JP2013202553A

JP2013202553A - 塗工装置及び塗工方法

Info

Publication number: JP2013202553A
Application number: JP2012076014A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yamamoto; 真裕山本; Shuichi Sato; 修一佐藤; Hiroyuki Yoshida; 浩之吉田
Original assignee: Furukawa Battery Co Ltd
Current assignee: Furukawa Battery Co Ltd
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2013-10-07

Abstract

【課題】リチウムイオン電池用のスラリーを含む様々な粘性の塗工液を均一に塗工することができる塗工装置及び塗工方法を提供する。
【解決手段】吐出口２２Ａに対して基材１１の搬送方向下流側に位置する上側ダイ板３１に、基材１１に塗工されたスラリーに接触して該スラリーを平坦にする平坦面Ｍ１を設け、吐出口２２Ａに対して基材１１の搬送方向上流側に位置する下側ダイ板３３を上側ダイ板３１に向けて押圧し、スラリーの厚さを調整するベンディング機構を設けるようにした。
【選択図】図５

Description

本発明は、基材などの被塗工物の表面に所定の膜厚で塗工液（スラリー）を塗工するための塗工装置及び塗工方法に関する。

搬送される基材にスラリーを塗工する吐出口（スリットとも言う）を備える塗工ヘッドを有し、この塗工ヘッドが、吐出口に対して基材の搬送方向下流側に位置する下流側ダイ板と、吐出口に対して基材の搬送方向上流側に位置する上流側ダイ板と、これら一対のダイ板に挟持されてダイ板間に吐出口に連なる流路を形成するシム板とを有する塗工装置が知られている。
この種の塗工装置では、塗工膜厚の高精度な調整を達成するため、シム板に門型ブロックを用い、この門型ブロックを基準として塗工ヘッドに作用する荷重を締め付けトルクで管理する１本の調整ボルトを設ける構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、この種の塗工装置では、塗工膜厚を均一にするために、吐出口を形成する平坦部分を可動式に構成した可変機構部を設ける構成も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００６−３４６６４９号公報特開２００３−１４５００７号公報

ところで、近年、塗工装置は様々なエレクトロニクス分野や光学分野に用いられ、塗工膜厚の均一化がより要求されている。特に、この種の塗工装置を用いて、自動車用途や産業機器用途に向けて大型化が要求されるリチウムイオン電池の大判電極を作製しようとした場合、急速の充放電の際に金属リチウムが電析しないように電極の均一性がより要求される。
しかしながら、特許文献１の構成は、塗工ヘッドの先端が尖っているため、ヘッド先端での塗工液圧が不安定になり、塗工膜厚の凹凸が大きくなり均一な塗工膜厚が得られない。
また、特許文献２の構成は、ある程度高い粘性を有する塗工液に対して有効性を有するが、リチウムイオン電池のスラリーのように粘性の低い塗工液には使用できない技術である。しかも、特許文献２の構成は塗工ヘッド内に可変機構部を設けるため、構造が複雑である。

本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、リチウムイオン電池用のスラリーを含む様々な粘性の塗工液を均一に塗工することができる塗工装置及び塗工方法を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するため、本発明は、搬送される基材にスラリーを塗工する吐出口を備える塗工ヘッドを有し、この塗工ヘッドが、吐出口に対して基材の搬送方向下流側に位置する下流側ダイ板と、吐出口に対して基材の搬送方向上流側に位置する上流側ダイ板と、これら一対のダイ板に挟持されてダイ板間に前記吐出口に連なる流路を形成するシム板とを有する塗工装置において、前記下流側ダイ板に、前記基材に塗工されたスラリーに接触して該スラリーを平坦にする平坦部を設け、前記上流側ダイ板を前記下流側ダイ板に向けて押圧し、前記スラリーの厚さを調整する調整機構を設けたことを特徴とする。
この構成によれば、吐出口に対して基材の搬送方向下流側に位置する下流側ダイ板に、基材に塗工されたスラリーに接触して該スラリーを平坦にする平坦部を設け、吐出口に対して基材の搬送方向上流側に位置する上流側ダイ板を下流側ダイ板に向けて押圧し、スラリーの厚さを調整する調整機構を設けたので、リチウムイオン電池に用いられるスラリーを含む様々な粘性の塗工液を平坦かつ所望の厚さで塗工でき、均一に塗工することができる。

