JP2023135868A - 液体付与装置、電極製造装置、積層セパレータ製造装置、電気化学素子製造装置、液体付与方法、電極製造方法、積層セパレータ製造方法、および電気化学素子製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェブＷに付与されるインクの品質が低下することが低減する。【解決手段】電極製造装置１００は、ウェブＷにインクを付与するインク吐出部３０と、ウェブＷに付与されたインクを加熱するヒータ５０と、インク吐出部３０とヒータ５０の間で、インク吐出部３０からヒータ５０への気体の流入、およびヒータ５０からインク吐出部３０への気体の流入を抑制する硬化部４を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、液体付与装置、電極製造装置、積層セパレータ製造装置、電気化学素子製造装置、液体付与方法、電極製造方法、積層セパレータ製造方法、および電気化学素子製造方法に関する。

特許文献１には、記録媒体５を搬送させるための搬送手段３と、前記搬送手段により搬送されてくる記録媒体上に活性光線硬化型インクを吐出する記録ヘッド６と、前記記録ヘッド６により前記記録媒体５上に吐出された活性光線硬化型インクに活性光線を照射する活性光線照射装置８と、前記活性光線照射装置直前に気体を吹き付ける装置７と、を備える記録装置が記載されている。

特開２０１２‐１５７９８５号公報

本発明は、基材に液体組成物が付与されることで形成された液体付与物の品質低下を低減することを課題とする。

本発明の請求項１に係る液体付与装置は、基材に液体組成物を付与する付与部と、基材に付与された液体組成物を加熱する加熱部と、付与部と加熱部の間に配置され、付与部から加熱部への気体の流入、および加熱部から付与部への気体の流入を抑制するバッファ部と、を備える。

本発明の請求項１によれば、基材に液体組成物が付与されることで形成された液体付与物の品質低下を低減することができる。

本発明の実施形態に係る電極製造装置の全体構成図である。 本実施形態に係る電極素子の断面図である。 本実施形態の変形例に係る電極製造装置の説明図である。 本実施形態の第２の変形例に係る電極製造装置の説明図である。 本実施形態の第３の変形例に係る電極製造装置の説明図である。 本実施形態の第４の変形例に係る電極製造装置の説明図である。 本実施形態の第５の変形例に係る電極製造装置の説明図である。 本実施形態の第６の変形例に係る電極製造装置の説明図である。

図１は、本発明の実施形態に係る電極製造装置の全体構成図である。電極製造装置１００は、基材の一例である電極素子の表面に液体組成物を付与して機能層を形成することにより、一次電池、二次電池、又はキャパシタ等の電気化学素子に含まれる電極を製造する装置であり、液体付与装置の一例であり、電気化学素子製造装置に含まれる電極製造装置の一例でもある。なお、電極素子および薄膜、機能層の詳細については後述する。

電極製造装置１００は、巻出部１、塗布部３、硬化部４、乾燥部５、巻取部６、制御部７を備える。

電極素子の一例であるウェブＷは、搬送方向２０に沿って連続しており、電極製造装置１００は、巻出部１と巻取部６の間の搬送経路に沿ってウェブＷを搬送する。またウェブＷの搬送方向２０に沿う長さは、少なくとも巻出部１と巻取部６の間の搬送経路より長い。電極製造装置１００は、搬送方向２０に沿って連続するウェブＷに対し、連続または断続して機能層を形成できるようになっている。

電極製造装置１００は、ウェブＷを搬送方向２０に沿って搬送しながら、塗布部３により液体組成物の一例であるインクをウェブＷ上に塗布する。電極製造装置１００は、ウェブＷ上に塗布されたインクに対し、硬化部４により紫外線を照射して硬化させ、乾燥部５により温風を吹き送って乾燥させることで、ウェブＷ上に機能層を形成する。

巻出部１は、ウェブＷが巻かれた状態で回転可能な巻出ロール１１と、巻出ロール１１から搬送方向２０で巻出されたウェブＷを塗布部３へ搬送するガイドローラ１１０と、ウェブＷを搬出する出口開口部１０２が形成された筐体と、を備える。

塗布部３は、巻出部１から送り出されるウェブＷを搬入する入口開口部３０１、および硬化部４へウェブＷを搬出する出口開口部３０２が形成された筐体と、ウェブＷの搬送方向２０に沿って配置され、インクを被塗布材２上に塗布するインク吐出部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄと、空気を吸引して筐体内部を負圧にする吸気部３００と、を備える。インク吐出部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄは、基材にインクを付与する付与部の一例である。

なお、インク吐出部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄは同じ構成であるため、特に区別しない場合は、インク吐出部３０と総称表記する。また本実施形態では、インク吐出部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄは同じ種類のインクを吐出する。

インク吐出部３０は、複数のノズルが配列された複数のノズル列を有する。塗布部３は、ノズルから吐出されるインクの吐出方向がウェブＷに向くようにインク吐出部３０を設けている。インク吐出部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄのそれぞれは、駆動波形に基づき、インクを吐出可能である。

硬化部４は、バッファ部の一例であり、塗布部３から送り出されるウェブＷを搬入する入口開口部４０１、および乾燥部５へウェブＷを搬出する出口開口部４０２が形成された筐体と、硬化手段の一例である光源４０ａ及び４０ｂと、空気又は不活性ガスを送気して筐体内部を正圧にする送気部４００と、を有する。なお、光源４０ａ及び４０ｂを区別しないときは光源４０と総称する。光源４０は、ウェブＷ上に塗布されたインクに紫外線を照射して、インク層を樹脂層に硬化させる硬化機能を有する。

なお、本実施形態において正圧とは本実施形態に係る電極製造装置が用いられる環境下における大気圧よりも大きい気圧を表し、負圧とは本実施形態に係る電極製造装置が用いられる環境下における大気圧よりも小きい気圧を表す。

大気中に含まれる酸素により、インク層を樹脂層に硬化させることが阻害される場合は、送気部４００が大気よりも酸素濃度の低い気体、例えば不活性ガスを送気することにより、インク層を樹脂層に硬化させることが阻害されない。

