JP2021178271A - 粉体塗工装置、エネルギーデバイスの製造方法、電池用正極、及び電池用負極 - Google Patents

Abstract

【課題】部材の表面上に膜厚のばらつきが少ない粉体層を形成することができる粉体塗工装置、エネルギーデバイスの製造方法、電池用正極、及び電池用負極を提供する。【解決手段】粉体塗工装置は、搬送装置９と、粉体供給部１１と、スキージ２と、を備える。搬送装置９は、シート４を所定の方向に移動させる。粉体供給部１１は、シート４の表面４ａ上に粉体を供給する。スキージ２は、シート４との間に隙間が形成されるように配置され、粉体供給部１１によってシート４の表面４ａ上に供給された粉体３の厚みを調整する。スキージは、周波数２ｋＨｚ以上３００ｋＨｚ以下で振動する。【選択図】図２

Description

本開示は、粉体塗工装置、エネルギーデバイスの製造方法、電池用正極、及び電池用負極に関する。

従来、金属箔等の部材を搬送しつつ、部材の表面上に粉体を塗工する技術が知られている。

例えば、特許文献１には、長尺の金属箔である集電体の表面上に、活物質を含む複合材料（粉体）を塗工する技術が開示されている。

特許文献１には、金属箔の表面上に粉体を供給した後、粉体をスキージによって平坦にすることにより、粉体の厚みを均一に調整することが記載されている。また、特許文献１では、粉体の造粒工程を行うことで、粉体の流動性をよくしている。

図９に示すように、粉体は、スキージに接触した際、移動方向（金属箔の搬送方向）とは逆方向の力を受けるため、粉体の流動性が低い場合、スキージよりも金属箔の搬送方向における上流側にて粉体が滞留しやすい、すなわち、スキージと金属箔との間でブリッジが発生しやすい。特許文献１では、粉体の滞留を抑制するために、スキージに周波数７００Ｈｚ程度の振動を与えている。なお、図９における白抜き矢印は、ウェブの搬送方向を示している。

特開２０１４−１９８２９３号公報

しかしながら、特許文献１のように、スキージを周波数７００Ｈｚ程度で振動させたとしても、流動性の低い粉体の滞留を十分に抑制することはできない。また、粉体の流動性が高い場合であっても、部材の表面上に供給された粉体の厚みが精度よく均一となるように、粉体を平坦にすることは困難である。

本開示は、部材の表面上に膜厚のばらつきの少ない粉体層を形成することが可能な粉体塗工装置、エネルギーデバイスの製造方法、電池用正極、及び電池用負極を提供することを目的とする。

本開示の粉体塗工装置は、部材を所定の方向に移動させる駆動部と、前記部材の表面上に粉体を供給する粉体供給部と、前記部材との間に隙間が形成されるように配置され、前記粉体供給部によって前記部材の前記表面上に供給された粉体の厚みを調整するスキージと、を備える。前記スキージは、周波数２ｋＨｚ以上３００ｋＨｚ以下で振動する。

本開示のエネルギーデバイスの製造方法は、部材を所定の方向に移動させながら、前記部材の表面上に粉体を供給することと、前記表面上に供給された粉体の厚みを、スキージを用いて調整することと、を含む。前記スキージは、前記部材との間に隙間が形成されるように配置される。前記スキージは、周波数２ｋＨｚ以上３００ｋＨｚ以下で振動する。

本開示の電池用正極は、正極集電体と、正極活物質を含み、前記正極集電体上に形成された正極層と、を備え、前記正極層に含まれる溶剤の濃度が５０ｐｐｍ以下であり、前記正極層の面積は、９００ｍｍ^２以上であり、前記正極層の厚みは、１５μｍ以上であり、前記正極層の厚みのばらつきは、±５％以下である。

本開示の電池用負極は、負極集電体と、負極活物質を含み、前記負極集電体上に形成された負極層、を備え、前記負極層に含まれる溶剤の濃度が５０ｐｐｍ以下であり、前記負極層の面積は、９００ｍｍ^２以上であり、前記負極層の厚みは、１５μｍ以上であり、前記負極層の厚みのばらつきは、±１０％以下である。

本開示によれば、部材の表面上に膜厚のばらつきの少ない粉体層を形成することができる。

図１は、本開示の一実施形態に係る粉体塗工装置を示す概略図である。 図２は、本開示の一実施形態に係る粉体塗工装置の一部を示す概略図である。 図３の（ａ）及び（ｂ）は、本開示の一実施形態に係る粉体塗工装置の一部を示す概略図である。図３の（ｃ）及び（ｄ）は、本開示の他の実施形態に係る粉体塗工装置の一部を示す概略図である。図３の（ｅ）及び（ｆ）は、本開示のさらに他の実施形態に係る粉体塗工装置の一部を示す概略図である。 図４は、本開示の一実施形態に係る粉体塗工装置の一部を示す概略図である。 図５は、本開示の一実施形態に係る粉体塗工装置の一部を示す概略図である。 図６は、本開示の一実施形態に係るエネルギーデバイスの製造工程を示すダイアグラムである。 図７は、本開示の一実施形態に係る全固体電池の正極の断面図である。 図８は、本開示の一実施形態に係る全固体電池の負極の断面図である。 図９は、従来の粉体塗工装置の一部を示す概略図である。

本開示の粉体塗工装置は、部材を所定の方向に移動させる駆動部と、部材の表面上に粉体を供給する粉体供給部と、部材との間に隙間が形成されるように配置され、粉体供給部によって部材の表面上に供給された粉体の厚みを調整するスキージと、を備える。この粉体塗工装置において、スキージは、周波数２ｋＨｚ以上３００ｋＨｚ以下で振動する。

本開示の粉体塗工装置では、駆動部によって部材を移動させながら、粉体供給部を用いて部材の表面上に粉体を連続的に供給する。このとき、部材の表面上に供給された粉体が、スキージと部材の表面との間の隙間を通り抜けることで、部材の表面上に供給された粉体の厚みが隙間の幅と略同じになるよう調整される。この時、粉体がスキージに接触することで粉体に圧が発生し、スキージと部材との間で粉体が滞留したり凝集したりして、粉体詰まりが発生しやすくなる。しかし、本開示の粉体塗工装置では、スキージが周波数２ｋＨｚ以上３００ｋＨｚ以下で振動することで、粉体の流動性を高めることができるため、粉体が滞留したり凝集したりしがたくなり、粉体詰まりを抑制することができる。

以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。また、以下の実施の形態において、略平行等の表現を用いている。例えば、略平行は、完全に平行であることを意味するだけでなく、実質的に平行である、すなわち、例えば数％程度の誤差を含むことも意味する。また、略平行は、本開示による効果を奏し得る範囲において平行という意味である。他の「略」を用いた表現についても同様である。

以下、適宜図面を参照しながら実施の形態を説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施形態）
以下では、図１〜図２を参照して、本開示に係る粉体塗工装置の一実施形態である粉体塗工装置１について説明する。