上記構成において、前記塗工ヘッドは、前記塗工ヘッドに供給されたスラリーが溜まるマニホールド部を有し、前記調整機構は、前記マニホールド部と前記吐出口との間の領域を押圧するようにしても良い。この構成によれば、吐出口の直前でスラリーの厚さを調整でき、基材への塗工膜厚を精度良く調整することが可能になる。
また、上記構成において、前記基材は集電体であり、前記スラリーはリチウムイオン電池の電極を形成するスラリーであるので、この電極を用いたリチウムイオン電池は金属リチウムの電析が生じ難く安定性に優れる。
また、上記構成において、前記基材に塗工された前記スラリーの厚さを測定するセンサーから測定結果を入力し、その測定結果に基づいて前記スラリーの厚さが所定値となるように前記調整機構を制御する制御装置を備えるようにしても良い。この制御装置を備えれば、温度変化等の環境変化で生じるスラリーの厚さ変化にも対応することができ、塗工液をより均一に塗工することができる。

また、本発明は、搬送される基材にスラリーを塗工する吐出口を備える塗工ヘッドを有し、この塗工ヘッドが、吐出口に対して基材の搬送方向下流側に位置する下流側ダイ板と、吐出口に対して基材の搬送方向上流側に位置する上流側ダイ板と、これら一対のダイ板に挟持されてダイ板間に前記吐出口に連なる流路を形成するシム板とを有する塗工装置を用いた塗工方法において、前記下流側ダイ板に、前記基材に塗工されたスラリーに接触して該スラリーを平坦にする平坦部を設け、前記上流側ダイ板を、前記下流側ダイ板に向けて押圧し、前記スラリーの厚さを目標値に調整することを特徴とする。この構成によれば、リチウムイオン電池に用いられるスラリーを含む様々な粘性の塗工液を平坦かつ所望の厚さで塗工でき、均一に塗工することができる。

本発明では、吐出口に対して基材の搬送方向下流側に位置する下流側ダイ板に、基材に塗工されたスラリーに接触して該スラリーを平坦にする平坦部を設け、吐出口に対して基材の搬送方向上流側に位置する上流側ダイ板を下流側ダイ板に向けて押圧し、スラリーの厚さを調整する調整機構を設けたので、リチウムイオン電池用のスラリーを含む様々な粘性の塗工液を均一に塗工することができる。

第１実施形態に係る塗工装置を用いた塗工システムを示す図である。（Ａ）は塗工ヘッドの側面図、（Ｂ）は正面図である。（Ａ）は塗工ヘッドの側断面図、（Ｂ）は上側ダイ板を外した状態で塗工ヘッドを上方から見た図、（Ｃ）は（Ｂ）において別のシム板を使用した場合の例を示す図である。塗工ヘッドの一部の分解斜視図である。ベンディング機構の調整の説明に供する図であり、（Ａ）は上側ダイ板を押圧した場合の例、（Ｂ）は下側ダイ板を押圧した場合の例を示している。第２実施形態に係る塗工装置を用いた塗工システムを示す図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る塗工装置を用いた塗工システムを示す図である。
この塗工システム１０は、基材１１に所定のスラリー（塗工液）を塗工することによってリチウムイオン電池の電極板を作成する塗工システムであり、ロール状に巻いた基材１１を巻き出す巻き出し機１３と、巻き出された基材１１にスラリーを塗工する塗工装置１５と、スラリーの溶媒成分を乾燥によって除去して固体層を形成する乾燥炉１７と、固体層が形成された基材１１をロール状に巻き取る巻き取り機１９とを備えている。なお、図１中、符号２０は、基材搬送用の搬送ローラである。

塗工装置１５は、基材１１を案内する案内ローラ２１と、案内ローラ２１に案内される基材１１に向けてスラリーの吐出口２２Ａを備える塗工ヘッド２２と、スラリーを貯留するタンク２３と、タンク２３に貯留されたスラリーを塗工ヘッド２２に供給するポンプ２４とを有している。
案内ローラ２１は、図１に矢印で示す回転方向に回転し、基材１１を下方から上方に向かって案内する。塗工ヘッド２２は、案内ローラ２１と水平方向に隣接して配置され、ヘッド先端に設けられた吐出口２２Ａを、案内ローラ２１上の基材１１に向けて近接配置される。つまり、塗工ヘッド２２は、吐出口２２Ａを水平方向に向けて基材１１に対向配置されている。
この吐出口２２Ａは、上下の間隔が狭く、左右（図１における奥行き方向）が所定幅（本実施形態では、数百ｍｍ）の開口形状に形成されており、ポンプ２４から送られたスラリーを吐出することによって、基材１１にスラリーを塗工する。

