JP2012195061A - 活物質層形成装置、活物質層形成方法及び電池製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】正極活物質層形成用材料を吐出するための少なくとも1つの第一吐出口と、第一吐出口と同一面上で第一方向において互いに隣接しており、負極活物質層形成用材料を吐出するための少なくとも1つの第二吐出口と、第一吐出口に連通しており、正極活物質層形成用材料を貯蔵するための第一バッファ空間と、第二吐出口に連通しており、負極活物質層形成用材料を貯蔵するための第二バッファ空間と、第一バッファ空間に正極活物質層形成用材料を供給するための第一供給口と、第二バッファ空間に負極活物質層形成用材料を供給するための第二供給口と、を有する活物質層形成用ノズルを用いる。
【選択図】図5
Description
正極活物質層形成用材料を吐出するための少なくとも1つの第一吐出口、前記第一吐出口と同一面上で第一方向において互いに隣接しており、負極活物質層形成用材料を吐出するための少なくとも1つの第二吐出口、前記第一吐出口に前記正極活物質層形成用材料を供給するための第一供給口、及び前記第二吐出口に前記負極活物質層形成用材料を供給するための第二供給口を有する活物質層形成用ノズルと、
活物質層を形成するための基材に対し、前記活物質層用ノズルを、前記第一方向に略直交する面における第二方向にむけて相対移動させる走査手段と、
前記活物質層用ノズルを走査させながら、前記第一吐出口から前記正極活物質層形成用材料を前記基材上に線状に吐出させるとともに、前記第二吐出口から前記負極活物質層形成用材料を前記基材上に線状に吐出させ、互いに平行な正極活物質層及び負極活物質層からなる活物質層パターンを形成する制御手段と、
を有すること、
を特徴とする活物質層形成装置を提供する(請求項1)。
を特徴とする活物質層形成方法にも関する(請求項6)。
図1に示すリチウムイオン二次電池1は、絶縁性の基材10の表面に、正極領域2及び負極領域4が固体電解質層6を隔てて交互に並べられた構成を有しており、全体を保護層8が覆っている。正極領域2には、基材10の表面に設けられた正極集電体12と、正極集電体12の表面に設けられた正極活物質層14と、の積層体からなる正極構造体16が形成されている。
本実施形態のリチウムイオン二次電池1は、概して、
(i)絶縁性の基材10への正極集電体12及び負極集電体18の形成、
(ii)正極活物質層14及び負極活物質層20の同時形成、
(iii)固体電解質層6の形成、
(iv)保護層8の形成、
という工程により製造することができる。
まず、絶縁性の基材10の表面に正極集電体12及び負極集電体18を形成する。基材10としては絶縁性材料で形成された平板状部材を用いればよく、かかる絶縁性材料としては、例えば樹脂、ガラス又はセラミックス等が挙げられる。また、基材10は可撓性を有するフレキシブル基板であってもよい。
次に、本実施形態においては、図3〜図7に示す本発明の活物質層形成用ノズルの一実施形態に係る活物質層形成用ノズル50を用いて、本発明の活物質層形成方法の一実施形態を実施して、正極活物質層14及び負極活物質層20を同時に形成する。
次に、上記のようにして正極集電体12及び負極集電体18の上にそれぞれ正極活物質層14及び負極活物質層20を形成した後、図2における隙間(電解質領域)Aに固体電解質層6を形成する。この固体電解質層の形成方法は、特に制限はなく、種々の方法を用いることができる。
上記のように形成された正極活物質層14、負極活物質層20及び固体電解質層6を覆うように、保護層形成用材料を塗布して、保護層8を形成する。ここで用いる保護層形成用材料は、固体電解質層形成用材料と同じ成分を含むものであってよく、薄く均一な膜を形成するという観点から、低粘度であるのが好ましい。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらのみに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内で種々の設計変更が可能であり、これらは全て本発明の技術的範囲に含まれる。
2・・・正極領域、
4・・・負極領域、
6・・・固体電解質層、
8・・・保護層、
10・・・基材、
12・・・正極集電体、
14・・・正極活物質層、
16・・・正極構造体、
18・・・負極集電体、
20・・・負極活物質層、
22・・・負極構造体、
50・・・ノズル、
52・・・第一バッファ空間、
54・・・第一供給口、
56(56a、56b、56c、56d)・・・流路、
58(58a、58b、58c、58d)・・・第一吐出口、
62・・・第二バッファ空間、
64・・・第二供給口、
66(66a、66b、66c、66d)・・・流路、
68(68a、68b、68c、68d)・・・第二吐出口、
100・・・塗布ユニット、
102・・・基台、
104・・・ステージ移動機構、
106・・・ステージ106、