光源４０としては、例えば、低、中、高圧水銀ランプのような水銀ランプ、タングステンランプ、アーク灯、エキシマランプ、エキシマレーザ、半導体レーザ、高出力ＵＶ－ＬＥＤ、ＹＡＧレーザ、レーザと非線形光学結晶とを組み合わせたレーザシステム、高周波誘起紫外線発生装置、ＥＢキュア等の電子線照射装置、Ｘ線照射装置等を使用することができる。なかでも、システムを簡便化できる上から、高周波誘起紫外線発生装置、高・低圧水銀ランプや半導体レーザ等を使用することが好ましい。また、光源４０に集光用ミラーや走引光学系を設けてもよい。

乾燥部５は、硬化部４から送り出されるウェブＷを搬入する入口開口部５０１、および巻取部６へウェブＷを搬出する出口開口部５０２が形成された筐体と、加熱部の一例であるヒータ５０ａ、５０ｂ及び５０ｃと、空気を吸引して筐体内部を負圧にする吸気部５００と、を有する。

なお、ヒータ５０ａ、５０ｂ及び５０ｃを区別しないときはヒータ５０と総称する。ヒータ５０は、ウェブＷ上に形成されたインクを加熱してインク中の残溶媒を乾燥させ、インクの硬化を促進したり乾燥させたりする硬化又は乾燥手段或いは加熱又は加熱機構としての機能を有する。

ヒータ５０としては、例えば、赤外ランプ、発熱体を内蔵したローラ（熱ローラ）、温風又は熱風を吹き出すブロワ、水蒸気などを用いたボイラー型熱風を導入した炉などを使用することができる。

巻取部６は、乾燥部５から送り出されるウェブＷを搬入する入口開口部６０１が形成された筐体と、乾燥部５から送り出されるウェブＷを搬送する複数のガイドローラ１１０と、ガイドローラ１１０から送り出されるウェブＷを巻き取る巻取ロール６１を備える。

本実施形態では、巻出ロール１１、複数のガイドローラ１１０、および巻取ロール６１により、搬送部が構成される。

制御部７は、電極製造装置１００の全体を制御する制御装置であって、本実施形態では、特に、負圧部の一例である吸気部３００、正圧部の一例である送気部４００、および負圧部の一例である吸気部５００を制御する。なお、制御部７が配置される位置に特段の制限はなく、適宜決定できる。

以上の構成において、インク吐出部３０から付与されたインクのミストがヒータ５０に付着することに起因して、インクの乾燥性能が悪化したり、付着したインクがウェブＷに落下したりして、ウェブＷに付与されたインクの品質が低下するおそれがあった。

また、ヒータ５０の熱によりインク吐出部３０が加熱されることに起因して、インクが乾燥して不吐出になったり、温度分布のバラツキによりインク量がばらついたりして、ウェブＷに付与されるインクの品質が低下するおそれがあった。

そこで、本実施形態では、インク吐出部３０とヒータ５０の間に、硬化部４をバッファ部として設けることにより、インク吐出部３０とヒータ５０の間の距離を長くして、インク吐出部３０からヒータ５０への気体の流入、およびヒータ５０からインク吐出部３０への気体の流入を抑制する。

さらに、インク吐出部３０は出口開口部３０２が形成された塗布部３の筐体内に設けられ、ヒータ５０は入口開口部５０１が形成された筐体の一例である乾燥部５内に設けられ、搬送部は、出口開口部３０２および入口開口部５０１を介して、インク吐出部３０からヒータ５０へウェブＷを搬送する。

これにより、インク吐出部３０とヒータ５０は、出口開口部３０２と入口開口部５０１を介してのみ連通するため、インク吐出部３０とヒータ５０の間で気体が移動するのがより抑制される。

また、硬化部４を正圧にする送気部４００を備えることにより、硬化部４からインク吐出部３０およびヒータ５０へ向かう気体の流れを生じさせて、インク吐出部３０とヒータ５０の間で、気体が移動するのが抑制される。

さらに、塗布部３の筐体内、特にインク吐出部３０の周囲を負圧にする吸気部３００と、乾燥部５の筐体内、特にヒータ５０の周囲を負圧にする吸気部５００を備えることにより、硬化部４からインク吐出部３０およびヒータ５０へ向かう気体の流れを生じさせて、インク吐出部３０とヒータ５０の間で、気体が移動するのが抑制される。この場合、硬化部４は、大気開放されているか正圧であることが好ましい。

図２は、本実施形態に係る電極の断面図である。

電極素子は、電気化学素子において充放電機能や絶縁機能を有する素子である。このとき電極素子は１つの機能層からなるものであってもよく、複数の機能層を有するものであってもよい。機能層としては、例えば集電体などにより形成される導電層や、活物質などにより形成される容量発現層、無機粒子膜や樹脂膜、固体電解質などにより形成される絶縁層などが挙げられる。

図２（ａ）は、実施例１に係る製造方法により製造された電極の断面図であり、ウェブＷとして搬送される電極素子としての電極基体Ｗ１０の表面に、機能層としての活物質層Ｌ２０が形成された電極を示す。活物質層Ｌ２０は、電極合材層の一例である。

電極基体Ｗ１０の一方の面Ｗ１０ａにおいて、電極基体Ｗ１０は、露出部Ｗ１０ｍを除いて、活物質層Ｌ２０により被覆される。露出部Ｗ１０ｍは、一方の面Ｗ１０ａの法線方向から視た平面視で活物質層Ｌ２０の外周部Ｌ２０ｐの外側に沿って配置されており、環状に配置されていてもよい。電極基体Ｗ１０及び活物質層Ｌ２０の形状は一例であり、図２（ａ）の形状には限定されない。

電極基体Ｗ１０の厚さは例えば５μｍから２０μｍ程度であり、活物質層Ｌ２０の厚さは例えば数１０μｍから１００μｍ程度である。

電極基体Ｗ１０は導電性を有する基体であれば、特に制限はなく、一般に蓄電デバイスである２次電池、キャパシター、なかでもリチウムイオン２次電池に好適に用いることができる、アルミ箔、銅箔、ステンレス箔、チタニウム箔および、それらをエッチングして微細な穴を開けたエッチド箔や、リチウムイオンキャパシターに用いられる穴あき電極基体などが用いられる。

