JP2015026471A - 塗工ヘッド及びこれを用いた塗工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】主スラリ状物質を精度よく安定的に吐出すること。【解決手段】複数種のスラリ状物質を吐出させる塗工ヘッド１０であって、塗工ヘッド１０本体内部における主スラリ状物質の通路３３には主スラリ状物質の塗工に供されるスラリ状物質を滞留させるチャンバー部３７，４１がダイホルダー３２，３１にそれぞれ形成され、ダイプレート２８，２９，３０の開口部を通して両者のチャンバー部３７，４１が連通されている。【選択図】図６

Description

本発明は、例えばラミネート型の薄型二次電池に適用される活物質、短絡防止用樹脂、活物質保護層に例示される複数種類の層を構成する材料のスラリを塗工する塗工ヘッドとこれを用いた塗工装置に関する。

例えばラミネートフィルム外装体を使用した薄型リチウムイオン二次電池として、正極電極シートと負極電極シートをセパレータとともに複数組積層した電極積層体をラミネートフィルム外装体の内部に格納したものが知られている。そして、正極電極シートおよび負極電極シートは共にアルミニウムその他の金属箔からなる集電体であって、リード部となる集電体露出部を残して、正極電極シートについては集電体上に正極活物質層が、負極電極シートについては集電体上に負極活物質層がそれぞれ形成されている。

この場合において、集電体露出部には短絡防止を目的として絶縁層が活物質層と接するように形成される。例えば、特許文献１に開示された薄型二次電池の製造過程では、絶縁層は絶縁材スラリを塗工ヘッドによって塗布することにより形成される。本塗工工程では、単一の塗工ヘッドによって単一種のスラリ状物質を塗布する形態となっているが、製造効率の観点から、単一の塗工ヘッドを用いて複数種のスラリ状物質例えば活物質スラリ及び絶縁材スラリを塗布する態様も考えられる。

特開２０１１−２１６４０３号公報

しかしながら、単一の塗工ヘッドにより複数種類のスラリ状物質を塗布する場合、特に、主スラリ状物質は副スラリ状物質と比べてより多い量をより精度良く安定して吐出させる必要がある用途に使用する場合、塗工ヘッド本体内部のスラリ状物質の通路に、塗工に供されるスラリ状物質を滞留させるチャンバー部が塗工ヘッドの片側のみにしか設けられないため、チャンバー容量が足りなくなることがある。一方、主スラリ状物質に十分なチャンバー容量を確保しようとすると、塗工ヘッド本体が大型化する。

本発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、その課題は主スラリ状物質を精度よく安定的に吐出できる塗工ヘッドとこれを用いた塗工装置の提供にある。

そこで、本発明の塗工ヘッドは、複数種のスラリ状物質を吐出させる塗工ヘッドであって、塗工ヘッド本体内部には主スラリ状物質の塗工に供されるスラリ状物質を滞留させるチャンバー部が上下のダイホルダーの両方に形成され、ダイホルダー間のダイプレートの開口部を通して両者を連通させている。

本発明によれば、上下のダイホルダーの両方に形成したチャンバー部と、ダイホルダー間を連通するダイプレートの開口部によって、主スラリ状物質のチャンバー容量を確保できる。

本発明によれば、主スラリ状物質のチャンバー容量を確保できるので、主スラリ状物質を精度よく安定的に吐出できる。

ラミネートフィルム外装体型の薄型リチウムイオン二次電池の概略構造を示す図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は同図（Ａ）のａ−ａ線に沿った拡大断面図。 図１に示した電池における電極積層体の分解説明図。 図１，２に示した電極積層体に使用される正極電極シートの構造を示す図で、（Ａ）は平面説明図、（Ｂ）の同図（Ａ）の正面説明図。 本発明に係る製造方法の第１の実施の形態を示す図で、製造工程全体の模式的説明図。 図４の要部拡大説明図。 図５の塗工装置における塗工ヘッドの詳細を示す図で、（Ａ）は同図（Ｄ）のａ−ａ線に沿う断面説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）の平面説明図、（Ｃ）は同図（Ａ）の下面図、（Ｄ）は同図（Ａ）の右側面説明図。 図６の塗工ヘッドの構成要素である第１〜第３のダイプレートそれぞれの平面説明図。 図４の製造工程での進捗状況を示す説明図。 図８に続く製造工程での進捗状況を示す説明図。 図４の第１裁断機の詳細を示す要部斜視図。 本発明に係る製造方法の第２の実施の形態を示す図で、図４の製造工程での進捗状況を示す説明図。 図１１に続く製造工程での進捗状況を示す説明図。 塗工ヘッドの第２の態様を詳細に示す図で、（Ａ）は同図（Ｄ）のａ−ａ線に沿う断面説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）の平面説明図、（Ｃ）は同図（Ａ）の下面図、（Ｄ）は同図（Ａ）の右側面説明図。 図１３の塗工ヘッドの構成要素である第１〜第３のダイプレートそれぞれの平面説明図。 図１３の塗工ヘッドによって主材層と副材層と積層された基材を示す図で、（Ａ）は当該基材の平面説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）のａ−ａ線に沿う断面説明図。 塗工ヘッドの第３の態様を示す断面説明図。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

