中，粉体4的平均粒径(D50)能够使用包含0.005μm以上且50μm以下的活性物质的粒子群。需要说明的是，平均粒径(D50)是根据基于激光衍射/散射法的粒度分布的测定值计算出的体积基准的中值粒径，能够使用市售的激光分析/散射式粒度分布测定装置来测定。
粉体倾斜角检测器11相对于粉体供给位置22配置于基材3相对于刮板2的相对移动方向7的上游侧或下游侧的至少一方，检测由供给至基材3的粉体4形成的粉体层的表面与基材3之间的角度8。在本实施方式中，粉体倾斜角检测器11相对于粉体供给位置22配置于基材3相对于刮板2的相对移动方向7的上游侧。需要说明的是，粉体倾斜角检测器11只要能够检测由从粉体供给部5供给至基材3的粉体4形成的粉体层的表面与基材3之间的角度8即可。粉体倾斜角检测器11例如可以从与基材3的相对移动方向7垂直的方向(图1的纸面近前侧)通过未图示的相机进行拍摄，通过二值化处理等图像处理而捕捉由供给到基材3上的粉体4形成的粉体层的表面的位置，检测由供给到基材3上的粉体4形成的粉体层的表面与基材3之间的角度8。另外，粉体倾斜角检测器11也可以通过相机对由光源浮现的供给到基材3上的粉体4的影子进行拍摄，通过二值化处理等图像处理而捕捉由供给到基材3上的粉体4形成的粉体层的表面的位置，检测由供给到基材3上的粉体4形成的粉体层的表面与基材3之间的角度8。在此，由供给到基材3上的粉体4形成的粉体层的表面与基材3之间的角度8例如是在粉体层与基材3的边界部分处基材3的表面与该边界部分中的粉体层的表面之间的直角或锐角的角度。
在此，例如在粒径为几十μm～亚微米这样的非常小的粉体4中，若呈静置状态，则凝集进展，促进粉体4的流动性降低。其中，通常，在将粉体4投入粉体涂覆装置1之前，通过测定粉体4中的安息角等材料物性，预先确认粉体4的流动性。并且，在确认为规定的范围内的测定值之后，将粉体4投入粉体涂覆装置1。然而，在实际的生产工序中，存在如下状况：在重复进行多次涂覆开始/停止的同时持续生产，或者由于设备故障等，在生产中途经过一定时间的停止后，再次开始涂覆。在这样的过程中，在涂覆停止时，投入到粉体涂覆装置1的粉体4在到达粉体供给部5的内部及未图示的粉体供给部5的配管路径中，通过呈静置状态而凝集进展，有时会促进粉体4的流动性降低。
其结果为，在为了形成膜厚偏差少的粉体层而利用刮板2平整时，供给到基材3上的状态下的粉体4的流动性在即将用刮板2平整之前和向粉体涂覆装置1投入前确认的时间点不同。
在此，在现有技术中，影响处理后的粉体层的膜厚偏差的刮板2的设定条件(与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6)基于向粉体涂覆装置1投入前确认的流动性来设定。因此，在将粉体4投入粉体涂覆装置1后，若粉体4的凝集在到达粉体供给部5的内部及未图示的粉体供给部5的配管路径中进展，且流动性发生变化，则连续且稳定的膜厚偏差少的精密的涂覆变得困难。
与此相对地，在作为本公开的一实施方式的粉体涂覆装置1中，具备第一控制部12，其在相对于粉体供给位置22，在基材3相对于刮板2的相对移动方向7中的上游侧，利用粉体倾斜角检测器11检测由粉体4形成的粉体层的表面与基材3之间的角度8，并调整与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6。因此，在粉体涂覆装置1中，在为了形成膜厚偏差少的粉体层而利用刮板2平整时，能够把握即将利用刮板2平整之前的、供给到基材3上的状态下的粉体4的流动性，基于此，设定刮板2的设定条件(与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6)。此外，在持续生产的过程中，即使在粉体4的流动性发生变化的情况下，也能够根据该变化来调整刮板2的设定条件(与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6)。
在此，与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6特别优选为由粉体倾斜角检测器11检测出的、相对于粉体供给位置22在基材3的相对移动方向7的上游侧，由粉体4形成的粉体层的表面与基材3之间的角度8以上的角度。
