JP2015003281A - 塗工装置及び塗工方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】基材シートに形成された塗工部に空気の気泡が形成されることを抑制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。【解決手段】塗工装置20は、コーティングロール22の表面22aと金属箔11の接触部Tよりも金属箔11の搬送方向下流側で、コーティングロール22の表面22aと金属箔11の間に、溶媒蒸気を供給する供給ポンプ40及び吸引ポンプ50を備える。【選択図】図3
Description
本発明は、第1ロールに付着させたペースト状物と、第2ロールで搬送する基材シートとを接触させて基材シートにペースト状物を転写して基材シートにペースト状物の塗工部を形成する塗工装置及び塗工方法に関する。
二次電池やキャパシタのような蓄電装置は再充電が可能であり、繰り返し使用することができるため電源として広く利用されている。二次電池として、正極用のシート状の電極及び負極用のシート状の電極が、間にセパレータが介在する状態で積層された積層型の電極組立体を備えたものがある。
シート状の電極あるいは帯状の電極を製造する場合、一般に、長尺帯状の金属箔(基材シート)上に活物質ペースト(ペースト状物)を間欠的に塗工して活物質ペーストの層(塗工部)を形成する。その後、活物質ペーストの層をロールプレスし、乾燥させた後、金属箔を目的とする形状に切断することにより電極が製造される。電極の製造において、金属箔に活物質ペーストを間欠的に塗工する方法として、例えば特許文献1がある。
図6(a)に示すように、特許文献1に開示の間欠塗工方法において、コーティングロール81上に配設された調節器84によって、塗料だめ85内の塗料86が一定間隙のスリットから排出され、コーティングロール81上に一定厚みの塗料層86aが形成される。その一方でバッキングロール82上では、金属箔などの基材83が一定の速度で搬送される。そして、バッキングロール82をコーティングロール81に接近させ、コーティングロール81表面の塗料層86aに基材83を接触させることによって、塗料層86aが基材83上に転写されるとともに、基材83には塗膜89が形成される。
また、図6(b)に示すように、バッキングロール82をコーティングロール81から間欠的に離脱させることによって、基材83に無塗布部90が間欠的に形成される。
ところで、バッキングロールとコーティングロールを用いる塗工方法では、基材シートに形成された塗工部に、ピンホールが形成されることがある。このようなピンホールの原因の一つは、例えば、特許文献2に記載されたように、空気が基材シートの表面とともに移動し、その一部が塗工部に巻き込まれたものと考えられている。
また、特許文献1に記載された間欠塗工方法では、連続塗工方法を採用した場合と比較し、さらにピンホールが形成されやすいことが見出された。この原因は、以下のように推定される。
特許文献1の間欠塗工方法においては、塗料層86aを基材83上に転写するとき以外は、コーティングロール81を停止する。このため、図6(a)に示すように、バッキングロール82で搬送される基材83がコーティングロール81の表面に接触したタイミングでは、その接触部よりも基材83の搬送方向下流側には、コーティングロール81の表面と、基材83とで挟まれた隙間91が形成されている。そして、この隙間91は、塗料層86aの先端縁により閉じられ、空気が閉じ込められる。
図6(b)に示すように、隙間91に閉じ込められた空気は、逃げ道が無くなり、塗料層86aに入り込んで気泡92を形成してしまう。すると、気泡92が塗膜89内に残ったままとなり、塗料86を乾燥させたとき、気泡92内の空気が大気に逃げていくとき、塗膜89には穴が空いてしまい、製造された電極の活物質層にはピンホールが形成されてしまう。
本発明は、基材シートに形成された塗工部に空気の気泡が形成されることを抑制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にある。
上記問題点を解決するために、塗工装置は、ペースト状物が表面に付着される第1ロールと、基材シートを搬送する第2ロールと、を有し、前記第1ロールの表面に付着させたペースト状物と、前記第2ロールで搬送する基材シートとを接触させて前記基材シートに前記ペースト状物を転写して前記基材シートに前記ペースト状物の塗工部を形成する塗工装置であって、前記第1ロールの表面と前記基材シートの接触部よりも前記基材シートの搬送方向下流側で、前記第1ロールの表面と前記基材シートの間に、前記ペースト状物の溶媒を蒸気化した溶媒蒸気を供給する溶媒蒸気供給装置を備えることを要旨とする。