図２乃至図４は塗工ヘッド２２を示している。より具体的には、図２（Ａ）は塗工ヘッド２２の側面図、図２（Ｂ）は正面図、図３（Ａ）は塗工ヘッド２２の幅方向中央の側断面図を示している。また、図３（Ｂ）は、塗工ヘッドの上半部である上側ダイ板３１を外した状態で塗工ヘッド２２を上方から見た図を示し、図４は塗工ヘッド２２の一部の分解斜視図を示している。
塗工ヘッド２２は、スロットダイ方式の塗工ヘッドである。図２乃至図４に示すように、この塗工ヘッド２２は、吐出口２２Ａに対して基材１１の搬送方向下流側に位置する下流側ダイ板である上側ダイ板（上歯とも言う）３１と、吐出口２２Ａに対して基材１１の搬送方向上流側に位置する上流側ダイ板である下側ダイ板（下歯とも言う）３３と、上側ダイ板３１と下側ダイ板３３との間に挟持されるシム板３５とを有し、塗工ヘッド２２の下面には支持台３７が配置される。

塗工ヘッド２２及び支持台３７を上下に貫通する複数（本実施形態では４本）の貫通孔４１（図２（Ｂ）、図３（Ｂ）、図４参照）が設けられており、これら貫通孔４１に不図示の固定ボルトが通され、不図示の雌ねじ部に締結されることによって、塗工ヘッド２２の各部材（上側ダイ板３１、シム板３５、下側ダイ板３３）及び支持台３７が互いに密着した状態に保持される。
支持台３７は、平面視で、塗工ヘッド２２よりも大型の平板部材で形成されており（図３（Ｂ）参照）、この塗工ヘッド２２より幅方向に張り出す左右部分には、当該支持台３７を不図示の台座にボルト固定するための複数の孔部４２（図２（Ｂ）、図３（Ｂ）参照）が設けられる。そして、この支持台３７を台座に固定することによって、塗工ヘッド２２が予め定めた位置に位置決めされる。

シム板３５は、平面視で、前面の一端に開口Ｋ１（図３（Ｂ）、図４参照）を有するコ字型の薄い金属板で形成されている。このシム板３５は、塗工ヘッド２２の３辺（左右側面及び背面）に沿って一定の厚さで延在し、一端の開口Ｋ１が塗工ヘッド２２の先端に向けて開口することによって、上側ダイ板３１と下側ダイ板３３との間に吐出口２２Ａを形成するとともに、吐出口２２Ａと後述するマニホールド部４５との間をつなぐ略一定の高さのヘッド内流路２２Ｂを形成する。
また、図３（Ｃ）に示すように、シム板３５の形状がフィッシュテール状のシム板３５'である場合、後述するスラリー入口路４４からのスラリーが一時的に溜まるマニホールド部４５を形成せずに、ポンプ２４が吐出したスラリーが入るスラリー入口路４４から直接吐出口２２Ａにスラリーを供給するようにすることができる。
なお、スラリーに接触する吐出口２２Ａ側のシム板３５、３５'の端部は、該スラリーの流動性によって、種々適正形状にして対応することができる。
図４に示すように、上側ダイ板３１は、吐出口２２Ａを形成する先端部に向かって先細りとなる形状を有しており、本構成では、略一定の厚さ（上下厚）を有する基端部３１Ａと、基端部３１Ａから吐出口２２Ａに向かってシム板３５側（下面側）に上下厚が徐々に小さくなる傾斜部３１Ｂと、傾斜部３１Ｂから吐出口２２Ａに向かって延在し、吐出口２２Ａと平行な平坦面Ｍ１（後述する図５）を有する先端部（平坦部）３１Ｃとを一体に有している。

同図４に示すように、上側ダイ板３１は中実構造で形成されており、最も肉厚で剛性が高い基端部３１Ａに、塗工ヘッド２２固定用の固定ボルトが貫通する貫通孔４１が形成されるので、上側ダイ板３１とシム板３５とを強固に密着させることができる。また、この上側ダイ板３１の下面は、水平面に沿う平坦面に形成されており、シム板３５と隙間無く密着させることができる。
また、傾斜部３１Ｂは、側断面視で、基端部３１Ａ側から先端部３１Ｃ側との略中間部に、傾斜角度が変化する傾斜変化部３１Ｂ１（図４参照）が形成されており、この傾斜変化部３１Ｂ１を基準に、基端部３１Ａ側が急傾斜に形成され、先端部３１Ｃ側が緩傾斜に形成されている。