［第一の実施形態］
図１〜９は本発明に係る塗工ヘッドを用いて二次電池用電極シートを製造する具体的な形態を示す。図１は、ラミネートフィルム外装体型の薄型リチウムイオン二次電池（以下、単に二次電池と言う。）１であって、端子（タブ）として機能する一対の集電体リード部５ｂ，５０ｂが外装体の同一辺から突出するように配置された電極積層体Ｍに使用される電極シートを製造する場合の例を示している。

そして、図１の（Ａ）は二次電池１の平面図を、図１の（Ｂ）は同図（Ａ）のａ−ａ線に沿った拡大断面図をそれぞれ示している。また、図２は図１における電極積層体Ｍの分解説明図を、図３は図２における正極電極シート２単体での詳細をそれぞれ示している。

図１，２に示すように、二次電池１は、共に矩形状をなす正極としての正極電極シート２と負極としての負極電極シート３との間にセパレータＳを挟み込みながらそれらを多数組積層した電極積層体Ｍを主要素として、電極積層体Ｍを互いに接合された外装体としての複合構造の一対のラミネートフィルム４内に封入したものである。

電極シートは、一例として、正極電極シート２はアルミニウムを、負極電極シート３は銅を集電体とするものであって、いずれも幅狭のいわゆる集電体リード部５ｂまたは５０ｂとなる集電体露出部（活物質未塗布部）を残して、正極電極シート２については集電体５のうち集電体本体部５ａ上に正極活物質層が、負極電極シート３については同じく集電体本体部上に負極活物質層がそれぞれ形成されているものである。そして、セパレータＳを介して正極電極シート２と極電極シート３とを交互に積層してなる電極積層体Ｍは、集電体リード部５ｂ，５０ｂのそれぞれの一部が外装体である一対のラミネートフィルム４の同一辺から外部に端子（タブ）として突出するようにして、それらの一対のラミネートフィルム４の周縁部同士が重ね合わされた上で熱融着等の手段により互いに接合される。このように周縁部同士が互いに接合された袋状の一対のラミネートフィルム４により電極積層体Ｍが包囲され、内部には電解液が封入されることになる。

なお、図１の例では、集電体リード部５ｂ，５０ｂのそれぞれの一部が端子（タブ）として外装体である一対のラミネートフィルム４の外部に突出しているが、この構造に代えて、正極側の集電体リード部５ｂに正極端子を、負極側の集電体リード部５０ｂの負極端子をそれぞれ電気的に接続し、これらの正極端子および負極端子が外装体である一対のラミネートフィルム４の同一辺から外部に突出する構造としても良い。

図３は図１，２における電極積層体Ｍのうち正極電極シート２単体での状態を示していて、この正極電極シート２は、例えばアルミニウム箔からなる集電体５を母体とし、集電体５は集電体本体部５ａとこの集電体本体部５ａから延長形成された集電体リード部５ｂとから構成されている。集電体５のうち集電体本体部５ａ上には正極活物質層６が形成されているとともに、この正極活物質層６が形成された集電体本体部５ａよりも幅狭の集電体露出部（活物質未塗布部）が集電体リード部５ｂとして集電体本体部５ａから延長されるかたちで付帯している。そして、正極活物質層６と集電体リード部５ｂとの境界部には、両者にまたがるようにして短絡防止のための絶縁材層７が形成されている。

正極活物質層６は、例えば溶剤で溶いたマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ₂Ｏ₄）とバインダであるＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニデリン）とを混合した流動性のある活物質スラリを集電体本体部５ａ上に所定厚みで塗布した上で、これを乾燥させて定着させることにより形成される。また、絶縁材層７としては、例えばアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）と活物質スラリのバインダと同じＰＶＤＦとの混合物が用いられる。

このような構造は、集電体５および活物質６の材質は異なるものの、負極電極シート３についても基本的に同様である。ここで、絶縁材層７は、正極電極シート２および負極電極シート３のうち少なくともいずれか一方に形成されていれば良い。また、図３では、集電体本体部５ａの片面にのみ正極活物質層６および絶縁材層７を形成する場合の例を示しているが、集電体本体部５ａの両面に正極活物質層６を絶縁材層７とともに形成しても良い。さらに、図３における集電体５、正極活物質層６および絶縁材層７のそれぞれの厚み寸法は、構造上の理解を容易にするために誇張して描いてあり、実際の製品の厚み寸法を示しているものではない。

図４は例えば正極電極シート２の製造工程全体の概略を模式的に示している。同図に示す製造工程では、集電体５の母体となる所定幅で且つ長尺箔状の集電体シート５Ａが幾重にも巻かれたシートロールとしての集電体ロール（送り出しロール）８と、塗工装置９の塗工ヘッド（ダイコーター）１０と、乾燥機１１と、引き取りロール１２と、第１裁断機１３と、第２裁断機１４と、回収エリア１６と、仕上げ裁断機１７と、を備えている。