これによれば、溶媒蒸気供給装置により、ペースト状物と基材シートとの接触部周囲が溶媒蒸気雰囲気とされ、ペースト状物内に閉じ込められる空気を減少させ、溶媒蒸気に置き換えることができる。このため、基材シートにペースト状物の塗工部が形成されたとき、この塗工部内に空気の気泡が形成されることが抑制される。なお、塗工部内には溶媒蒸気の気泡が形成されるが、溶媒蒸気はそのまま塗工部に溶け込んでいき、塗工部の乾燥前には気泡が消失する。
また、塗工装置について、前記ペースト状物は、活物質を含む活物質ペーストであり、前記基材シートは金属箔であって、前記塗工部は電極の有する活物質ペーストの層である。
これによれば、活物質ペーストが金属箔に転写されて活物質ペーストの層が形成される。このとき、活物質ペーストの層に空気の気泡が形成されることが抑制されるため、活物質ペーストの層を乾燥させて活物質層を形成し、電極を製造したとき、活物質層に空気の気泡を原因としたピンホールが形成されることを抑制できる。
また、塗工装置について、前記溶媒蒸気供給装置は、前記第1ロールの表面と前記基材シートの間に形成された隙間に対し、前記溶媒蒸気を供給する供給装置と、前記隙間を吸引する吸引装置とを備える。
これによれば、供給装置から隙間に向けて溶媒蒸気を供給しつつ、吸引装置によって隙間から空気及び溶媒蒸気を吸引すると、隙間の空気を溶媒蒸気に置換して、溶媒蒸気を隙間に確実に供給することができる。
また、請求項4に記載の塗工方法は、ペースト状物を第1ロールの表面に付着させるとともに、基材シートを第2ロールで搬送させ、前記第1ロールの表面に付着させたペースト状物と、前記第2ロールで搬送する基材シートとを接触させて前記基材シートに前記ペースト状物を転写して前記基材シートに前記ペースト状物の塗工部を形成する塗工方法であって、前記第1ロールの表面と前記基材シートの接触部よりも前記基材シートの搬送方向下流側で、前記第1ロールの表面と前記基材シートの間に、前記ペースト状物の溶媒を蒸気化した溶媒蒸気を供給した状態で前記ペースト状物を前記基材シートに転写することを要旨とする。
これによれば、溶媒蒸気が供給されると、ペースト状物内に閉じ込められる空気を減少させ、溶媒蒸気に置き換えることができる。このため、基材シートにペースト状物の塗工部が形成されたとき、この塗工部に空気の気泡が形成されることが抑制される。なお、塗工部内には溶媒蒸気の気泡が形成されるが、溶媒蒸気はそのまま塗工部に溶け込んでいき、塗工部の乾燥前には気泡は消失する。
また、塗工方法について、前記第1ロールの表面に付着させたペースト状物と、前記第2ロールで搬送する前記基材シートとを接触させて前記基材シートに前記ペースト状物を転写した後、前記第2ロールと、前記第1ロールとを離間させ、前記接触と離間を交互に繰り返して前記基材シートに前記ペースト状物を間欠的に塗工し、前記第1ロールの表面が前記基材シートに接近したときに前記溶媒蒸気を供給することが好ましい。
これによれば、ペースト状物が間欠的に塗工されると、ペースト状物と基材シートが接触するたびに、第1ロールの表面と基材シートで挟まれた隙間が形成される。しかし、第1ロールが接近し、隙間が形成されるときに溶媒蒸気が供給された状態で塗工が行われるため、塗工部が複数形成されても各塗工部に空気の気泡が形成されることを抑制できる。また、第1ロールが接近したときに、溶媒蒸気を供給し、その他のときに溶媒蒸気を供給しないことで、供給する溶媒蒸気の量を低減できる。
本発明によれば、基材シートに形成された塗工部に空気の気泡が形成されることを抑制することができる。
以下、塗工装置及び塗工方法を活物質ペーストの塗工装置、及び活物質ペーストの塗工方法に具体化した一実施形態を図1〜図4にしたがって説明する。
図1に示すように、リチウムイオン二次電池に用いる電極を製造するための製造装置10は、基材シートとしての金属箔11の一方の面である塗工面11aに、ペースト状物として活物質ペースト12を転写、塗工して活物質ペースト12の層(塗工部)を形成し、その活物質ペースト12の層を、乾燥、圧縮して活物質層35を形成するための装置である。そして、この電極の製造装置10に活物質ペースト12の塗工装置20が設けられている。
図1に示すように、リチウムイオン二次電池に用いる電極を製造するための製造装置10は、基材シートとしての金属箔11の一方の面である塗工面11aに、ペースト状物として活物質ペースト12を転写、塗工して活物質ペースト12の層(塗工部)を形成し、その活物質ペースト12の層を、乾燥、圧縮して活物質層35を形成するための装置である。そして、この電極の製造装置10に活物質ペースト12の塗工装置20が設けられている。