また、燃料電池のような発電デバイスで用いられるカーボンペーパー繊維状の電極を不織または織状で平面にしたものや上記穴あき電極基体のうち微細な穴を有するものも使用できる。

更に、太陽光デバイスの場合、上記電極に加えてガラスやプラスチックスなどの平面基体上に、インジウム・チタン系の酸化物や亜鉛酸化物のような、透明な半導体薄膜を形成したものや、導電性電極膜を薄く蒸着したものを用いることができる。

活物質としては、電気化学素子に適用することが可能な正極活物質又は負極活物質を用いることができる。

正極活物質としては、アルカリ金属イオンを可逆的に吸蔵及び放出することが可能であれば、特に制限はないが、アルカリ金属含有遷移金属化合物を用いることができる。

アルカリ金属含有遷移金属化合物としては、例えば、コバルト、マンガン、ニッケル、クロム、鉄及びバナジウムからなる群より選択される一種以上の元素とリチウムとを含む複合酸化物等のリチウム含有遷移金属化合物が挙げられる。

リチウム含有遷移金属化合物としては、例えば、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム等が挙げられる。

アルカリ金属含有遷移金属化合物としては、結晶構造中にＸＯ４四面体（Ｘ＝Ｐ、Ｓ、Ａｓ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｉ等）を有するポリアニオン系化合物も用いることができる。 これらの中でも、サイクル特性の点で、リン酸鉄リチウム、リン酸バナジウムリチウム等のリチウム含有遷移金属リン酸化合物が好ましく、リチウム拡散係数、電気化学素子の入出力特性の点で、リン酸バナジウムリチウムが特に好ましい。

なお、ポリアニオン系化合物は、電子伝導性の点で、炭素材料等の導電助剤により表面が被覆されて複合化されていることが好ましい。

負極活物質としては、アルカリ金属イオンを可逆的に吸蔵及び放出することが可能であれば、特に制限はないが、黒鉛型結晶構造を有するグラファイトを含む炭素材料を用いることができる。

炭素材料としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、難黒鉛化性炭素（ハードカーボン）、易黒鉛化性炭素（ソフトカーボン）等が挙げられる。

炭素材料以外の負極活物質としては、例えば、チタン酸リチウム、酸化チタン等が挙げられる。

また、電気化学素子のエネルギー密度の点から、負極活物質として、シリコン、スズ、シリコン合金、スズ合金、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化スズ等の高容量材料を用いることが好ましい。

分散媒としては、活物質を分散させることが可能であれば、特に制限はないが、エチレングリコール、プロピレングリコール、Ｎ－メチル－２－ピロリドン、シクロヘキサノン、酢酸エステル、メシチレン、２－ｎ－ブトキシメタノール、２－ジメチルエタノール、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、乳酸エステル、テトラメチルウレア、アニソール、ジブチルエーテル、１，２－ジエトキシエタン等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。

図２（ｂ）は、実施例２に係る製造方法により製造された電極の断面図であり、ウェブＷとして搬送される電極素子としての、電極基体Ｗ１０と活物質層Ｗ２０との積層体における活物質層Ｗ２０の表面に、インクを吐出することにより機能層としての絶縁層Ｌ３０が形成された電極を示す。活物質層Ｗ２０は、電極合材層の一例である。

電極基体Ｗ１０の一方の面Ｗ１０ａにおいて、活物質層Ｗ２０は絶縁層Ｌ３０により露出すること無く全体を被覆され、電極基体Ｗ１０は、露出部Ｗ１０ｎを除いて、絶縁層Ｌ３０により被覆される。露出部Ｗ１０ｎは、一方の面Ｗ１０ａの法線方向から視た平面視で絶縁層Ｌ３０の外周部Ｌ３０ｐの外側に沿って、配置されており、環状に配置されていてもよい。電極基体Ｗ１０、活物質層Ｗ２０および絶縁層Ｌ３０の形状は一例であり、図２（ｂ）の形状には限定されない。

また、電極基体Ｗ１０と活物質層Ｗ２０を含む電極素子としてのウェブＷは、活物質層Ｗ２０の密度を上げるためにプレス加工された後に搬送される場合がある。

電極基体Ｗ１０の厚さは例えば５μｍから２０μｍ程度であり、活物質層Ｗ２０の厚さは例えば数１０μｍから１００μｍ程度であり、絶縁層Ｌ３０の厚さは例えば０．５μｍから２０μｍ程度、好ましくは１～７μｍ程度である。

電極基体Ｗ１０は導電性を有する基体であれば、特に制限はなく、一般に蓄電デバイスである２次電池、キャパシター、なかでもリチウムイオン２次電池に好適に用いることができる、アルミ箔、銅箔、ステンレス箔、チタニウム箔および、それらをエッチングして微細な穴を開けたエッチド箔や、リチウムイオンキャパシターに用いられる穴あき電極基体などが用いられる。

また、燃料電池のような発電デバイスで用いられるカーボンペーパー繊維状の電極を不織または織状で平面にしたものや上記穴あき電極基体のうち微細な穴を有するものも使用できる。

更に、太陽光デバイスの場合、上記電極に加えてガラスやプラスチックスなどの平面基体上に、インジウム・チタン系の酸化物や亜鉛酸化物のような、透明な半導体薄膜を形成したものや、導電性電極膜を薄く蒸着したものを用いることができる。

また、活物質層Ｗ２０は、活物質を含む。活物質としては、電気化学素子に適用することが可能な正極活物質又は負極活物質を用いることができる。

正極活物質としては、アルカリ金属イオンを可逆的に吸蔵及び放出することが可能であれば、特に制限はないが、アルカリ金属含有遷移金属化合物を用いることができる。

アルカリ金属含有遷移金属化合物としては、例えば、コバルト、マンガン、ニッケル、クロム、鉄及びバナジウムからなる群より選択される一種以上の元素とリチウムとを含む複合酸化物等のリチウム含有遷移金属化合物が挙げられる。