图7A～图7C中表示粉体4的安息角和与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6的关系。
在此，图7A是与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6为0°的情况，图7B是与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6比0°大且比粉体4的安息角小的情况，图7C是表示与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6比粉体4的安息角大的情况的图。
如图7A所示，安息角A是指，在使粉体4从一定的高度向例如基材落下，粉体4未自发地塌陷而稳定地保持山状时所形成的粉体4的山的斜面与水平面之间的角度。
在此，在利用刮板2对由供给至基材3上的粉体4构成的粉体层进行平整的情况下，粉体4在基材3的相对移动方向7上被搬运，因此认为基材3的相对移动方向7的上游侧为上，下游侧为下，可以认为产生与粉体4从上至下朝向与粉体4相接的刮板2的面10落下相同的行为。
其结果为，在与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6为0°的情况下，如图7A所示，在粉体4的安息角为A的情况下，到达与粉体4相接的刮板2的面10的粉体4难以塌陷，容易产生粉体4的滞留。
另外，在与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6大于0°且小于粉体4的安息角A的情况下，如图7B所示，到达与粉体4相接的刮板2的面10的粉体4通过与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜，得到促进进入刮板2与基材3之间的间隙的效果，因此能够抑制粉体4的滞留。
另外，在与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6比粉体4的安息角A大的情况下，如图7C所示，到达与粉体4相接的刮板2的面10的粉体4要停留在与粉体4相接的刮板2的面10处的力能够非常小，因此能够得到大幅促进进入刮板2与基材3的间隙的效果，因此能够得到非常大的粉体4的滞留抑制效果。
在此，由粉体倾斜角检测器11检测出的，相对于粉体供给位置22在基材3的相对移动方向7上的上游侧，由从粉体供给部5供给至基材3的粉体4形成的粉体层的表面与基材3之间的角度8是指被供给到基材3上的状态下的粉体4的安息角，且成为表示粉体4的流动性的指标。由此，粉体涂覆装置1在持续生产的过程中，相对于粉体供给位置22，在基材3的相对移动方向7上的上游侧，把握由从粉体供给部5供给至基材3的粉体4形成的粉体层的表面与基材3之间的角度8的同时，相应地调整与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6。特别是，在粉体涂覆装置1中，相对于粉体供给位置22，在基材3的相对移动方向7上的上游侧，由从粉体供给部5供给至基材3的粉体4形成的粉体层的表面与基材3之间的角度为8以上，由此能够得到非常大的粉体4的滞留抑制效果，能够进行连续且稳定的膜厚偏差少的精密的涂覆。
(实施方式2)
图2是作为本公开的一实施方式的粉体涂覆装置1的概略图。
本公开的粉体涂覆装置1的粉体倾斜角检测器11相对于粉体供给位置22，配置于基材3相对于刮板2的相对移动方向7的下游侧，粉体涂覆装置1具备第一控制部12，该第一控制部12相对于粉体供给位置22在基材3相对于刮板2的相对移动方向7上的下游侧，利用粉体倾斜角检测器11检测由从粉体供给部5供给到基材3的粉体4形成的粉体层的表面与基材3之间的角度9，并调整与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6，除此以外，与实施方式1基本结构相同，因此对本实施方式中的粉体涂覆装置1的基本结构适当地省略说明。
