JP3848519B2 - 電池電極の製造装置、および電池電極の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等で用いられる活物質ペーストを集電体上に塗布形成する場合等に利用可能な塗布方法等に関し、特に上層に活物質層、下層に導電層を同時に形成するための電池電極の製造方法等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、基材上に塗料を多層に塗布することが必要な分野としては、例えば、リチウムイオン電池や磁気テープ等があり、生産性の点から基材上に塗料を同時に多層塗布することや、また、最近、特に軽量，薄型化された携帯電話やパソコン等への２次電池需要の増大に伴い電池容量の向上が強く望まれている。これらに使用する円筒型もしくは角型電池の正極板あるいは負極板のそれぞれの活物質ペースト（以下、単に、ペーストと称す）は、集電体と活物質層との密着性を高めるために、数％の結着剤が添加されている。
【０００３】
しかし、ペースト中に一定以上量の結着剤を添加した場合、塗布形成後の乾燥工程におけるマイグレーションの影響により、集電体と活物質層とが剥離しやすくなり、サイクル特性が著しく低下するという電池特性上致命的な欠陥となる。
【０００４】
従って、ペーストを塗布する工程において、活物質層と集電体との間に導電層を設けて、活物質層と導電層とを形成する必要がある。
【０００５】
活物質ペーストと導電層とを集電体上に同時に塗布して電池電極を製造する方法としては、特開平９−２２３４９９号公報に示されている。
【０００６】
これは、図１３に示すように、集電体２０２をバックロール２０１に巻回して、これと対向する位置に複数のスロットにより構成されたエクストルージョンダイを設け、集電体２０２上にペーストを同時に塗布する多層塗布方法である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平９−２２３４９９号公報記載の塗布手段により、金属箔（集電体）に、上層側塗料としての電池用ペーストと、下層側塗料としての導電剤ペーストとを同時に２層塗布したが、塗布幅方向及び金属箔の走行方向の塗膜の厚みムラが何れも大きく、電池用極板としては使用できないという課題のあることが判った。
【０００８】
上記塗布手段により得られた同時２層塗布のサンプルの塗布幅方向の塗膜厚みムラを測定した結果、図８（ｂ）に示すような大きなウネリを持ち、厚みバラツキは１５％であることを確認した。また、塗膜には塗工スジが多数発生するという課題もあった。
【０００９】
このような２つの課題の発生理由としては、次の通りである。
【００１０】
即ち、塗布膜の厚みバラツキが大きくなる理由は、エクストルージョンダイの上層側及び下層側の下流側リップのいずれかのエッジが、バックロールの中心より外れることにより、塗布上流側に発生する液溜まりが安定に保持できないことによるものである。さらにいうと、エクストルージョンダイの上層側とバックロールとの距離と、エクストルージョンダイの下層側とバックロールとの距離とを実質上等しくできないことによるものである。
【００１１】
また、塗工スジが発生する理由は、下層厚みをできるだけ薄く（１〜３μｍ以下）塗布することから、エクストルージョンダイの下層側リップと基材との隙間が小さくなりすぎることにより、リップと基材との隙間に異物等が残留することによるものである。
【００１２】
また、従来は、湾曲した基材の塗布面に塗料を塗布しなければならないという課題もあった。
【００１３】
本発明は、上記課題を考慮し、基材上に、例えば活物質ペーストと導電剤ペーストを同時に２層塗布形成したときの、上層塗料の厚みを実質上均一とすることができる電池電極の製造装置および製造方法を提供することを目的としている。
【００１４】
また、本発明は、塗工スジの発生を抑制できる電池電極の製造装置および製造方法を提供することを目的としている。
【００１５】
また、本発明は、基材の実質上平面の塗布面に塗料を塗布することができる電池電極の製造装置および製造方法を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明（請求項１に対応）は、基材を所定の方向に走行させるための第１のガイドロールと、
前記基材の走行方向の前記第１のガイドロールより下流側に配置され、前記第１のガイドロールとともに、前記基材を前記所定の方向に走行させるための第２のガイドロールと、
前記基材上に少なくとも２種類以上の塗料を同時に塗布することができるノズルと、
前記基材と前記ノズルの先端との間隔を実質上一定間隔に維持するための支持手段とを備え、
前記ノズルの先端は、前記基材の走行方向下流側から上流側の順に設けられた、第１のリップと、第２のリップと、第３のリップとを少なくとも有し、
前記第１のリップは、前記第１のリップと前記第２のリップとの間から吐出される塗料の塗布面を平滑化するための第１の平滑化部を有し、
前記第２のリップは、前記第２のリップと前記第３のリップとの間から吐出される塗料の塗布面を平滑化するための第２の平滑化部を有し、
前記ノズルの前記第３のリップの前記上流側には、前記第３のリップの先端よりも前記基材の塗布面側に突き出た液溜まり形成凸部が設けられ、
前記第３のリップの先端と前記液溜まり形成凸部とで、前記第２のリップと前記第３のリップとの間から吐出される塗料の液溜まりを形成し、
