JP2024061450A - 粉体量調整ユニット及び粉体塗工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部材上に形成される粉体層の目付量のばらつきを抑制することができる粉体量調整ユニット及び粉体塗工装置を提供する。【解決手段】粉体量調整ユニット１１は、シート５上に供給された粉体４をならすことで粉体４の量を調整する粉体量調整ユニットであって、第１振動子６及び第２振動子７と、第１振動子６及び第２振動子７と直接的又は間接的に接続されているスキージ３と、制御部１０とを備える。また、制御部１０は、第１振動子６及び第２振動子７に対して、各々の位相がスキージ３の軸方向に１／４波長異ならせるように制御する。そして、スキージ３は、第１振動子６及び第２振動子７によって、同一波長で各々の位相が軸方向に１／４波長異なりかつ振動方向が異なるように、周波数２（ｋＨｚ）以上３００（ｋＨｚ）以下の間で別々に固有振動する。【選択図】図１

Description

本開示は、粉体量調整ユニット及び粉体塗工装置に関する。

近年では、粉体を直接塗工する乾式塗工方法は、溶媒中に粉体を分散させて塗工する湿式塗工法に比べ、高性能かつ、環境負荷が小さい粉体層を形成できる工法として注目されている。乾式塗工方法によれば、溶媒による粉体へのダメージが少なく、高性能を維持でき、溶媒を乾燥する必要がなく、消費エネルギー量を大幅に削減可能な粉体層を得ることができる。

粉体の乾式塗工方法としては、従来、金属箔等のシートを搬送装置で搬送させつつ、シート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、長尺の金属箔の表面上に、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。ここで、図４は、従来の粉体塗工装置３０のスキージ２３を示す概略図である。また、図５は、従来のスキージの振動状態、及び粉体層を示す概略図である。具体的には、図５の（ａ）は、スキージ２３を正面から見た場合において、正弦定常波でスキージ２３が共振（固有振動）する場合を示した図である。また、図５の（ｂ）は、シート２５に塗工された粉体層２８を正面から見た場合を示す図である。

図４に示すように、スキージ２３は、振動子により超音波帯近傍の高周波（周波数が２（ｋＨｚ）以上３００（ｋＨｚ）以下の間）で振動することで、振動が粉体２４に伝わる。これにより、振動するスキージ２３が粉体２４の流動性を向上させることで、粉体閉塞のない塗工を実現している。

図５の（ａ）に示すように、スキージ２３を高周波で振動させると、スキージ２３は、共振（固有振動）により、正弦定常波で振動する。これにより、スキージ２３の間隔を通過した粉体層２８には、図５の（ｂ）に示したように、正弦定常波状に削られた凹凸構造が形成される。

なお、粉体塗工装置３０に含まれるユニットであって、粉体２４をスキージ２３でならすことでシート２５に塗工された粉体量を調整するユニットを、粉体量調整ユニットとよぶことがある。このような粉体量調整ユニットは、スキージ２３を振動させる振動子を含んでいる。

特開２０２１－１７８２７１号公報

しかしながら、特許文献１では、シートに塗工された粉体層の目付量にばらつきが発生してしまうため、目付量の均一性が求められる場合には、改善の余地がある。

そこで、本開示は、部材上に形成される粉体層の目付量のばらつきを抑制することができる粉体量調整ユニット及び粉体塗工装置を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る粉体量調整ユニットは、部材上に供給された粉体をならすことで前記粉体の量を調整する粉体量調整ユニットであって、少なくとも２つの振動子と、前記少なくとも２つの振動子と直接的又は間接的に接続されているスキージと、制御部とを備え、前記制御部は、前記少なくとも２つの振動子に対して、各々の位相が前記スキージの軸方向に１／４波長異ならせるように制御し、前記スキージは、前記少なくとも２つの振動子によって、同一波長で各々の位相が前記軸方向に１／４波長異なりかつ振動方向が異なるように、周波数２（ｋＨｚ）以上３００（ｋＨｚ）以下の間で別々に固有振動する。

また、本開示の一態様に係る粉体塗工装置は、粉体量調整ユニットと、前記スキージに対して前記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前記粉体を供給する粉体供給部とを備え、前記粉体量調整ユニットは、前記スキージと前記部材との間に隙間が形成されるように前記スキージを配置している。

本開示の粉体量調整ユニット及び粉体塗工装置によれば、部材上に形成される粉体層の目付量のばらつきを抑制することができる。

図１は、本開示の一実施の形態に係るスキージの振動状態と、塗工された粉体層とを示す概略図である。 図２は、本開示の一実施の形態に係る粉体量調整ユニットを示す概略図である。 図３は、本開示の一実施の形態に係るスキージと粉体とを示す概略図である。 図４は、従来の粉体塗工装置のスキージを示す概略図である。 図５は、従来のスキージの振動状態、及び粉体層を示す概略図である。

なお、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、本開示を示すために適宜強調、省略、又は比率の調整を行った模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではなく、実際の形状、位置関係、及び比率とは異なる場合がある。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡素化される場合がある。

また、以下の実施の形態において、略平行及びシート状等の表現を用いている。例えば、略平行又はシート状は、完全に平行又はシートであることを意味するだけでなく、実質的に平行又はシートである、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、略平行又はシートは、本開示による効果を奏し得る範囲において平行又はシートという意味である。他の「略」又は「状」を用いた表現についても同様である。

（概要）
以下、本開示に係る粉体量調整ユニット及び粉体塗工装置について示す。

本開示の一態様に係る粉体量調整ユニットは、部材上に供給された粉体をならすことで前記粉体の量を調整する粉体量調整ユニットであって、少なくとも２つの振動子と、スキージと、制御部とを備え、制御部は、２つの振動子に対して、各々の位相が前記スキージの軸方向に１／４波長異ならせるように制御し、スキージは、前記少なくとも２つの振動子によって、同一波長で各々の位相が前記軸方向に１／４波長異なりかつ振動方向が異なるように、周波数２（ｋＨｚ）以上３００（ｋＨｚ）以下の間で別々に固有振動する。

これにより、あらかじめ部材上に供給された粉体をならすことができるため、部材上に供給される粉体の量を調整することができる。

また、スキージが周波数２（ｋＨｚ）以上３００（ｋＨｚ）以下の間という高周波で振動するため、振動が粉体に伝わることで、粉体の流動性を向上させることができる。このため、スキージの移動中に粉体閉塞の発生が抑制され、部材上に供給される粉体の量を安定して調整することができる。