集電体ロール８から送り出された長尺箔状の集電体シート５Ａは、塗工装置９のシート搬送部９１を構成するガイドロール１７，１９、バックアップロール１８および引き取りロール１２に巻き掛けられるようにして案内される。そして、その巻き掛け状態をもって集電体シート５Ａに所定の張力が付与されながら所定速度で走行して、第１裁断機１３側に引き取られる。

塗工ヘッド１０はバックアップロール１８による集電体５Ａの巻き掛け部位に近接するように配置される。集電体シート５Ａがバックアップロール１８にバックアップされながら走行する過程で、後述する塗工ヘッド１０の吐出口から活物質スラリおよび絶縁材スラリが吐出されて、集電体シート５Ａに所定厚みで塗布（塗工）される。集電体シート５Ａに塗布された活物質スラリおよび絶縁材スラリは乾燥機１１を通過する過程で乾燥されて活物質層６および絶縁材層７のそれぞれの塗膜として集電体シート５Ａに定着し、ガイドロール１９および引き取りロール１２を経て第１裁断機１３側に引き取られる。

ここで、正極電極シート２として、図３に示したように集電体５の片面に正極活物質層６および絶縁材層７を形成したタイプのほか、集電体５の両面に正極活物質層６および絶縁材層７を形成したタイプのものがあることは先に述べた。このような両面に正極活物質層６および絶縁材層７を有する正極電極シートを製造する場合には、乾燥機１１を経ることで片面に正極活物質層６および絶縁材層７が形成された集電体シート５Ａを引き取りロール１２にて一旦巻き取ってロール状にした上で、このロール状の集電体シート５Ａを図４の集電体ロール８として供給して、もう一方の面に正極活物質層６および絶縁材層７を形成することになる。

そして、引き取りロール１２の後段の第１裁断機１３、第２裁断機１４および仕上げ裁断機１６において、後述するように長尺な集電体シート５Ａを複数の切断線で裁断することにより、図３に示したような短冊状の複数の正極電極シート２が得られることになる。

図５は図４における塗工装置９の詳細を示していて、本実施の形態では、共通且つ単一の塗工ヘッド１０にて図３の正極活物質層６となる活物質スラリおよび絶縁材層７となる絶縁材スラリの双方を同時またはほぼ同時に集電体シート５Ａ（５）に塗布するところに特徴がある。

図５に示すように、塗工装置９は、塗工ヘッド１０，シート搬送部９１のほか、活物質スラリ（主スラリ状物質）６Ａと絶縁材スラリ（副スラリ状物質）７Ａのスラリ供給部９２を備える。

スラリ供給部９２は、活物質スラリ６Ａと絶縁材スラリ７Ａ個別に貯留されたスラリ状物質供給源としてのスラリタンク２０，２１を有しており、塗工ヘッド１０に対して一方のスラリタンク２０から活物質スラリ６Ａをポンプ２２によって供給するほか、他方のスラリタンク２１から絶縁材スラリ７Ａをポンプ２３によって供給する。なお、活物質スラリ６Ａ，絶縁材スラリ７Ａのそれぞれのスラリ供給経路２４，２５には開閉バルブ２６または２７を設けてある。そして、塗工ヘッド１０からの活物質スラリ６Ａおよび絶縁材スラリ７Ａのそれぞれの吐出および吐出停止のタイミングは、図示外のコントローラによって制御される。

また、図６は塗工ヘッド１０の詳細を示していて、この塗工ヘッド１０は、図７に示した第１〜第３のダイプレート２８，２９，３０同士を重ね合わせるとともに、アッパー側およびロア側のダイホルダー３１，３２間にそれらのダイプレート２８〜３０を挟み込んだ上で、図示外のボルト等にて締結することにより構成されている。

アッパー側のダイホルダー３１には、図６に示すように断面が半円状で第１のダイプレート２８から見て長方形状のチャンバー部４１とともにエア抜き穴４２が開口形成されていて、このエア抜き穴４２は塗工ヘッド１０内の活物質スラリの通路３３に連通しているとともに、エア抜き穴４２の開放側には開閉弁４３を付帯させてある。

また、ロア側のダイホルダー３２には、同図に示すように断面が半円状で第３のダイプレート３０から見て長方形状のチャンバー部３７，３８とともに活物質スラリの流入口３９と絶縁材スラリの流入口４０とがそれぞれ開口形成されていて、図５に示すように、活物質スラリの流入口３９は活物質スラリの供給経路２４に、絶縁材スラリの流入口４０は絶縁材スラリの供給経路２５にそれぞれ接続されることになる。