前記ノズルの前記第３のリップの先端の、前記第２のリップ側終端から前記液溜まり形成凸部までの長さＬ１が、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、
前記ノズルの前記第２のリップの前記第１のリップ側の先端の段差の、前記基材の走行方向と実質上同一方向の長さＬ３が、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である
ことを特徴とする電池電極の製造装置である。
【００１７】
第２の本発明（請求項２に対応）は、前記支持手段が、前記基材を直接的にまたは間接的に支持する手段であることを特徴とする第１の本発明に記載の電池電極の製造装置である。
【００１８】
第３の本発明（請求項３に対応）は、前記ノズルが、前記基材上に塗布される塗料のうち、上層側の塗料を保持する上層マニホールドと、下層側の塗料を保持する下層マニホールドとを有し、
前記上層側の塗料を貯留している上層タンクから前記上層マニホールドへの前記上層側の塗料の供給と停止とを制御する上層三方弁、および／または、前記下層側の塗料を貯留している下層タンクから前記下層マニホールドへの前記下層側の塗料の供給と停止とを制御する下層三方弁と、
前記ノズル内の前記上層側の塗料を吸排する上層吸排手段、および／または前記下層側の塗料を吸排する下層吸排手段とをさらに備えた
ことを特徴とする第１または第２の本発明に記載の電池電極の製造装置である。
【００１９】
第４の本発明（請求項４に対応）は、第１から第３のいずれかの本発明に記載の電池電極の製造装置を用いて、走行する前記基材上に少なくとも２種類以上の塗料を同時に塗布することを特徴とする電池電極の製造方法である。
【００２０】
第５の本発明（請求項５に対応）は、前記基材上に塗布される塗料のうち、前記下層側の塗料が導電ペーストであり、前記上層側の塗料が電池電極用の活物質ペーストであることを特徴とする第４の本発明に記載の電池電極の製造方法である。
【００２１】
第６の本発明（請求項６に対応）は、前記導電ペーストが水系のペーストであることを特徴とする第５の本発明に記載の電池電極の製造方法である。
【００２２】
第７の本発明（請求項７に対応）は、前記活物質ペーストには、結着剤が０．０１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下含まれていることを特徴とする第５または第６の本発明に記載の電池電極の製造方法である。
【００２３】
第８の本発明（請求項８に対応）は、前記導電ペーストのせん断速度１０００（１／Ｓ）のときの塗料粘度が０．１ｍＰａ・ｓ以上１０００ｍＰａ・ｓ以下であって、前記導電ペーストを、ウェット厚みが２μｍ以上１００μｍ以下となるように前記基材上に塗布することを特徴とする第５から第７のいずれかの本発明に記載の電池電極の製造方法である。
【００２４】
第９の本発明（請求項９に対応）は、前記電池電極用の活物質ペーストのせん断速度１０００（１／Ｓ）のときの塗料粘度が１ｍＰａ・ｓ以上１００００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とする第５から第７のいずれかの本発明に記載の電池電極の製造方法である。
【００２５】
第１０の本発明（請求項１０に対応）は、前記基材上に塗布される塗料のうち、前記下層側の塗料が電池電極用の第１の活物質ペーストであり、前記上層側の塗料が電池電極用の第２の活物質ペーストであって、
前記第１の活物質ペーストには、結着剤が０．０１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下含まれており、前記第２の活物質ペーストには、結着剤が０．１ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下含まれている
ことを特徴とする第４の本発明に記載の電池電極の製造方法である。
【００２６】
第１１の本発明（請求項１１に対応）は、走行する基材上に少なくとも２種類以上の塗料を同時に塗布することができるノズルと、液溜まり形成凸部とを少なくとも備えた電池電極の製造装置であって、
前記ノズルの先端は、前記基材の走行方向下流側から上流側の順に設けられた、第１のリップと、第２のリップと、第３のリップとを少なくとも有し、
前記第１のリップは、前記第１のリップと前記第２のリップとの間から吐出される塗料の塗布面を平滑化するための第１の平滑化部を有し、
前記第２のリップは、前記第２のリップと前記第３のリップとの間から吐出される塗料の塗布面を平滑化するための第２の平滑化部を有し、
前記液溜まり形成凸部は、前記ノズルの前記第３のリップの前記上流側に設けられ、前記第３のリップの先端よりも前記基材の塗布面側に突き出ており、
前記第３のリップの先端と前記液溜まり形成凸部とで、前記第２のリップと前記第３のリップとの間から吐出される塗料の液溜まりを形成し、
前記ノズルの前記第３のリップの先端の、前記第２のリップ側終端から前記液溜まり形成凸部までの長さＬ１が、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、
前記ノズルの前記第２のリップの前記第１のリップ側の先端の段差の、前記基材の走行方向と実質上同一方向の長さＬ３が、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である
ことを特徴とする電池電極の製造装置である。