在此，由粉体倾斜角检测器11检测出的，相对于粉体供给位置22，在基材3的相对移动方向7上的下游侧，由从粉体供给部5供给至基材3的粉体4形成的粉体层的表面与基材3之间的角度9是指被供给到基材3上的状态下的粉体4的安息角，且成为表示粉体4的流动性的指标。由此，粉体涂覆装置1在持续生产的过程中，相对于粉体供给位置22，在基材3的相对移动方向7的下游侧，把握由从粉体供给部5供给至基材3的粉体4形成的粉体层的表面与基材3之间的角度9的同时，相应地调整与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6。特别是，在粉体涂覆装置1中，相对于粉体供给位置22，在基材3的相对移动方向7的下游侧，使由从粉体供给部5供给至基材3的粉体4形成的粉体层的表面与基材3之间的角度为9以上，由此能够得到非常大的粉体4的滞留抑制效果，能够进行连续且稳定的膜厚偏差少的精密的涂覆。
(实施方式3)
图3是表示作为本公开的一实施方式的粉体涂覆装置1的概略图。
本公开的粉体涂覆装置1具备：第二控制部13，其基于在基材3相对于刮板2的相对移动方向7的上游侧，在与粉体4相接的刮板2的面10处由粉体积存高度检测器23检测出的粉体积存高度20，来调整向基材3供给的粉体供给量；以及粉体积存高度检测器23，其在基材3相对于刮板2的相对移动方向7的上游侧，检测在与粉体4相接的刮板2的面10处积存的粉体4的高度，除此以外，与实施方式1基本的结构相同，因此对本实施方式中的粉体涂覆装置1的基本结构适当省略说明。
在此，粉体积存高度检测器23只要能够检测在基材3的相对移动方向7的上游侧与粉体4相接的刮板2的面10处的粉体积存高度20即可。例如，粉体积存高度检测器23也可以从与基材3的相对移动方向7垂直的方向(图3的纸面近前侧)通过相机进行拍摄，通过二值化处理等图像处理捕捉粉体积存部24的表面的位置，在基材3的相对移动方向7的上游侧检测与粉体4相接的刮板2的面10处的粉体积存高度20。另外，粉体积存高度检测器23也可以通过相机拍摄由光源浮现的、在基材3的相对移动方向7的上游侧与粉体4相接的刮板2的面10处的粉体积存部24的影子，通过二值化处理等图像处理捕捉粉体积存部24的表面的位置，在基材3的相对移动方向7的上游侧检测与粉体4相接的刮板2的面10处的粉体积存高度20。
在此，优选粉体积存高度20(以下的数学式中标记为A)与基材3和刮板2之间的间隙的距离21(以下的数学式中标记为B)之比Z大于1且为3以下。比Z由Z＝A/B定义。
若Z大于1且为3以下，则能够减小从刮板2施加于粉体4的力，因此不易产生粉体4的凝集及滞留，能够抑制产生粉体堵塞。
若成为该Z超过3那样的粉体积存高度20过大的状态，则从刮板2施加于粉体4的力变得过大，因此容易产生粉体4的凝集及滞留，容易产生粉体堵塞。另外，Z为1以下的情况下得不到平坦化效果。
这样，粉体涂覆装置1相对于粉体供给位置22，在基材3的相对移动方向7的上游侧，把握由从粉体供给部5供给至基材3的粉体4形成的粉体层的表面与基材3之间的角度8的同时，相应地调整与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6，除此之外，在基材3相对于刮板2的相对移动方向7的上游侧，在与粉体4相接的刮板2的面10处，利用粉体积存高度检测器23检测粉体积存高度20，并调整向基材3的粉体供给量。特别是，在粉体涂覆装置1中，通过使粉体积存高度20与基材3和刮板2之间的间隙的距离21之比Z大于1且为3以下，从而在粉体涂覆装置1中，不易产生粉体4的凝集及滞留，能够抑制产生粉体堵塞，因此能够进行连续且稳定的膜厚偏差少的精密的涂覆。
(实施方式4)
图4是表示作为本公开的一实施方式的粉体涂覆装置1的概略图。
本公开的粉体涂覆装置1具备：第二控制部13，其在基材3相对于刮板2的相对移动方向7的上游侧，在与粉体4相接的刮板2的面10处，利用粉体积存高度检测器23检测粉体积存高度20，并调整向基材3供给的粉体供给量，除此以外，与实施方式2的基本结构相同，因此对本实施方式中的粉体涂覆装置1的基本结构适当省略说明。
在此，粉体积存高度检测器23只要能够检测在基材3的相对移动方向7的上游侧与粉体4相接的刮板2的面10处的粉体积存高度20即可。粉体积存高度检测器23例如也可以从与基材3的相对移动方向7垂直的方向(图4的纸面近前侧)通过相机进行拍摄，通过二值化处理等图像处理，捕捉粉体积存部24的表面的位置，检测在基材3的相对移动方向7的上游侧与粉体4相接的刮板2的面10处的粉体积存高度20。另外，粉体积存高度检测器23也可以通过相机拍摄由光源浮现的、在基材3的相对移动方向7的上游侧与粉体4相接的刮板2的面10处的粉体积存部24的影子，通过二值化处理等图像处理捕捉粉体积存部24的表面的位置，检测在基材3的相对移动方向7的上游侧与粉体4相接的刮板2的面10处的粉体积存高度20。