最上段の第１のダイプレート２８は、図７の（Ａ）に示すように、その中央部に比較的大きな矩形状の開口部２８ａが形成されていることにより、第１のダイプレート２８自体がいわゆる中抜き枠状のものとして形成されている。この開口部２８の大きさはアッパー側のダイホルダー３１のチャンバー４１を包含するようにしている。また、中央部の第２のダイプレート２９は、同図（Ｂ）に示すように、第１のダイプレート２８側の開口部２８ａと重なり合う比較的小さな開口部２９ａが形成されている。さらに、最下段の第３のダイプレート３０には、同図（Ｃ）に示すように、第２のダイプレート２９側の開口部２９ａと同じ大きさで且つロア側のダイホルダー３２のチャンバー部３７と重なり合う開口部３０ａが設けられているとともに、ダイホルダー３２のチャンバー部３８と重なり合う比較的小さな二つの開口部３０ｂが形成されている。さらに、これらの二つの開口部３０ｂの一辺部には開口部３０ｂよりも幅狭のスロット部３０ｃが延長形成されている。なお、幅狭でなく同じ幅でも良い。

そして、先に述べたように、図７に示した第１〜第３のダイプレート２８〜３０同士を重ね合わせるとともに、図６に示すように、アッパー側およびロア側のダイホルダー３１，３２間にそれらのダイプレート２８〜３０を挟み込んだ上で、図示外のボルト等にて締結することにより、同図から明らかなように、塗工ヘッド１０の内部には活物質スラリの通路３３と絶縁材スラリの通路３４とが形成されるとともに、塗工ヘッド１０の先端面には、第２のダイプレート２９を挟んでその下方側に絶縁材スラリの通路３４に連通する左右一対の絶縁材スラリの吐出口３５が、第２のダイプレート２９の上方側に活物質スラリの通路３３に連通する活物質スラリの吐出口３６がそれぞれ開口形成される。

活物質スラリは絶縁材スラリよりも多い量を高い精度で安定して吐出させる必要があるため、該当するチャンバー部の容量を大きく確保する必要がある。そこで、一つの塗工ヘッド１０で活物質スラリおよび絶縁材スラリの二種類のスラリをほぼ同時に吐出する場合に、アッパー側のダイホルダー３１およびロア側のダイホルダー３２のうちいずれか一方のダイホルダーから活物質スラリを流入させ、他方のダイホルダーから絶縁材スラリを流入させようとすると、チャンバー部は片側のみとなりチャンバー部の容積が不足することが考えられる。

そのため、図６，７に示す塗工ヘッド１０では、アッパー側のダイホルダー３１のチャンバー部４１とロア側のダイホルダー３２のチャンバー部３７との間に、第１のダイプレート２８の開口部２８ａ、第２のダイプレート２９の開口部２９ａ、第３のダイプレート３０の開口部３０ａをそれぞれ設け、これらを連結することで十分な容量を確保するようにしている。このような構造では、アッパー側のダイホルダー３１のチャンバー部４１にエアが溜まってしまうことも考えられるため、エア抜き穴４２と開閉弁４３を設けている。

図８は図４，５に示した塗工装置９による塗工工程の詳細を示している。同図に示すように、図４の集電体ロール８から引き出された所定幅で且つ長尺な集電体シート５Ａがバックアップロール１８にてバックアップされながら矢印Ｑ１方向に所定速度で連続的に走行している。また、図４，５に示すように、集電体シート５Ａをはさんでバックアップロール１８と対向配置された塗工ヘッド１０は定位置固定式のものとなっていて、塗工ヘッド１０からは活物質スラリと絶縁材スラリとが同時に吐出されるようになっている。ただし、後述するように、活物質スラリが連続吐出であるのに対して、絶縁材スラリは間歇吐出となっている。

なお、図６の（Ａ），（Ｄ）に示した塗工ヘッド１０に対する集電体シート５Ａの走行方向は上向きとなるが、図８，９では、説明の都合上、集電体シート５Ａの走行方向を下向きとしてある。

図８の（ａ）〜（ｆ）に示すように、バックアップロール１８にバップアップされている長尺な集電体シート５Ａが連続的に走行している過程で、塗工ヘッド１０から図５のように活物質スラリ６Ａおよび絶縁材スラリ７Ａの双方を吐出すると、活物質スラリ６Ａが集電体シート５Ａの長手方向に所定幅で連続的に塗布されるとともに、活物質スラリ６Ａの塗布幅の両端部において絶縁材スラリ７Ａが所定の間隔（ピッチ）で集電体シート５Ａの長手方向に間歇的に塗布される。

この場合において、絶縁材スラリ７Ａの塗布位置においてその絶縁材スラリ７Ａの吐出タイミングを活物質スラリ６Ａのそれよりもわずかに先行させることで、活物質スラリ６Ａと絶縁材スラリ７Ａとは集電体シート５Ａの幅方向で所定量だけ互いにオーバーラップするかたちとなる。また、絶縁材スラリ７Ａを含む活物質スラリ６Ａの塗布幅は集電体シート５Ａの幅寸法よりも小さいものとされる。

こうして活物質スラリ６Ａおよび絶縁材スラリ７Ａの双方が塗布された集電体シート５Ａは、図４に示した乾燥機１１を経ることにより、それらの活物質スラリ６Ａおよび絶縁材スラリ７Ａがそれぞれ乾燥・固化することにより集電体シート５Ａに定着して、活物質層６および絶縁材層７となる。