下側ダイ板３３は、上記上側ダイ板３１と上下対称の外形状を有しており、つまり、略一定の厚さ（上下厚）を有する基端部３３Ａと、基端部３３Ａから吐出口２２Ａに向かってシム板３５側（上面側）に上下厚が徐々に小さくなる傾斜部３３Ｂと、傾斜部３３Ｂから吐出口２２Ａに向かって延在し、吐出口２２Ａと平行な平坦面Ｍ２（後述する図５）を有する先端部（平坦部）３３Ｃとを一体に有している。
この下側ダイ板３３の基端部３３Ａには、ポンプ２４が吐出したスラリーが入るスラリー入口路４４と、スラリー入口路４４からのスラリーが一時的に溜まるマニホールド部４５とが中空構造に形成され、これらを除いて中実構造に形成される。この下側ダイ板３３においても、上側ダイ板３１と同様に、剛性が高い基端部３３Ａに固定ボルトが貫通する貫通孔４１が形成されるので、下側ダイ板３３とシム板３５とを強固に密着させることができる。

マニホールド部４５は、シム板３５の左右部分の間に渡って幅方向に延在する凹み部に形成され、下側ダイ板３３の上面は、マニホールド部４５を除いて、水平面に沿う平坦面に形成され、シム板３５と隙間無く密着する。
また、下側ダイ板３３の傾斜部３３Ｂについても、側断面視で、基端部３３Ａ側から先端部３３Ｃ側との略中間部に、傾斜角度が変化する傾斜変化部３３Ｂ１（図４参照）が形成されており、この傾斜変化部３３Ｂ１を基準にして、基端部３３Ａ側が急傾斜に形成され、先端部３３Ｃ側が緩傾斜に形成されている。

ところで、発明者等が検討したところ、リチウムイオン電池のスラリーのような低粘性のスラリーを塗工する場合、スラリーが空中を飛ぶ方式では、スラリーが空中を移動しているときに周囲の気流の影響を受けて塗膜相が乱れてしまうことが判った。
そこで、本実施形態では、塗工ヘッド２２の先端を構成する各ダイ板３１、３３の先端部３１Ｃ、３３Ｃを、基材１１に塗工されたスラリーに押し当てる押し当て型としている。この場合、本構成の塗工ヘッド２２は、上側ダイ板３１が基材１１に塗工されたスラリーの搬送方向下流側に位置する下流側ダイ板として機能するため、この上側ダイ板３１の先端部３１Ｃがスラリーの搬送方向下流側でスラリーに接触することになる。この上側ダイ板３１の先端部３１Ｃは、基材１１の表面と平行な平坦面Ｍ１（後述する図５）に形成されているので、この平坦面Ｍ１によってスラリーを平坦にならして表面状態を良好にでき、塗工膜厚の均一化を図ることができる。

更に、本実施形態では、上流側ダイ板である下側ダイ板３３を、下流側ダイ板である上側ダイ板３１に向けて押圧することによって、スラリーの厚さを調整するベンディング機構（調整機構）５１（図１〜図４参照）を有している。
このベンディング機構５１は、下側ダイ板３３に密着して配置される支持台３７を上下方向に移動自在に螺合する複数（本実施形態では９本）の押圧部材（本構成では雄ねじ部材）５２（図４参照）を有し、この押圧部材５２が下側ダイ板３３を上方向に押圧することによって、下側ダイ板３３を上側ダイ板３１に向けて押圧して弾性変形させる。
図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、これら複数の押圧部材５２は、マニホールド部４５と吐出口２２Ａとの間の流路２２Ｂに向けて下側ダイ板３３を上方向に押圧するように、幅方向に均等に間隔を空けて配置される。このため、各押圧部材５２による押圧力を調整することによって、マニホールド部４５と吐出口２２Ａとの間の上下隙間を幅方向の各位置で細かく調整することが可能である。

このようにマニホールド部４５と吐出口２２Ａとの間の流路２２Ｂの隙間を調整することにより、吐出口２２Ａの直前でスラリーの厚さを調整することができ、基材１１への塗工膜厚を精度良く調整することが可能になる。
ここで、図５はベンディング機構５１の調整例を示しており、図５（Ａ）は上側ダイ板３１を押圧した場合の例、図５（Ｂ）は下側ダイ板３３を押圧した場合の例を示している。図５（Ａ）に示すように、ベンディング機構５１によって、上側ダイ板３１を下側ダイ板３３に向けて押圧し、流路２２Ｂの上下隙間（図５（Ａ）中、符号Ｓで示す）を調整すると、案内ローラ２１の巻き取り機側の塗工幅方向中央部の膨らみ（図５（Ａ）中、符号Ｙを付して示す）ができるため、表面が荒れて、スラリー（図５（Ａ）中、符号Ｘを付して示す）の厚さ、つまり、塗工膜厚を均一に調整することができなかった。
一方、図５（Ｂ）に示すように、下側ダイ板３３を上側ダイ板３１に向けて押圧し、流路２２Ｂの上下隙間Ｓを調整すると、案内ローラ２１の巻き出し機側の塗工幅方向中央部の膨らみＹができるが、塗工方向ではないためスラリーＸの厚さには影響を及ぼすことなく、塗工膜厚を均一に調整することができる。
また、このベンディング機構５１を用いることにより、この種の塗工装置で生じる塗工幅方向中央部の膨らみＹ（図５（Ａ）（Ｂ）参照）を抑えることもできる。