また、少なくとも２つの振動子によって、同一波長で各々の位相が軸方向に１／４波長異なりかつ振動方向が異なるようにスキージが振動することで、例えば、１つの振動子によってスキージが振動することで部材上に供給された粉体の目付量が多い部分が形成されても、別の振動子によってスキージが振動することで、部材上に供給された粉体の目付量が多い部分をスキージが削り取ることができる。その結果、幅方向における粉体層の目付量のばらつきを低減することができる。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

なお、本実施の形態では、直交座標系の軸方向として、スキージの前後方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向と直交する方向であるスキージの軸方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と直交する方向であるスキージの上下方向をＺ軸方向と既定している。

（実施の形態）
以下では、図１～図３を参照して、本実施の形態について説明する。

図１は、本開示の一実施の形態に係るスキージ３の振動状態と、塗工された粉体層８とを示す概略図である。また、図２は、本開示の一実施の形態に係る粉体量調整ユニット１１を示す概略図である。また、図３は、本開示の一実施の形態に係るスキージ３と粉体４とを示す概略図である。

図１の（ａ）は、スキージ３を斜めから見た場合に高周波によるスキージ３の振動状態を示す図であり、図１の（ｂ）は、スキージ３を横から見た場合に高周波によるスキージ３の振動状態を示す図であり、図１の（ｃ）は、塗工された粉体層８を正面から見た場合を示す図である。図２の（ａ）は、粉体量調整ユニット１１を上から見た場合を示す図であり、図２の（ｂ）は、粉体量調整ユニット１１を横から見た場合を示す図である。図３の（ａ）は、スキージ３と粉体４とを横から見た場合を示す概略図であり、図３の（ｂ）は、スキージ３と粉体４とを上から見た場合を示す概略図である。

［粉体量調整ユニット１１］
まず、粉体量調整ユニット１１について説明する。

粉体量調整ユニット１１は、シート状の部材（以下、シート５ともいう）を用いてシート５上に供給された粉体４をスキージ３でならすことでシート５上における粉体４の量を調整し、粉体４の量が調整された粉体層８を形成する。本実施の形態では、シート５が進行方向（Ｘ軸マイナス方向）に移動するため、スキージ３は、シート５上に供給された粉体４をならすことができる。

図２、図３の（ａ）、（ｂ）に示すように、粉体量調整ユニット１１は、スキージ３と、第１振動子６と、第２振動子７と、制御部１０とを含む。

スキージ３は、長尺な柱状をなしており、シート５から所定距離離間した状態で配置されている。スキージ３は、スキージ３の軸方向（長手方向）がシート５の表面と略平行な姿勢となるように配置される。

スキージ３は、第１振動子６と、第２振動子７と直接的又は間接的に接続されている。本実施の形態では、スキージ３は、継手９を介して第１振動子６と接続され、別の継手９を介して第２振動子７と接続されている。このため、スキージ３は、第１振動子６及び第２振動子７のうちの少なくとも一方が振動することで、各々の継手９を介して振動させられる。

具体的には、スキージ３は、第１振動子６によって、継手９を介してスキージ３の軸方向と略平行なＺ－Ｘ軸平面に沿ってＺ軸方向に振動する。第１振動子６によってスキージ３がＺ－Ｘ軸平面に沿ってＺ軸方向に振動することを第１の振動１という。また、スキージ３は、第２振動子７によって、継手９を介してスキージ３の軸方向と略平行なＹ－Ｘ軸平面に沿ってＹ軸方向に振動する。第２振動子７によってスキージ３がＹ－Ｘ軸平面に沿ってＹ軸方向に振動することを第２の振動２という。

第１振動子６と第２振動子７とは、制御部１０に接続されている。制御部１０は、第１振動子６と第２振動子７との各々に制御信号を出力することで第１振動子６と第２振動子７とを制御する。具体的には、制御部１０は、第１振動子６と第２振動子７とに対して、同一波長かつ各々の位相が軸方向に１／４波長異ならせて（ずれて）振動するように制御することができる。なお、本実施の形態では、少なくとも２つの振動子の一例として、第１振動子６と第２振動子７とを例示している。第１振動子６及び第２振動子７は、あくまでも少なくとも２つの振動子の一例であり、３つ以上の振動子を用いてもよく、この２つの振動子に限定されない。

これにより、図１の（ａ）、図２の（ａ）、（ｂ）に示すように、スキージ３は、第１振動子６と第２振動子７とによって、同一波長でスキージ３の軸方向に各々の位相が１／４波長異なり、かつ、振動方向が異なるように、第１の振動１及び第２の振動２する。具体的には、第１振動子６によってスキージ３が振動するときの波長は、第２振動子７によってスキージ３が振動するときの波長と同一となる。また、第１振動子６によってスキージ３が振動するときの波長の位相と、第２振動子７によってスキージ３が振動するときの波長の位相とは、スキージ３の軸方向に１／４波長ずれている。さらに、第１振動子６によってスキージ３が振動するときの振動方向と、第２振動子７によってスキージ３が振動するときの振動方向とは、ずれている。つまり、第１振動子６によってスキージ３が第１の振動１し、第２振動子７によってスキージ３が第２の振動２する。ここで、第１の振動１は、第２の振動２と異なる振動方向である。

図３の（ａ）、（ｂ）に示すように、粉体量調整ユニット１１は、シート５上に粉体４を供給し、スキージ３とシート５との間隔を一定に保ちながら、シート５を進行方向に移動させる。これにより、シート５上の粉体４が進行方向に移動し、粉体４がスキージ３にならされることで、粉体層８がシート５上に形成される。具体的には、スキージ３とシート５との間を粉体４が通過する際に、シート５上における粉体４の厚さ、シート５上における粉体４の充填状態がスキージ３に整えられる。このため、スキージ３上において、粉体４を所望の粉体量（以下、目付量ともいう）にしつつ、目付量のばらつきが少なくなるように粉体層８が形成される。

ここで、目付量とは、単位面積当たりの粉体量を重さで示した値であり、目付量の単位は例えばｇ／ｃｍ^２で示される。

なお、スキージ３と粉体４とが相対的に移動していればよい。具体的には、本実施の形態のように、スキージ３を固定しておいて、スキージ３に対してシート５を移動させてもよい。また、別の一例として、シート５を固定しておいて、粉体量調整ユニット１１つまりスキージ３をシート５に対して移動させてもよい。さらに、別の一例として、粉体量調整ユニット１１及びシート５の両方を移動させてもよい。