電極の製造装置10は、正極電極を製造する場合には、例えばアルミニウム箔である正極用の金属箔11に、正極用の活物質ペースト12を塗工し、金属箔11の塗工面11aに正極用の活物質層35を設けるための装置となる。正極用の活物質ペースト12には、正極用の活物質、導電剤、バインダ、及び正極用の溶媒を混練したものが用いられる。
また、電極の製造装置10は、負極電極を製造する場合には、例えば銅箔である負極用の金属箔11に、負極用の活物質ペースト12を塗工し、金属箔11の塗工面11aに負極用の活物質層35を設けるための装置となる。負極用の活物質ペースト12には、負極用の活物質、導電剤、バインダ、及び負極用の溶媒を混練したものが用いられる。
さて、電極の製造装置10は、供給ロール14aにロール状に捲回された帯状の金属箔11がセットされ、その金属箔11を供給するための供給機構部14を備えている。また、電極の製造装置10は、供給される金属箔11に活物質ペースト12を転写し、活物質ペースト12の層を形成する塗工装置20を備え、この塗工装置20は金属箔11の搬送方向X1における供給機構部14の下流側に設けられている。
塗工装置20は、活物質ペースト12の貯留部21、第1ロールとしての円柱状のコーティングロール22、貯留部21から供給される活物質ペースト12をコーティングロール22の表面22aに付着させるとともに、活物質ペースト12の厚さ(量)を調節する略円柱状のコンマロール23を有する。また、塗工装置20は、金属箔11を搬送する第2ロールとしての円柱状のバッキングロール25を備える。各ロール22,23,25は平行に配置されている。また、各ロール22,23,25は、軸方向両端面がそれぞれ面一となる状態に配置されている。
コーティングロール22は、バッキングロール25の回転方向Y1とは同方向(図1では時計回り)である回転方向Y2に回転する。これにより、近接した表面同士は反対方向に移動し、コーティングロール22の表面22aに付着した活物質ペースト12を金属箔11の塗工面11aに転写する。コーティングロール22は、該コーティングロール22を回転させる図示しないモータ等の駆動装置を有している。なお、本実施形態では、駆動装置は、コーティングロール22が金属箔11の塗工面11aに接触し、活物質ペースト12を転写するときのみ、コーティングロール22を回転させる。コンマロール23は、コーティングロール22から一定の間隔を空けて離間し、コンマロール23とコーティングロール22の間隔23aの広さによって、コーティングロール22に付着させる活物質ペースト12の厚さを規定する。
バッキングロール25は、金属箔11をコーティングロール22に対して接近させ、コーティングロール22の表面22aと金属箔11の塗工面11aとを接触させることにより、活物質ペースト12と金属箔11の塗工面11aとを接触させ、その塗工面11aに活物質ペースト12を転写させる接触位置P1に位置可能である。
図4(b)に示すように、バッキングロール25が接触位置P1に位置したタイミングでは、コーティングロール22の表面22aと金属箔11の塗工面11aとが接触部Tで接触する。また、接触部Tよりも金属箔11の搬送方向下流側には、コーティングロール22の表面22aと塗工面11aとで挟まれる隙間Sが形成される。
図4(d)に示すように、バッキングロール25は、接触位置P1から離れた位置であり、金属箔11の塗工面11aに活物質ペースト12を転写させない離間位置P2に位置可能である。バッキングロール25は、該バッキングロール25を回転、及び移動させる図示しないモータ等の駆動装置を有しており、軸心まわりで回転可能であるとともに、接触位置P1と離間位置P2との間を移動可能である。
図1に示すように、塗工装置20は制御装置28を備え、この制御装置28は、バッキングロール25の駆動装置に接続され、バッキングロール25の位置を制御可能である。制御装置28は、図示しない中央処理装置(CPU)や記憶装置(メモリ)を有する。制御装置28の記憶装置には、各種の制御プログラムが記憶されている。