リチウム含有遷移金属化合物としては、例えば、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム等が挙げられる。

アルカリ金属含有遷移金属化合物としては、結晶構造中にＸＯ４四面体（Ｘ＝Ｐ、Ｓ、Ａｓ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｉ等）を有するポリアニオン系化合物も用いることができる。 これらの中でも、サイクル特性の点で、リン酸鉄リチウム、リン酸バナジウムリチウム等のリチウム含有遷移金属リン酸化合物が好ましく、リチウム拡散係数、電気化学素子の入出力特性の点で、リン酸バナジウムリチウムが特に好ましい。

なお、ポリアニオン系化合物は、電子伝導性の点で、炭素材料等の導電助剤により表面が被覆されて複合化されていることが好ましい。

負極活物質としては、アルカリ金属イオンを可逆的に吸蔵及び放出することが可能であれば、特に制限はないが、黒鉛型結晶構造を有するグラファイトを含む炭素材料を用いることができる。

炭素材料としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、難黒鉛化性炭素（ハードカーボン）、易黒鉛化性炭素（ソフトカーボン）等が挙げられる。

炭素材料以外の負極活物質としては、例えば、チタン酸リチウム、酸化チタン等が挙げられる。

また、電気化学素子のエネルギー密度の点から、負極活物質として、シリコン、スズ、シリコン合金、スズ合金、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化スズ等の高容量材料を用いることが好ましい。

分散媒としては、活物質を分散させることが可能であれば、特に制限はないが、エチレングリコール、プロピレングリコール、Ｎ－メチル－２－ピロリドン、シクロヘキサノン、酢酸エステル、メシチレン、２－ｎ－ブトキシメタノール、２－ジメチルエタノール、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、乳酸エステル、テトラメチルウレア、アニソール、ジブチルエーテル、１，２－ジエトキシエタン等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。

また、絶縁層Ｌ３０を形成するためのインクの成分は絶縁層として無機層を形成する場合は無機粒子と分散媒と、を含み、絶縁層として樹脂層を形成する場合は重合性化合物と溶媒とを含む。

＜無機層形成用液体組成物＞
無機粒子としては、絶縁性無機粒子であることが好ましく、例えば、金属酸化物、金属窒化物、その他の金属化合物を材料とする粒子が挙げられる。

金属酸化物としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＢａＴｉＯ３、ＺｒＯ２等が挙げられる。

金属窒化物としては、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等が挙げられる。その他の金属化合物としては、例えば、フッ化アルミニウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウム等の難溶性のイオン結晶、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイト等の鉱物資源由来物質又はそれらの人造物等が挙げられる。

上記以外の絶縁性無機粒子を構成する材料としては、ガラスセラミックが挙げられる。ガラスセラミックとしては、例えば、ＺｎＯ－ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２系の結晶化ガラスを用いた結晶化ガラスセラミック、ＢａＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２系セラミック、Ａｌ２Ｏ３－ＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯ－Ｂ２Ｏ３系セラミック等を用いた非ガラス系セラミックが挙げられる。

絶縁性無機粒子は、イオン伝導性を有する元素を含むことが好ましい。イオン伝導性を有する元素としては、例えば、ケイ素元素、アルミニウム元素、ジルコニウム元素等が挙げられる。これらのイオン伝導性を有する元素は、単独で使用してもよく、また二種以上を併用してもよい。

絶縁性無機粒子は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）粒子であることが好ましい。 絶縁性無機粒子としては、アルミナの中でも、融点が高く、熱的に安定なα－アルミナを用いるのが好ましい。

分散媒は、水又は非水系分散媒を意味する。非水系分散媒としては、例えば、スチレン、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、アセトン、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール（ＩＰＡ）、ｎ－ブタノール、イソブタノール、ｔｅｒ－ブタノール、ｎ－ペンタノール、ｎ－ヘキサノール、ジアセトンアルコール、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ－ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）等が挙げられる。

なお、分散媒は単独で使用することもできるが、複数の分散媒を組み合わせて使用することもできる。

＜樹脂層形成用液体組成物＞
重合性化合物は、重合することにより樹脂を形成し、液体組成物中において重合した場合に多孔質樹脂を形成する。

重合性化合物により形成される樹脂は、活性エネルギー線の付与等（例えば、光の照射や熱を加えること等）で形成される網目状の構造体を有する樹脂であることが好ましく、例えば、アクリレート樹脂、メタアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、ビニルエーテル樹脂、及びエン－チオール反応により形成される樹脂が好ましい。

また、反応性の高いラジカル重合を利用して構造体を形成することが容易な点から、（メタ）アクリロイル基を有する重合性化合物により形成される樹脂であるアクリレート樹脂、メタアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂や、ビニル基を有する重合性化合物により形成される樹脂であるビニルエステル樹脂が生産性の観点からより好ましい。

これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。２種以上を併用する場合、重合性化合の組み合わせとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、柔軟性付与のため、ウレタンアクリレート樹脂を主成分として他の樹脂を混合することが好ましい。なお、本願ではアクリロイル基またはメタクリロイル基を有する重合性化合物を、（メタ）アクリロイル基を有する重合性化合物と称する。

なお、活性エネルギー線としては、液体組成物中の重合性化合物の重合反応を進める上で必要なエネルギーを付与できるものであればよく、特に限定されないが、例えば、紫外線、電子線、α線、β線、γ線、Ｘ線等が挙げられる。これらの中でも紫外線であることが好ましい。なお、特に高エネルギーな光源を使用する場合には、重合開始剤を使用しなくても重合反応を進めることができる。

溶媒（以降の記載において「ポロジェン」とも称する）は、重合性化合物と相溶する液体である。また、溶媒は、液体組成物中において重合性化合物が重合していく過程で重合物（樹脂）と相溶しなくなる（相分離を生じる）液体である。液体組成物中に溶媒が含まれることで、重合性化合物は、液体組成物中において重合した場合に多孔質樹脂を形成する。