【００２７】
第１２の本発明（請求項１２に対応）は、前記第１のリップの先端が、前記第３のリップの先端より前記基材の塗布面に対して遠くなる位置に設けられており、
前記第２のリップにおける前記第１のリップ側の先端は、前記第３のリップ側の先端よりも前記第１のリップ側の先端よりに位置していて、前記第２のリップには段差が形成されており、
前記段差が、前記第１のリップと前記第２のリップとの間から吐出される塗料の液溜まりを形成するためのものである
ことを特徴とする第１１の本発明に記載の電池電極の製造装置である。
【００２９】
第１３の本発明（請求項１３に対応）は、前記ノズルの前記第２のリップの先端の前記第２の平滑化部の前記基材の走行方向と実質上同一方向の長さＬ２が、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする第１１または第１２の本発明に記載の電池電極の製造装置である。
【００３１】
第１４の本発明（請求項１４に対応）は、前記基材の走行方向と実質上垂直な方向における、前記ノズルの前記第３のリップの先端と、前記液溜まり形成凸部の先端との距離ｄ１が１μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする第１１から第１３のいずれかの本発明に記載の電池電極の製造装置である。
【００３２】
第１５の本発明（請求項１５に対応）は、前記ノズルの前記第２のリップの段差ｄ２が２０μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする第１２から第１４のいずれかの本発明に記載の電池電極の製造装置である。
【００３３】
第１６の本発明（請求項１６に対応）は、前記第１のリップの先端と前記基材との隙間の大きさを調整するための隙間調整手段を備えたことを特徴とする第１１から第１５のいずれかの本発明に記載の電池電極の製造装置である。
【００３４】
第１７の本発明（請求項１７に対応）は、前記ノズルが、前記第１のリップと前記第２のリップの前記第１のリップ側の一部とで構成される上ブロックと、前記第２のリップの残部と前記第３のリップとで少なくとも構成される下ブロックとで構成されることを特徴とする第１１から第１６のいずれかの本発明に記載の電池電極の製造装置である。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
【００３６】
（第１の実施の形態）
図１に、本発明にかかる第１の実施の形態の電池電極の製造方法を実施するための装置の概略図を示す。
【００３７】
本発明にかかる第１の実施の形態を実施するための装置の構成を説明する。
【００３８】
ノズル１は、集電体２の塗布面側と摺動し、且つ支持するための支持部１０８と、第１リップ１０５と、第２リップ１０６と、第３リップ１０７と、ペースト１１の溜である上層マニホールド１０１と、導電ペースト１２の溜である下層マニホールド１０２と、押し出しのための上層スリット１０３と、下層スリット１０４とで構成される。
【００３９】
また活物質層３と導電層４を間欠的に所定のピッチで２層同時に塗布形成するため、吸引装置９，１０は、ピストン９０１，１００１を矢印ＡもしくはＢ方向に移動させるためのエアシリンダ９０２，１００２と、これをノズル１へ装着するための治具９０３，１００３とが設けられている。
【００４０】
ペースト１１と導電ペースト１２は、それぞれタンク７１，８１からポンプ７２，８２によりフィルター７３，８３、三方弁７４，８４を通り、ノズル１の上層マニホールド１０１または下層マニホールド１０２へ供給され上層スリット１０３，下層スリット１０４から押し出される。
【００４１】
集電体２は、支持部１０８とロール５，６とで支持され且つ、第３リップ１０７の先端との距離がｄ１となるように設定されており、また、第２リップ１０６と第１リップ１０５との距離がｄ２となるようにされている。このそれぞれの隙間に上層スリット１０３、下層スリット１０４から押し出されたペースト１１、導電ペースト１２が流れ込み、導電ペースト１２のペースト溜まり１２０１が形成される。
【００４２】
そして、このペースト溜まり１２０１を形成しながら、集電体２の上に、活物質層３と導電層４とが同時に２層塗布形成される。ガイドロール５，６は、ノズル１に対する集電体２の角度を調節できるようにしてある。少なくともノズル１の下流側に位置するガイドロール６は矢印Ｃ、Ｄ方向に移動可能であることが好ましい。
【００４３】
次に、上層に電池電極用のペースト１１と下層に導電ペースト１２を集電体２上に同時に所定のピッチで間欠的に２層塗布形成する動作について説明する。
【００４４】
ペースト１１、導電ペースト１２の塗布を中断する場合は、三方弁７４，８４によりポンプ７２，８２から送られてくるペースト１１、導電ペースト１２の流れを同時にリターン側に切り替えると同時に、ピストン９０１，１００１を矢印Ａ方向に移動させる。即ち、三方弁７４，８４の上記切替により、ノズル１へのペースト供給を停止することができ、また、ピストン９０１，１００１の上記移動により、上層スリット１０３，下層スリット１０４やペースト溜まり１２０１に存在するペーストを吸引することができる。これにより、特に塗布終端部の切れがよくなり、間欠的に２層同時塗布が可能となる。
【００４５】