スキージ３は、シート５から所定距離離間した状態で配置されている、つまりスキージ３とシート５との間に所定の間隔が形成されている。シート５を移動させることで、シート５に供給された粉体４は、この間隔を通過する。粉体４がこの間隔を通過する際に、スキージ３は、シート５の表面に供給された粉体４の膜厚と充填率とを整えることで、シート５上に形成する粉体層８の目付量のばらつきを少なくする。

本実施の形態において、シート５は、金属箔を含む集電体である。なお、シート５の材質は、集電体に限定されず、公知の材質を用いることができる。

粉体４は、粉状の物質であればよい。つまり、粉体４の原料、粉体４の組成、及び粉体４の粒子形状は、特に限定されない。本実施の形態では、粉体４は、固体電解質を含む粒子群である。

粉体４の粒子径（Ｄ５０）は、例えば、０．００５（μｍ）以上３０（μｍ）以下であることが好ましい。この場合、粉体４の粒子径が小さくなるほど、粉体４の流動性は低下しやすいが、スキージ３の振動によって粉体４の流動性が促進される。よって、粉体４の滞留及び凝集が抑制されるため、目付量のばらつきの少ない粉体層８を形成することができる。ここで、粒子径（Ｄ５０）とは、レーザ回折・散乱法等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る。この粒子径（Ｄ５０）は、市販のレーザ回折・散乱式粒度分布測定装置を用いて測定することができる。

また、粉体４は、１種類の粉体のみを含有してもよく、２種類以上の粉体を含有してもよい。

［スキージ３を振動させる周波数］
次に、スキージ３を振動させる周波数について説明する。

スキージ３は、例えば、第１振動子６と第２振動子７とによって、同一波長で各々の位相が軸方向に１／４波長異なりかつ振動方向が異なるように、周波数２（ｋＨｚ）以上３００（ｋＨｚ）以下の間で別々に固有振動する。すなわち、スキージ３は、超音波帯近傍の高周波で振動する。具体的には、シート５上に供給された粉体４がスキージ３とシート５との間の間隔を通過する際に、スキージ３の振動が粉体４に伝わることで、粉体４の流動性が高まる。このため、粉体４がスキージ３とシート５との間の間隔を通過する際の粉体詰まりが抑制される。

これは、スキージ３が高周波で振動することで、スキージ３に接する粉体４は粉体圧による摩擦抵抗を受けにくくなる。これにより、スキージ３に接する粉体４の流動性が高まることで、粉体４の滞留及び凝集が抑制される。

また、スキージ３の近傍に位置する粉体４についても、スキージ３の振動により、粉体粒子間の摩擦力が低下して流動性が高まることで、粉体４の凝集が抑制される。

粉体４の流動性は、スキージ３の振動の周波数が高いほど高くなりやすいという傾向にある。そのため、超音波帯近傍の高周波領域である２（ｋＨｚ）以上の周波数でスキージ３を振動させれば、粉体４の流動性を十分に高めることができる。ただし、周波数が高くなるほど振動は減衰する傾向にあるため、スキージ３の振動が粉体４中を伝わり難くなる。しかし、周波数が３００（ｋＨｚ）以下であれば、粉体４の流動性を十分に高めることができる。

これにより、粒子径が３０（μｍ）以下の流動性が低い粉体４を用いた場合でも、振動するスキージ３によって、粉体４は、滞留したり凝集したりすることなくスキージ３とシート５との間の間隔を通過できる。これにより、粉体４の膜厚と充填率とを整えることができる。よって、シート５上に目付量のばらつきの少ない粉体層８を形成することができる。

［スキージ３の振動］
次に、スキージ３の振動について説明する。

図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、スキージ３の振動は、第１の振動１と第２の振動２とを含む。第１の振動１と第２の振動２とは、ともに正弦定常波であり、高周波で共振（固有振動）し、同一波長である。また、第１の振動１の振動方向と、第２の振動２の振動方向とは異なる。また、第１の振動１の波長と、第２の振動２の波長との位相は、スキージの軸方向に１／４波長異なる。

スキージ３をこのような振動状態にするには、例えば図２に示すように、第１振動子６の振動方向がＺ軸方向と一致するように、第１振動子６を設置し、また第２振動子７の振動方向がＸ軸方向と一致するように第２振動子７を設置する。そして、制御部１０は、第１振動子６と第２振動子７とが、同一波長で、各々の位相が１／４波長ずれて振動するように制御する。例えば、制御部１０は、同じ周波数で各々の位相を１／４波長ずらして第１振動子６と第２振動子７とを振動させるように制御することで、この状態を実現することができる。

図１の（ａ）～（ｃ）に示すように、第１の振動１における正弦定常波の腹の部分が第２の振動２における正弦定常波の節の部分に対応し、かつ、第１の振動１における正弦定常波の節の部分が第２の振動２における正弦定常波の腹の部分に対応するように、第１の振動１及び第２の振動２が形成されている。

具体的には、第１の振動１と第２の振動２とが、同一の固有振動となっている。ここで、同一の固有振動とは、第１の振動１の正弦定常波及び第２の振動２の正弦定常波において、腹の部分と節の部分との位置が同じ位置で対応している状態である。

例えば、スキージ３の軸方向が粉体４の進行方向と直交するように配置されると、第１の振動１に対して第２の振動２を固有振動の４分の１波長分だけシート５の移動方向、つまりシート５上に供給された粉体４によって形成された粉体層８の幅方向に沿ってずらして配置される状態となる。粉体層８の幅方向は、粉体層８の進行方向と直交する方向（Ｙ軸方向）である。

これにより、粉体層８の幅方向における目付量のばらつきが抑制された塗工をシート５上にすることができる。その結果、品質の良い粉体層８を形成することができる。

なぜならば、第１の振動１によって粉体層８は、正弦定常波の形状に伴って振動するスキージ３によって、表面が削り取られる。これは、第１の振動１における正弦定常波の振幅がない節の部分に比べ、第１の振動１における正弦定常波の腹の部分は大きく振幅しているからである。このため、第１の振動１における正弦定常波の腹の部分に対応する粉体層８は、第１の振動１における正弦定常波の節の部分に対応する粉体層８に比べ、スキージ３によって多く削り取られる。