粉体塗工装置１は、駆動手段である搬送装置９によってシート状の部材（以下、シート４ともいう）を搬送しつつ、シート４の表面４ａ上に粉体３を塗工する装置である。詳細には、粉体塗工装置１は、搬送装置９によってシート４を搬送しつつ、シート４の表面上に粉体供給部１１を用いて粉体３を連続的に供給すると共に、シート４とシート４上の粉体３とを合わせて、ロールプレス６によって連続的に圧縮することで、シート４の表面上に圧縮粉体層５を形成する装置である。

搬送装置９は、シート４を所定の方向に移動させる駆動部であり、シート４を搬送可能であれば特に限定されない。本実施形態では、搬送装置９は、ロール状に巻回されたシート４を連続的に繰り出すが、これに限られず、搬送装置９は、シート４を断続的に繰り出してもよい。搬送装置９は、駆動部の一例である。本実施形態のように、巻回されたシート４を連続的に搬送する場合、表面４ａに圧縮粉体層５が形成されたシート４を再度ロール状に巻回して回収してもよい。なお、シート４の搬送経路上には、シート４の移動に伴って回転するガイドローラ、及びシート４の蛇行を修正する制御装置等が設けられてもよい。

本実施形態では、シート４は長尺の薄板であり巻回されているが、部材はこのようなシート４に限られない。所望の形状のシート４を搬送装置９から繰り出し、粉体３の塗工を終えてから、新たなシート４を搬送装置９から繰り出してもよい。また、シート４は、ロール状に巻回されていなくてもよい。部材は、シート４に限定されず、粉体塗工装置１を用いて粉体３を塗工可能な形状であればよい。また、本実施形態において、シート４は、金属箔を含む集電体であるが、材質は特に限定されず、粉体塗工装置１を用いて粉体３を塗工可能な部材であれば用いることができる。

粉体３は、粉状の物質であればよく、原料、組成、及び粒子形状は特に限定されない。本実施形態では、粉体３は、活物質を含む粒子群である。

粉体３の平均粒子径（Ｄ５０）は、０．００５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。この場合、粉体３の流動性は低下しやすいが、スキージ２の振動によって粉体３の滞留及び凝集が抑制されるため、シート４の表面４ａに厚みのばらつきの少ない圧縮粉体層５を形成することができる。なお、平均粒子径（Ｄ５０）とは、レーザ回折・散乱法による粒度分布の測定値から算出される体積基準のメディアン径であり、市販のレーザ解析・散乱式粒度分布測定装置を用いて測定されうる。

粉体３は、１種の粉体のみを含有してもよく、２種以上の粉体を含有してもよい。粉体３が複数の種類の粉体からなる合剤粉体である場合、スキージ２に超音波帯近傍の高周波振動を与えて粉体３を平坦化した場合に、粉体３中において複数種類の粉体の分散性が向上する。すなわち、粉体３中において、複数の種類の粉体が互いに分散されやすくなり、特定の種類の粉体がシート４上に偏って積層されにくい。これは、スキージ２の超音波帯近傍の高周波振動により、スキージ２に到達する前の粉体３が滞留している箇所にも超音波帯近傍の高周波振動が伝わり、粉体３を構成する複数の種類の粒子が振動及び流動することで、粉体３を構成する複数の種類の粒子同士が混じり合い、分散性が向上すると考えられる。

本実施形態では、粉体供給部１１としてホッパを用いる。ホッパは、その内部に粉体３を貯溜すると共に、粉体３をシート４の表面４ａ上に供給する。ホッパは、後述する一対のロールプレス６の外周面同士が最も近接する位置（以下、「プレス位置」という）よりもシート４の移動方向における上流側に配置される。シート４の表面４ａ上に供給された粉体３は、シート４の移動に伴ってプレス位置に到達することとなる。なお、本実施形態では、粉体供給部１１としてホッパを用いているが、これに限られず、シート４の表面４ａ上に粉体３を供給可能な装置を用いればよい。

圧縮粉体層５は、粉体３を圧縮することによって形成される層である。

粉体塗工装置１は、図１に示すように、プレス部として一対のロールプレス６をさらに有していてもよい。一対のロールプレス６は、スキージ２によって厚みが調整されたシート４上の粉体３を圧縮する。

一対のロールプレス６は、それぞれ円柱状であり、一対のロールプレス６の軸心が互いに略平行となるように設けられている。図１に示すように、一対のロールプレス６は、シート４を挟むように、互いに所定の間隔を空けて設けられている。詳細には、一方のロールプレス６の外周面が、シート４の一方の表面に対向すると共に、他方のロールプレス６の外周面が、シート４の他方の裏面に対向するように設けられている。一対のロールプレス６は、駆動装置（不図示）によって、互いに逆方向（図１に示す一対のロールプレス６内の矢印方向）に回転駆動される。

粉体塗工装置１は、スキージ２を有する。スキージ２は、シート４の表面４ａ上に供給された粉体３の膜厚を均一にして、膜厚のばらつきを少なくする。つまり、スキージ２は、粉体供給部１１によってシート４の表面４ａ上に供給された粉体３の厚みを調整する
また、スキージ２は、シート４との間に所定の隙間が形成されるように、ホッパよりもシート４の移動方向における下流側であって、プレス位置よりもシート４の移動方向における上流側に配置されている。

本実施形態の粉体塗工装置１において、ホッパからシート４の表面４ａ上に供給された粉体３が、シート４の移動に伴ってプレス位置まで到達するまでの間に、スキージ２によって均される。そして、プレス位置において、シート４の表面上に供給された粉体３は、シート４の表面上で加圧される。こうして、シート４の表面４ａ上に圧縮粉体層５が形成されることとなる。

以下では、図１及び図２を参照して、スキージ２について詳細に説明する。

スキージ２は、シート４の表面４ａ上に供給された粉体３を平坦にすることによって、粉体３の厚み（図２における上下寸法）を一定に調整する。スキージ２とシート４との間に所定の隙間が形成されており、隙間をシート４の表面４ａ上に供給された粉体３が通過する。これにより、粉体３の厚みは、スキージ２の先端（表面４ａと対向する部分）とシート４の表面４ａとの間の最短距離ｄになるように変化する。

なお、スキージ２は、距離ｄを変更できるように、シート４に対して移動可能に構成されていることが好ましい。

本実施形態では、スキージ２は、図１のように側面から見て台形状をなす。スキージ２は、シート４の表面４ａと対向し、表面４ａと平行な平面に対して傾斜する主面２ａと、シート４と略平行な端面２ｂとを有する。

主面２ａは、粉体３の移動方向に下り傾斜し、表面４ａ上に供給された粉体３の移動方向と交差する面である。主面２ａは、移動する当該粉体３と接触することで、粉体３を表面４ａに対して均す。

端面２ｂは、粉体３の移動方向に沿って形成され、表面４ａと略平行な面である。端面２ｂは、主面２ａの下端縁（表面４ａに最も近い縁）で厚みｄ（最短距離）となるように均された粉体３の表面を、さらに所定長だけ均す。所定長は、移動方向と平行な方向における端面２ｂの長さである。なお、端面２ｂは必ずしも必要ではなく、端面２ｂの代わりに尖部であってもよい。