次に、塗布再開時には、三方弁７４，８４によりポンプ７２，８２から送られてくるペースト１１、導電ペースト１２の流れを供給側に切り替えることでノズル１へのペースト供給を再開すると同時に、ピストン９０１，１００１を矢印Ｂ方向に移動させ、前記吸引したペースト１１をノズル内部に戻す。
【００４６】
これらの動作の繰り返しにより所定のピッチで間欠的に安定した２層同時塗布ができる。
【００４７】
なお、間欠塗布ではなく、連続的に活物質層３、導電剤層４を集電体２上に２層同時塗布する場合には、吸引装置９，１０や三方弁７４，８４は設ける必要がないことは、いうまでもない。
【００４８】
次に、本実施の形態の特徴について詳細に説明する。
【００４９】
本実施の形態の特徴は、ノズル１に、２つ以上のスリット１０３，１０４と、集電体２を支持しながら塗布するための支持部１０８とを設けて、上層にペースト１１、下層に導電ペースト１２を同時に塗布することである。
【００５０】
特に、電池電極用のペースト１１の活物質中の結着剤量を０．０１ｗｔ％以上、５ｗｔ％以下にすることは重要である。活物質中の結着剤量が０．０１ｗｔ％より小さい場合、活物質層３と導電層４との界面部分における密着性が小さくなりすぎるため、電池性能を低下させる問題が生じる。また、活物質中の結着剤量が５ｗｔ％より大きい場合、ペースト１１と導電ペースト１２とを同時に２層塗布し、その後の乾燥後の活物質層３の密度が低下するため、これもまた電池性能を低下させる問題が生じる。
【００５１】
電池電極用のペースト１１の活物質中の結着剤量を０．０１ｗｔ％以上、５ｗｔ％以下の範囲にすることにより、図１４に示すように、活物質層３中の結着剤の偏在がなく均一に分布することができるため、導電層４と活物質層３との密着性の向上と活物質層３の密度を一定にすることができる。
【００５２】
また、せん断速度１０００（１／Ｓ）の粘度をηとしたとき、０．１ｍＰａ・ｓ≦η≦１０００ｍＰａ・ｓの範囲とした下層の導電ペースト１２のウェット厚みをｔとしたとき、２μｍ≦ｔ≦１００μｍの範囲にすることは重要である。せん断速度１０００（１／Ｓ）の粘度をηとしたとき、０．１ｍＰａ・ｓ≦η≦１０００ｍＰａ・ｓの範囲とした導電ペースト１２のウェット厚みが２μｍより小さい場合、集電体２と第３リップ１０７との隙間ｄ１を極めて小さくする必要があるので、隙間ｄ１に引っかかった異物等が残留して塗工スジとなる。
【００５３】
また、せん断速度１０００（１／Ｓ）の粘度をηとしたとき、０．１ｍＰａ・ｓ≦η≦１０００ｍＰａ・ｓの範囲とした導電ペースト１２のウェット厚みが１００μｍより大きい場合、ペースト１１とせん断速度１０００（１／Ｓ）の粘度をηとしたとき、０．１ｍＰａ・ｓ≦η≦１０００ｍＰａ・ｓの範囲とした導電ペースト１２とを同時に２層塗布し、その後の乾燥後の厚みが厚くなりすぎるため、電池性能を低下させる問題が生じる。
【００５４】
また、図１１に示すように上層のペースト１１のせん断速度１０００（１／Ｓ）の塗料粘度をηとしたとき、１ｍＰａ・ｓ≦η≦１００００ｍＰａ・ｓの範囲にすることは重要である。上層のペースト１１のせん断速度１０００（１／Ｓ）の塗料粘度が１ｍＰａ・ｓより小さい場合、ペースト１１の表面張力が大きくなり、下層の導電ペースト１２との界面を形成することができずに混じり合うため、２層塗布形成ができない。また、上層のペースト１１のせん断速度１０００（１／Ｓ）の塗料粘度が１００００ｍＰａ・ｓより大きい場合、上層マニホールド１０１の圧力が上昇することによる圧力損失の影響により、幅方向の厚みバラツキが大きくなる。
【００５５】
また、図１２に示すように下層の導電ペースト１２のせん断速度１０００（１／Ｓ）の塗料粘度をηとしたとき、０．１ｍＰａ・ｓ≦η≦１０００ｍＰａ・ｓの範囲にすることは重要である。下層の導電ペースト１２のせん断速度１０００（１／Ｓ）の塗料粘度が０．１ｍＰａ・ｓより小さい場合、スリット出口に形成する下層のペースト溜まり１２０１が形成できなくなり、集電対２への導電ペースト１２の塗布が乱されて、導電層４の厚みが不均一となる。
【００５６】
また、下層の導電ペースト１２のせん断速度１０００（１／Ｓ）の塗料粘度が１０００ｍＰａ・ｓより大きい場合、上層のペースト１１と同様に下層マニホールド１０２の圧力が上昇することによる圧力損失の影響により、幅方向の厚みバラツキが大きくなる
【００５７】
本実施の形態によれば、上層スリット１０３、下層スリット１０４から吐出されたペースト１１、導電ペースト１２を集電体２上に、２層同時に塗布形成した結果、図８（ａ）に示すように塗工スジを抑制、且つ、幅方向の厚みが均一な電池電極板を作成することが出来た。
【００５８】
なお、上述した第１の実施の形態では、本発明の電池電極の製造装置の支持手段または液溜まり形成凸部の一例として、支持部１０８を用いた。
【００５９】
（第２の実施の形態）
図２、３に、本発明にかかる第２の実施の形態の電池電極の製造装置の概略図を示す。
【００６０】
本発明にかかる第２の実施の形態を実施するための装置の構成は実施の形態１と同様のため、同様の機能を有する箇所については説明を省略する。
【００６１】
本実施の形態は、図２に示すように、ノズル１の先端は、下流側から第１リップ１０５、上層塗料の出口である上層スリット１０３、第２リップ１０６、下層塗料の出口である下層スリット１０４、および第３リップ１０７で構成されている。
【００６２】