また、第２の振動２は粉体層８に対して振幅しており、粉体層８への影響は、第１の振動１の場合と同等である。具体的には、第２の振動２によって、第１の振動１で削り取られた粉体層８は、正弦定常波の形状に伴って振動するスキージ３によって、さらに表面が削り取られる。これは第２の振動２における正弦定常波の振幅がない節の部分に比べ、第２の振動２における正弦定常波の腹の部分は大きく振幅しているからである。このため、第２の振動２における正弦定常波の腹の部分に対応する粉体層８は、第２の振動２における正弦定常波の節の部分に対応する粉体層８に比べ、スキージ３によって多く削り取られる。

具体的には、第２の振動２するスキージ３は、第１の振動１によって目付量が多くなった粉体層８の部分、つまり第１の振動１における正弦定常波の節の部分に対応する粉体層８（以下、山の部分ともいう）を第２の振動２における正弦定常波の腹の部分で削り取る。これにより、第１の振動１するスキージ３によって目付量が少なくなった部分、つまり第１の振動１における正弦定常波の腹の部分（以下、谷の部分ともいう）に、第２の振動２するスキージ３で削り取られた粉体層８の部分が補完される。

また、第１の振動１と第２の振動２との振幅の大きさの比は、「二番目に大きい振幅／一番大きな振幅」で既定される。「二番目に大きい振幅／一番大きな振幅」は、０．１以上１以下であってもよい。つまり、スキージ３が第１の振動１と第２の振動２とによって別々に固有振動するときの振幅比（二番目に大きい振幅／一番大きな振幅）は、０．１以上１以下であってもよい。二番目に大きい振幅の役割は、粉体層８における表層の凹凸ばらつきを抑制する役割のため、第１の振動１と第２の振動２との振幅の大きさの比が０．１以上あれば、粉体層８における表層の凹凸ばらつきを抑制するという効果が期待できる。

さらに、振幅の大きさの比は、０．２以上０．５以下であることが好ましい。これにより、一番大きな振幅によりスキージ３によって形成された粉体層８の山の部分を、二番目に大きい振幅によってスキージ３が削り取り、削り取られた粉体層８における山の部分が谷の部分に補充され、バランスがよくなる。その結果、粉体層８の幅方向における目付量のばらつきをさらに抑制することができる。

また、同じ振幅の大きさの場合、第１の振動１の波長と第２の振動２の波長との位相をずらすことによって、ばらつきを抑制する効果が期待できる。

なお、振幅の大きさの比に関して、３つ以上の振動子によって３種類以上で振動させる場合も、二番目に大きい振幅／一番大きな振幅を、振幅の大きさの比とする。

本実施の形態のように、１／４波長位相がずれた２つの波長でスキージ３を振動させることで、省スペース化が可能となる。これは、２本のスキージを粉体４の進行方向に沿って並べ、粉体４の進行方向と直交方向に１／４波長分だけ位置をずらして２本のスキージを配置する方法も可能であるが、本実施の形態では、スキージが１本で行える。このため、スキージが２本並べる場合に比べて粉体量調整ユニット１１の省スペース化を実現することができる。

第１の振動１と第２の振動２とは、振動の方向が、異なっていればよい。特に、振動の方向が９０°が異なることが好ましい。例えば、本実施の形態に示したように、第１の振動１がＺ－Ｙ平面上でＺ軸方向に沿って振動し、第２の振動２がＸ－Ｙ平面上でＸ軸方向に沿って振動していることが好ましい。振動の方向が９０°異なることにより、第１の振動１と第２の振動２とが互いに干渉しにくくなり、第１の振動１及び第２の振動２の制御が容易になる。

また、振動方向は、Ｙ軸方向に沿った振動を用いてもよい。例えば、Ｙ軸方向に沿った振動と、Ｚ軸方向に沿った振動を用いる、あるいはＹ軸方向に沿った振動と、Ｘ軸方向に沿った振動を用いることができる。Ｙ軸方向に沿った振動を作る場合は、スキージ３の軸方向と同一の方向に沿って振動子を配置させ、スキージ３の軸方向に沿って振動子を振動させることで可能となる。Ｙ軸方向の振動を用いるメリットとしては、Ｙ軸方向がスキージ３の軸方向と一致するため、より振動が振動子からスキージ３に伝わりやすくなるメリットがある。

ここで、スキージ３が高周波で振動する方向について、その特徴を述べる。

Ｚ軸方向に沿った振動及びＸ軸方向に沿った振動は、粉体４に対して縦波（スキージ３が粉体層８の表層における粉体４に対して近接及び離間する振動方向の波）が伝わりやすく、粉体層８の表層における粉体４間の摩擦抵抗が低下するという効果が大きい。これらの振動は、スキージ３から粉体４に対して近接及び離間する振動であるため、粉体４同士の衝突が繰り返されることで、粉体４に対してスキージ３の振動が伝わりやすくなる。高周波は一般的に伝搬しにくいという特性があるため、粉体４同士の振動が伝わり難くなるおそれがあるが、垂直方向に沿ったスキージ３の振動であれば、粉体４に対して特に振動が伝わりやすくなる。

Ｙ軸方向に沿った振動は、粉体４に対して横波（スキージ３が粉体層８の表層における粉体４に対して擦れあって振動する方向の波）が伝わりやすい。

この振動は、粉体層８の表層における粉体４間の摩擦抵抗低下に加えて、スキージ３と粉体４との摩擦力低下にも大きく寄与する。

よって、粉体層８の表層における粉体４間の摩擦抵抗が大きい場合、例えば、粉体４の表面に細かい凹凸が多数あり、粉体４同士が互いに引っ掛かりやすい場合は、Ｚ軸方向の振動とＸ軸方向の振動とを利用することが好ましい。

また、粉体４とスキージ３との間の摩擦抵抗が大きい場合、例えば粉体４の表面が滑らかで、スキージ３と密着がしやすい場合は、Ｙ軸方向の振動を利用することが好ましく、Ｙ軸方向に沿った振動を一番大きくすることが好ましい。

Ｚ軸方向に沿ってスキージ３が振動するときの振幅と、Ｘ軸方向に沿ってスキージ３が振動するときの振幅とは、１０（ｎｍ）以上であることが好ましい。この場合、粉体層８の表層における粉体４間の摩擦抵抗を十分に低下させることができるため、粉体４の流動性をより高めることができる。