なお、図８では集電体シート５Ａ上の一条の連続塗工の例を示したが、これに限るものではなく、二条以上の複数条の塗工も可能である。

図９は図４の乾燥機１１を経た後の第１裁断機１３、第２裁断機１４および仕上げ裁断機１６での裁断工程の詳細を示している。

図９の（ａ），（ｂ）のほか図１０に示すように、第１裁断機１３ではガイドロール４４，４５，４６のほかロータリーカッター４７が用意されており、所定速度で走行する集電体シート５Ａにロータリーカッター４７を当てることで、集電体シート５Ａの長手方向に沿った切断線、すなわち集電体シート５Ａを幅方向に二分する切断線Ｃ１にて集電体シート５Ａを幅狭の二つの幅狭集電体シート５Ｂに切断する。そして、二分された幅狭集電体シート５Ｂは後段の第２裁断機１４側に引き取られる。なお、二分しない実施の形態、つまり図９の左側だけの一条の場合には切断線Ｃ１は必要ない。

一方、第２裁断機１４では図示しない直刃式の複数のカッターが用意されており、図９の（ｂ），（ｃ）に示すように、先の集電体シート５Ａの長手方向に沿った切断線Ｃ１に直交する切断線、すなわち集電体シート５Ａの幅方向に沿った複数（４本）の切断線Ｃ２にてそれぞれの幅狭集電体シート５Ｂをその長手方向で切断・分割して、それぞれの幅狭集電体シート５Ｂから三つの短冊状の電極シート素片５Ｃを個別に切り出す。これにより、当初の集電体シート５Ａの長手方向の連続性が断たれて、第２裁断機１４を経ることで当初の幅寸法Ｗの集電体シート５Ａから合計で６枚の短冊状の電極シート素片５Ｃが同時に切り出されたことになる。そして、第２裁断機１４にて得られた合計６枚の短冊状の電極シート素片５Ｃは、整列・積層されて後段の回収エリア１５に一旦回収される。

ここで、図９の（ｄ）に示すように、それぞれの短冊状の電極シート素片５Ｃには、活物質層６と同じ幅の集電体露出部または活物資未塗布部が不完全集電体リード部（集電体延長部）２Ａとして付帯している。そこで、図４の回収エリア１５に回収された複数枚の短冊状の電極シート素片５Ｃは、さらに後段の仕上げ裁断機１６に送られ、図９の（ｄ），（ｅ）に示すように、互いに直交する２本の切断線Ｃ３にて不完全集電体リード部２Ａの一部を切断除去する。こうすることにより、図３に示したように、正極活物質層６が表面に形成された集電体本体部５ａと、集電体本体部５ａの一辺側で接続されこの一辺部よりも幅狭の集電体リード部５ｂと、を有する正極電極シート２が初めて得られることになる。

以上の説明から明らかなように、図４，５の塗工装置９での作業が活物質スラリ６Ａおよび絶縁材スラリ７Ａの塗工のための塗工工程に相当し、乾燥機１１での乾燥作業が乾燥工程に相当する。また、図４の第１裁断機１３および第２裁断機１４での裁断（切断）作業が複数枚の電極シート素片５Ｃを形成する切断工程に相当し、同様に図４の仕上げ切断機１６での裁断（切断）作業が電極シート素片５Ｃを電極シート２に仕上げる仕上げ切断工程に相当する。

このように本実施の形態によれば、絶縁テープに代えて絶縁材スラリ７Ａを塗布し乾燥することで、正極電極シート２における正極活物質層６と集電体リード部５ｂとの境界部に絶縁材層７を形成するようにしているので、絶縁テープを用いる場合と比べて低コスト化とともに製造ラインの高速化を図ることができ、生産性に優れたものとなる。特に、絶縁材スラリ７Ａを活物質スラリ６Ａとともに塗布した上で双方のスラリ６Ａ，７Ａを実質的に同時に乾燥させることで、絶縁材スラリ７Ａ単独での乾燥工程を廃止できるから、製造工程の簡略化とともに製造コストの一層の低減化が図れるようになる。その上、不完全集電体リード部２Ａの一部を絶縁材層７の幅寸法に略合わせて切断するため、絶縁材層７の切断が抑制されるので、それらの絶縁材スラリ７Ａの無駄がなく、これによってもまた一段と低コスト化に寄与できる。また、絶縁材層７と活物質スラリ６Ａとの重なりを少なくできるので、活物質スラリの有効面積の減少を最小化することができる。

また、塗工ヘッド１０の本体内部には、活物質スラリ６Ａを滞留させるチャンバー部３７，４１が上下に形成されて連通しているので、スラリ６Ａを精度よく安定して吐出させるのに必要なスラリ６Ａのチャンバー容量を確保できる。したがって、絶縁材スラリ７Ａよいも多い量の活物質スラリ６Ａを精度よく安定的に塗工できる。

そして、アッパー側のダイホルダー３１のチャンバー部４１にはエア抜き穴４２が形成されており、チャンバー部４１内に溜まったエアを放出できるので、活物質スラリ６Ａをより一層安定的に吐出させることができる。