制御装置28の制御プログラムには、バッキングロール25を離間位置P2から接触位置P1に移動させるタイミングが設定されるとともに、バッキングロール25を接触位置P1から離間位置P2に移動させるタイミングが設定されている。そして、バッキングロール25を接触位置P1に位置させるタイミングは、コーティングロール22の表面22aに付着した活物質ペースト12を、金属箔11の転写開始位置から転写させるタイミングであり、同じタイミングでコーティングロール22の回転が開始される。一方、バッキングロール25を接触位置P1から離間位置P2に移動させるタイミングは、金属箔11に所定長さだけ活物質ペースト12が転写されたタイミングであり、同じタイミングでコーティングロール22の回転が停止される。
また、バッキングロール25を接触位置P1から離間させている時間の長さによって、金属箔11に活物質ペースト12が転写されない部位の長さが決定される。そして、制御装置28により、バッキングロール25を接触位置P1と離間位置P2との間で繰り返し移動させることにより、金属箔11に活物質ペースト12が間欠的に転写されるとともに、活物質ペースト12の層が金属箔11の長手方向に等間隔おきに形成される。
図2及び図3に示すように、塗工装置20は、コーティングロール22及びバッキングロール25の軸方向両端のうちの一端側に配置された供給装置としての供給ポンプ40を備える。供給ポンプ40は、供給ノズル41を備え、供給ノズル41の先端は、コーティングロール22及びバッキングロール25の軸方向一端面に向けて開口している。より詳細には、供給ノズル41の先端は、コーティングロール22の表面22aと、金属箔11の塗工面11aとの接触部T及び隙間Sに向けて開口している。
供給ポンプ40は、溶媒貯留部43を備え、供給ポンプ40と溶媒貯留部43は供給管44を介して接続されている。溶媒貯留部43には、液状の溶媒47が貯留され、溶媒貯留部43から供給管44を介して供給ポンプ40に溶媒47が供給可能になっている。そして、供給ポンプ40は、液状の溶媒47を気化させて蒸気状の溶媒(以下、溶媒蒸気と記載する)とし、その溶媒蒸気を隙間Sに向けて供給ノズル41から供給する。
塗工装置20は、コーティングロール22及びバッキングロール25の軸方向両端のうちの他端側に配置された吸引装置としての吸引ポンプ50を備える。よって、各ロール22,23,25を軸方向両側から挟むように供給ポンプ40と吸引ポンプ50が配置されている。
吸引ポンプ50は、吸引ノズル51を備え、吸引ノズル51の先端は、コーティングロール22及びバッキングロール25の軸方向他端面に向けて開口している。より詳細には、吸引ノズル51の先端は、コーティングロール22の表面22aと、金属箔11の塗工面11aとの接触部T及び隙間Sに向けて開口している。
吸引ポンプ50は、溶媒回収部53を備え、吸引ポンプ50と溶媒回収部53は排出管54を介して接続されている。溶媒回収部53には、吸引ポンプ50によって隙間Sから吸引され、かつ排出管54から排出された溶媒47を回収可能になっている。吸引ポンプ50は、隙間Sから空気及び溶媒蒸気を吸引する。そして、本実施形態では、供給ポンプ40及び吸引ポンプ50が、隙間Sに溶媒蒸気を供給する溶媒蒸気供給装置を構成する。供給ポンプ40及び吸引ポンプ50は制御装置28に信号接続され、制御装置28によって供給ポンプ40及び吸引ポンプ50の駆動タイミングが制御される。
制御装置28は、バッキングロール25が接触位置P1に位置したタイミングより若干前に、すなわち、コーティングロール22の表面22aが金属箔11に接近したとき、供給ポンプ40及び吸引ポンプ50を駆動させる。そして、隙間Sが形成されたタイミングで、供給ポンプ40から隙間Sに向けて溶媒蒸気が供給されるとともに、吸引ポンプ50によって隙間Sから空気及び溶媒蒸気が吸引されるようにしている。
また、制御装置28は、活物質ペースト12が、塗工面11aの転写開始位置で転写されたタイミングより若干後に、供給ポンプ40及び吸引ポンプ50を停止させる。活物質ペースト12が塗工面11aに転写されると、コーティングロール22の表面22aと金属箔11の塗工面11aとの間に隙間Sが形成されないためである。
そして、制御装置28は、バッキングロール25が接触位置P1に位置する度、すなわち、隙間Sが形成される度に供給ポンプ40及び吸引ポンプ50を駆動させ、隙間Sを溶媒蒸気雰囲気とする。また、制御装置28は、活物質ペースト12の転写が開始される度に供給ポンプ40及び吸引ポンプ50を停止させる。
図1に示すように、電極の製造装置10において、搬送方向X1における乾燥炉30の下流側(出口側)には、金属箔11を搬送方向X1へ搬送しながら、乾燥済みの活物質ペースト12を一対のプレスロール32aによりロールプレス(圧縮)するプレス機構部32が設けられている。プレス機構部32により乾燥済みの活物質ペースト12を圧縮することで、正極用、又は負極用の活物質層35が完成される。また、搬送方向X1におけるプレス機構部32の下流側には、金属箔11を巻取る巻取ロール36aを有する巻取機構部36を備える。