また、光または熱によってラジカル又は酸を発生する化合物（後述する重合開始剤）を溶解可能であることが好ましい。溶媒は、１種を単独で使用しても、２種以上を併用してもよい。なお、本実施形態において、溶媒は重合性を有さない。

ポロジェンの１種単独としての沸点または２種以上を併用した場合の沸点は、常圧において、５０℃以上２５０℃以下であることが好ましく、７０℃以上２００℃以下であることがより好ましい。

沸点が５０℃以上であることにより、室温付近におけるポロジェンの気化が抑制されて液体組成物の取扱が容易になり、液体組成物中におけるポロジェンの含有量の制御が容易になる。

また、沸点が２５０℃以下であることにより、重合後のポロジェンを乾燥させる工程における時間が短縮されて、多孔質樹脂の生産性が向上する。

また、多孔質樹脂の内部に残存するポロジェンの量を抑制することができるので、多孔質樹脂を物質間の分離を行う物質分離層や反応場としての反応層などの機能層として利用する場合に品質が向上する。

また、ポロジェンの１種単独としての沸点または２種以上を併用した場合の沸点は、常圧において、１２０℃以上であることが好ましい。

ポロジェンとしては、例えば、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等のエチレングリコール類、γブチロラクトン、炭酸プロピレン等のエステル類、ＮＮジメチルアセトアミド等のアミド類等を挙げることができる。また、テトラデカン酸メチル、デカン酸メチル、ミリスチン酸メチル、テトラデカン等の比較的分子量の大きな液体も挙げることができる。

また、アセトン、２－エチルヘキサノール、１－ブロモナフタレン等の液体も挙げることができる。

なお、本実施形態では、上記の例示された液体であれば常にポロジェンに該当するわけではない。

本実施形態におけるポロジェンとは、上記の通り、重合性化合物と相溶する液体であって、且つ液体組成物中において重合性化合物が重合していく過程で重合物（樹脂）と相溶しなくなる（相分離を生じる）液体である。

言い換えると、ある液体がポロジェンに該当するか否かは、重合性化合物および重合物（重合性化合物が重合することにより形成される樹脂）との関係で決まる。

また、本実施形態の液体組成物は、重合性化合物との間で上記の特定の関係を有するポロジェンを少なくとも１種類含有していればいいため、液体組成物作製時の材料選択の幅が広がり、液体組成物の設計が容易になる。

液体組成物作製時の材料選択の幅が広がることで、多孔質構造の形成以外の観点で液体組成物に求められる特性がある場合に、対応の幅が広がる。

例えば、液体組成物をインクジェット方式で吐出する場合、多孔質形成以外の観点として、吐出安定性等を有する液体組成物であることが求められるが、材料選択の幅が広いため、液体組成物の設計が容易になる。

なお、本実施形態の液体組成物は、上記の通り、重合性化合物との間で上記の特定の関係を有するポロジェンを少なくとも１種類含有していればいいため、重合性化合物との間で上記の特定の関係を有さない液体（ポロジェンではない液体）を追加的に含有していてもよい。

図１で説明したように、ウェブＷに付与されるインクの品質が低下すると、図２に示した電極においては、形成された電極合材層にムラが生じ、電気化学素子としたときの充放電特性に影響を与えることや、更に電極合材層上に機能層としての絶縁層を形成しようとした場合、電極合材層の厚みの違いにより、絶縁層で電極合材層が被覆されないような意図しない露出領域が生じ、品質に影響を与える点で懸念があった。

また、集電体上に電極合材層が積層された構成の電極素子に機能層としての絶縁層を形成する場合、電極合材層が被覆されないような意図しない露出領域が生じ、品質に影響を与える点で懸念があった。

本実施形態では、図１で説明した構成を備えることにより、放電特性および品質に優れた電極及び電気化学素子を製造することができる。

図３は、本実施形態の変形例に係る電極製造装置の説明図である。

図３に示す変形例は、図１に示した実施形態とは、吸気部３００および吸気部５００を備えない点で相違するが、インク吐出部３０からヒータ５０への気体の流入、およびヒータ５０からインク吐出部３０への気体の流入を抑制できる。

すなわち、インク吐出部３０とヒータ５０の間に、硬化部４をバッファ部として設けることにより、インク吐出部３０とヒータ５０の間の距離を長くして、インク吐出部３０からヒータ５０への気体の流入、およびヒータ５０からインク吐出部３０への気体の流入を抑制する。

さらに、インク吐出部３０は出口開口部３０２が形成された塗布部３の筐体内に設けられ、ヒータ５０は入口開口部５０１が形成された乾燥部５の筐体内に設けられ、搬送部は、出口開口部３０２および入口開口部５０１を介して、インク吐出部３０からヒータ５０へウェブＷを搬送する。

これにより、インク吐出部３０とヒータ５０は、出口開口部３０２と入口開口部５０１を介してのみ連通するため、インク吐出部３０とヒータ５０の間で気体が移動するのがより抑制される。

また、硬化部４を正圧にする送気部４００を備えることにより、硬化部４からインク吐出部３０およびヒータ５０へ向かう気体の流れを生じさせて、インク吐出部３０とヒータ５０の間で、気体が移動するのが抑制される。

図４は、本実施形態の第２の変形例に係る電極製造装置の説明図である。

図４に示す第２の変形例は、図１に示した実施形態とは、送気部４００を備えない点、および硬化部４が筐体内部を大気開放する開口部４０５を備える点で相違するが、インク吐出部３０からヒータ５０への気体の流入、およびヒータ５０からインク吐出部３０への気体の流入を抑制できる。

すなわち、インク吐出部３０とヒータ５０の間に、硬化部４をバッファ部として設けることにより、インク吐出部３０とヒータ５０の間の距離を長くして、インク吐出部３０からヒータ５０への気体の流入、およびヒータ５０からインク吐出部３０への気体の流入を抑制する。