第１リップ１０５は、上層塗料の塗布面を平滑にするための上層平滑部１０５１を有しており、第２リップ１０６は、下層塗料の塗布面を平滑にするための下層平滑部１０６２と、上層塗料の液溜まりを形成するための上層液溜まり部１０６１とを有しており、第３リップ１０７は、基材（集電体）２を支持するための支持部１０７２と、下層塗料の液溜まりを形成するための下層液溜まり部１０７１とを有している。
【００６３】
本実施の形態の詳細に関する特徴を図２、３を用いて以下に説明する。
【００６４】
第１の特徴は、支持部１０７２と下層液溜まり部１０７１との間の空間、すなわち段差ｄ１の部分と、下層平滑部１０６２の頂部と上層液溜まり部１０６１との段差ｄ２の部分とにおいて、上層スリット１０３と下層スリット１０４からそれぞれ吐出されたペースト１１と導電ペースト１２の溜まり１１０１，１２０１を形成しながら集電体２上に２層同時に塗布することである。
【００６５】
ペースト溜まり１１０１，１２０１を形成することで、集電体２のノズル方向に対する位置変動が多少あっても、塗布が乱されることなく、活物質層３や導電層４の厚みを均一とすることができる。さらに、上層側のペースト溜まり１１０１により、下層側のペースト溜まり１２０１部分への圧力を付与させることができ、極めて薄い導電層４を得ることができる。
【００６６】
第２の特徴は、下層スリット１０４の出口の下端部から、支持部１０７２の頂部までの、基材走行方向に沿った長さをＬ１としたとき、０．１ｍｍ≦Ｌ１≦５ｍｍの範囲にすることは重要である。Ｌ１が０．１ｍｍより小さい場合、スリット１０４出口に形成するペースト溜まり１２０１が形成できなくなり、集電体２への導電ペースト１２の塗布が乱されて、活物質層３や導電層４の厚みが不均一となる。また、Ｌ１が５ｍｍよりも大きい場合、スリット出口では集電体２に幅方向でシワが生じやすくなり、活物質層３や導電層４の幅方向の厚み変動が大きくなる。
【００６７】
また、下層平滑部１０６２の、基材走行方向に沿った長さをＬ２としたとき、０．１ｍｍ≦Ｌ２≦５ｍｍの範囲にすることは、ペースト１１と導電ペースト１２を２層同時に塗布する場合に極めて重要である。
【００６８】
Ｌ２が０．１ｍｍより小さい場合、上層側のペースト溜まり１１０１からの圧力を受けやすくなり、下層側のペースト溜まり１２０１への圧力が大きくなりすぎて、ペースト１１と導電ペースト１２とを２層同時に塗布することができない。また、Ｌ２が５ｍｍより大きい場合、上層側のペースト溜まり１１０１からの圧力が付与されずに、導電層４の厚みを薄く塗布できないため、電池性能を低下させる問題が生じる。
【００６９】
また、上層液溜まり部１０６１の、基材走行方向に沿った長さをＬ３としたとき、１ｍｍ≦Ｌ３≦５ｍｍの範囲にすることは、ペースト１１と導電ペースト１２を２層同時に塗布する場合に極めて重要である。
【００７０】
Ｌ３が１ｍｍより小さい場合、スリット１０３出口に形成するペースト溜まり１１０１を形成できないばかりか、下層側のペースト溜まり１２０１への圧力が大きくなりすぎて、ペースト１１と導電ペースト１２とを２層同時に塗布することができない。また、Ｌ３が５ｍｍより大きい場合、下層側のペースト溜まり１２０１部分への圧力を付与することができずに、導電層４の厚みを薄く塗布できないため、電池性能を低下させる問題が生じる。
【００７１】
第３の特徴は、支持部１０７２の頂部の接線と、下層液溜まり部１０７１との段差をｄ１としたとき、１μｍ≦ｄ１≦１００μｍの範囲にすることは重要である。
【００７２】
ｄ１が１μｍより小さい場合、ペースト溜まり１２０１に対する集電体２の押しつけ力が強くなりすぎて、ペースト溜まり１２０１を安定に形成することができず、活物質層３や導電層４の厚みが不均一となる。また、ｄ１が１００μｍより大きい場合、ペースト溜まり１２０１に対する集電体２の押しつけ力が小さすぎて、ペースト溜まり１２０１を安定に形成することができず、活物質層３や導電層４の厚みがこの場合にも不均一となる。
【００７３】
また、下層平滑部１０６２の頂部の接線と、上層液溜まり部１０６１との段差をｄ２としたとき、２０μｍ≦ｄ２≦５００μｍの範囲にすることは重要である。
【００７４】
ｄ２が２０μｍより小さい場合、ペースト溜まり１１０１に対する集電体２の押しつけ力が強くなりすぎて、スリット１０３出口に形成するペースト溜まり１１０１を形成できないばかりか、下層側のペースト溜まり１２０１への圧力が大きくなりすぎて、ペースト１１と導電ペースト１２とを２層同時に塗布することができない。また、ｄ２が５００μｍより大きい場合、ペースト溜まり１２０１に対する集電体２の押しつけ力が小さすぎて、ペースト溜まり１２０１を安定に形成することができず、活物質層３の厚みが不均一となる。
【００７５】
本実施の形態の範囲内では、上層スリット１０３、下層スリット１０４から吐出されたペースト１１、導電ペースト１２を集電体２上に、２層同時に塗布形成した結果、図８（ａ）に示すように幅方向の厚みが均一且つ、導電層４が極めて薄い電池電極板を作成することが出来た。
【００７６】
次に、本実施の形態の具体例を説明する。
【００７７】
ノズル１は図２に示すもので、ｄ１＝２０μｍ、ｄ２＝２００μｍ、Ｌ２＝１ｍｍ、上層スリットギャップＧ＝０．５ｍｍ、下層スリットギャップＧ＝０．２ｍｍとし、塗布幅４８０ｍｍである。下層スリット１０４の出口の下端部から、支持部１０７２の頂部までの、基材走行方向に沿った長さを０．０５〜１０ｍｍの範囲で変化させ、さらに、上層液溜まり部１０６１の、基材走行方向に沿った長さを０．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲で変化させた。下記の負極，正極のペースト粘度は、それぞれ１０００ｍＰａ・ｓとし、アンカーペーストは１ｍＰａ・ｓとした。