在此，优选粉体积存高度20、基材3与刮板2之间的间隙的距离21之比Z大于1且为3以下。
若Z大于1且为3以下，则能够减小从刮板2施加于粉体4的力，因此不易产生粉体4的凝集及滞留，能够抑制产生粉体堵塞。若成为该Z超过3那样的粉体积存高度20过大的状态，则从刮板2施加于粉体4的力变得过大，因此容易产生粉体4的凝集及滞留，容易产生粉体堵塞。另外，Z为1以下的情况下得不到平坦化效果。
这样，粉体涂覆装置1在相对于粉体供给位置22，在基材3的相对移动方向7上的下游侧，把握由从粉体供给部5供给至基材3的粉体4形成的粉体层的表面与基材3之间的角度9的同时，相应地调整与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6，除此之外，在基材3相对于刮板2的相对移动方向7的上游侧，在与粉体4相接的刮板2的面10处，利用粉体积存高度检测器23检测粉体积存高度20，并调整向基材3的粉体供给量。特别是，在粉体涂覆装置1中，通过使粉体积存高度20、基材3与刮板2之间的间隙的距离21之比Z大于1且为3以下，由此不易产生粉体4的凝集及滞留，能够抑制产生粉体堵塞，因此能够进行连续且稳定的膜厚偏差少的精密的涂覆。
(实施方式5)
图5是表示作为本公开的一实施方式的粉体涂覆装置1的概略图。
本公开的粉体涂覆装置1具备：第三控制部14，其在基材3相对于刮板2的相对移动方向7的上游侧，在与粉体4相接的刮板2的面10处，利用粉体积存高度检测器23检测粉体积存高度20，并调整与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6，除此以外，与实施方式3的基本结构相同，因此，对本实施方式中的粉体涂覆装置1的基本结构适当省略说明。
粉体涂覆装置1在基材3相对于刮板2的相对移动方向7的上游侧，在与粉体4相接的刮板2的面10处，利用粉体积存高度检测器23检测粉体积存高度20，并调整向基材3供给的粉体供给量，除此以外，还调整与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6。由此，在粉体涂覆装置1中，容易将粉体积存高度20、基材3与刮板2之间的间隙的距离21之比Z控制在所期望的范围，特别是通过将Z设为大于1且为3以下的范围，从而不易产生粉体4的凝集及滞留，能够抑制产生粉体堵塞，因此能够进行连续且稳定的膜厚偏差少的精密的涂覆。
例如，在持续生产的过程中，粉体积存部24变大，粉体积存高度20增加而Z接近3的情况下，首先粉体涂覆装置1使粉体供给量减少。在该状况下，在想要进一步得到粉体积存高度20的增加的抑制效果的情况下，可以进行增大与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6的调整。通过这样调整，在粉体涂覆装置1中，能够得到促进使粉体4进入基材3与刮板2的间隙的效果，从而能够得到进一步抑制粉体积存高度20的增加的效果。
另外，例如，也可以在基材3的相对移动方向7的上游侧，在与粉体4相接的刮板2的面10处，通过粉体积存高度检测器23检测粉体积存高度20，不进行粉体供给量的调整，而调整与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6，另外，也可以在进行与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6的调整之后，进一步进行粉体供给量的调整，另外，也可以同时进行与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6的调整与粉体供给量的调整。在任一情况下，都同样可以得到能够控制粉体积存高度20的效果。由此，在粉体涂覆装置1中，容易将粉体积存高度20、基材3与刮板2之间的间隙的距离21之比Z控制在所期望的范围内，特别是，通过将Z设为大于1且为3以下的范围，由此不易产生粉体4的凝集及滞留，能够抑制产生粉体堵塞，因此能够进行连续且稳定的膜厚偏差少的精密的涂覆。
(实施方式6)
图6是表示作为本公开的一实施方式的粉体涂覆装置1的概略图。