（滞留のメカニズム）
粉体３は、シート４の移動とともにスキージ２とシート４との隙間に向かう際、スキージ２の主面２ａに接触する。このときスキージ２に対するシート４の移動によって粉体３に圧が発生し、流動性が低い粉体３の場合は、スキージ２とシート４との間で粉体３が滞留したり凝集したりして、粉体詰まりが発生しやすくなる。

特に粒子径が５０μｍ以下の粉体３を用いる場合は、流動性が低下しやすいため、粉体詰まりが発生しやすくなる。

また、流動性が高い粉体３においても、滞留の影響により、スキージ２の通過後の粉体３の膜厚を、精度よく均一にすることは、困難である。粉体３の滞留と開放とが、小さい範囲で繰り返されるためである。

（超音波帯近傍の高周波振動）
スキージ２には、振動させるための超高周波振動発生機１２が接続されている。具体的には、超高周波振動発生機１２がスキージ２に超音波帯近傍の高周波振動を付与することで、スキージ２が超音波帯近傍で高周波振動する。超高周波振動発生機１２は、スキージ２を周波数２ｋＨｚ以上３００ｋＨｚ以下で振動させることが可能である。なお、超高周波振動発生機１２は、粉体塗工装置１の構成要件に含まれていてもよく、含まれていなくてもよい。

スキージ２は、シート４が移動する際に、周波数２ｋＨｚ以上３００ｋＨｚ以下で振動している。すなわち、スキージ２は、シート４が移動する際に、超音波帯近傍の高周波振動している。スキージ２を超音波帯近傍の高周波振動させることにより、スキージ２の振動が粉体３に伝達されることで粉体３の流動性が高まるため、粉体詰まりが抑制される。

粉体３の流動性は、スキージ２の振動の周波数が高いほど高くなりやすい。そのため、超音波帯近傍の高周波領域の２ｋＨｚ以上の周波数でスキージ２を振動させることで、粉体３の流動性を十分に高めることができる。ただし、周波数が高すぎると超音波帯近傍の高周波は減衰しやすい性質があるため、スキージ２から遠ざかるほど振動が伝わりにくくなる。このため、周波数が３００ｋＨｚ以下であれば、粉体詰まりが発生しやすい個所でも粉体３の流動性を十分高めることができる。スキージ２が超音波帯近傍の高周波振動することで、スキージ２に接する粉体３は粉体圧による摩擦抵抗を受けにくくなり、流動性が高まることで、粉体３の滞留及び凝集が抑制される。

また、スキージ２近傍に位置する粉体３についても、スキージ２による振動効果により粉体３を構成する粒子間の摩擦力が低下し流動性が高まることで、粉体凝集が抑制される。

これにより、粒子径が５０μｍ以下の流動性が低い粉体３においても、振動するスキージ２によって、粉体３は滞留したり凝集したりすることなく通過していく。

また、流動性が高い粉体３においても、より流動が促進され、スキージ２の通過後の粉体３の膜厚を、更に精度よく均一にすることができる。

（超音波帯近傍の高周波振動の方向及び大きさ）
スキージ２の超音波帯近傍の高周波振動方向は、垂直方向の成分と水平方向の成分と面方向の成分とのうちの少なくとも一つを含む。すなわち、スキージ２は、垂直方向と水平方向と面方向との少なくともいずれかの方向に振動する。

垂直方向とは、スキージ２の主面２ａに対して垂直な方向である。図１に示す実施形態では、垂直方向は、Ｘ方向と略平行である。垂直方向の振動は、粉体３に対して縦波（スキージ２から粉体３に対して近接及び離間する振動方向の波）が伝わりやすい。

垂直方向の成分は、粉体３間の摩擦抵抗低下への効果が大きい。垂直方向の振動は、スキージ２から粉体３に対して近接及び離間する振動方向であるため、粉体３の粒子同士の衝突が繰り返され、粉体３の全体に振動が伝わりやすい。超音波帯近傍の高周波は周波数が高いため、粉体３の全体に振動が伝わりにくくなるとも考えられるが、垂直方向の振動であれば、粉体３に対して特に振動が伝わりやすい。

特に、垂直方向の振動成分は、粉体３が溜まりやすい貯まり部において、粉体３を大きく動かすことができる。これにより、貯まり部で粉体３の粒子同士がよりぶつかり合いやすくなるため、粉体３がより分散される。

また、水平方向とは、スキージ２の主面２ａと略平行、かつ、スキージ２の軸心と略平行な方向である。図１に示す実施形態では、水平方向は、Ｚ方向と略平行である。水平方向の振動は、粉体３に対して横波（スキージ２から粉体３に対して擦れあって振動する方向の波）が伝わりやすい。なお、スキージ２の軸心とは、スキージ２の長手方向と略平行を意味する。

また、面方向とは、スキージ２の主面２ａと略平行、かつ、スキージ２の軸と垂直な方向である。図１に示す実施形態では、面方向は、Ｙ方向と略平行である。面方向の振動は、粉体３に対して横波（スキージ２から粉体３に対して擦れあうことで振動する方向の波）が伝わりやすい。

スキージ２の超音波帯近傍の高周波振動の水平方向及び面方向の成分は、粉体３間の摩擦抵抗低下に加えて、スキージ２と粉体３との摩擦力低下にも大きく寄与する。垂直方向の振動成分を大きくしすぎると、振動が伝達されすぎて粉体３が大きく振動し、膜厚ばらつきが大きくなる可能性がある。しかし、水平方向の振動成分は、スキージ２と粉体３との間の摩擦力も低下させることができるため、粉体３の流動性を特に高めることができる。なお、スキージ２の水平方向の振動は、スキージ２の軸方向に高周波トランスデューサを取付け、スキージ２の端を、ベアリングで受けることで実現できるため、面方向の振動と比較して、装置構造を簡易にすることが可能である。

スキージ２の超音波帯近傍の高周波振動の方向は、垂直方向のみであってもよく、水平方向のみであってもよく、面方向のみであってもよい。ただし、垂直方向と水平方向の両方の超音波帯近傍の高周波振動を併用すれば、粉体３の流動性をさらに高めることができる。粉体３の一粒子に着目した場合、粒子の振動方向がランダムになり、スキージ２よりも上流側の粉体３の表面全体に振動が伝達されるため、振動が伝わらずに摩擦抵抗が高い面がなくなり、流動性があがる。

スキージ２が垂直方向及び水平方向に超音波帯近傍の高周波振動する場合、スキージ２の水平方向の振動の大きさは、スキージ２の垂直方向の振動の大きさよりも大きいことが好ましい。すなわち、スキージ２は、粉体３の横波成分（スキージ２から粉体３に対して擦れあうことで振動する方向）の振動の大きさが、粉体３の縦波成分（スキージ２から粉体３に対して近接及び離間する振動方向）の振動の大きさよりも大きいことが好ましい。この場合、特に摩擦抵抗が高くなりやすいスキージ２と粉体３との界面（例えば主面２ａ及び端面２ｂ）における摩擦抵抗を、スキージ２の水平方向の振動によって低減することができるとともに粉体３間の摩擦抵抗も低減できるため、粉体３の流動性をより高めることができる。