また、Ｚ軸方向に沿ってスキージ３が振動するときの振幅と、Ｘ軸方向に沿ってスキージ３が振動するときの振幅とは、例えば、１０（μｍ）以下であってもよい。この場合、粉体４が大きく振動しすぎることにより、粉体４が粉塵となって飛散し周囲を汚染することを抑制できる。

Ｙ軸方向に沿ってスキージ３が振動するときの振幅は、２０（ｎｍ）以上であることが好ましい。Ｙ軸方向に沿ったスキージ３の振動は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に沿ったスキージ３の振動に比べて、粉体層８の表層における粉体４に伝わりにくいため、大きめに設定することが好ましいからである。この場合、スキージ３と粉体４との界面の摩擦抵抗を十分低下させることができ、粉体４の流動性をより高めることができる。

また、Ｙ軸方向に沿ってスキージ３が振動するときの振幅は、例えば、２０（μｍ）以下であってもよい。この場合、粉体４が大きく振動しすぎることにより、粉体４が粉塵となって飛散し周囲を汚染することを抑制できる。

［スキージ３の材料及び形状］
次に、スキージ３の材料及び形状について説明する。

スキージ３は、例えば、金属材料で形成されている。スキージ３に金属材料を用いることで、高周波がさほど減衰することなくスキージ３を伝搬する。波長の短い高周波は減衰しやすいという性質があるが、金属材料には波が伝わりやすい性質があるため、金属材料を用いたスキージ３は高周波の減衰を抑制できる。このため、スキージ３の軸方向における一方側と他方側において、振動状態が略均一となるため、粉体層８の幅方向における、粉体層８の目付量のばらつきが抑制される。

金属材料としては、例えば、ステンレス、チタン、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル等が用いられる。特に、金属材料としては、耐食性が高く、錆びにくいという観点から、ステンレス又はチタンが好ましい。また、チタンは、軽く超音波で振動しやすいため、金属材料として用いる場合により好ましい。

なお、スキージ３には、金属材料以外の材料で形成されていてもよい。例えば、スキージ３は、樹脂材料又はセラミックス材料で形成されていてもよく、金属材料、樹脂材料及びセラミックス材料のうちから２以上の材料を選択的に用いた複合部材で形成されていてもよい。

スキージ３は、例えば、Ｙ軸方向に沿って延びた長尺の円柱状である。スキージ３は、例えば、スキージ３の軸方向（円柱の長手方向）が、シート５の表面と略平行、かつ、シート５の移動方向と交差するように配置される。本実施の形態では、スキージ３は、シート５の移動方向と、略直交するように配置されている。

［第１振動子６及び第２振動子７］
次に、第１振動子６及び第２振動子７について説明する。

第１振動子６及び第２振動子７のそれぞれは、複数の圧電体と、複数の圧電体のそれぞれの端面に設けられる電極とを有する。第１振動子６及び第２振動子７において、複数の圧電体のそれぞれは、電極に挟まれている。つまり、第１振動子６及び第２振動子７のそれぞれは、圧電体と電極とのサンドイッチ構造となっている。例えば、圧電体の数は、２枚、４枚、６枚等の偶数枚である。電極は、例えば銅、リン青銅製などの薄い金属板である。

圧電体としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛系（ＰｂＴｉＯ_３－ＰｂＺｒＯ_３系、通称ＰＺＴ）、及び、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）等の圧電セラミックスを用いてもよい。また、圧電体としては、例えば、水晶、及び、ＬｉＮｂＯ_３等の圧電単結晶を用いてもよい。

圧電体が圧電セラミックス（例えばＰＺＴ）の場合、圧電体は、一枚あたりおよそ２（ｍｍ）以上５（ｍｍ）以下の厚みである。

また、第１振動子６及び第２振動子７のそれぞれは、圧電体を金属の前面板及び金属の裏打ち板で挟み込んだサンドイッチ構造をなし、その全体の長さを、半波長の長さとしたランジュバン型振動子であってもよい。

具体的には、ランジュバン型振動子は、ＰＺＴ等の圧電体の両側に配置された、金属の前面板と金属の裏打ち板とをボルトで締めこむ構造となっている。金属の前面板と金属の裏打ち板とは、ジュラルミン製である。ボルトは、鉄鋼製又はチタン合金製等である。金属の前面板の中心には、継手９と連結するためのネジ穴が形成されており、そのネジ穴に、継手９が挿入されて締め込まれ、第１振動子６及び第２振動子７のそれぞれと継手９とを強固に密着させて連結している。これにより、第１振動子６及び第２振動子７のそれぞれから発生した振動を、継手９を介してスキージ３に伝達できる。

第１振動子６及び第２振動子７のそれぞれは、波を励振させる振動子であり、圧電体における両側の端面に設けられた薄い金属板には、それぞれにプラス極の電荷とマイナス極の電荷とが加えられる。これにより、電気エネルギーが機械エネルギーに変換される。電気信号が機械振動に変換されることで、第１振動子６及び第２振動子７のそれぞれが高周波で振動する。この振動は、スキージ３に伝搬する。

第１振動子６及び第２振動子７のそれぞれが長尺な場合、ＰＺＴ等の圧電体の分極方向は、第１振動子６及び第２振動子７がそれぞれの長手方向に伸縮する構造となるように、第１振動子６及び第２振動子７がそれぞれの長手方向と一致していることが好ましい。この場合、図２に示すように、第１振動子６及び第２振動子７のそれぞれの振動方向は、第１振動子６及び第２振動子７のそれぞれの長手方向になるので、発生させた振動の振動方向をコントロールしやすくなる。

［粉体塗工装置１５］
次に、粉体塗工装置１５について図３を用いて説明する。

図３の（ａ）、（ｂ）に示すように、粉体塗工装置１５は、粉体量調整ユニット１１と、シート５を移動させる駆動部１３である搬送装置と、粉体供給部１２とを備えている。粉体量調整ユニット１１は、スキージ３とシート５との間に隙間が形成されるようにスキージ３を配置している。つまり、粉体量調整ユニット１１のスキージ３は、粉体供給部１２によって、シート５上に供給された粉体４による粉体層８の厚みを調整するように配置される。