本公开的粉体涂覆装置1具备：第三控制部14，其基于在刮板2的、基材3相对于刮板2的相对移动方向7的上游侧，在与粉体4相接的面10处，由粉体积存高度检测器23检测出的粉体积存高度20，来调整与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6，除此以外，与实施方式4的基本结构相同，因此，适当省略说明本实施方式中的粉体涂覆装置1的基本结构。
粉体涂覆装置1在基材3相对于刮板2的相对移动方向7的上游侧，在与粉体4相接的刮板2的面10处，由粉体积存高度检测器23检测粉体积存高度20，并调整向基材3供给的粉体供给量，除此之外，还调整与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6。在粉体涂覆装置1中，容易将粉体积存高度20、基材3与刮板2之间的间隙的距离21之比Z控制在所期望的范围内，特别是，将Z设为大于1且为3以下的范围，不易产生粉体4的凝集及滞留，能够抑制产生粉体堵塞，因此能够进行连续且稳定的膜厚偏差少的精密的涂覆。
例如，在持续生产的过程中，粉体积存部24变大，粉体积存高度20增加而Z接近3的情况下，首先粉体涂覆装置1使粉体供给量减少。在该状况下，在想要进一步得到粉体积存高度20的增加的抑制效果的情况下，可以进行增大与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6的调整。通过这样调整，在粉体涂覆装置1中，能够得到促进使粉体4进入基材3与刮板2的间隙的效果，从而能够得到进一步的粉体积存高度20的增加的效果。
另外，例如，也可以在基材3的相对移动方向7的上游侧，在与粉体4相接的刮板2的面10处，由粉体积存高度检测器23检测粉体积存高度20，不进行粉体供给量的调整，而调整与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6，另外，也可以在进行与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6的调整之后，进一步进行粉体供给量的调整，另外，也可以同时进行与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6的调整与粉体供给量的调整，在任一情况下都同样能够得到能够控制粉体积存高度20的效果。由此，在粉体涂覆装置1中，容易将粉体积存高度20、基材3与刮板2之间的间隙的距离21之比Z控制在所期望的范围内，特别是，通过将Z设为大于1且为3以下的范围，不易产生粉体4的凝集及滞留，能够抑制产生粉体堵塞，因此能够进行连续且稳定的膜厚偏差少的精密的涂覆。
以下，使用具体的实验例对本公开的实施方式更详细地进行说明。需要说明的是，本公开并不受下述的实验例的任何限定，能够不变更其主旨的范围内适当变更来实施。
(实验例)
作为实验例，通过实施方式1～6的粉体涂覆装置1，实施了包含全固态电池的正极活性物质与固态电解质在内的正极合剂层25的成膜。作为正极活性物质，使用平均粒径D50：5um的LiNi1/3Co1/3Mn1/3，作为固态电解质，使用平均粒径D50：0.8um的Li2S-P2S5，将以体积比为7∶3的方式进行混合而成的合剂成膜。另外，在基材3相对于刮板2的相对移动方向7的上游侧，向基材3上供给合剂，通过本公开的实施方式1～6的粉体涂覆装置1平整合剂，从而在成为基材3的铝箔上分别实施30次目标为涂布宽度50mm、涂布长度200mm、膜厚300um的成膜。另外，涂覆速度为10m/分钟。另外，基材3与刮板2之间的间隙的距离21设为300um。
粉体倾斜角检测器11通过相机对由光源浮现的供给至基材3上的粉体4的影子进行拍摄，通过二值化处理等图像处理，捕捉供给至基材3上的粉体4所形成的粉体层的表面的位置，检测出由供给至基材3上的粉体4形成的粉体层的表面与基材3之间的角度8或角度9。
在实施方式1的实验例中，相对于粉体供给位置22，在基材3的相对移动方向7上的上游侧，检测由从粉体供给部5供给至基材3的粉体4形成的粉体层的表面与基材3之间的角度8的同时，以使与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6为检测出的角度8以上的方式进行控制。