また、図３に示すように、本実施形態では、ベンディング機構５１によって下側ダイ板３３の基端部３３Ａにおける先端側を押圧するようにしている。発明者等が検討したところ、仮に下側ダイ板３３の傾斜部３３Ｂを押圧した場合には、吐出口２２Ａ近傍が歪んでしまい、塗工膜厚を均等にすることが困難であった。
一方、基端部３３Ａは、先端側から離れるほど上方に曲がり難くなるので、基端部３３Ａにおける先端側から離れた箇所を押圧しても、流路２２Ｂの上下隙間の調整が困難になる。
すなわち、本実施形態では、ベンディング機構５１によって下側ダイ板３３の基端部３３Ａにおける先端側を押圧する構成にしたため、吐出口２２Ａを歪ませずに流路２２Ｂを容易に調整することができ、塗工膜厚を均等に調整するのに最適であった。
また、下側ダイ板３３を上側ダイ板３１に向けて押圧するベンディング機構５１にしたため、ベンディング機構５１の押圧力で上側ダイ板３１が曲がってしまうことを回避できる。仮に、上側ダイ板３１を下側ダイ板３３に向けて押圧する構成にすれば、上側ダイ板３１が屈曲するので、上側ダイ板３１の先端の平坦面Ｍ１の傾きが変化してしまい、塗工表面の粗さが不均一になる。つまり、本実施形態では、ベンディング機構５１が上流側ダイ板である下側ダイ板３３を押圧する構成にしたので、押し当て型の塗工ヘッド２２で塗工表面が乱れる事態を回避することができる。

次に本実施形態に用いるリチウムイオン電池を説明する。
［リチウムイオン電池］
電池の正極活物質には、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４等のスピネル構造化合物や、一般的にＬｉＭＯ_２等で表されるα−ＬｉＦｅＯ_２構造を有するリチウム含有遷移金属複合酸化物（ここで、ＭはＣｏ，Ｎｉ，ＡＬ，Ｍｎ，Ｆｅ等から選ばれる単独若しくは２種類以上の金属元素）や、リチウム含有燐酸系化合物等を利用できる。
一方、負極としてはリチウムを吸蔵放出可能な炭素材料を広く用いることができる。例えば、天然に産出される黒鉛、若しくは、有機原料を高温で焼成し、グラファイト構造が発達した平坦な電位特性を有する黒鉛系炭素材料、或いは、有機原料を１０００℃以下の比較的低温で焼成したコークス系炭素材料等を利用できる。また、Ｓｎ系酸化物、Ｓｉ系酸化物、Ｔｉ系のリチウム含有酸化物を利用することもできる。

また、電解液の溶媒としては通常、電解液系リチウムイオン二次電池で使用されている溶媒、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、γブチロラクトン（ＧＢＬ）、スルホラン（ＳＬ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、ジエトキシエタン（ＤＥＥ）、２−メチル−テトラヒドロフラン（２ＭｅＴＨＦ）、各種グライム類等を単独、若しくは、混合系で用いることができるが、ＤＭＣ、ＤＭＥ、ＤＥＥ等は引火点が室温以下であることから、避けることが望ましい。

また、電解液に使用するリチウム塩は、一般的なリチウムイオン電池に使用可能で、且つ、該有機溶媒に溶解して酸性電解液を構成するものであれば特に限定されない。例えば、六フッ化燐酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ_４）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ_４）等の無機リチウム塩、トリフルオロメチルスルホン酸リチウム（ＬｉＯＳＯ_２ＣＦ_３）等の有機リチウム塩を適宜選択して使用できる。
また、セパレータとしては、ポリオレフィン系の合成樹脂製の不織布や多孔シートが好適である。