搬送装置は、スキージに対してシート５を所定の方向（進行方向）に沿って移動（搬送）させる。粉体塗工装置１５は、移動するシート５の表面に、粉体供給部１２を用いて粉体４を連続的に供給する。そして、粉体塗工装置１５は、スキージ３を用いて、シート５の表面に供給された粉体４によって形成された粉体層８の膜厚及び充填率を整え、粉体層８を所望の目付量にしつつ、目付量のばらつきを少なくする。

上述したように、スキージ３が第１の振動１と第２の振動２とによって粉体層８をならすため、第１の振動１及び第２の振動２のそれぞれにおける正弦定常波の腹の部分と節の部分とに起因する、粉体層８の幅方向における目付量のばらつきを抑制することができる。つまり、幅方向において目付量のばらつきが抑制された粉体層８を形成できる。

なお、搬送装置は、シート５を移動させることができれば、如何様な装置を用いてもよく、特に限定されない。搬送装置は、例えば、ロール状に巻回されたシート５を連続的に繰り出すことが可能な搬送装置でもよく、シート５を断続的に繰り出すことが可能な搬送装置でもよい。

なお、シート５の移動経路上（搬送経路上）には、シート５の移動に伴って回転するガイドローラ、及びシート５の蛇行を修正する制御装置等が設けられてもよい。また、搬送装置は、スキージ３及び粉体供給部１２に対して、シート５を所定の方向に相対移動させることができてもよい。

本実施の形態では、シート５は、長尺な帯状の薄板であり、巻回される。なお、シート５は、長尺な帯状の薄板に限定されない。例えば、シート５は、ロール状に巻回されていなくてもよく、所望の形状のシート５を搬送装置から繰り出し、シート５への粉体４の塗工を終えてから、新たなシート５を搬送装置から繰り出してもよい。つまり、シート５は、粉体塗工装置１５を用いて粉体を塗工可能な形状であればよい。このため、シート５の形状は特に限定されない。

粉体供給部１２は、シート５上に粉体４、つまりシート５の表面に粉体４を供給する。本実施の形態では、粉体供給部１２としてホッパを用いる。ホッパは、その内部に粉体４を貯溜するとともに、粉体４をシート５の表面に供給する。

ホッパは、スキージ３よりもシート５の進行方向における上流側に配置される。ホッパによってシート５の表面に供給された粉体４は、シート５の移動に伴ってスキージ３に到達する。なお、本実施の形態では、粉体供給部１２としてホッパを用いているが、これに限定されない。例えば、粉体供給部１２として、シート５の表面に粉体４を供給可能な装置であれば、如何様な装置を用いてもよい。

本実施の形態では、円柱状のスキージ３は、スキージ３の軸方向の両端が水平方向に摺動するようなベアリングつきの支柱によって固定されて配置される。水平方向の摺動量は、スキージ３にストッパー等を取り付けることで調整できる。また、スキージ３を円形状をなしたベアリングの口径に差し込むことが可能な形状に加工し、スキージ３の径とベアリングの口径との差分を調整することで、垂直方向の振動量を調整することができる。この方法で、水平方向の振動量と垂直方向の振動量とを調整し、水平方向の振幅が垂直方向の振幅より大きい関係を作りだすことができる。

［粉体層８の製造方法］
次に、粉体層８の製造方法について説明する。粉体塗工装置１５を用いれば、粉体層８を製造することができる。

粉体層８の製造方法は、集電体等のシート５を所定の方向に移動させながら、シート５の表面に粉体４を供給すること（粉体供給工程）と、シート５の表面に供給された粉体４の厚み及び目付量を、スキージ３を用いて調整すること（粉体整列工程）と、を含む。

まず、粉体４を作製する。粉体４の原料は特に限定されないが、例えば活物質及び固体電解質の少なくとも一方を含む粒子群を用いてもよい。活物質を含む粒子群を用いる場合、活物質に適宜の添加物（例えば、結着剤、導電材及び固体電解質等）を加えたものを混合し、粉体４を作製する。混合する方法としては、例えば、乳鉢、ボールミル又はミキサー等で混合する方法がある。特に溶剤等を用いず、粉体４を混合する方法が、材料劣化がなく好ましい。

次に、粉体供給工程では、シート５を所定の方向に移動させながら、ホッパ等の粉体供給部１２を用いて、シート５の表面に粉体４を供給する。粉体４が供給されるシート５は、シート状以外の部材として、例えば、板又はブロック状等の部材であってもよい。この場合、板又はブロック状等の部材を間欠的に搬送する形態でもよい。

粉体整列工程では、粉体塗工装置１５のスキージ３を用いて、粉体４をシート５上に整列させる。すなわち、粉体整列工程では、シート５の表面に供給された粉体４によって形成された粉体層８の厚み及び目付量を、スキージ３を用いて調整する。これにより、シート５上に目付量が調整された粉体層８が形成される。

この時、スキージ３は、周波数２（ｋＨｚ）以上３００（ｋＨｚ）以下となるように、第１の振動１したり、第２の振動２したりしている。第１の振動１と第２の振動２とは、ともに正弦定常波であり、ともに高周波で共振（固有振動）し、同一波長であり、振動方向が異なり、互いの位相が１／４波長、スキージ３の軸方向に異なっている。

また、粉体層８の製造方法は、粉体シート化工程をさらに含んでいてもよい。粉体シート化工程は、粉体塗工装置１５のロールプレス等のプレス機を用いたロールプレス工程を経て、シート５に整列させた粉体４によって形成された粉体層８を圧縮する。これにより、シート５上の粉体層８を圧縮した圧縮粉体層が形成される。

以上のように、粉体層８の製造方法において、粉体供給工程、及び粉体整列工程をこの順番で行うことによって、シート５上に粉体４によって構成された粉体層８が形成される。このような、シート５と粉体層８との積層体は、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５として集電体を用い、粉体４として活物質を含む粒子群を用いる場合、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１５を用いて作製されたエネルギーデバイスは、粉体４に流動性を付与し直接塗工された、目付量ばらつきの少ない粉体層８を有することができる。したがって、粉体層８の製造方法によれば、粉体４を溶剤等に分散させて塗工し、その後、乾燥させる工程を用いずに、粉体４を直接塗工している工程を用いているので、溶剤による材料の劣化を抑制することができ、エネルギーデバイスの高容量化を実現することができる。また、溶剤を使用すること、及び、溶剤を乾燥することによるコストアップを抑制することができる。さらには、乾燥工程におけるエネルギーの大量消費を抑制することができ、環境にもやさしい製造方法となる。一方、粉体層８の目付量の均一性が高い場合、エネルギーデバイス内の電極としての品質を高めることができ、良好な品質を有する高容量な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。