さらに、インク吐出部３０は出口開口部３０２が形成された塗布部３の筐体内に設けられ、ヒータ５０は入口開口部５０１が形成された乾燥部５の筐体内に設けられ、搬送部は、出口開口部３０２および入口開口部５０１を介して、インク吐出部３０からヒータ５０へウェブＷを搬送する。

これにより、インク吐出部３０とヒータ５０は、出口開口部３０２と入口開口部５０１を介してのみ連通するため、インク吐出部３０とヒータ５０の間で気体が移動するのがより抑制される。

さらに、インク吐出部３０の周囲を負圧にする吸気部３００と、ヒータ５０の周囲を負圧にする吸気部５００を備え、開口部４０５により硬化部４の筐体内部を大気開放することにより、硬化部４からインク吐出部３０およびヒータ５０へ向かう気体の流れを生じさせて、インク吐出部３０とヒータ５０の間で、気体が移動するのが抑制される。

図５は、本実施形態の第３の変形例に係る電極製造装置の説明図である。

図５に示す第３の変形例は、図１に示した実施形態とは、送気部４００、吸気部３００および吸気部５００を備えない点で相違するが、インク吐出部３０からヒータ５０への気体の流入、およびヒータ５０からインク吐出部３０への気体の流入を抑制できる。

すなわち、インク吐出部３０とヒータ５０の間に、硬化部４をバッファ部として設けることにより、インク吐出部３０とヒータ５０の間の距離を長くして、インク吐出部３０からヒータ５０への気体の流入、およびヒータ５０からインク吐出部３０への気体の流入を抑制する。

さらに、インク吐出部３０は出口開口部３０２が形成された塗布部３の筐体内に設けられ、ヒータ５０は入口開口部５０１が形成された乾燥部５の筐体内に設けられ、搬送部は、出口開口部３０２および入口開口部５０１を介して、インク吐出部３０からヒータ５０へウェブＷを搬送する。

これにより、インク吐出部３０とヒータ５０は、出口開口部３０２と入口開口部５０１を介してのみ連通するため、インク吐出部３０とヒータ５０の間で気体が移動するのがより抑制される。

図６は、本実施形態の第４の変形例に係る電極製造装置の説明図である。

図６に示す第４の変形例は、図１に示した実施形態とは、塗布部３と乾燥部５の間のバッファ部として、硬化部４に代えて、バッファ空間８を設けている点で相違するが、インク吐出部３０からヒータ５０への気体の流入、およびヒータ５０からインク吐出部３０への気体の流入を抑制できる。ここで、塗布部３と乾燥部５は、バッファ空間８が大気圧になるような距離を隔てて配置される。

すなわち、インク吐出部３０とヒータ５０の間に、バッファ空間８を設けることにより、インク吐出部３０とヒータ５０の間の距離を長くして、インク吐出部３０からヒータ５０への気体の流入、およびヒータ５０からインク吐出部３０への気体の流入を抑制する。

さらに、インク吐出部３０は出口開口部３０２が形成された塗布部３の筐体内に設けられ、ヒータ５０は入口開口部５０１が形成された乾燥部５の筐体内に設けられ、搬送部は、出口開口部３０２および入口開口部５０１を介して、インク吐出部３０からヒータ５０へウェブＷを搬送する。

これにより、インク吐出部３０とヒータ５０は、出口開口部３０２と入口開口部５０１を介してのみ連通するため、インク吐出部３０とヒータ５０の間で気体が移動するのがより抑制される。

さらに、インク吐出部３０の周囲を負圧にする吸気部３００と、ヒータ５０の周囲を負圧にする吸気部５００を備え、大気開放されたバッファ空間８からインク吐出部３０およびヒータ５０へ向かう気体の流れを生じさせて、インク吐出部３０とヒータ５０の間で、気体が移動するのが抑制される。

図７は、本実施形態の第５の変形例に係る電極製造装置の説明図である。

図７に示す第５の変形例は、図６に示した第４の変形例とは、吸気部３００および吸気部５００を備えず、バッファ空間８にエアカーテン８０を発生させる送気部８００を備える点で相違するが、インク吐出部３０からヒータ５０への気体の流入、およびヒータ５０からインク吐出部３０への気体の流入を抑制できる。送気部８００は、ウェブＷを搬送する方向におけるバッファ空間８の中間位置で、ウェブＷを搬送する方向と直交する向きに搬送されるウェブＷを横切ってエアカーテン８０を発生させる

すなわち、インク吐出部３０とヒータ５０の間に、バッファ空間８を設けることにより、インク吐出部３０とヒータ５０の間の距離を長くして、インク吐出部３０からヒータ５０への気体の流入、およびヒータ５０からインク吐出部３０への気体の流入を抑制する。

さらに、インク吐出部３０は出口開口部３０２が形成された塗布部３の筐体内に設けられ、ヒータ５０は入口開口部５０１が形成された乾燥部５の筐体内に設けられ、搬送部は、出口開口部３０２および入口開口部５０１を介して、インク吐出部３０からヒータ５０へウェブＷを搬送する。

これにより、インク吐出部３０とヒータ５０は、出口開口部３０２と入口開口部５０１を介してのみ連通するため、インク吐出部３０とヒータ５０の間で気体が移動するのがより抑制される。

さらに、エアカーテン８０により、インク吐出部３０とヒータ５０の間で、気体が移動するのが抑制される。

図８は、本実施形態の第６の変形例に係る電極製造装置の説明図である。

図８に示す第６の変形例は、図７に示した第５の変形例とは、送気部８００を備えない点で相違するが、インク吐出部３０からヒータ５０への気体の流入、およびヒータ５０からインク吐出部３０への気体の流入を抑制できる。

すなわち、インク吐出部３０とヒータ５０の間に、バッファ空間８を設けることにより、インク吐出部３０とヒータ５０の間の距離を長くして、インク吐出部３０からヒータ５０への気体の流入、およびヒータ５０からインク吐出部３０への気体の流入を抑制する。

さらに、インク吐出部３０は出口開口部３０２が形成された塗布部３の筐体内に設けられ、ヒータ５０は入口開口部５０１が形成された乾燥部５の筐体内に設けられ、搬送部は、出口開口部３０２および入口開口部５０１を介して、インク吐出部３０からヒータ５０へウェブＷを搬送する。