次いで、リチウムイオン電池の作製例を説明する。
［リチウムイオン電池の正極板の作製］
基材１１には、アルミ箔からなる集電体を用いる。塗工用のスラリーは、正極活物質としてＬｉＣｏＯ_２粉末を９１重量部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン樹脂を４．０重量部、導電剤としてグラファイト粉末を５．０重量部、分散剤としてＮ−メチルピロリドンを配合したものを分散機にて攪拌混合することにより調製される。
次いで、上記の正極活物質合剤のスラリーを、上記の塗工装置１５を用いて基材１１の端部に所定の幅の無地部（非塗工部）を設けて片面塗工し、乾燥炉１７で乾燥して分散剤を除去し、続いて、反対面に塗工し、乾燥させることにより、正極活物質合剤塗膜を形成する。これを所定の密度になるまでプレスし、所定サイズに切断することにより、所定幅の無地部を有する正極板が得られる。
ここで、塗工装置１５を用いる際には、上側ダイ板３１の先端部３１Ｃの平坦面Ｍ１（図５参照）が、スラリーに接触してスラリーを平坦にするように塗工ヘッド２２が位置決めされ、且つ、上記ベンディング機構５１によって適当な押圧力を作用させている。この適当な押圧力については、予め試験を行い、この試験結果から得られた、均一塗工に最良の押圧力、或いは、シミュレーション等によって得られた最良の押圧力に設定すれば良い。

［リチウムイオン電池の負極板の作製］
基材１１には、銅箔からなる集電体を用いる。塗工用のスラリーは、負極材料として人造黒鉛粉末を９０重量部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン樹脂を１０重量部、分散剤としてＮ−メチルピロリドンを配合したものを分散機にて攪拌混合することにより調製される。
次いで、上記の負極活物質合剤のスラリーを、塗工装置１５を用いて基材１１の端部に所定の幅の無地部（非塗工部）を設けて片面塗工し、乾燥炉１７で乾燥して分散剤を除去し、続いて、反対面に塗工し、乾燥させることにより、負極活物質合剤塗膜を形成する。これを所定の密度になるまでプレスし、所定サイズに切断することにより、所定幅の無地部を有する負極板が得られる。
この場合、塗工装置１５を用いる際には、上側ダイ板３１の先端部３１Ｃの平坦面Ｍ１（図５（Ｂ）参照）が、スラリーに接触してスラリーを平坦にするように塗工ヘッド２２が位置決めされ、且つ、上記ベンディング機構５１によって下側ダイ板３３の先端部３３Ｃを所定の圧力で押圧し、流路２２Ｂの上下隙間Ｓを調整している。この圧力は、正極板の作製時と同様に、スラリーの流動性、供給速度、流路２２Ｂの上下間隔、塗工されたスラリーＸの厚さ等のデータから求めた予備試験結果、或いは、上記データを基にシミュレーション等によって得られた値に設定すれば良い。

［電池の組み立て］
２枚のポリエチレン製多孔シートから成るセパレータを、部分的にヒートシールして封筒状のセパレータ袋を作製し、これに上記作製した正極板を、上記無地部を残して挿入してセパレータ包被正極を得る。次に、上記作製した負極板、セパレータ包被正極、負極板、・・・セパレータ包被正極、負極板の順で、正極板の無地部と負極板の無地部とが横並びになるようにスタックして、複数枚の正極板及び負極板（例えば、正極板が１０枚、負極板が１１枚）の電極群を作製する。
次いで、このようにして作製した電極群の正極板無地部に、例えば厚さ０．２ｍｍ、幅４０ｍｍのアルミ板からなる正極端子を、負極版無地部に、例えば厚さ０．２ｍｍ、幅４０ｍｍのニッケル板からなる負極端子を、それぞれ所定の条件で超音波溶接法により取り付けて電池素子を作製する。

続いて、この電池素子をステンレス製の角形電槽に挿入し、正負極の端子を有する封口体の正極端子には、電池素子の正極端子を接続し、封口体の負極端子には、電池素子の負極端子を接続し、その後、該電槽と封口体を溶接することによりドライセルを作製する。
そして、このドライセルを所定の条件で真空乾燥した後、重量混合比３：７のエチレンカーボネートとジエチルカーボネートに六フッ化リン酸リチウムを１ｍｏｌ／ｌ（リットル）になるように溶解した有機溶液を注入し、注液口を封止する。
なお、このリチウムイオン電池の材料や構成は、上記に限らず、公知技術を広く適用可能である。

続いて、このように作製したリチウムイオン電池を０．１ＣＡの電流で初充電を行って所定時間保管し、その後、０．２ＣＡの電流でセル電圧が２．７５Ｖになるまで放電し、最後に活性化処理を行い、定格容量１０Ａｈの電池を１０セル作製した。この電池を実施例１の電池と言う。
また、塗工の際に、上記ベンディング機構５１による押圧力を全く作用させずにリチウムイオン電池を作製し、これ以外は上記実施例１の電池と同様に、初充電、保管、放電、活性化処理を行い、同定格容量の電池を１０セル作製した。この電池を従来例１の電池と言う。