［粉体層８］
次に、粉体塗工装置１５を用いて形成される粉体層８について説明する。

本実施の形態に係るにおける粉体層８は、例えば、エネルギーデバイスに用いられる。シート５である集電体上に形成された粉体層８の膜厚は、３０（μｍ）以上である。また、粉体層８は、少なくとも１種類の粒子材料で構成される粉体を含む。また、粉体層８に含まれる溶剤の濃度は５０（ｐｐｍ）以下である。また、粉体層８における目付量のばらつきは小さい。

これにより、目付量ばらつきが小さく、溶剤による劣化が抑制された粉体層８を形成することができる。また、溶剤の乾燥を必要としないので、溶剤を乾燥させるための消費エネルギーを削減することができるため、環境負荷を抑制し、かつ、製造コストの高騰化を抑制することができる。よって、このような粉体層８をエネルギーデバイスに用いることで、エネルギーデバイスの容量及び品質を高め、環境負荷が小さく、かつ、低コスト化を実現することができる。

本実施の形態の粉体層８は、例えば全固体電池に用いることができる。

以下、粉体層８を全固体電池に用いる場合の詳細について説明する。

粉体層８は、例えば、シート５である集電体上に形成されており、全固体電池の電極（正極又は負極）に用いられる。このような電極は、集電体と粉体層８とを有している。

なお、電極は、集電体と粉体層８との間に位置する他の層をさらに備えていてもよい。他の層は、例えば、導電性炭素材料等からなる接続層等である。

粉体層８の膜厚は、３０（μｍ）以上である。また、粉体層８の膜厚の上限値は、特に制限されないが、粉体層８の膜厚は、例えば、２０００（μｍ）以下である。

また、粉体層８は、少なくとも１種類の粒子材料で構成される粉体４を含む。

粉体層８に含まれる溶剤の濃度は、５０（ｐｐｍ）以下である。つまり、粉体層８は、溶剤を実質的に含まない。ここで、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５０（ｐｐｍ）以下で含まれる場合を意味する。溶剤の濃度は、重量基準の濃度である。

平面視における粉体層８の大きさは、例えば、３０（ｍｍ）×３０（ｍｍ）以上である。平面視における粉体層８の大きさの上限は、特に制限されないが、平面視における粉体層８の大きさは、例えば、３００（ｍｍ）×６００（ｍｍ）以下である。

粉体層８の表面における任意の３０（ｍｍ）×３０（ｍｍ）の領域において、粉体層８の目付量ばらつきは、例えば、８％以下である。

目付量の測定方法としては、例えば、以下の方法で行われる。

まず、粉体層８と集電体とを上下からプレスすることで押し固め、その後、粉体層８と集電体とを直径５（ｍｍ）以上直径９（ｍｍ）以下の円形に打ち抜き、打ち抜かれた粉体層８と集電体との合計重量を測定する。そして、あらかじめ測定していた直径５（ｍｍ）以上直径９（ｍｍ）以下で打ち抜いた同ロットの集電体の重さを、上記合計重量から差し引くことで、粉体層８の重量を求める。この重量を打ち抜いた直径５（ｍｍ）以上直径９（ｍｍ）以下の円の面積で除算することで、目付量を求めることができる。

また、目付量のばらつきの測定は、例えば、以下の方法で行われる。

まず、平面視での粉体層８の表面における任意の３０（ｍｍ）×３０（ｍｍ）の領域を選択する。この領域は、粉体層８の表面における中央部の領域であってもよく、粉体層８の端部を含む領域であってもよい。そして、この領域の範囲内で、例えば、直径５（ｍｍ）以上直径９（ｍｍ）以下の円形で５箇所以上打ち抜いて、上述の方法を用いて目付量を測定する。ばらつきの測定の精度を高める観点から９箇所以上打ち抜いてもよい。打ち抜いた全箇所の目付量の平均と、打ち抜いた各箇所の目付量のうち最も当該平均との差が大きい箇所の目付量との差（詳細には差の絶対値）を、当該平均で割ることで目付量ばらつきが算出される。つまり、目付量ばらつきが８％以下であるとは、打ち抜いたいずれの箇所においても、目付量の当該平均との差が、当該平均の８％以下であることを意味する。

粉体層８は、例えば、シート５の表面に供給された粉体４に高周波の振動が与えられることで、粉体４に流動性を付与しながら粉体層８における粉体４を整列させることで形成される。スキージ３が振動することで、幅方向における目付量のばらつきが小さいので、大きさが３０（ｍｍ）×３０（ｍｍ）以上、厚みが３０（μｍ）以上の粉体層８を高品質に作製することができる。このため、粉体層８を大型高容量のエネルギーデバイスに用いることができる。

また、粉体層８は、例えば、溶剤を実質的に含まない塗工工程を経て作製される。このため、溶剤を実質的に含まない粉体層８を形成できる。これにより、粉体層８には、溶剤によるダメージがない。したがって、粉体層８の劣化が抑制され、かつ、粉体層８における粉体４の目付量ばらつきが小さいので、高容量で優れた品質を有する、大型高容量のエネルギーデバイスの粉体層８が形成可能となる。

また、粉体層８は、例えば、全固体電池等のエネルギーデバイスの正極、負極、又は固体電解質層に用いることができる。

粉体層８が正極に用いられる場合は、例えば、シート５は正極集電体であり、粉体４を含む粉体層８は正極合剤層である。つまり、正極合剤層は、正極集電体上に形成される。正極合剤層における粉体４は、少なくとも１種類の粒子材料として、正極活物質と、イオン伝導性を有する固体電解質とを含む。

粉体層８が負極に用いられる場合は、例えば、シート５は負極集電体であり、粉体４を含む粉体層８は負極合剤層である。つまり、負極合剤層は、負極集電体上に形成される。負極合剤層における粉体４は、少なくとも１種類の粒子材料として、負極活物質と、イオン伝導性を有する固体電解質とを含む。