なお、本実施の形態の電極シートの製法は、先に述べたように、集電体５の両面に絶縁材層７とともに活物質層６を有するタイプの電極シートの製造にも適用できるほか、図１，２に示した負極電極シート３の製造にも同様に適用できることは言うまでもない。

また、上記実施の形態では、図８に示すように、絶縁材スラリ７Ａは集電体シート５Ａの長手方向に沿って間歇的に塗布する一方で、活物質スラリ６Ａは集電体シート５Ａの長手方向に沿って連続的に塗布するようにしているが、図８の（ｃ）の絶縁材スラリ７Ａを含む６枚分の活物質スラリ６Ａを集電体シート５Ａの長手方向に沿って間歇的に塗布することも可能である。

さらには、絶縁材スラリ７Ａを集電体シート５Ａの長手方向に沿って連続的に塗布するとともに、活物質スラリ６Ａを集電体シート５Ａの長手方向に沿って連続的に塗布することも可能である。

［第二の実施形態］
図１１，１２は図４とほぼ同様の製造工程を前提とした本発明に係る製造方法の第２の実施の形態を示している。

図１１において、符号Ｑ１は図４の集電体ロール８から引き出された長尺な集電体シート５Ａの走行方向を示していて、同図（ａ）に示すように、最初に集電体シート５Ａの幅方向の三箇所に間歇的に絶縁材スラリ７Ａを塗布し、次いで同図（ｂ）に示すように、複数の絶縁材スラリ７Ａとオーバーラップするように活物質スラリ６Ａを集電体シート５Ａの幅方向全幅にわたってストライプ状に塗布する。このような複数の絶縁材スラリ７Ａの塗布と活物質スラリ６Ａのストライプ状の塗布とを１サイクルとして、同図（ｃ），（ｄ）に示すように、上記サイクルを集電体シート５Ａの長手方向で間歇的に繰り返す。

ここで、上記のような活物質スラリ６Ａおよび絶縁材スラリ７Ａの塗工は、図６に示したような塗工ヘッド１０を活物質スラリ６Ａ用のものと絶縁材スラリ７Ａ用のものとにそれぞれ独立させ、それら二つの塗工ヘッドを集電体シート５Ａの走行方向において直列に配置することで容易に実施可能である。

なお、図８のように幅方向に二つの絶縁材を配置する場合には、図７で示した第３のダイプレート３０のように二本のスロット３０ｃで良いが、図１１で示すように幅方向に三つの絶縁材を配置するには、図７の第３のダイプレート３０のスロット３０ｃを３本とすることで実現可能となる。

続いて、図１２の（ａ），（ｂ）に示すように、図４の第１裁断機１３にて、集電体シート５Ａの長手方向に沿った切断線、すなわち集電体シート５Ａを幅方向に三等分する二本の切断線Ｃ４にて集電体シート５Ａを幅狭の三つの幅狭集電体シート５Ｄに切断する。

さらに、図１２の（ｃ）に示すように、図４の第２裁断機１４にて、先の集電体シート５Ａの長手方向に沿った切断線Ｃ４に直交する切断線、すなわち集電体シート５Ａの幅方向に沿った複数の切断線Ｃ５にて長手方向で三つの幅狭電極シート素片５Ｄをそれぞれ切断・分割して、それぞれの幅狭集電体シート５Ｄから三つの短冊状の電極シート素片５Ｅを個別に切り出す。これにより、当初の集電体シート５Ａの長手方向の連続性が断たれて、第２裁断機１４を経ることで当初の幅寸法Ｗの集電体シート５Ａから合計で６枚の短冊状の電極シート素片５Ｅが同時に切り出されたことになる。そして、第２裁断機１４にて得られた合計６枚の短冊状の電極シート素片５Ｅは、整列・積層されて後段の回収エリア１５に一旦回収される。

続いて、図４の回収エリア１５に回収された複数枚の短冊状の電極シート素片５Ｅは、さらに後段の仕上げ裁断機１６に送られ、図１２の（ｃ），（ｄ）に示すように、互いに直交する２本の切断線Ｃ６にて不完全集電体リード部（集電体延部）２Ａの一部を切断除去する。こうすることにより、図３に示したような正極電極シート２が得られることになる。

この第２の実施の形態においても先の第１の実施の形態と同様の効果が得られることは言うまでもない。

［第三の実施形態］
図１３は本発明に係る塗工ヘッドの他の形態を示す。図示された塗工ヘッド５０は、図１５に例示されたように基材シート５Ｆ上の主材からなる主材層６Ｂを副材からなる副材層７Ｂによって被覆させるものであって、図６の塗工ヘッド１０におけるダイプレート３０がダイプレート４８に置き換えられた構成となっている。

塗工ヘッド５０は、図１４に示したダイプレート４８，２９，２８同士を重ね合わせるとともに、アッパー側およびロア側のダイホルダー５１，５２間にダイプレート４８，２９，２８を挟み込んだ上で、図示外のボルト等にて締結することにより構成されている。