［電極の塗工量評価］
実施例１の電池と従来例１の電池とで塗工量の測定結果を表１に示す。塗工量の測定は、電極の左端部、中央部、右端部から５０ｍｍ×１００ｍｍのサイズで極板を切り出し、質量法（重量法）で測定した。サンプリングは、１電極あたり５セット行い、上記三点の塗工量の平均塗工量からのずれを測定した。

表１に示すように、従来例１の電池では、正極、負極のいずれも平均塗工量の−１ｗｔ％〜＋１ｗｔ％程度の中央膨れが生じている。これに対し、実施例１の電池では、正極、負極のいずれも平均塗工量の−０．５ｗｔ％〜＋０．５ｗｔ％の範囲内に抑えられており、均一な塗工膜厚が得られた。
また、図５（Ａ）に示すように上記ベンディング機構５１による押圧力を下側ダイ板３３ではなく、上側ダイ板３１に作用させた場合の比較例１の電池では、−１．５ｗｔ％〜＋１．５ｗｔ％程度の中央膨れが生じ、従来例１の電池よりもばらつきが大きかった。つまり、ばらつきが少ないものから順に挙げると、実施例１、従来例１、比較例１の順であった。

［充放電による金属リチウムの電析の有無の確認］
実施例１の電池と従来例１の電池とを、２ＣＡの電流で４．２Ｖ電圧規制で１時間の充電後、２ＣＡの電流でセル電圧が２．５Ｖになるまで放電を５００サイクル実施した後、放電状態で電池を解体して金属リチウムの電析の有無を調査した。その結果を表２に示す。

表２に示すように、従来例１の電池では全てのセルで、負極板の少なくとも１カ所以上で金属リチウムの電析が確認されたのに対し、実施例１の電池では金属リチウムの電析が確認されなかった。
つまり、本実施形態の塗工装置１５を用いることにより、電極中央部の膨れが極めて小さい均一な電極を得ることができ、その電極を用いたリチウムイオン電池は金属リチウムの電析が生じ難く安定性に優れ、工業的価値が極めて高くなる。

このように本実施の形態によれば、塗工装置１５において、下流側ダイ板である上側ダイ板３１に、基材１１に塗工されたスラリーに接触して該スラリーを平坦にする平坦面Ｍ１（平坦部）を設け、上流側ダイ板である下側ダイ板３３を上側ダイ板３１に向けて押圧し、スラリーの厚さを調整するベンディング機構５１を設けるようにしたので、スラリーを平坦かつ所望の厚さで塗工でき、塗工膜厚を均一にすることができる。これによって、急速で充放電しても金属リチウムの電析の小さい安定性に優れたリチウムイオン電池を提供することが可能になる。
また、発明者等が検討したところ、上記塗工装置１５を用いれば、リチウムイオン電池のスラリーのような比較的粘性が低い塗工液を均一に塗工できるだけでなく、粘性の高い塗工液についても均一に塗工できることを確認した。つまり、この塗工装置を用いれば様々な粘性の塗工液を均一に塗工することが可能である。
また、塗工装置１５は、塗工ヘッド２２に供給されたスラリーが溜まるマニホールド部４５を有し、ベンディング機構５１は、マニホールド部４５と吐出口２２Ａとの間の領域を押圧するので、吐出口２２Ａの直前でスラリーの厚さを調整でき、基材１１への塗工膜厚を精度良く調整することができる。また、ベンディング機構５１が塗工ヘッド２２の外に配置されるので、ベンディング機構５１を塗工ヘッド２２内に配置する構成に比して構造が簡易で済む。

＜第２実施形態＞
図６は第２実施形態を示す。第２実施形態では、基材１１に塗工されたスラリーの厚さ（上下厚）を測定するセンサー６１と、このセンサー６１の測定結果を入力し、スラリーの厚さが予め定めた目標値となるようにベンディング機構５１をフィードバック制御する制御装置６２とを備えている。
センサー６１には、例えば、基材１１に塗工されたスラリーの位置を非接触で検出する距離センサーが用いられる。このセンサー６１は、スラリーの幅方向に間隔を空けて複数配置されており、少なくともスラリーの左端部、中央部及び右端部の厚さを検出可能である。なお、このセンサー６１には、スラリーの厚さを検出可能な公知のセンサーを広く適用可能である。