在实施方式2的实验例中，相对于粉体供给位置22，在基材3的相对移动方向7上的下游侧，检测由从粉体供给部5供给至基材3的粉体4形成的粉体层的表面与基材3之间的角度9的同时，以使与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6为检测出的角度9以上的方式进行控制。
粉体积存高度检测器23通过相机拍摄由光源浮现的、在基材3的相对移动方向7的上游侧与粉体4相接的刮板2的面10处的粉体积存部24的影子，通过二值化处理等图像处理，捕捉粉体积存部24的表面的位置，在基材3的相对移动方向7的上游侧检测与粉体4相接的刮板2的面10处的粉体积存高度20。
在实施方式3的实验例中，相对于粉体供给位置22，在基材3的相对移动方向7上的上游侧，在检测由从粉体供给部5供给至基材3的粉体4形成的粉体层的表面与基材3之间的角度8的同时，以使与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6为检测出角度8以上的方式进行控制。并且，进一步利用粉体积存高度检测器23，在基材3相对于刮板2的相对移动方向7的上游侧，在与粉体4相接的刮板2的面10处，检测出粉体积存高度20。粉体涂覆装置1以粉体积存高度20、基材3与刮板2之间的间隙的距离21之比Z大于1且为3以下的方式控制向基材3供给的粉体供给量。
在实施方式4的实验例中，相对于粉体供给位置22，在基材3的相对移动方向7上的下游侧，在检测由从粉体供给部5供给至基材3的粉体4形成的粉体层的表面与基材3之间的角度9的同时，以使与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6为检测出的角度9以上的方式进行控制。
然后，进一步，利用粉体积存高度检测器23，在基材3相对于刮板2的相对移动方向7的上游侧，在与粉体4相接的刮板2的面10处，检测出粉体积存高度20。粉体涂覆装置1以粉体积存高度20、基材3与刮板2之间的间隙的距离21之比Z大于1且为3以下的方式控制向基材3供给的粉体供给量。
在实施方式5的实验例中，相对于粉体供给位置22，在基材3的相对移动方向7上的上游侧，检测由从粉体供给部5供给至基材3的粉体4形成的粉体层的表面与基材3之间的角度8的同时，以使与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6为检测出的角度8以上的方式进行控制。然后，进一步，利用粉体积存高度检测器23，在基材3相对于刮板2的相对移动方向7的上游侧，在与粉体4相接的刮板2的面10处，检测出粉体积存高度20。粉体涂覆装置1以粉体积存高度20、基材3与刮板2之间的间隙的距离21之比Z大于1且为3以下的方式控制向基材3供给的粉体供给量。然后，进一步，在该状况下，一边监视Z的推移，一边在观察到Z处于大于1且为3以下的范围外的预兆的情况下，控制与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6。
在实施方式6的实验例中，相对于粉体供给位置22，在基材3的相对移动方向7上的下游侧，检测由从粉体供给部5供给至基材3的粉体4形成的粉体层的表面与基材3之间的角度9的同时，以使与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6为检测出的角度9以上的方式进行控制。然后，进一步，利用粉体积存高度检测器23，在基材3相对于刮板2的相对移动方向7的上游侧，在与粉体4相接的刮板2的面10处，检测出粉体积存高度20。粉体涂覆装置1以粉体积存高度20、基材3与刮板2之间的间隙的距离21之比Z大于1且为3以下的方式控制向基材3供给的粉体供给量。然后，进一步，在该状况下，一边监视Z的推移，一边在观察到Z处于大于1且为3以下的范围外的预兆的情况下，控制与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6。
另外，作为比较例，关于使用了图9、图10所示的作为现有技术的刀片状的刮板100的情况(比较例1)、在维持刮板150与基材3的最短距离109的同时使图11、图12所示的作为现有技术的圆柱状的刮板150在基材3相对于刮板150的相对移动方向7及其相反方向上振动的情况(比较例2)、以及在维持刮板150与基材3的最短距离109的同时使图13、图14所示的作为现有技术的圆柱状的刮板150在与基材3相对于刮板150的相对移动方向7垂直的方向上振动的情况(比较例3)，同样地实施了成膜。在此，刮板150的振动条件为专利文献2中公开的条件，刮板150的振动频率为700Hz，振幅为5μm。