スキージ２の垂直方向の振動の大きさ、すなわち、スキージ２の垂直方向の振幅は、２μｍ以上であることが好ましい。この場合、粉体３間の摩擦抵抗を十分低下させることができ、粉体３の流動性をより高めることができる。

スキージ２の水平方向の振動の大きさは４μｍ以上であることが好ましい。すなわち、スキージ２の水平方向の振幅は４μｍ以上であることが好ましい。この場合、スキージ２と粉体３との界面の摩擦抵抗を十分低下させることができ、粉体３の流動性をより高めることができる。

（スキージの傾斜角度）
図３の（ａ）〜図３の（ｆ）を参照して、スキージ２２ａ〜２２ｃの傾斜角度について詳細に説明する。スキージ２２ａ〜２２ｃは、スキージ２の一例である。図３の（ｂ）、図３の（ｄ）、及び図３の（ｆ）は、粉体３の安息角モデルを図示している。安息角度Ａとは、一定の高さから粉体３をシートに落下させて、粉体３が自発的に崩れることなく山状に安定を保つ際に、形成される粉体３の山の斜面と水平面とのなす角度である。粉体３は、白抜き矢印の方向に流れるため、矢印始点を、粉体３の安息角モデルの上（上流側）として考える。このため、図３の（ｂ）、図３の（ｄ）、及び図３の（ｆ）に示すように、粉体３が山状に安定を保つ状態を二点鎖線で示すように９０°回転させて表現している。斜面は二点鎖線の接線で示し、水平面はスキージ２２ａの主面２２ａ１で示す。また、安息角度Ａは図３の（ｂ）だけを例示しているが図３の（ｄ）及び図３の（ｆ）でも同様であり、図示は省略している。なお、図３の（ａ）〜図３の（ｆ）では、シートの図示を省略している。

図３の（ａ）及び（ｂ）は、スキージ２２ａの主面２２ａ１の縦方向に対する角度θが０°の場合を示す。縦方向とは、部材であるシート４に垂直な方向（部材の垂直方向ともいう）を意味する。スキージ２２ａの主面２２ａ１は、スキージ２２ａの外周面のうちの、粉体３の厚みを整える面である。

この場合、図３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、粉体３の安息角度がＡである場合、スキージ２２ａの主面２２ａ１に到達した粉体３は崩れにくくなり、粉体３の滞留が生じやすい。しかし、スキージ２２ａが超音波帯近傍の高周波振動しているため、スキージ２２ａの主面２２ａ１の縦方向に対する角度θが０°であっても、粉体３に振動が伝わることで粒子の流動性が高まるため、粉体３の滞留を低減することができる。

図３の（ｃ）及び（ｄ）に示すように、スキージ２２ｂの主面２２ｂ１の縦方向に対する角度θは、０°より大きいことが好ましい。すなわち、シート４の垂直方向に対する粉体３と接触するスキージ２２ｂの主面２２ｂ１のなす角度θは、０°より大きいことが好ましい。図３の（ｃ）及び（ｄ）に、角度θが０°より大きい場合を示す。粉体３は白抜き矢印の方向に向かってスキージ２２ｂの主面２２ｂ１に接触するため、角度θが０°より大きければ、安息角度Ａによる粉体３の安定性が低くなるため、粉体３がスキージ２２ｂの主面２２ｂ１に留まろうとする力が小さくなりやすい。そのため、粉体３が滞留したり凝集したりして、粉体詰まりが発生することをより抑制することができる。

図３の（ｅ）及び（ｆ）に示すように、スキージ２２ｃの主面２２ｃ１の縦方向に対する角度θは、粉体３の安息角度Ａ以上であることが特に好ましい。すなわち、シート４の垂直方向に対するスキージ２２ｃの主面２２ｃ１のなす角度θは、粉体３の安息角度Ａと略同一であることが特に好ましい。図３の（ｅ）及び（ｆ）に、角度θが安息角度Ａ以上である場合を示す。粉体３は白抜き矢印の方向に向かってスキージ２２ｃの主面２２ｃ１に接触するため、角度θが安息角度Ａ以上であれば、安息角度Ａによる粉体３の安定性がより低くなり、粉体３がスキージ２２ｃの主面２２ｃ１に留まろうとする力がさらに小さくなりやすい。そのため、粉体３が滞留したり凝集したりして、粉体詰まりが発生することを特に抑制することができる。

以下、スキージの構成の変形例１、２について説明する。

（変形例１）
本変形例では、スキージについて説明する。本変形例では、スキージの形状が側面視で円形状である点で、実施形態１と異なる。本変形例における他の構成は、特に明記しない場合は、実施形態１と同様であり、同一の構成については同一の符号を付して構成に関する詳細な説明を省略する。

本変形例では、図４に示すように、スキージ１０２は、湾曲した曲面２ｃを有し、シート４の移動方向における上流側に向かって、端面から主面２ａが伸びた形状を有する。しかし、スキージ１０２の形状はこれに限られない。スキージ１０２は粉体３の厚みを調整可能な形状であればよく例えば楕円状でもよく、実施形態１の主面２ａだけが半円状でもよい。

スキージ１０２の他の形状について、図４を用いて説明する。スキージ１０２は、図４に示すように、円柱状であってもよい。具体的には、スキージ１０２は、シート４の表面４ａに対して略平行であり、かつ、曲面２ｃと軸心が略平行である円柱状であることが好ましい。

粉体３が進み、スキージ１０２の面に接触する際に粉体３に圧が発生する。これにより粉体３が、滞留・凝集し粉体詰まりが発生しやすい。スキージ１０２が円柱形状であることで、粉体３とスキージ１０２の接触する角度は、連続的に角度が増大し、最終的には安息角度以上になる。これにより粉体３に発生する圧は特異点をもつことなく徐々に緩和され、最終的には安息角度以上になり開放される。したがって、スキージ１０２が円柱状である場合、より粉体３が滞留・凝集しにくくなる。

スキージ１０２が円柱状である場合、スキージ１０２の超音波帯近傍の高周波振動方向は、水平方向の成分と垂直方向の成分とのうちの少なくとも一つを含む。すなわち、スキージ１０２は、水平方向と垂直方向との少なくともいずれかの方向に振動する。

スキージ１０２が円柱状である場合、水平方向とは、スキージ１０２の側面と略平行な方向である。本変形例でも、水平方向の振動は、粉体３に対して横波（スキージ１０２から粉体３に対して擦れあって振動する方向の波）が伝わりやすい。

スキージ１０２が円柱状である場合、垂直方向とは、スキージ１０２の側面に対して垂直な方向である。すなわち、スキージ１０２の円周に垂直な方向である。垂直方向の振動は、粉体３に対して縦波（スキージ１０２から粉体３に対して近接及び離間する振動方向の波）が伝わりやすい。