制御装置６２は、各センサー６１の測定結果を入力し、予め定めた制御ルールに従って、ベンディング機構５１の複数の押圧部材５２を各々制御する。この制御ルールは、事前の押圧部材５２の押圧力（突出量）と、スラリーの流動性、供給速度、流路２２Ｂの上下間隔、塗工されたスラリーＸの厚さ等のデータから求めた予備試験結果、或いは上記データを基にしたシミュレーション結果等に基づいて決めれば良い。例えば、センサー結果から案内ローラ２１の巻き取り機側の塗工幅方向中央部の膨らみＹが検出された場合に、ａ）押圧部材５２のすべての押圧量を増大させる制御、ｂ）塗工幅方向中央部に相当する押圧部材５２の押圧量を増大させる制御、或いは、ｃ）塗工幅方向中央部を除く周囲の押圧部材５２の押圧力を下げる制御などを適用すれば良い。なお、第２実施形態のベンディング機構５１は、モーター等の駆動源を内蔵し、制御装置６２の制御の下、各押圧部材５２の突出量或いは押圧力を可変可能に構成されている。
本実施形態によれば、基材１１に塗工されたスラリーの厚さが所定値になるようにベンディング機構（調整機構）５１をフィードバック制御するので、温度変化等の環境変化で生じるスラリーの厚さ変化にも対応することができ、リチウムイオン電池のスラリーをより均一に塗工することが可能になる。

なお、本実施形態では、ベンディング機構５１として、押圧部材５２（本構成では雄ねじ部材）を使用しているが、これに変えて押し引き可能な押引部材（例えば押引ボルト等）を用いることで、押圧機構に加えて引き（開放）機構を付け加えることができる。
この構成によれば、塗工幅方向中央部の膨らみＹが検出された場合に、塗工幅方向の中央部を除く周囲の押引部材を０点よりもさらに引き込む制御を行うことで、塗工膜厚を均一に調整することができる。
以上、上述した各実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で任意に変形及び応用が可能である。例えば、上記各実施形態では、リチウムイオン電池の作製に用いる塗工装置に本発明を適用する場合を説明したが、これに限らず、任意の基材に任意のスラリーを塗工する塗工装置に本発明を広く適用可能である。

１０塗工システム
１１基材
２２塗工ヘッド
２２Ａ吐出口
２２Ｂ流路
３１上側ダイ板（下流側ダイ板、上歯）
３１Ｃ，３３Ｃ先端部（平坦部）
３３下側ダイ板（上流側ダイ板、下歯）
３５シム板
４５マニホールド部
５１ベンディング機構（調整機構）
６１センサー
６２制御装置
Ｍ１、Ｍ２平坦面

Claims

搬送される基材にスラリーを塗工する吐出口を備える塗工ヘッドを有し、この塗工ヘッドが、吐出口に対して基材の搬送方向下流側に位置する下流側ダイ板と、吐出口に対して基材の搬送方向上流側に位置する上流側ダイ板と、これら一対のダイ板に挟持されてダイ板間に前記吐出口に連なる流路を形成するシム板とを有する塗工装置において、
前記下流側ダイ板に、前記基材に塗工されたスラリーに接触して該スラリーを平坦にする平坦部を設け、
前記上流側ダイ板を前記下流側ダイ板に向けて押圧し、前記スラリーの厚さを調整する調整機構を設けたことを特徴とする塗工装置。
前記塗工ヘッドは、前記塗工ヘッドに供給されたスラリーが溜まるマニホールド部を有し、
前記調整機構は、前記マニホールド部と前記吐出口との間の領域を押圧することを特徴とする請求項１に記載の塗工装置。
前記基材は集電体であり、前記スラリーはリチウムイオン電池の電極を形成するスラリーであることを特徴とする請求項１又は２に記載の塗工装置。
前記基材に塗工された前記スラリーの厚さを測定するセンサーから測定結果を入力し、その測定結果に基づいて前記スラリーの厚さが所定値となるように前記調整機構を制御する制御装置を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の塗工装置。
搬送される基材にスラリーを塗工する吐出口を備える塗工ヘッドを有し、この塗工ヘッドが、吐出口に対して基材の搬送方向下流側に位置する下流側ダイ板と、吐出口に対して基材の搬送方向上流側に位置する上流側ダイ板と、これら一対のダイ板に挟持されてダイ板間に前記吐出口に連なる流路を形成するシム板とを有する塗工装置を用いた塗工方法において、
前記下流側ダイ板に、前記基材に塗工されたスラリーに接触して該スラリーを平坦にする平坦部を設け、前記上流側ダイ板を、前記下流側ダイ板に向けて押圧し、前記スラリーの厚さを目標値に調整することを特徴とする塗工方法。