108・・・X1方向移動機構、
110・・・Y1方向移動機構、
112・・・θ回転機構112、
114・・・モータ、
116・・・ボールネジ、
118・・・ナット、
120・・・ガイドレール、
122・・・モータ、
124・・・ガイドレール、
126・・・モータ、
128・・・供給管、
130・・・逆止弁、
132・・・第一ポンプ、
134・・・制御弁、
136・・・正極活物質層形成用材料のタンク
138・・・供給管、
140・・・逆止弁、
142・・・第二ポンプ、
144・・・制御弁、
146・・・負極活物質層形成用材料のタンク、
148・・・制御部、
200・・・リチウムイオン二次電池、
206・・・固体電解質層、
208・・・集電体、
210・・・基材、
212・・・充放電反応部、
214・・・正極活物質層、
220・・・負極活物質層。
Claims (9)
- 正極活物質層形成用材料を吐出するための少なくとも1つの第一吐出口、前記第一吐出口と同一面上で第一方向において互いに隣接しており、負極活物質層形成用材料を吐出するための少なくとも1つの第二吐出口、前記第一吐出口に前記正極活物質層形成用材料を供給するための第一供給口、及び前記第二吐出口に前記負極活物質層形成用材料を供給するための第二供給口を有する活物質層形成用ノズルと、
活物質層を形成するための基材に対し、前記活物質層用ノズルを、前記第一方向に略直交する面における第二方向にむけて相対移動させる走査手段と、
前記活物質層用ノズルを走査させながら、前記第一吐出口から前記正極活物質層形成用材料を前記基材上に線状に吐出させるとともに、前記第二吐出口から前記負極活物質層形成用材料を前記基材上に線状に吐出させ、互いに平行な正極活物質層及び負極活物質層からなる活物質層パターンを形成する制御手段と、
を有すること、
を特徴とする活物質層形成装置。 - 前記基材と前記活物質形成用ノズルとの間隔Dと前記活物質層の高さHとが、関係式:D<Hを満たすように、前記活物質形成用ノズルの高さを調整するための高さ位置調整手段を有し、
前記第一吐出口及び前記第二吐出口からそれぞれ前記正極活物質層形成用材料及び前記負極活物質層形成用材料が、前記活物質形成用ノズルの進行方向の後方側でかつ下方に向けて吐出する位置関係で、前記活物質層形成用ノズル及び前記走査手段が設けられていること、
を特徴とする請求項1に記載の活物質層形成装置。 - 前記活物質層形成用ノズルが、前記第一供給口と前記第一吐出口との間に設けられ、前記正極活物質層形成用材料を貯蔵するための第一バッファ空間と、前記第二供給口と前記第二吐出口との間に設けられ、前記負極活物質層形成用材料を貯蔵するための第二バッファ空間と、を有すること、
を特徴とする請求項1又は2に記載の活物質層形成装置。 - 前記第一吐出口及び前記第二吐出口が、スリット状の形状を有していること、
を特徴とする請求項1〜3のうちのいずれかに記載の活物質層形成装置。 - 前記制御手段が、前記基材上に、互いに間隔をおいて噛み合う櫛歯状の正極活物質層及び負極活物質層を形成するように前記走査手段を制御すること、
を特徴とする請求項1〜4のうちのいずれかに記載の活物質形成装置。 - 基材に対し、正極活物質層形成用材料を吐出するための少なくとも1つの第一吐出口、前記第一吐出口と同一面上で第一方向において互いに隣接しており、負極活物質層形成用材料を吐出するための少なくとも1つの第二吐出口、前記第一吐出口に前記正極活物質層形成用材料を供給するための第一供給口、及び前記第二吐出口に前記負極活物質層形成用材料を供給するための第二供給口を有する活物質層形成用ノズルを、前記第一方向に略直交する面における第二方向にむけて相対移動させながら、前記第一吐出口から前記正極活物質層形成用材料を前記基材上に線状に吐出するとともに、前記第二吐出口から前記負極活物質層形成用材料を前記基材上に線状に吐出し、互いに平行な正極活物質層及び負極活物質層からなる活物質層パターンを形成すること、
を特徴とする活物質層形成方法。 - 前記基材と前記活物質形成用ノズルとの間隔Dと前記活物質層の高さHとが、関係式:D<Hを満たすように、前記活物質形成用ノズルの高さを調整し、
前記活物質形成用ノズルのうちの前記第一吐出口及び前記第二吐出口から、それぞれ前記正極活物質層形成用材料及び前記負極活物質層形成用材料を、前記活物質形成用ノズルの進行方向の後方側でかつ下方に向けて吐出させること、
を特徴とする請求項6に記載の活物質層形成方法。 - 前記基材上に、互いに間隔をおいて噛み合う櫛歯状の正極活物質層及び負極活物質層を形成すること、
を特徴とする請求項6又は7に記載の活物質層形成方法。 - 請求項6〜8のうちのいずれかに記載の活物質層形成方法により正極活物質層及び負極活物質層を形成し、
前記正極活物質層と前記負極活物質層との間に固体電解質層を形成して電池を作製すること、
を特徴とする電池製造方法。
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