次に、活物質ペースト12の塗工方法及び作用について図4にしたがって説明する。
図4(a)に示すように、制御装置28は、バッキングロール25を離間位置P2に位置させつつ回転させ、金属箔11を搬送方向X1へ搬送させる。一方で、制御装置28は、コーティングロール22の回転は停止させているが、前回転写時の回転により、コンマロール23によってコーティングロール22の表面22aの一部には活物質ペースト12が付着している。このときの活物質ペースト12の先端縁12aの位置は、金属箔11への転写開始位置に相当する。
図4(a)に示すように、制御装置28は、バッキングロール25を離間位置P2に位置させつつ回転させ、金属箔11を搬送方向X1へ搬送させる。一方で、制御装置28は、コーティングロール22の回転は停止させているが、前回転写時の回転により、コンマロール23によってコーティングロール22の表面22aの一部には活物質ペースト12が付着している。このときの活物質ペースト12の先端縁12aの位置は、金属箔11への転写開始位置に相当する。
次に、制御装置28は、金属箔11が搬送方向X1に搬送され、活物質ペースト12が転写されない部位の長さが適正な値になると、バッキングロール25を離間位置P2から接触位置P1に移動させると同時に、コーティングロール22の回転を開始する。また、制御装置28は、供給ポンプ40及び吸引ポンプ50を駆動させる。
すると、図4(b)に示すように、コーティングロール22の表面22aと、金属箔11の塗工面11aとが接触部Tで接触するとともに、コーティングロール22の表面22aと塗工面11aとの間には隙間Sが形成される。このとき、吸引ポンプ50によって隙間Sから空気を吸引させるとともに、供給ポンプ40から隙間Sに向けて溶媒蒸気を供給させる。すると、隙間Sに存在していた空気が隙間Sから吸引されるとともに、溶媒蒸気に置換され、隙間Sを含め、接触部Tの周囲が溶媒蒸気雰囲気となる。
そして、転写開始位置で金属箔11の塗工面11aに活物質ペースト12の先端縁12aが接触する。すると、隙間Sが活物質ペースト12の先端縁12aで閉じられる。このとき、隙間Sには溶媒蒸気が供給されているため、隙間Sには溶媒蒸気が閉じ込められる。
その後、活物質ペースト12が転写開始位置で塗工面11aに転写されると、制御装置28は供給ポンプ40及び吸引ポンプ50を停止させる。
図4(c)に示すように、金属箔11が搬送されるのに従い、活物質ペースト12は、一定の厚みで金属箔11の塗工面11aに転写されていく。このとき、隙間Sに閉じ込められた溶媒蒸気は、そのまま活物質ペースト12内に巻き込まれ、活物質ペースト12内には溶媒蒸気の気泡48が形成される。
図4(c)に示すように、金属箔11が搬送されるのに従い、活物質ペースト12は、一定の厚みで金属箔11の塗工面11aに転写されていく。このとき、隙間Sに閉じ込められた溶媒蒸気は、そのまま活物質ペースト12内に巻き込まれ、活物質ペースト12内には溶媒蒸気の気泡48が形成される。
そして、図4(d)に示すように、活物質ペースト12の層が金属箔11の塗工面11aに転写されていき、活物質ペースト12の層の長さが一定の長さになると、制御装置28は、バッキングロール25を接触位置P1から離間させ、離間位置P2に向けて移動させるとともに、コーティングロール22の回転を停止させる。金属箔11に形成された活物質ペースト12の層は、金属箔11の搬送と共に移動していく。このとき、気泡48内の溶媒蒸気は、活物質ペースト12の成分であることから、そのまま活物質ペースト12に拡散され、徐々に吸収されていき、気泡48が活物質ペースト12の層から消失していく。
次に、図1に示すように、活物質ペースト12が塗布された金属箔11を乾燥炉30に搬送し、当該乾燥炉30により活物質ペースト12を乾燥させる。ここで、気泡48が残っていた場合、気泡48内の溶媒蒸気は乾燥によって揮発し、活物質ペースト12の層から確実に消失する。
次に、プレス機構部32により、乾燥させた活物質ペースト12の層を圧縮するプレス工程を行う。このプレス工程により、活物質ペースト12の層が圧縮され、金属箔11の塗工面11aに活物質層35が完成される。次に、巻取ロール36aにより、塗工面11aに活物質層35が形成された金属箔11をロール状に巻き取る。