円柱状のスキージ１０２は、スキージ１０２の両端を水平方向に摺動するよう、例えばベアリング付きの支柱で固定してもよい。この場合、スキージ１０２の軸心を、円形状ベアリングの口径に差し込む形状にすることで、（水平方向の振幅）＞（垂直方向の振幅）、という関係を作りだすことができる。

スキージ１０２が円柱状である場合、円柱の直径は、４ｍｍ以上３００ｍｍ以下であることが好ましい。直径が４ｍｍ以上であることで、角度の変化が急激になりにくく、連続的に圧を開放する効果が大きくなりやすい。直径が３００ｍｍ以下であることで、スキージ１０２の重量が重くなりすぎず、スキージ１０２が超音波帯近傍の高周波振動の動きに連動しやすくなり、十分な振動効果を得ることができる。

（変形例２）
本変形例では、スキージ１０２、１０３について説明する。本変形例では、スキージ１０２、１０３が多段状である点で、実施形態１と異なる。本変形例における他の構成は、特に明記しない場合は、実施形態１と同様であり、同一の構成については同一の符号を付して構成に関する詳細な説明を省略する。

スキージ１０２、１０３の他の態様について、図５を用いて説明する。

スキージ１０２、１０３による厚み調整前の粉体３の厚みと、スキージ１０２、１０３による厚み調整後の粉体３の厚みとの比は、１：１〜３：１の範囲内であることが好ましい。本変形例では、（スキージ１０３を通過前の粉体の厚み）／（スキージ１０２を通過後の粉体３の厚み）の比が、３より小さいことで、スキージ１０２の前に位置する粉体３の量が多くなりすぎず、粉体３がスキージ１０２、１０３の主面１０２ａ、１０３ａから受ける圧が小さくなりやすい。このため、粉体３の滞留や凝集がより生じにくくなり、粉体詰まりをより抑制することができる。また、（スキージ１０３を通過前の粉体の厚み）／（スキージ１０３を通過後の粉体３の厚み）の比、及び、（スキージ１０２を通過前の粉体の厚み）／（スキージ１０２を通過後の粉体３の厚み）の比が、１より大きいことで、粉体３をスキージ１０２、１０３で良好に平坦化することができる。

なお、スキージ１０２による厚み調整前の粉体３の厚みと、厚み調整後の粉体３の厚みとの比が上記の範囲になるよう、スキージ１０２を通過前の粉体３の厚みを事前に膜厚を調整するスキージ１０３を設けてもよい。

なお、スキージ１０３による厚み調整前の粉体３の厚みと、厚み調整後の粉体３の厚みとの比が上記の範囲になるよう、スキージ１０３を通過前の粉体３の厚みを事前に膜厚を調整してもよい。

スキージ１０３は、シート４の表面４ａとの間に、スキージ１０２と表面４ａとの間よりも大きい所定の隙間が形成されるように、粉体供給部１１（ホッパ）よりも粉体３の移動方向における下流側であって、スキージ２よりも粉体３の移動方向における上流側に配置されている。このように、粉体塗工装置１は、複数のスキージ１０２、１０３を含む多段スキージを有していてよい。この場合、粉体３の厚みの調整を段階的に行うことができるため、粉体３の滞留や凝集がより生じにくくなり、粉体詰まりをより抑制することができる。このような多段スキージ構造は、流動性が特に低い粉体に有用である。なお、多段スキージは、図５に示すように、スキージ１０３とスキージ１０２との２つのスキージを含んでいてもよく、３つ以上のスキージを含んでいてもよい。

以下、実施形態の説明に戻る。

［エネルギーデバイスの製造方法］
以下、図１及び図６を参照して、本開示に係るエネルギーデバイスの製造方法の一実施形態である、エネルギーデバイスの製造方法について説明する。エネルギーデバイスの製造方法では、図１に示すような粉体塗工装置１を用いてエネルギーデバイスを製造することができる。

図１及び図６に示すように、エネルギーデバイスの製造方法は、集電体等のエネルギーデバイス用のシート４を所定の方向に移動させながら、シート４の表面上に粉体３を供給すること（粉体供給工程Ｓ１０）と、シート４の表面上に供給された粉体３の厚みを、スキージ２を用いて調整すること（粉体整列工程Ｓ２０）と、を含む。

まず、エネルギーデバイスの製造方法では、粉体３を作製する。粉体３の原料は特に限定されないが、例えば活物質を含む粒子群を用いてもよい。活物質及び結着剤に適宜の添加物（例えば、導電材）を加えたものを混合し、粉体３を作製する。混合する方法としては、例えば、乳鉢、ボールミル、ミキサーなどで混合する方法がある。特に溶媒などを用いず、粉体３を混合する方法が、材料劣化がなく好ましい。

粉体供給工程Ｓ１０では、シート４を所定の方向に移動させながら、ホッパ等の粉体供給部１１を用いて、シート４の表面上に粉体３を供給する。シート４は、シート状であってよい。

粉体整列工程Ｓ２０は、粉体塗工装置１のスキージ２を用いて、粉体３をシート４の表面４ａ上に整列させる工程である。すなわち、粉体整列工程Ｓ２０では、シート４の表面４ａ上に供給された粉体３の厚みを、スキージ２を用いて平坦になるよう調整する。この時、スキージ２は、周波数２ｋＨｚ以上３００ｋＨｚ以下で振動している。

エネルギーデバイスの製造方法は、粉体シート化工程Ｓ３０をさらに有する。粉体シート化工程Ｓ３０は、粉体塗工装置１のロールプレス６を用いて、シート４上に整列させた粉体３を圧縮する工程である。これにより、シート４の表面４ａ上に粉体３を圧縮した圧縮粉体層５が形成される。

以上のように、エネルギーデバイスの製造方法において、粉体供給工程Ｓ１０、粉体整列工程Ｓ２０、及び粉体シート化工程Ｓ３０を順に行うことによって、シート４の表面４ａ上に粉体３を含む圧縮粉体層５が形成される。このような、シート４と圧縮粉体層５との積層体を、エネルギーデバイスに用いることができる。例えば、シート４として集電体を用い、粉体３として活物質を用いる場合、エネルギーデバイス用の電極を製造することができる。

粉体塗工装置１を用いて作製されたエネルギーデバイスは、流動性が低い粉体３を用いても厚みのばらつきが少ない圧縮粉体層５を有することができる。したがって、エネルギーデバイスの製造方法によれば、粉体３の流動性をよくするための造粒工程を実施する必要がないため、材料の劣化を防ぐことができるとともに、コストアップを抑制することができる。また、圧縮粉体層５の厚みが均一であることで、エネルギーデバイス内の電極としての特性を高めることができ、良好な品質（出力等）を有するエネルギーデバイスを低コストで製造することができる。

［電池用正極及び負極］
以下では、図７及び図８を参照して、本開示に係る電池用正極及び負極の一実施形態を説明する。図７は、本開示の一実施形態に係る全固体電池の正極の断面図である。図８は、本開示の一実施形態に係る全固体電池の負極の断面図である。本実施形態の正極及び負極は、例えば全固体電池に用いることができる。