【００７８】
負極としては、集電体が厚み１０μｍ、幅５００ｍｍの銅箔、負極用ペーストは炭素材、ＣＭＣ及び水を混練したものを用いた。アンカー剤としては、導電性カーボンブラック、結着剤及び水を混練、分散したものを用いた。これらを、まず本実施の形態により集電体上に３００〜４００ｍｍの所定のピッチで間欠的に活物質層と導電層とを同時に２層塗布形成、乾燥した。
【００７９】
正極としては、集電体が厚み２０μｍ、幅５００ｍｍのアルミ箔、正極用ペーストはＬｉＣｏＯ2、導電性カーボンブラック、フッ素系樹脂、ＣＭＣ及び水を混練したものを用いた。アンカー剤は、負極に用いたものと同様とした。これらを、まず本実施の形態により集電体上に所定のピッチで間欠的に活物質層と導電層とを同時に２層塗布形成、乾燥した。
【００８０】
得られた正極及び負極板を所定の厚みに圧延した後、所定の幅にスリットしてリチウムイオン２次電池を作成した。比較例として従来の間欠塗布装置により同様の間欠塗布を行った。得られた正極及び負極板を所定の厚みに圧延した後、所定の幅にスリットして比較例のリチウムイオン２次電池を作成した。
【００８１】
上記塗布乾燥後の極板と電池に対して以下の評価を行い本実施の形態の効果を確認した。
【００８２】
（１）活物質層３の厚みバラツキ
活物質層３について厚みをマイクロメーターにより５０箇所測定し、厚みの平均値に対する最大厚みと最小厚みの差を厚みバラツキとして評価した。その結果を、表１にまとめて示す。
【００８３】
【表１】
本実施の形態の範囲内であれば、明らかに厚みバラツキを小さくすることができ、電池極板として良好なことがわかる。
【００８４】
（２）放電容量
常温において、一定電流（１６０ｍＡ）、終止電圧（４．２Ｖ）で充電を完了した２次電池を、一定電流（１６０ｍＡから３２００ｍＡ）で放電して、放電開始から低下する電圧が終止電圧（３Ｖ）に達したときの放電容量で比較した。結果を図９に示す。本実施の形態による電池は放電容量が従来例による電池に比べて明らかにアップしている。
【００８５】
（３）サイクル特性
常温において一定条件（放電：電流１９００ｍＡ、終止電圧３Ｖ、充電：電流１６０ｍＡ、終止電圧４．２Ｖ）充放電を繰り返して放電容量を測定し、初期放電容量の９０％になったときの充放電回数（サイクル）で比較した。結果を図１０に示す。本実施の形態による電池はサイクル特性が従来例による電池に比べて明らかにアップしている。
【００８６】
上記評価の結果、本実施の形態の効果を以下にまとめて説明する。
【００８７】
第１に、集電体２を支持部１０７２で支持しながら段差ｄ１、ｄ２を設けることで、ペースト溜まり１１０１，１２０１を安定に形成しながら、ペースト１１と導電ペースト１２とを同時に２層塗布できるため、幅方向の厚みが均一、且つ、塗工スジを抑制した電池電極板を得ることができたことから、製品歩留まりを格段に向上させることができた。
【００８８】
第２に、下層平滑部１０６２の、基材走行方向に沿った長さをＬ２としたとき、０．１ｍｍ≦Ｌ２≦５ｍｍの範囲、上層液溜まり部１０６１の、基材走行方向に沿った長さをＬ３としたとき、１ｍｍ≦Ｌ３≦５ｍｍの範囲にすることで、上層のペースト溜まり１１０１が安定に形成され、且つ、下層のペースト溜まり１２０１へ圧力が付与されて、導電層４の厚みを極めて薄く塗布できるため、電池電極板に柔軟性をもたらせて活物質層３と導電層４がからみ合うことで、電池電極板の剥がれ強度をアップさせることができ、生産性の格段の向上と製品歩留まりを格段に向上させることができた。
【００８９】
第３に、集電体２と活物質層３との間に導電層４を設けることにより、集電体２と導電層４、導電層４と活物質層３とのそれぞれの密着性を向上できるため、活物質中の結着剤量を大幅に減少させることができるので、乾燥時におけるマイグレーションの影響がなく、サイクル特性を向上させることができた。さらに、同時に活物質層３の密度も向上した。その結果、本実施の形態で作成した電池の放電容量を格段に向上させることができた。
【００９０】
（第３の実施の形態）
図４〜６に、本発明にかかる第３の実施の形態の電池電極の製造装置の概略図を示す。
【００９１】
本実施の形態は、ノズル１の上ブロック１１１１と集電体２との隙間の調節に関するものであり、それ以外は実施の形態２と同様のため、それ以外の構成は実施の形態２のものを用いることができ、ここでは説明を省略する。
【００９２】
本実施の形態の特徴は、図４に示すように、ノズル１が、分割された上ブロック１１１１と下ブロック１１１２とでノズル１が構成されている点と、回動手段１００８と隙間調節手段１００９が設けられている点である。
【００９３】
即ち、ノズル１は、図６に示すように、集電体２の塗布面側と摺動し、且つ支持するための支持部１０７２と、第３リップ１０７と上流第２リップ１０６４とを固定ネジ１０９で締結した下ブロック１１１２と、第１リップ１０５と下流第２リップ１０６３とを固定ネジ１１８で締結した上ブロック１１１１と、ペースト１１の溜である上層マニホールド１０１と、導電ペーストの溜である下層マニホールド１０２と、押し出しのための上層スリット１０３と、下層スリット１０４とで構成され、上ブロック１１１１と下ブロック１１１２とを固定ネジ１１０で締結し、さらに、ノズル１を固定ネジ１１１により、ステージ１００７へ締結してある。