その後、金属箔11及び活物質層35を所定形状に打ち抜くことで電極が製造される。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)塗工装置20は、溶媒蒸気を供給する供給ポンプ40と、空気及び溶媒蒸気を吸引する吸引ポンプ50を備える。そして、供給ポンプ40及び吸引ポンプ50により、コーティングロール22の表面22aと金属箔11の塗工面11aとの間に溶媒蒸気を供給することができる。このため、活物質ペースト12が金属箔11に転写されるタイミングで、周辺の気体が活物質ペースト12内に巻き込まれ、活物質ペースト12の層に気泡48が形成されても、その気泡48は大半が溶媒蒸気で形成されている。そして、気泡48内の溶媒蒸気は活物質ペースト12の成分であるため、そのまま活物質ペースト12に溶け込み、消失する。このため、活物質ペースト12の層に空気の気泡が形成されることが抑制でき、活物質層35にピンホールが形成されることを抑制できる。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)塗工装置20は、溶媒蒸気を供給する供給ポンプ40と、空気及び溶媒蒸気を吸引する吸引ポンプ50を備える。そして、供給ポンプ40及び吸引ポンプ50により、コーティングロール22の表面22aと金属箔11の塗工面11aとの間に溶媒蒸気を供給することができる。このため、活物質ペースト12が金属箔11に転写されるタイミングで、周辺の気体が活物質ペースト12内に巻き込まれ、活物質ペースト12の層に気泡48が形成されても、その気泡48は大半が溶媒蒸気で形成されている。そして、気泡48内の溶媒蒸気は活物質ペースト12の成分であるため、そのまま活物質ペースト12に溶け込み、消失する。このため、活物質ペースト12の層に空気の気泡が形成されることが抑制でき、活物質層35にピンホールが形成されることを抑制できる。
(2)コーティングロール22より金属箔11へ活物質ペースト12を転写する時期のみ、コーティングロール22を回転駆動させると、コーティングロール22と金属箔11の接触時に隙間Sが形成される。溶媒蒸気供給装置は供給ポンプ40を備え、この供給ポンプ40は、隙間Sに向けて延びる供給ノズル41を備える。このため、隙間S近くに溶媒蒸気を供給することができる。また、溶媒蒸気を局所的に供給できるため、溶媒蒸気が塗工装置20付近に拡散しにくく、多量に溶媒蒸気を使用しなくても隙間Sを溶媒蒸気で満たすことができる。
(3)溶媒蒸気供給装置は吸引ポンプ50を備える。このため、隙間Sを吸引することで、空気を隙間Sから吸引しつつ、供給された溶媒蒸気を隙間Sに引込むことができる。このため、コーティングロール22及びバッキングロール25の軸方向一端に供給された溶媒蒸気を隙間Sの軸方向全体に行き渡らせることができ、隙間Sに溶媒蒸気を確実に供給することができる。
(4)塗工装置20は、活物質ペースト12を金属箔11に間欠塗工する。間欠塗工では、バッキングロール25が接触位置P1に移動する度に隙間Sが形成される。しかし、塗工装置20では、コーティングロール22が接近し、隙間Sが形成されるときに溶媒蒸気が供給された状態で塗工が行われるため、活物質ペースト12の層が複数形成されても各活物質ペースト12の層に空気の気泡48が形成されることを抑制できる。また、コーティングロール22が接近したときに、溶媒蒸気を供給し、その他のときに溶媒蒸気を供給しないことで、供給する溶媒蒸気の量を低減できる。
(5)活物質ペースト12の層に空気の気泡が形成されないようにするため、隙間Sを真空引きすることが考えられる。しかし、真空引きすると、活物質ペースト12が減圧されることになり、溶媒が活物質ペースト12から揮発して溶媒量が減ってしまい、得られる活物質層35の品質が低下する虞がある。本実施形態では、隙間Sに溶媒蒸気を供給しており、溶媒を減らさないため、活物質層35の品質低下も起こり得ない。
また、真空引きする場合は、真空装置が大がかりとなり、設置スペースも大きくなってしまう。しかし、本実施形態では、供給ポンプ40と吸引ポンプ50を用いるだけでよく、塗工装置20を大型化せずに、活物質ペースト12に空気の気泡が形成されることを防止できる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態では、溶媒蒸気供給装置として供給ポンプ40と吸引ポンプ50を用い、局所的(隙間S)に溶媒蒸気を供給するようにしたが、これに限らない。
○ 実施形態では、溶媒蒸気供給装置として供給ポンプ40と吸引ポンプ50を用い、局所的(隙間S)に溶媒蒸気を供給するようにしたが、これに限らない。