アッパー側のダイホルダー５１には、図１３（Ａ）に示すように断面が半円状でダイプレート４８から見て長方形状のチャンバー部５７，５８と共にエア抜き穴５９、副材のスラリ状物質（以下、副スラリ状物質）の流入口６０が開口形成されている。エア抜き穴５９はチャンバー部５７に連通している。エア抜き穴５９の開放側には開閉弁４３を付帯させてある。流入口６０はチャンバー部５８に連通している。流入口６０は図示省略の副スラリ状物質の供給経路にそれぞれ接続されることになる。

また、ロア側のダイホルダー５２には、同図に示すように断面が半円状でダイプレート２８から見て長方形状のチャンバー部６１とともに主材のスラリ状物質（以下、主スラリ状物質）の流入口６２が開口形成されている。主スラリ状物質の流入口６２はチャンバー部６１に連通している。流入口６２は図示省略の主スラリ状物質の供給経路にそれぞれ接続されることになる。

ダイプレート４８には、図１４（Ａ）に示すように、ダイプレート２９側の開口部２９ａと同じ大きさで且つダイホルダー５１のチャンバー部５７と重なり合う開口部４８ａが設けられているとともに、ダイホルダー５１のチャンバー部５８と重なり合う、ダイプレート２８の開口部２８ａよりも幅広の矩形状の開口部４８ｂが設けられている。

そして、先に述べたように、図１４に示したダイプレート４８，２９，２８同士を重ね合わせるとともに、図１３に示すように、アッパー側およびロア側のダイホルダー５１，５２間にそれらのダイプレート４８，２９，２８を挟み込んだ上で、図示外のボルト等にて締結することにより、同図から明らかなように、塗工ヘッド５０の内部には主スラリ状物質の通路５３と副スラリ状物質の通路５４とが形成される。また、塗工ヘッド５０の先端面には、ダイプレート２９の上方側に通路５４に連通する副スラリ状物質の吐出口５６が形成される。一方、ダイプレート２９を挟んでその下方側に通路５３に連通する、吐出口５６よりも幅狭の主スラリ状物質の吐出口５５が開口形成される。

図５を参照しながら基材シート５Ｆ上に主材層６Ｂ，副材層７Ｂを形成させる塗工工程について説明する。

同図に示された塗工装置の要部においては、塗工ヘッド１０に代えて塗工ヘッド５０が適用される。スラリタンク２０，２１には予め主スラリ状物質，副スラリ状物質がそれぞれ貯留される。そして、所定幅で且つ長尺な基材シート５Ｆはバックアップロール１８にてバックアップされながら矢印方向に所定速度で連続的に走行する。塗工ヘッド１０からは主スラリ状物質と副スラリ状物質とが同時に連続的に吐出される。主スラリ状物質，副スラリ状物質が集電体シート５Ａの長手方向に所定の長さで塗布された時点で、塗工ヘッド５０からの主スラリ状物質の吐出が停止され、その直後に副スラリ状物質の吐出が停止される。

この主スラリ状物質および副スラリ状物質の双方が塗布された基材シート５Ｆは、図４に示された乾燥機１１を経ることにより、各スラリ状物質がそれぞれ乾燥・固化し、図１５に示したように基材シート５Ｆ上には主材層６Ｂを被覆させた副材層７Ｂが形成される。

以上のように、塗工ヘッド５０の本体内部においては、主スラリ状物質のチャンバー部５７，６１が、上下のダイホルダー５１，５２のそれぞれに設けられ、両者がダイプレート４８，２９，２８の開口部４８ａ，２９ａ，２８ａを通して連通している。したがって、副スラリ状物質よりも多い量の主スラリ状物質を精度よく安定して吐出させるのに必要な主スラリ状物質のチャンバー容量を確保できる。

塗工ヘッド５０は、例えば、基材シート５Ｆが磁気テープであり、このシート５Ｆに主材層６Ｂである比較的肉厚の磁気層を副材層７Ｂである薄膜の保護層によって保護する多層構造の積層体を製造する場合に有効に適用できる。

尚、本発明の塗工ヘッドは、二層塗工方式の塗工ヘッドに限定することなく、三層以上の多層塗工方式の塗工ヘッドの態様を採ってもよい。多層塗工方式の塗工ヘッドの場合でも、ヘッド本体に各スラリ状物質を滞留させるチャンバー部が形成される。さらに、各スラリ状物質の流入口は塗工ヘッド本体の同一側面部に形成するよい。

例えば図１６に示された塗工ヘッド７０は、三層塗工方式の塗工ヘッドであって、図１３の塗工ヘッド５０のヘッド本体内部において、第二の副スラリ状物質の通路が追加形成され、この通路にもチャンバー部７２が形成されている。

塗工ヘッド７０は、ダイプレート７１，４８，２９，２８同士を重ね合わせるとともに、ダイホルダー５１，５２間にそれらのダイプレート７１，４８，２９，２８を挟み込んだ上で、図示外のボルト等にて締結することにより構成されている。