図７及び図８に示すように、全固体電池は、例えば、正極及び負極を含む一対の電極、及び一対の電極の間に配置される固体電解質層を含む。正極は、正極集電体５４及び正極合剤層５３を含む。負極は、負極集電体６４及び負極合剤層６３を含む。正極合剤層５３及び負極合剤層６３は、上述の粉体塗工装置１を用いて作製することができる。負極については、後述する。正極は、正極層又は正極合剤層５３の一例である。また、負極は、負極層又は後述する負極合剤層６３の一例である。

図７に示すように、正極合剤層５３は、正極集電体５４上に形成されており、正極活物質５１とイオン伝導性を有する固体電解質５２とを含む。正極合剤層５３と正極集電体５４とが正極を構成する。

正極合剤層５３に含まれる溶剤の濃度は５０ｐｐｍ以下である。すなわち、正極合剤層５３は、溶剤を実質的に含まない。実質的に含まないとは、全く含まない場合、及び不純物等として不可避的に５０ｐｐｍ以下で含まれる場合を意味する。なお、溶剤とは、有機溶剤を意味する。溶剤の測定方法は特に限定されず、例えば、ガスクロマトグラフィー、及び質量変化法等を用いて測定できる。有機溶剤の例は、ヘプタン、キシレン、及びトルエン等の無極性有機溶剤、第三級アミン系溶剤、エーテル系溶剤、チオール系溶剤、及びエステル系溶剤等の極性有機溶剤、並びにこれらの組み合わせを含む。第三級アミン系溶剤の例は、トリエチルアミン、トリブチルアミン、及びトリアミルアミンを含む。エーテル系溶剤の例は、テトラヒドロフラン、及びシクロペンチルメチルエーテルを含む。チオール系溶剤の例は、エタンメルカプタンを含む。エステル系溶剤の例は、酪酸ブチル、酢酸エチル、及び酢酸ブチルを含む。

正極合剤層５３の面積は、９００ｍｍ^２以上である。正極合剤層５３の厚みは１５μｍ以上である。

正極合剤層５３の厚みＴｐのばらつきは±５％以下である。すなわち、正極合剤層５３の平均膜厚をＴｐとした場合に、正極合剤層５３の膜厚の最小値及び最大値は、Ｔｐ±５％の範囲内である。

正極合剤層５３は、粉体塗工装置１を用いて作製されるため、流動性が低い粉体３（平均粒子径が５０μｍ以下である正極活物質５１と固体電解質粉）を用いて作製しているにもかかわらず、圧縮粉体層５である正極合剤層５３の厚みのばらつきが小さくなり、均一な厚みで形成されやすい。さらに、粉体塗工装置１を用いることで、面積が９００ｍｍ^２以上、厚みが１５μｍ以上の大型高容量な正極合剤層５３を作製することができる。また、正極合剤層５３は、溶剤を含まない塗工工程により作製されるため、溶剤によるダメージもない。したがって、全固体電池の正極は、膜厚のばらつきが小さく高出力な優れた品質を有する、大型・高容量な正極合剤層５３を得ることができる。

なお、正極活物質５１の平均粒子径（Ｄ５０）は５０μｍ以下であることが好ましい。小粒径の活物質を用いることで、表面積が大きくなり、高容量とすることができる。

また、正極合剤層５３中の固体電解質５２は、良好な分散状態を保っていることが好ましい。正極合剤層５３の断面を観察した場合に、断面積１００μｍ^２以上の固体電解質５２の凝集部の合計面積は、正極合剤層５３の断面積に対して２％以下であることがより好ましい。この場合、正極合剤層５３中に固体電解質５２が良好に分散されていることで、無駄なく固体電解質５２が活用され、高容量な特性を有する正極合剤層５３を得ることができる。

固体電解質５２の分散性は、スキージ２に超音波帯近傍の高周波振動を与えて、固体電解質５２を含む粉体３を平坦化することで高めることができる。超音波帯近傍の高周波振動により、スキージ２の上流側の粉体３がたまっている箇所において、粉体３に超音波帯近傍の高周波振動が加わり、粉体３が振動しながら流動する。これにより、粉体３同士が混じり合うため、粉体３中の固体電解質５２が良好に分散するためである。

正極活物質５１は、負極よりも高い電位で結晶構造内にリチウム（Ｌｉ）等の金属イオンが挿入又は離脱され、リチウム等の金属イオンの挿入又は離脱に伴って酸化又は還元が行われる物質である。正極活物質５１の種類は、全固体電池の種類に応じて適宜選択され、例えば、酸化物活物質、硫化物活物質等が挙げられる。

本実施形態における正極活物質５１は、例えば、酸化物活物質（リチウム含有遷移金属酸化物）が用いられる。酸化物活物質としては、例えば、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＣｏＰＯ_４、ＬｉＮｉＰＯ_４、ＬｉＦｅＰＯ_４、ＬｉＭｎＰＯ_４、これらの化合物の遷移金属を１又は２の異種元素で置換することによって得られる化合物等が挙げられる。上記化合物の遷移金属を１又は２の異種元素で置換することによって得られる化合物としては、ＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．８Ｃｏ_０．１５Ａｌ_０．０５Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_１．５Ｏ_２等、公知の材料が用いられる。正極活物質５１は、１種で使用してもよく、又は２種以上を組み合わせて使用してもよい。

正極活物質５１としては、例えば、粒子状及び薄膜状等が挙げられる。正極活物質５１が粒子状である場合、正極活物質５１の平均粒子径（Ｄ５０）は、例えば、５０ｎｍ以上５０μｍ以下の範囲が好ましく、１μｍ以上１５μｍ以下の範囲内であることがより好ましい。正極活物質５１の平均粒子径を５０ｎｍ以上とすることで、取扱性が良くなりやすく、一方、平均粒子径を５０μｍ以下とすることで、高容量な正極が得られやすいことから、範囲が好ましい。なお、本明細書における「平均粒子径」は、レーザ解析及び散乱式粒度分布測定装置によって測定される体積基準の平均径である。

正極合剤層５３における正極活物質５１の含有量は、特に限定されるものではないが、例えば、４０重量％以上９９重量％以下の範囲内であることが好ましく、中でも７０重量％以上９５重量％以下であることが好ましい。

正極活物質５１の表面は、コート層で被覆されていてもよい。正極活物質５１（例えば酸化物活物質）と固体電解質５２（例えば、硫化物系固体電解質）との反応を抑制することができるからである。コート層の材料としては、例えば、ＬｉＮｂＯ_３、Ｌｉ_３ＰＯ_４、ＬｉＰＯＮ等のＬｉイオン伝導性酸化物が挙げられる。コート層の平均厚さは、例えば、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下の範囲内であることが好ましく、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲内であることがより好ましい。

正極合剤層５３に含まれる正極活物質５１と固体電解質５２との割合は、重量換算で（正極活物質）／（固体電解質）＝重量比とした場合に、重量比が１以上１９以下の範囲内であることが好ましく、より好ましくは、２．３以上１９以下の範囲内である。この重量比の範囲内が好ましい理由としては、正極合剤層５３内でのリチウムイオン伝導経路及び電子伝導経路の両方を確保しやすいためである。