【００９４】
また、図５に示すように、回動手段１００８は、テーブル１００７の背板中央部且つ、ノズル１の上ブロック１１１１の背部へ締結されている。この回動手段１００８は、上ブロック１１１１を振子状に回動させるだけでなく、回動手段１００８と上ブロック１１１１とを固定しているため、段差ｄ２の隙間を調節するときに上ブロック１１１１と下ブロック１１１２とを締結している固定ネジ１１１を緩めたときに生じる上ブロック１１１１の位置ずれを防止するためにある。
【００９５】
また、図４にしめしたノズル１の位置調整機構１０００はここでは特に限定するものではないが、例えばエアシリンダ１１１３とベース１００６上に固定されたガイド１００５、ストッパー１００４で構成する。上ブロック１１１１の隙間ｄ１を調節するときは、上ブロック１１１１と下ブロック１１１２とを固定している固定ネジ１１０を緩めた後、ノズル１の上ブロック１１１１の両サイドへ締結されている隙間調節手段１００９により、ダイヤルゲージ１０１０を読みながら、隙間ｄ１に設定する。
【００９６】
本実施の形態による装置を用いることで、幅方向の厚みが均一な電池電極板を得ることができる。
【００９７】
従って、本実施の形態において、実施の形態２と同様の効果が得られる。
【００９８】
（第４の実施の形態）
図７に、本発明にかかる第４の実施の形態の電池電極の製造方法を実施するための装置の概略図を示す。
【００９９】
本実施の形態の特徴は、ノズル１に２つのスリット１０３，１０４と集電体２を支持しながら塗布するための支持部１０７２を設けて、上層に活物質中の結着剤量を０．１％以上、３０％以下の範囲とした活物質ペースト１１、下層に活物質中の結着剤量を０．０１％以上、１０％以下の範囲とした活物質ペースト１２を同時に２層塗布することであり、それ以外の構成は実施の形態２のものを用いることができ、ここでは説明を省略する。
【０１００】
本実施の形態において、上層スリット１０３から押し出される活物質中の結着剤量を０．１％以上、３０％以下の範囲にすることは重要である。活物質中の結着剤量が０．１％より小さい場合、下層の活物質層４との密着性が極端に低下するため、活物質層３が剥がれやすくなり電池性能を低下させる問題が生じる。また、活物質中の結着剤量が３０％より大きい場合、活物質層３の密度が小さくなるので、この場合においても電池性能を低下させる問題が生じる。
【０１０１】
また、下層スリット１０４から押し出される活物質中の結着剤量を０．０１％以上、１０％以下の範囲にすることは重要である。活物質中の結着剤量が０．０１％より小さい場合、集電体２と活物質層４との密着性が極端に低下するため、活物質層の脱落が顕著となり、製品品質上、致命的な問題が生じる。また、活物質中の結着剤が１０％より大きい場合、活物質層４の密度が小さくなるので、電池性能を低下させる問題が生じる。
【０１０２】
本実施の形態の範囲内では、特に、活物質層３と４のトータルの幅方向の厚みを均一にすることができる。
【０１０３】
従って、本実施の形態において、実施の形態２と同様の効果が得られる。
【０１０４】
【発明の効果】
以上述べたところから明らかな様に本発明は、上層塗料と下層塗料とを同時に基材に２層塗布形成したときの、上層塗料の厚みを実質上均一とする電池電極の製造装置および製造方法を提供することができる。
【０１０５】
また、本発明は、塗工スジの発生を抑制する電池電極の製造装置および製造方法を提供することができる。
【０１０６】
また、本発明は、基材の実質上平面の塗布面に塗料を塗布する電池電極の製造装置および製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる第１の実施の形態の製造装置を示す略示構成図
【図２】本発明にかかる第２の実施の形態の製造装置を示す略示構成図
【図３】第２の実施の形態における、ノズル１の先端形状を説明するための略示構成図
【図４】本発明にかかる第３の実施の形態の製造装置を示す略示構成図
【図５】第３の実施の形態における、位置調整機構１０００を説明するための略示構成図
【図６】第３の実施の形態における、ノズル１を示す略示構成図
【図７】本発明にかかる第４の実施の形態の製造装置を示す略示構成図
【図８】（ａ）：第１の実施の形態による塗膜の断面図
（ｂ）：従来例による塗膜の断面図
【図９】第１〜４の実施の形態における放電容量の測定結果を説明するための図
【図１０】第１〜４の実施の形態におけるサイクル特性の測定結果を説明するための図
【図１１】本実施の形態で使用した上層塗料のレオロジー特性を示す図
【図１２】本実施の形態で使用した下層塗料のレオロジー特性を示す図
【図１３】従来例による装置を示す略示構成図
【図１４】本発明にかかる第１の実施の形態の電池極板の構成図
【符号の説明】
１ ノズル
２ 集電体
３ 活物質層
４ 導電層
５ ロール
６ ロール
７ 上層の供給系
８ 下層の供給系
９ 吸引装置
１０ 吸引装置
１１ ペースト
１２ 導電ペースト
７１ タンク
７２ ポンプ
７３ フィルター
７４ 三方弁
１０１ 上層マニホールド
１０２ 下層マニホールド
１０３ 上層スリット
１０４ 下層スリット
１０５ 第１リップ
１０６ 第２リップ
１０７ 第３リップ
１０８ 支持部
１０９ 固定ネジ
１１０ 固定ネジ
１１１ 固定ネジ
１１８ 固定ネジ
９０１ ピストン
９０２ エアシリンダ
９０３ 治具
１０００ 位置調整機構