ダイホルダー５１には、チャンバー部５７，５８、流入口５９，６０に加えて、図１６に示すように、容積がチャンバー部３７，３８よりも小さく且つ断面が半円状でダイプレート７１から見て長方形状のチャンバー部７２が形成されている。さらに、第二の副スラリ状物質の流入口７３がチャンバー部７２に連通して開口形成されている。流入口７３は図示省略の第二の副スラリ状物質の供給経路にそれぞれ接続されることになる。

そして、先に述べたように、ダイプレート７１，４８，２９，２８同士を重ね合わせるとともに、図１６に示すように、ダイホルダー５１，５２間にそれらのダイプレート７１，４８，２９，２８を挟み込んだ上で、図示外のボルト等にて締結することにより、同図から明らかなように、塗工ヘッド７０の内部には、主スラリ状物質の通路５３と、第一の副スラリ状物質の通路５４と、に加えて、第二の副スラリ状物質の通路７４が形成される。また、塗工ヘッド７０の先端面には、ダイプレート２９のダイホルダー５２側に主スラリ状物質の通路５３に連通する主スラリ状物質の吐出口５６が形成される。さらに、第２のダイプレート２９を挟んでそのダイホルダー５１側に第一の副スラリ状物質の通路５４に連通する第一の副スラリ状物質の吐出口５５が開口形成される。そして、ダイプレート７１を挟んでそのダイホルダー５１側に第二の副スラリ状物質の通路７４に連通する第二の副スラリ状物質の吐出口７５が開口形成される。

この塗工ヘッド７０によっても上述の塗工ヘッド５０と同様の効果が得られることは言うまでもない。

２…正極電極シート
２Ａ…不完全集電体リード部
５…集電体
５Ａ…集電体シート
５Ｂ…幅狭集電体シート
５ｂ…集電体リード部
５Ｃ…電極シート素片
５Ｄ…幅狭集電体シート
５Ｅ…電極シート素片
６…正極活物質層
６Ａ…活物質スラリ（主スラリ状物質）
７…絶縁材層
７Ａ…絶縁材スラリ（副スラリ状物質）
８…集電体ロール
９…塗工装置
１０，５０，７０…塗工ヘッド
１８…バックアップロール
２８…第１のダイプレート
２８ａ…開口部
２９…第２のダイプレート
２９ａ…開口部
３０…第３のダイプレート
３０ａ…開口部
３０ｂ…開口部
３１，５１…アッパー側のダイホルダー
３２，５２…ロア側のダイホルダー
３３…活物質スラリの通路
３５…絶縁材スラリの吐出口
３６…活物質スラリの吐出口
３７，３８，４１，５７，６０，６１…チャンバー部
３８…チャンバー部
３９，４０…流入口
４２，５９…エア抜き穴
４８，２９，７１…ダイプレート
９１…シート搬送部（搬送部）
９２…スラリ供給部（供給部）
Ｃ１〜Ｃ６…切断線
Ｓ…セパレータ
Ｍ…電極積層体

Claims (7)

1. 複数種のスラリ状物質を吐出させる塗工ヘッドであって、
   塗工ヘッド本体内部には主スラリ状物質の塗工に供されるスラリ状物質を滞留させるチャンバー部が上下のダイホルダーの両方に形成され、ダイホルダー間のダイプレートの開口部を通して両者を連通させたことを特徴とする塗工ヘッド。
2. 前記塗工ヘッド本体内部の主スラリ状物質の通路には主スラリ状物質として二次電池の活物質のスラリが供給されることを特徴とする請求項１に記載の塗工ヘッド。
3. 前記塗工ヘッド本体内部の副スラリ状物質の通路には当該物質として前記二次電池の短絡防止用樹脂のスラリが供給されることを特徴とする請求項２に記載の塗工ヘッド。
4. 前記塗工ヘッド本体内部の副スラリ状物質の通路には当該物質として前記二次電池の活物質保護材のスラリが供給されることを特徴とする請求項２に記載の塗工ヘッド。
5. 前記塗工ヘッド本体内部において、主スラリ状物質の流入口が形成された側面部と反対側の側面部に主スラリ状物質の通路のエア抜き穴が形成されたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の塗工ヘッド。
6. 請求項１に記載の塗工ヘッドと、
   前記スラリ状物質を前記塗工ヘッドに供給する供給部と、
   前記スラリ状物質が塗布されるシート状の基材の面を前記塗工ヘッドのスラリ状物質の吐出口と相対させて当該基材を搬送させる搬送部と
   を備えたこと
   を特徴とする塗工装置。
7. 主材の層が副材の層によって被覆されるように当該主材並びに副材のスラリ状物質を塗工する塗工装置であって、
   主スラリ状物質として前記主材のスラリ状物質を吐出すると共に副スラリ状物質として前記副材のスラリ状物質を吐出する請求項１に記載の塗工ヘッドを備え、
   この塗工ヘッドにおける前記主材のスラリ状物質の吐出口は前記副材のスラリ状物質のスラリの吐出口よりも幅狭であること
   を特徴とする塗工装置。

Images