固体電解質５２は、伝導イオン種（例えば、リチウムイオン）に応じて適宜選択すればよく、例えば、大きくは硫化物系固体電解質と酸化物系固体電解質とに分けることができる。

本実施形態における硫化物系固体電解質の種類は特に限定しないが、硫化物系固体電解質としては、例えば、Ｌｉ_２Ｓ−ＳｉＳ_２、ＬｉＩ−Ｌｉ_２Ｓ−ＳｉＳ_２、ＬｉＩ−Ｌｉ_２Ｓ−Ｐ_２Ｓ_５、ＬｉＩ−Ｌｉ_２Ｓ−Ｐ_２Ｏ_５、ＬｉＩ−Ｌｉ_３ＰＯ_４−Ｐ_２Ｓ_５及びＬｉ_２Ｓ−Ｐ_２Ｓ_５等が挙げられ、特に、リチウムイオン伝導性が優れているためＬｉ、Ｐ及びＳを含むことが好ましい。硫化物系固体電解質は、１種で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。また、硫化物系固体電解質は、結晶質であってもよく、非晶質であってもよく、ガラスセラミックスであってもよい。なお、上記「Ｌｉ_２Ｓ−Ｐ_２Ｓ_５」の記載は、Ｌｉ_２Ｓ及びＰ_２Ｓ_５を含む原料組成を用いてなる硫化物系固体電解質を意味し、他の記載についても同様である。

本実施の形態においては、硫化物系固体電解質の一形態は、Ｌｉ_２Ｓ及びＰ_２Ｓ_５を含む硫化物ガラスセラミックスであり、Ｌｉ_２Ｓ及びＰ_２Ｓ_５の割合は、モル換算でＬｉ_２Ｓ／Ｐ_２Ｓ_５＝モル比とした場合、モル比が２．３以上４以下の範囲内であることが好ましく、より好ましくは、３以上４以下の範囲内である。このモル比の範囲内が好ましい理由としては、電池特性に影響するリチウム濃度を保ちながら、イオン伝導性の高い結晶構造とするためである。

本実施の形態における硫化物系固体電解質の形状としては、例えば、真球状、楕円球状等の粒子形状、薄膜形状等が挙げられる。硫化物系固体電解質材料が粒子形状である場合、硫化物系固体電解質の平均粒子径（Ｄ５０）は、特に限定されるものではないが正極内の充填率を向上させやすくなるため、４０μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以下であることがより好ましく、１０μｍ以下であることがさらに好ましい。一方、硫化物系固体電解質の平均粒子径は、０．００１μｍ以上であることが好ましく、０．０１μｍ以上であることがより好ましい。なお、平均粒子径は、例えば、粒度分布計や、ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）による画像解析により決定できる。

次に、本実施の形態における酸化物系固体電解質について説明する。酸化物系固体電解質の種類は特に限定しないが、ＬｉＰＯＮ、Ｌｉ_３ＰＯ_４、Ｌｉ_２ＳｉＯ_２、Ｌｉ_２ＳｉＯ_４、Ｌｉ_０．５Ｌａ_０．５ＴｉＯ_３、Ｌｉ_１．３Ａｌ_０．３Ｔｉ_０．７（ＰＯ_４）_３、Ｌａ_０．５１Ｌｉ_０．３４ＴｉＯ_０．７４、Ｌｉ_１．５Ａｌ_０．５Ｇｅ_１．５（ＰＯ_４）_３等が挙げられる。酸化物系固体電解質は、１種を使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。

本実施形態における全固体電池は、例えば、金属箔等からなる正極集電体５４を備える。正極集電体５４には、例えば、アルミニウム、金、白金、亜鉛、銅、ＳＵＳ、ニッケル、スズ、チタン、又は、これらの２種以上の合金等からなる箔状体、板状体、網目状体等が用いられる。

また、正極集電体５４の厚さ及び形状等については、全固体電池の用途に応じて適宜選択してもよい。

次に、図８を参照して、負極について説明する。

図８に示すように、負極合剤層６３は、負極集電体６４上に形成されており、負極活物質６１とイオン伝導性を有する固体電解質５２とを含む。負極合剤層６３と負極集電体６４とが負極を構成する。

負極合剤層６３に含まれる溶剤の濃度は５０ｐｐｍ以下である。すなわち、負極合剤層６３は、溶剤を実質的に含まない。実質的に含まないとは、全く含まない場合、及び不純物等として不可避的に５０ｐｐｍ以下で含まれる場合を意味する。なお、溶剤とは、有機溶剤を意味し、負極合剤層６３に含まれる溶剤の例は、正極合剤層５３に含まれる溶剤として例示した溶剤と同じである。溶剤の測定方法は特に限定されず、例えば、ガスクロマトグラフィー、及び質量変化法等を用いて測定できる。

負極合剤層６３の面積は、９００ｍｍ^２以上である。負極合剤層６３の厚みは１５μｍ以上である。

負極合剤層６３の厚みＴｎのばらつきは±１０％以下である。すなわち、負極合剤層６３の平均膜厚をＴｎとした場合に、負極合剤層６３の膜厚の最小値及び最大値は、Ｔｎ±１０％の範囲内である。

負極合剤層６３は、粉体塗工装置１を用いて作製されるため、流動性が低い粉体３（平均粒子径が５０μｍ以下である負極活物質６１と固体電解質粉）を用いて作製しているにもかかわらず、圧縮粉体層５である負極合剤層６３の厚みのばらつきが小さくなり、均一な厚みで形成されやすい。さらに、粉体塗工装置１を用いることで、面積が９００ｍｍ^２以上、厚みが１５μｍ以上の大型高容量な負極合剤層６３を作製することができる。また、負極合剤層６３は、溶剤を含まない塗工工程により作製されるため、溶剤によるダメージもない。したがって、全固体電池の負極は、膜厚のばらつきが小さく高出力な優れた品質を有する、大型・高容量な負極合剤層６３を得ることができる。

なお、負極活物質６１の平均粒子径（Ｄ５０）は５０μｍ以下であることが好ましい。小粒径の活物質を用いることで、表面積が大きくなり、高容量とすることができる。

負極活物質６１は、正極よりも低い電位で結晶構造内にリチウム等の金属イオンが挿入又は離脱され、リチウム等の金属イオンの挿入又は離脱に伴って酸化又は還元が行われる物質である。

本実施形態における負極活物質６１としては、例えば、リチウム、インジウム、スズ、ケイ素といったリチウムとの易合金化金属、ハードカーボン、黒鉛等の炭素材料、及び、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２、ＳｉＯ_ｘ等の酸化物活物質等の、公知の材料が用いられる。また、負極活物質６１としては、上述した負極活物質６１を適宜混合した複合体等も用いてもよい。

負極合剤層６３に含まれる負極活物質６１と固体電解質５２との割合は、重量換算で負極活物質／固体電解質＝重量比とした場合に、重量比が０．６以上１９以下の範囲内であることが好ましく、より好ましくは、１以上５．７以下の範囲内である。この重量比の範囲内が好ましい理由としては、負極合剤層６３内でのリチウムイオン伝導経路と電子伝導経路の両方を確保するためである。