粉体層８が固体電解質層に用いられる場合は、例えば、粉体４を含む粉体層８は、固体電解質層である。固体電解質層は、上記正極集電体上に形成された正極合剤層の表面又は負極集電体上に形成された負極合剤層の表面に形成される。固体電解質層における粉体４は、少なくとも１種類の粒子材料として、イオン伝導性を有する固体電解質を含む。

正極合剤層、負極合剤層、及び固体電解質層に含まれる溶剤の濃度は、５０（ｐｐｍ）以下である。すなわち、正極合剤層、負極合剤層、及び固体電解質層は、溶剤を実質的に含まない。ここで、溶剤を実質的に含まないとは、これらの層が溶剤を全く含まない場合、及び、これらの層で不純物等として不可避的に５０（ｐｐｍ）以下の溶剤が含まれる場合を意味する。

なお、溶剤とは、例えば、有機溶剤である。また、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、質量変化法等を用いて測定できる。有機溶剤としては、例えば、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。

次に、正極合剤層、負極合剤層、及び固体電解質層に用いられる材料の詳細について述べる。

正極活物質は、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。

本実施の形態における正極活物質は、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及び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。

正極活物質の形状としては、例えば、粒子状等が挙げられる。正極活物質が粒子状である場合、正極活物質の粒子径は、例えば、５０（ｎｍ）以上３０（μｍ）以下の範囲であり、１（μｍ）以上１５（μｍ）以下の範囲内であってもよい。正極活物質の粒子径を５０（ｎｍ）以上とすれば、取扱性が良くなりやすい。一方、粒子径を３０（μｍ）以下とすれば、小粒径の活物質を用いることで、表面積が大きくなり、高容量な正極が得られやすい。なお、本明細書における正極合剤層又は負極合剤層に含まれる材料の粒子径は、例えば、上述したＤ５０である。

正極活物質の表面は、コート層で被覆されていてもよい。正極活物質（例えば酸化物活物質）と固体電解質（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、１（ｎｍ）以上２０（ｎｍ）以下の範囲内であり、１（ｎｍ）以上１０（ｎｍ）以下の範囲内であってもよい。

正極合剤層に含まれる正極活物質と固体電解質との割合は、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９９以下の範囲内であってもよく、２．３以上１９以下の範囲内であってもよい。この重量比の範囲内であることにより、正極合剤層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が確保されやすい。

負極活物質は、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。

本実施の形態における負極活物質としては、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、負極活物質としては、上述した負極活物質を適宜混合した複合体等も用いてもよい。

負極活物質の粒子径は、例えば、３０（μｍ）以下である。小粒径の活物質を用いることで、表面積が大きくなり、高容量にできる。

負極合剤層に含まれる負極活物質と固体電解質との割合は、重量換算で負極活物質／固体電解質＝重量比とした場合に、例えば、重量比が０．６以上１９以下の範囲内であり、１以上９以下の範囲内であってもよい。この重量比の範囲内であることにより、負極合剤層内でのリチウムイオン伝導経路と電子伝導経路の両方が確保されやすい。

固体電解質は、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い。固体電解質として、例えば、硫化物系固体電解質と酸化物系固体電解質とハロゲン化物系固体電解質とを挙げることができる。

本実施の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等が挙げられる。特に、リチウムイオン伝導性が優れている観点から、硫化物系固体電解質は、Ｌｉ、Ｐ及びＳを含んでもよい。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、例えば、モル比が２．３以上４以下の範囲内であり、３以上４以下の範囲内であってもよい。このモル比の範囲内であることにより、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ことができる。

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粒子径は、特に限定されるものではないが、正極又は負極内の充填率を向上させやすくなるため、３０（μｍ）以下であってもよく、２０（μｍ）以下であってもよく、１０（μｍ）以下であってもよい。一方、硫化物系固体電解質の粒子径は、０．００１（μｍ）以上であってもよく、０．０１（μｍ）以上であってもよい。

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。

次に、正極集電体及び負極集電体の詳細について述べる。

本実施の形態における正極は、例えば、金属箔等からなる正極集電体を備える。正極集電体には、例えば、アルミニウム、金、白金、亜鉛、銅、ステンレス（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、正極集電体の厚さ及び形状等については、正極の用途に応じて適宜選択してもよい。

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を備える。負極集電体には、例えば、ステンレス、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、負極集電体の厚さ及び形状等については、負極の用途に応じて適宜選択してもよい。

（その他の実施の形態）
以上、本開示に係る粉体量調整ユニット及び粉体塗工装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本開示の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態に施したもの、及び、実施の形態における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本開示の範囲に含まれる。

本開示の粉体量調整ユニット及び粉体塗工装置は、溶剤を用いずに膜厚のばらつきが少なく均一な粉体層を形成することで、高品質な全固体電池の合剤層等の用途に適用できる。

１ 第１の振動
２ 第２の振動
３ スキージ
４ 粉体
５ 部材（シート）
６ 第１振動子
７ 第２振動子
８ 粉体層
９ 継手
１０ 制御部
１１ 粉体量調整ユニット
１２ 粉体供給部
１３ 駆動部
１５ 粉体塗工装置

Claims (3)

1. 部材上に供給された粉体をならすことで前記粉体の量を調整する粉体量調整ユニットであって、
   少なくとも２つの振動子と、
   前記少なくとも２つの振動子と直接的又は間接的に接続されているスキージと、
   制御部とを備え、
   前記制御部は、前記少なくとも２つの振動子に対して、各々の位相が前記スキージの軸方向に１／４波長異ならせるように制御し、
   前記スキージは、前記少なくとも２つの振動子によって、同一波長で各々の位相が前記軸方向に１／４波長異なりかつ振動方向が異なるように、周波数２（ｋＨｚ）以上３００（ｋＨｚ）以下の間で別々に固有振動する
   粉体量調整ユニット。
2. 前記スキージが前記少なくとも２つの振動子によって別々に固有振動するときの振幅比（二番目に大きい振幅／一番大きな振幅）は、０．１以上１以下である
   請求項１に記載の粉体量調整ユニット。
3. 請求項１又は２に記載の粉体量調整ユニットと、
   前記スキージに対して前記部材を所定の方向に沿って移動させる駆動部と、
   前記部材の表面上に前記粉体を供給する粉体供給部とを備え、
   前記粉体量調整ユニットは、前記スキージと前記部材との間に隙間が形成されるように前記スキージを配置している
   粉体塗工装置。

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