关于实施了多张的正极合剂层25的成膜时的涂布连续性，将在刮板150中发生即使一次粉体堵塞而无法进行正常成膜的情况设为“C”，在不产生粉体堵塞而全部能够正常成膜的情况设为“A”。
另外，对于所得到的正极合剂层25的膜厚偏差，使用激光位移仪，如图8所示，以在涂布宽度方向及涂布方向上分别以5mm间隔横穿粉体层的方式测定正极合剂层25的表面内的膜厚偏差，关于各粉体层中的膜厚偏差((膜厚的最大值-最小值)/(膜厚平均值))的最大值，将小于±2.5％设为“A”，将±2.5％以上且小于±5％设为“B”，将±5％以上设为“C”。需要说明的是，在涂布规定的张数的过程中，在刮板150中发生即使一次粉体堵塞而无法进行正常的成膜的情况无法测定设为“-”，仅在不发生粉体堵塞而全部能够正常成膜的情况下，进行了膜厚偏差评价。
将本公开的各实施方式的结果(实验例1～6)及现有技术的比较例的结果示于图15的表1。在表1中，示出在各实验例及比较例中分别成膜共计10张正极合剂层25的时间点的结果、以及分别追加进行20张的成膜且分别成膜共计30张的时间点的结果。
根据表1所示的结果，当在实施了10张成膜的时间点进行比较时，在作为本公开的实施方式1～6的实验例1～6中，在任一实验例中都不会产生粉体堵塞，全部能够正常地成膜，与此相对地，在现有技术的比较例1～3中，在任一比较例中都发生粉体堵塞，发生了无法进行正常成膜的状况。
这样，在现有技术中，若呈静置状态则凝集进展，促进粉体4的流动性降低，例如对于粒径为几十μm～亚微米这样的非常小的粉体4，用于实现大量生产所必须的涂布连续性的抑制粉体堵塞的效果变得不充分。
与此相对地，在作为本公开的实施方式1～6的实验例1～6中，为了形成膜厚偏差少的粉体层，而把握了粉体4在即将利用刮板2平整之前供给到基材3上的状态下的流动性。另外，在实验例1～6中，基于该粉体4的流动性来控制刮板2的设定条件(与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6)、以及在基材3的相对移动方向7的上游侧，在与粉体4相接的刮板2的面10处，利用粉体积存高度检测器23检测粉体积存高度20，并控制向基材3的粉体供给量及刮板2的设定条件(与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6)。由此，即使针对若呈静置状态则凝集进展、促进粉体4的流动性降低那样的、例如粒径为几十μm～亚微米这样的非常小的粉体4，也能够充分得到用于实现大量生产所必须的涂布连续性的抑制粉体堵塞的效果。
另外，根据表1所示的结果，即使在实施了30张的成膜的时间点进行比较，在作为本公开的实施方式1～6的实验例1～6中，在任一实验例中也不会产生粉体堵塞，能够全部正常地成膜。由此可知，在作为本公开的实施方式1～6的实验例1～6中，即使针对若呈静置状态则凝集进展、促进粉体4的流动性降低、例如粒径为几十μm～亚微米这样的非常小的粉体4，也能够充分得到用于实现大量生产所必须的涂布连续性的抑制粉体堵塞的效果。
另外，关于作为本公开的实施方式1～6的实验例1～6的膜厚偏差，可知若对实施10张成膜的时间点与将30张成膜的时间点进行比较，则与实验例1、2相比，实验例3、4能够在抑制膜厚偏差的同时成膜更多的张数，进而与实验例3、4相比，实验例5、6能够在抑制膜厚偏差的同时形成更多的张数。这些在实验例1、2中，把握粉体4在即将利用刮板2平整之前供给至基材3上的状态下的流动性，并基于此，控制刮板2的设定条件(与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6)。另外，相对于实验例1、2，在实验例3、4中，增加了如下功能：在基材3的相对移动方向7的上游侧，在与粉体4相接的刮板2的面10处，利用粉体积存高度检测器23检测粉体积存高度20，并控制向基材3的粉体供给量。而且，相对于实验例3、4，在实验例5、6中，增加了如下功能：在基材3的相对移动方向7的上游侧，在与粉体4相接的刮板2的面10处，利用粉体积存高度检测器23检测粉体积存高度20，并控制刮板2的设定条件(与粉体4相接的刮板2的面10的倾斜角6)。认为如实验例1、2、实验例3、4、实验例5、6那样，把握粉体4的流动性及粉体积存部24的状态，并且控制涂覆条件的功能越多，则产生在持续涂覆的过程中粉体4的流动性及对粉体积存部24的状态的变化的对应力越增加的效果。