これにより、インク吐出部３０とヒータ５０は、出口開口部３０２と入口開口部５０１を介してのみ連通するため、インク吐出部３０とヒータ５０の間で気体が移動するのがより抑制される。

●まとめ●
以上説明したように、本実施形態に係る電極製造装置１００は、ウェブＷにインクを付与するインク吐出部３０と、ウェブＷに付与されたインクを加熱するヒータ５０と、インク吐出部３０とヒータ５０の間で、インク吐出部３０からヒータ５０への気体の流入、およびヒータ５０からインク吐出部３０への気体の流入を抑制する硬化部４を備える。

ここで、電極製造装置１００は、液体付与装置の一例であり、ウェブＷは基材の一例である。インクは液体組成物の一例であり、インク吐出部３０は付与部の一例であり、ウェブＷに付与されたインクは、液体付与物の一例である。ヒータ５０は、加熱部の一例であり、硬化部４は、バッファ部の一例である。バッファ部は、インク吐出部３０とヒータ５０の間のバッファ空間８であってもよい。

これにより、インク吐出部３０から付与されたインクのミストがヒータ５０に付着することに起因して、インクの乾燥性能が悪化したり、付着したインクがウェブＷに落下したりして、ウェブＷに付与されたインクの品質が低下することが低減する。

あるいは、ヒータ５０の熱によりインク吐出部３０が加熱されることに起因して、インクが乾燥して不吐出になったり、温度分布のバラツキによりインク量がばらついたりして、ウェブＷに付与されるインクの品質が低下することが低減する。

ここで、液体付与装置の他の例として、インク吐出部３０により基材の他の例であるセパレータ上に機能層が形成された積層セパレータを製造する積層セパレータ製造装置であってもよい。機能層は、液体付与物の一例である。

また、本実施形態に係る電気化学素子製造装置は、上記電極製造装置または積層セパレータ製造装置と、製造された電極または積層セパレータを電気化学素子とするための電気化学素子形成部を備える。

電極製造装置１は、インク吐出部３０からヒータ５０へウェブＷを搬送する搬送部を備える。ここで、搬送部は、巻出ロール１１、ガイドローラ１１０、および巻取ロール６１により構成される。

この場合、インク吐出部３０とヒータ５０の間のウェブＷの搬送経路に沿って、気体が移動するのが抑制され、搬送されるウェブＷに付与されるインクの品質が低下することが低減する。

インク吐出部３０は出口開口部３０２が形成された筐体の一例である塗布部３内に設けられ、ヒータ５０は入口開口部５０１が形成された筐体の一例である乾燥部５内に設けられ、搬送部は、出口開口部３０２および入口開口部５０１を介して、インク吐出部３０からヒータ５０へウェブＷを搬送する。

これにより、インク吐出部３０とヒータ５０は、出口開口部３０２と入口開口部５０１を介してのみ連通するため、インク吐出部３０とヒータ５０の間で気体が移動するのがより抑制され、ウェブＷに付与されるインクの品質が低下することがより低減する。

硬化部４は、入口開口部４０１および出口開口部４０２が形成された筐体を備え、搬送部は、第２の入口開口部４０１および第２の出口開口部４０２を介して、インク吐出部３０からヒータ５０へウェブＷを搬送する。

これにより、インク吐出部３０とヒータ５０の間に、硬化部４の筐体が配置されるため、インク吐出部３０とヒータ５０の間で気体が移動するのがより抑制され、ウェブＷに付与されるインクの品質が低下することがより低減する。

硬化部４は、ウェブＷに付与されたインクを硬化させる硬化手段の一例である光源４０を備える。これにより、ウェブＷに付与されたインクに光を照射して硬化させることができる。

硬化部４を正圧にする正圧部の一例である送気部４００を備える。これにより、硬化部４からインク吐出部３０およびヒータ５０へ向かう気体の流れを生じさせて、インク吐出部３０とヒータ５０の間で、気体が移動するのが抑制される。

送気部４００は、大気よりも酸素濃度の低い気体を送気することにより、インクが光硬化することが酸素により阻害されることを低減する。

バッファ空間８にエアカーテンを発生させる送気部８００を備える。これにより、インク吐出部３０とヒータ５０の間で、気体が移動するのが抑制される。

インク吐出部３０の周囲およびヒータ５０の周囲の少なくとも一方を負圧にする負圧部の一例である吸気部３００または吸気部５００を備える。これにより、硬化部４からインク吐出部３０およびヒータ５０へ向かう気体の流れを生じさせて、インク吐出部３０とヒータ５０の間で、気体が移動するのが抑制される。この場合、硬化部４の圧力は、インク吐出部３０の周囲およびヒータ５０の周囲の圧力より高いことが好ましい。

また、本実施形態では、インク吐出部３０とヒータ５０の間で、インク吐出部３０からヒータ５０への気体の流入、およびヒータ５０からインク吐出部３０への気体の流入を抑制することにより、ヒータ５０へ流入される気体の流入量は、インク吐出部３０から流出される気体の流出量よりも小さくなる。これにより、インク吐出部３０から付与されたインクのミストが、ヒータ５０に到達する量を低減することができる。

同様に、インク吐出部３０へ流入される気体の流入量は、ヒータ５０から流出される気体の流出量よりも小さくなる。これにより、ヒータ５０により加熱された気体が、インク吐出部３０に到達する量を低減することができる。

ウェブＷは電極素子であり、インク吐出部３０は、電極素子にインクを付与して機能層を形成する。この場合、電極素子に付与されるインクの品質低下に起因して、機能層が適切に形成されずに、電極が機能を果たさなくなることが防止される。機能層は、液体付与物の一例である。

電極素子は電極基体Ｗ１０を含み、機能層は電極合材層の一例である活物質層Ｌ２０を含んでもよく、電極素子は、電極基体Ｗ１０と、電極基体Ｗ１０上に設けられた電極合材層の一例である活物質層Ｗ２０と、を含み、機能層は絶縁層Ｌ３０であってもよい。