図5に示すように、コーティングロール22、コンマロール23、及びバッキングロール25をチャンバ60内に収容する。チャンバ60の一側壁60aに循環路61の一端を接続するとともに、チャンバ60の他側壁60bに循環路61の他端を接続する。また、循環路61に循環ポンプ62を設けるとともに、循環ポンプ62を制御装置28と信号接続する。なお、循環ポンプ62には溶媒貯留部64が接続され、循環ポンプ62に溶媒を供給可能になっている。
そして、制御装置28により循環ポンプ62を駆動させ、チャンバ60内に溶媒蒸気を供給しつつ、循環路61によって溶媒蒸気を循環させ、チャンバ60内を溶媒蒸気雰囲気とする。この状態で、金属箔11の塗工面11aに活物質ペースト12を転写し、塗工するようにしてもよい。
このように構成すると、チャンバ60内が溶媒蒸気雰囲気であることから、コーティングロール22の表面22aと金属箔11の塗工面11aとの間の隙間Sにも溶媒蒸気が供給されている。このため、活物質ペースト12が金属箔11に転写されるタイミングで、周辺の気体が活物質ペースト12内に巻き込まれ、活物質ペースト12の層に気泡が形成されても、その気泡は溶媒蒸気で形成されている。溶媒蒸気は活物質ペースト12の成分であるため、そのまま活物質ペースト12に溶け込み、消失する。このため、活物質ペースト12の転写時に、活物質ペースト12に空気の気泡が形成されることが抑制でき、活物質層35にピンホールが形成されることを抑制できる。
この形態では、チャンバ60、循環路61、及び循環ポンプ62が溶媒蒸気供給装置を構成している。
○ 実施形態では、塗工装置20によって活物質ペースト12を間欠塗工するにあたり、コーティングロール22が回転・停止を繰り返す構成としたが、コーティングロール22は常に回転していてもよい。また、活物質ペースト12を連続塗工してもよい。間欠塗工にてコーティングロール22が常に回転する場合、又は連続塗工の場合、上記実施形態における隙間Sは形成されない。しかしながら、特許文献2に記載されているように、金属箔11とともに移動した空気が巻き込まれることによる少量のピンホールは形成される。このようなピンホールに対しても、コーティングロール22の表面と金属箔11の間に、例えば、金属箔11の搬送方向X1の上流側より溶媒蒸気を供給すれば、ピンホールが形成されることを抑制できる。
○ 実施形態では、塗工装置20によって活物質ペースト12を間欠塗工するにあたり、コーティングロール22が回転・停止を繰り返す構成としたが、コーティングロール22は常に回転していてもよい。また、活物質ペースト12を連続塗工してもよい。間欠塗工にてコーティングロール22が常に回転する場合、又は連続塗工の場合、上記実施形態における隙間Sは形成されない。しかしながら、特許文献2に記載されているように、金属箔11とともに移動した空気が巻き込まれることによる少量のピンホールは形成される。このようなピンホールに対しても、コーティングロール22の表面と金属箔11の間に、例えば、金属箔11の搬送方向X1の上流側より溶媒蒸気を供給すれば、ピンホールが形成されることを抑制できる。
○ 電極の製造装置10は、コーティングロール22を移動させて、又は各ロール22,25の両方を移動させて各ロール22,23の離間又は接近を行ってもよい。
○ 電極の製造装置10は、乾燥炉30やプレス機構部32を省略してもよい。
○ 電極の製造装置10は、乾燥炉30やプレス機構部32を省略してもよい。
○ 基材シートは、シート状であり、コーティングロール22で活物質ペースト12が塗布できるものであれば、金属箔11に限定されるものではない。例えば、織物状や網状の基材シートを用いてもよい。
○ 塗工装置20は、電極の製造のために金属箔11に活物質ペースト12を塗工するものに具体化したが、これに限らない。ペースト状物として粘着剤、塗料等を用い、これらを基材シートに塗工する場合に塗工装置20を適用してもよい。
○ 実施形態では、コーティングロール22の表面22aと、金属箔11の塗工面11aとが接触部Tで接触するタイミングの直前で供給ポンプ40及び吸引ポンプ50を駆動させ、活物質ペースト12の転写が開始された後に供給ポンプ40及び吸引ポンプ50を停止させたが、これに限らない。供給ポンプ40及び吸引ポンプ50が駆動されたら、間欠塗工が終了するまで供給ポンプ40及び吸引ポンプ50を駆動させ続けてもよい。
○ 実施形態の溶媒蒸気供給装置において、吸引ポンプ50は無くてもよく、供給ポンプ40のみで隙間Sに溶媒蒸気を供給するようにしてもよい。
○ 実施形態の溶媒蒸気供給装置において、供給ポンプ40を接触部T及び隙間Sよりも上方に配置し、吸引ポンプ50を接触部T及び隙間Sより下方に配置してもよい。