在此，在本公开的实施方式中，作为粉体4的一例为包含活性物质的粒子群，但在其他功能材料的粉体中也能够得到相同的效果，原料、组成、粒子形状、粒径没有特别限定。另外，粉体4可以仅含有1种粉体，也可以含有2种以上的粉体。
另外，基材3是长条的薄板且为从卷绕的状态卷出并在涂覆后进行卷绕的方式，但并不限定于这种方式。也可以通过未图示的驱动装置使所期望的形状的基材3相对于刮板2相对移动，在结束粉体4的涂覆后，间歇地使新的基材3通过未图示的驱动装置相对于刮板2相对移动。另外，基材3也可以不卷绕成辊状。基材3并不限定于片状，只要是能够使用粉体涂覆装置1涂覆粉体4的形状即可。另外，在本实施方式中，基材3是包含金属箔的集电体，但材质没有特别限定，只要是能够使用粉体涂覆装置1涂覆粉体4的基材就能够使用。
需要说明的是，关于第一控制部12、第二控制部13、以及第三控制部14，在本实施方式中为了公开各控制内容而进行了说明，但关于这些控制部，即使是一体的控制部也没有任何问题。
根据本公开，能够在基材的表面上形成膜厚偏差少的粉体层。
工业上的可利用性
本公开的粉体涂覆装置能够制作无溶剂地制作膜厚的偏差较少且均匀的粉体，因此还能够应用于高品质的能量设备(例如全固态电池等)的合剂层等形成用途。
附图标记说明
1 粉体涂覆装置
2 刮板
3 基材
4 粉体
5 粉体供给部
6 与刮板的粉体相接的面的倾斜角
7 基材相对于刮板的相对移动方向
8 在基材相对于刮板的相对移动方向的上游侧处的、由从粉体供给部供给至基材的粉体形成的粉体层的表面与基材之间的角度
9 在基材相对于刮板的相对移动方向的下游侧处的、由从粉体供给部供给至基材的粉体形成的粉体层的表面与基材之间的角度
10 与粉体相接的刮板的面
11 粉体倾斜角检测器
12 第一控制部
13 第二控制部
14 第三控制部
20 粉体积存高度
21 基材与刮板之间的间隙的距离
22 粉体供给位置
23 粉体积存高度检测器
24 粉体积存部
25 正极合剂层
100 现有技术中的刀片状的刮板
109 刮板与基材的最短距离
150 现有技术中的圆柱状的刮板。

Claims (6)

1.一种粉体涂覆装置，其中，
所述粉体涂覆装置具备：
粉体供给部，其向基材的表面上供给粉体；
刮板，其以与所述基材之间形成间隙的方式配置，调整由利用所述粉体供给部供给至所述基材的表面上的所述粉体构成的粉体层的厚度，并以能够变更与所述粉体相接的面相对于所述基材的表面的法线方向的倾斜角的状态进行扫描；
粉体倾斜角检测器，其检测所述粉体层的表面与所述基材之间的角度；以及
第一控制部，其基于由所述粉体倾斜角检测器检测出的所述粉体层的倾斜角，来调整与所述粉体相接的所述刮板的所述面的所述倾斜角。
2.根据权利要求1所述的粉体涂覆装置，其中，
所述粉体倾斜角检测器相对于向所述基材供给的粉体供给位置，配置于所述基材相对于所述刮板的相对移动方向的上游侧和下游侧中的至少一方，检测由供给至所述基材的所述粉体形成的所述粉体层的表面与所述基材之间的角度。
3.根据权利要求1或2所述的粉体涂覆装置，其中，
所述粉体涂覆装置具备粉体积存高度检测器，所述粉体积存高度检测器在所述基材相对于所述刮板的相对移动方向的上游侧，检测在与所述粉体相接的所述刮板的所述面处积存的粉体的高度。
4.根据权利要求3所述的粉体涂覆装置，其中，
所述粉体涂覆装置具备第二控制部，所述第二控制部基于由所述粉体积存高度检测器检测出的粉体积存高度来调整向所述基材供给的粉体供给量。
5.根据权利要求3或4所述的粉体涂覆装置，其中，
所述粉体涂覆装置具备第三控制部，所述第三控制部基于由所述粉体积存高度检测器检测出的所述粉体积存高度来调整与所述粉体相接的所述刮板的所述面的所述倾斜角。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的粉体涂覆装置，其中，
所述粉体层的表面与所述基材之间的角度与供给至所述基材上的状态下的所述粉体的安息角等同。
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