本実施形態に係る液体付与方法は、ウェブＷにインクを付与するインク吐出部３０と、ウェブＷに付与されたインクを加熱するヒータ５０の間で、インク吐出部３０からヒータ５０への気体の流入、およびヒータ５０からインク吐出部３０への気体の流入を抑制する。

本実施形態に係る電極製造方法は、上記液体付与方法において、ウェブＷは電極素子であり、インク吐出部３０は、電極素子にインクを付与して機能層を形成する。

本実施形態に係る積層セパレータ製造方法は、上記液体付与方法において、ウェブＷはセパレータであり、インク吐出部３０は、セパレータにインクを付与して機能層を形成する。

本実施形態に係る電気化学素子製造方法は、上記電極製造方法または積層セパレータ製造方法と、製造された電極または積層セパレータを電気化学素子とするための電気化学素子形成方法を含む。

１００ 電極製造装置（液体付与装置の一例）
１１０ ガイドローラ（搬送部の一例）
１ 巻出部
１１ 巻出ロール（搬送部の一例）
Ｗ ウェブ（基材、電極素子の一例）
２０ 搬送方向
３ 塗布部（付与部の筐体の一例）
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ インク吐出部（付与部の一例）
３０１ 入口開口部
３０２ 出口開口部
４ 硬化部（バッファ部、バッファ部の筐体の一例）
４０ａ、４０ｂ 光源（硬化手段の一例）
４０１ 入口開口部
４０２ 出口開口部
４０５ 開口部
５ 乾燥部（加熱部の筐体の一例）
５０ａ、５０ｂ、５０ｃ ヒータ（加熱部の一例）
５０１ 入口開口部
５０２ 出口開口部
６ 巻取部
６１ 巻取ロール（搬送部の一例）
７ 制御部
８ バッファ空間（バッファ部の一例）
３００ 吸気部（負圧部の一例）
４００ 送気部（正圧部の一例）
５００ 吸気部（負圧部の一例）
８００ 送気部（エアカーテン部の一例）
８０ エアカーテン
Ｗ１０ 電極基体
Ｗ２０ 活物質層（電極合材層の一例）
Ｌ２０ 活物質層（電極合材層の一例）
Ｌ３０ 絶縁層

Claims (20)

1. 基材に液体組成物を付与する付与部と、
   前記基材に付与された前記液体組成物を加熱する加熱部と、
   前記付与部と前記加熱部の間で、前記付与部から前記加熱部への気体の流入、および前記加熱部から前記付与部への気体の流入を抑制するバッファ部と、を備えた液体付与装置。
2. 前記付与部から前記加熱部へ前記基材を搬送する搬送部を備えた請求項１記載の液体付与装置。
3. 前記付与部は付与部の出口開口部が形成された筐体内に設けられ、
   前記加熱部は加熱部の入口開口部が形成された筐体内に設けられ、
   前記搬送部は、前記出口開口部および前記入口開口部を介して、前記付与部から前記加熱部へ前記基材を搬送する請求項２記載の液体付与装置。
4. 前記バッファ部は、バッファ部の入口開口部およびバッファ部の出口開口部が形成された筐体を備え、
   前記搬送部は、前記バッファ部の入口開口部および前記バッファ部の出口開口部を介して、前記付与部から前記加熱部へ前記基材を搬送する請求項３記載の液体付与装置。
5. 前記バッファ部は、前記基材に付与された前記液体組成物を硬化する硬化手段を備えた請求項１～４の何れか記載の液体付与装置。
6. 前記バッファ部を正圧にする正圧部を備えた請求項１～４の何れか記載の液体付与装置。
7. 前記正圧部は、大気よりも酸素濃度の低い気体を送気する請求項６記載の液体付与装置。
8. 前記バッファ部にエアカーテンを発生させるエアカーテン部を備えた請求項１～７の何れか記載の液体付与装置
9. 前記付与部の周囲および前記加熱部の周囲の少なくとも一方を負圧にする負圧部を備えた請求項１～８の何れか記載の液体付与装置。
10. 前記加熱部へ流入される気体の流入量は、前記付与部から流出される気体の流出量よりも小さい請求項１～９の何れか記載の液体付与装置。
11. 前記付与部へ流入される気体の流入量は、前記加熱部から流出される気体の流出量よりも小さい請求項１～９の何れか記載の液体付与装置。
12. 請求項１～１１の何れか記載の液体付与装置において、
    前記基材は電極素子であり、
    前記付与部は、前記電極素子に前記液体組成物を付与して機能層を形成する
    電極製造装置。
13. 前記電極素子は電極基体を含み、
    前記機能層は電極合材層を含む
    請求項１２記載の電極製造装置。
14. 前記電極素子は、電極基体と、電極基体上に設けられた電極合材層と、を含み、
    前記機能層は絶縁層である
    請求項１２記載の電極製造装置。
15. 請求項１～１１の何れか記載の液体付与装置において、
    前記基材はセパレータであり、
    前記付与部は、前記セパレータに前記液体組成物を付与して機能層を形成する
    積層セパレータ製造装置。
16. 請求項１２～１４の何れか記載の電極製造装置、または請求項１５記載の積層セパレータ製造装置を有する電気化学素子製造装置。
17. 基材に液体組成物を付与する付与部と、前記基材に付与された前記液体組成物を加熱する加熱部の間で、前記付与部から前記加熱部への気体の流入、および前記加熱部から前記付与部への気体の流入を抑制する液体付与方法。
18. 請求項１７記載の液体付与方法において、
    前記基材は電極素子であり、
    前記付与部は、前記電極素子に前記液体組成物を付与して機能層を形成する
    電極製造方法。
19. 請求項１７記載の液体付与方法において、
    前記基材はセパレータであり、
    前記付与部は、前記セパレータに前記液体組成物を付与して機能層を形成する
    積層セパレータ製造方法。
20. 請求項１８記載の電極製造方法、または請求項１９記載の積層セパレータ製造方法を含む電気化学素子製造方法。