本実施の形態における負極は、例えば、金属箔等からなる負極集電体６４を備える。負極集電体６４には、例えば、ＳＵＳ、金、白金、亜鉛、銅、ニッケル、チタン、スズ、又は、これらの２種以上の合金等からなる箔状体、板状体、網目状体等が用いられる。

また、負極集電体６４の厚さ及び形状等については、全固体電池の用途に応じて適宜選択してもよい。

（実施例１）
以下、本開示を実施例１によって具体的に説明する。なお、本開示は、以下の実施例１には限定されない。

実施例１及び比較例１について、スキージの形状は円柱形状、安息角度４５°、かつ平均粒子径１．５μｍの粉体を使用して実験を行い、スキージ通過後の粉体膜厚ばらつきを比較した。その結果を表１に示す。表１中の振動周波数とは、スキージの振動周波数である。粉体膜厚ばらつきとは、粉体膜厚の標準偏差の３倍の値の、粉体膜厚に対する比率である。

（実施例２）
以下、本開示を実施例２によって具体的に説明する。なお、本開示は、以下の実施例には限定されない。

実施例２〜５及び比較例２〜４について、スキージの形状は平板形状、安息角度４６°かつ平均粒子径１０μｍの粉体を使用した場合のシミュレーションを行い、滞留粒子比率を解析した。スキージの振動周波数は２．５ｋＨｚである。その結果を表２に示す。表２中の角度とは、粉体を搬送するシートに垂直な方向とスキージの主面のなす角度である。実施例２〜５において、滞留粉体比率は、低い方が、安定した塗膜が可能となる。滞留粉体比率とは、スキージによって滞留している粉体の割合であり、粉体搬送速度の１５％以下の速度の粉体数の、粉体全体数に対する比率である。滞留粉体比率が高いと、スキージでの粉体詰まりを誘発し、粉体塗膜の膜厚ばらつきが誘発される。

本開示の粉体塗工装置は、溶媒レスで膜厚のばらつきが少なく均一な粉体層を作製できるため、高品質な全固体電池の合剤層等の用途にも適用できる。

１ 粉体塗工装置
２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、１０２、１０３ スキージ
２ａ、２ｃ、２２ａ１、２２ｂ１、２２ｃ１、１０２ａ、１０３ａ 主面
２ｂ 端面
３ 粉体
４ シート（部材）
４ａ 表面
５ 圧縮粉体層
６ ロールプレス（プレス部）
９ 搬送装置（駆動部）
１１ 粉体供給部
１２ 超高周波振動発生機
５１ 正極活物質
５２ 固体電解質
５３ 正極合剤層
５４ 正極集電体
６１ 負極活物質
６３ 負極合剤層
６４ 負極集電体
Ａ 安息角度
θ 角度

Claims (14)

1. 部材を所定の方向に移動させる駆動部と、
   前記部材の表面上に粉体を供給する粉体供給部と、
   前記部材との間に隙間が形成されるように配置され、前記粉体供給部によって前記部材の前記表面上に供給された粉体の厚みを調整するスキージと、を備え、
   前記スキージは、周波数２ｋＨｚ以上３００ｋＨｚ以下で振動する、
   粉体塗工装置。
2. 前記粉体は、平均粒子径（Ｄ５０）が０．００５μｍ以上５０μｍ以下である、
   請求項１に記載の粉体塗工装置。
3. 前記部材の前記表面の垂直方向に対する、粉体と接触する前記スキージの主面のなす角度は、０°より大きい、
   請求項１又は２に記載の粉体塗工装置。
4. 前記角度は、前記粉体の安息角度以上である、
   請求項３に記載の粉体塗工装置。
5. 前記スキージは、前記部材の前記表面に対して平行であり、かつ、前記部材の前記表面の移動方向に対して直交する軸心を有する円柱状に形成される、
   請求項１又は２に記載の粉体塗工装置。
6. 前記スキージは、前記スキージの主面と平行な水平方向及び前記スキージの主面に垂直な垂直方向に振動し、
   前記水平方向の振動の大きさは、前記垂直方向の振動の大きさよりも大きい、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の粉体塗工装置。
7. 前記スキージによる厚み調整前の前記粉体の厚みと、前記スキージによる厚み調整後の前記粉体の厚みとの比は、１：１〜３：１の範囲内である、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の粉体塗工装置。
8. 前記スキージによって厚みが調整された前記部材上の粉体を圧縮するプレス部をさらに備える、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の粉体塗工装置。
9. 部材を所定の方向に移動させながら、前記部材の表面上に粉体を供給することと、
   前記表面上に供給された粉体の厚みを、スキージを用いて調整することと、を含み、
   前記スキージは、前記部材との間に隙間が形成されるように配置され、
   前記スキージは、周波数２ｋＨｚ以上３００ｋＨｚ以下で振動する、
   エネルギーデバイスの製造方法。
10. 正極集電体と、
    正極活物質を含み、前記正極集電体上に形成された正極層と、を備え、
    前記正極層に含まれる溶剤の濃度が５０ｐｐｍ以下であり、
    前記正極層の面積は、９００ｍｍ^２以上であり、
    前記正極層の厚みは、１５μｍ以上であり、
    前記正極層の厚みのばらつきは、±５％以下である、
    電池用正極。
11. 前記正極層は、前記正極活物質とイオン伝導性を有する固体電解質とを含み、前記正極集電体上に形成された正極合剤層、を備え、
    前記正極合剤層に含まれる溶剤の濃度が５０ｐｐｍ以下であり、
    前記正極合剤層の面積は、９００ｍｍ^２以上であり、
    前記正極合剤層の厚みは、１５μｍ以上であり、
    前記正極合剤層の厚みのばらつきは、±５％以下である、
    請求項１０に記載の電池用正極。
12. 断面積１００μｍ^２以上の前記固体電解質の凝集部の前記正極合剤層中の合計面積は、前記正極合剤層の断面積に対して２％以下である、
    請求項１１に記載の電池用正極。
13. 負極集電体と、
    負極活物質を含み、前記負極集電体上に形成された負極層、を備え、
    前記負極層に含まれる溶剤の濃度が５０ｐｐｍ以下であり、
    前記負極層の面積は、９００ｍｍ^２以上であり、
    前記負極層の厚みは、１５μｍ以上であり、
    前記負極層の厚みのばらつきは、±１０％以下である、
    電池用負極。
14. 前記負極層は、前記負極活物質とイオン伝導性を有する固体電解質とを含み、前記負極集電体上に形成された負極合剤層、を備え、
    前記負極合剤層に含まれる溶剤の濃度が５０ｐｐｍ以下であり、
    前記負極合剤層の面積は、９００ｍｍ^２以上であり、
    前記負極合剤層の厚みは、１５μｍ以上であり、
    前記負極合剤層の厚みのばらつきは、±１０％以下である、
    請求項１３に記載の電池用負極。

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