○ 実施形態の溶媒蒸気供給装置において、供給ポンプ40を接触部T及び隙間Sよりも上方に配置し、吸引ポンプ50を接触部T及び隙間Sより下方に配置してもよい。
○ 溶媒蒸気供給装置の供給装置として供給ポンプ40に具体化したが、供給装置はシリンダやコンプレッサであってもよい。
○ 溶媒蒸気供給装置を構成する吸引装置として吸引ポンプ50に具体化したが、吸引装置はシリンダであってもよい。
○ 溶媒蒸気供給装置を構成する吸引装置として吸引ポンプ50に具体化したが、吸引装置はシリンダであってもよい。
S…隙間、T…接触部、11…基材シートとしての金属箔、12…ペースト状物としての活物質ペースト、20…塗工装置、22…第1ロールとしてのコーティングロール、22a…表面、25…第2ロールとしてのバッキングロール、40…溶媒蒸気供給装置を構成する供給装置としての供給ポンプ、47…溶媒、50…溶媒蒸気供給装置を構成する吸引装置としての吸引ポンプ、60…溶媒蒸気供給装置を構成するチャンバ、61…溶媒蒸気供給装置を構成する循環路、62…溶媒蒸気供給装置を構成する循環ポンプ。
Claims (5)
- ペースト状物が表面に付着される第1ロールと、
基材シートを搬送する第2ロールと、を有し、
前記第1ロールの表面に付着させたペースト状物と、前記第2ロールで搬送する基材シートとを接触させて前記基材シートに前記ペースト状物を転写して前記基材シートに前記ペースト状物の塗工部を形成する塗工装置であって、
前記第1ロールの表面と前記基材シートの接触部よりも前記基材シートの搬送方向下流側で、前記第1ロールの表面と前記基材シートの間に、前記ペースト状物の溶媒を蒸気化した溶媒蒸気を供給する溶媒蒸気供給装置を備えることを特徴とする塗工装置。 - 前記ペースト状物は、活物質を含む活物質ペーストであり、前記基材シートは金属箔であって、前記塗工部は電極の有する活物質ペーストの層である請求項1に記載の塗工装置。
- 前記溶媒蒸気供給装置は、前記第1ロールの表面と前記基材シートの間に形成された隙間に対し、前記溶媒蒸気を供給する供給装置と、前記隙間を吸引する吸引装置とを備える請求項1又は請求項2に記載の塗工装置。
- ペースト状物を第1ロールの表面に付着させるとともに、基材シートを第2ロールで搬送させ、
前記第1ロールの表面に付着させたペースト状物と、前記第2ロールで搬送する基材シートとを接触させて前記基材シートに前記ペースト状物を転写して前記基材シートに前記ペースト状物の塗工部を形成する塗工方法であって、
前記第1ロールの表面と前記基材シートの接触部よりも前記基材シートの搬送方向下流側で、前記第1ロールの表面と前記基材シートの間に、前記ペースト状物の溶媒を蒸気化した溶媒蒸気を供給した状態で前記ペースト状物を前記基材シートに転写することを特徴とする塗工方法。 - 前記第1ロールの表面に付着させたペースト状物と、前記第2ロールで搬送する前記基材シートとを接触させて前記基材シートに前記ペースト状物を転写した後、前記第2ロールと、前記第1ロールとを離間させ、前記接触と離間を交互に繰り返して前記基材シートに前記ペースト状物を間欠的に塗工し、前記第1ロールの表面が前記基材シートに接近したときに前記溶媒蒸気を供給する請求項4に記載の塗工方法。
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JP2013128742A JP2015003281A (ja) | 2013-06-19 | 2013-06-19 | 塗工装置及び塗工方法 |
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CN114602720A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-06-10 | 江西华昊新能源有限公司 | 一种锂电池电极片涂布装置 |
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2013
- 2013-06-19 JP JP2013128742A patent/JP2015003281A/ja active Pending
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CN114602720B (zh) * | 2022-03-21 | 2024-03-19 | 江西华昊新能源有限公司 | 一种锂电池电极片涂布装置 |
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