１００１ ピストン
１００２ エアシリンダ
１００３ 治具１００３
１００４ ストッパー
１００５ ガイド
１００６ ベース
１００７ テーブル
１００８ 回動手段
１００９ 隙間調節手段
１０１０ ダイヤルゲージ
１１１１ 上ブロック
１１１２ 下ブロック
１１１３ エアシリンダ
１０５１ 上層平滑部
１０６１ 上層液溜まり部
１０６２ 下層平滑部
１０６３ 下流第２リップ
１０６４ 上流第２リップ
１０７１ 下層液溜まり部
１０７２ 支持部
１１０１ ペースト溜まり
１２０１ ペースト溜まり
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等で用いられる活物質ペーストを集電体上に塗布形成する場合等に利用可能な塗布方法等に関し、特に上層に活物質層、下層に導電層を同時に形成するための電池電極の製造方法等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、基材上に塗料を多層に塗布することが必要な分野としては、例えば、リチウムイオン電池や磁気テープ等があり、生産性の点から基材上に塗料を同時に多層塗布することや、また、最近、特に軽量，薄型化された携帯電話やパソコン等への２次電池需要の増大に伴い電池容量の向上が強く望まれている。これらに使用する円筒型もしくは角型電池の正極板あるいは負極板のそれぞれの活物質ペースト（以下、単に、ペーストと称す）は、集電体と活物質層との密着性を高めるために、数％の結着剤が添加されている。
【０００３】
しかし、ペースト中に一定以上量の結着剤を添加した場合、塗布形成後の乾燥工程におけるマイグレーションの影響により、集電体と活物質層とが剥離しやすくなり、サイクル特性が著しく低下するという電池特性上致命的な欠陥となる。
【０００４】
従って、ペーストを塗布する工程において、活物質層と集電体との間に導電層を設けて、活物質層と導電層とを形成する必要がある。
【０００５】
活物質ペーストと導電層とを集電体上に同時に塗布して電池電極を製造する方法としては、特開平９−２２３４９９号公報に示されている。
【０００６】
これは、図１３に示すように、集電体２０２をバックロール２０１に巻回して、これと対向する位置に複数のスロットにより構成されたエクストルージョンダイを設け、集電体２０２上にペーストを同時に塗布する多層塗布方法である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平９−２２３４９９号公報記載の塗布手段により、金属箔（集電体）に、上層側塗料としての電池用ペーストと、下層側塗料としての導電剤ペーストとを同時に２層塗布したが、塗布幅方向及び金属箔の走行方向の塗膜の厚みムラが何れも大きく、電池用極板としては使用できないという課題のあることが判った。
【０００８】
上記塗布手段により得られた同時２層塗布のサンプルの塗布幅方向の塗膜厚みムラを測定した結果、図８（ｂ）に示すような大きなウネリを持ち、厚みバラツキは１５％であることを確認した。また、塗膜には塗工スジが多数発生するという課題もあった。
【０００９】
このような２つの課題の発生理由としては、次の通りである。
【００１０】
即ち、塗布膜の厚みバラツキが大きくなる理由は、エクストルージョンダイの上層側及び下層側の下流側リップのいずれかのエッジが、バックロールの中心より外れることにより、塗布上流側に発生する液溜まりが安定に保持できないことによるものである。さらにいうと、エクストルージョンダイの上層側とバックロールとの距離と、エクストルージョンダイの下層側とバックロールとの距離とを実質上等しくできないことによるものである。
【００１１】
また、塗工スジが発生する理由は、下層厚みをできるだけ薄く（１〜３μｍ以下）塗布することから、エクストルージョンダイの下層側リップと基材との隙間が小さくなりすぎることにより、リップと基材との隙間に異物等が残留することによるものである。
【００１２】
また、従来は、湾曲した基材の塗布面に塗料を塗布しなければならないという課題もあった。
【００１３】
本発明は、上記課題を考慮し、基材上に、例えば活物質ペーストと導電剤ペーストを同時に２層塗布形成したときの、上層塗料の厚みを実質上均一とすることができる電池電極の製造装置および製造方法を提供することを目的としている。
【００１４】
また、本発明は、塗工スジの発生を抑制できる電池電極の製造装置および製造方法を提供することを目的としている。
【００１５】
また、本発明は、基材の実質上平面の塗布面に塗料を塗布することができる電池電極の製造装置および製造方法を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明（請求項１に対応）は、基材を所定の方向に走行させるための第１のガイドロールと、
前記基材の走行方向の前記第１のガイドロールより下流側に配置され、前記第１のガイドロールとともに、前記基材を前記所定の方向に走行させるための第２のガイドロールと、
前記基材上に少なくとも２種類以上の塗料を同時に塗布することができるノズルと、
前記基材と前記ノズルの先端との間隔を実質上一定間隔に維持するための支持手段とを備え、
前記ノズルの先端は、前記基材の走行方向下流側から上流側の順に設けられた、第１のリップと、第２のリップと、第３のリップとを少なくとも有し、
前記第１のリップは、前記第１のリップと前記第２のリップとの間から吐出される塗料の塗布面を平滑化するための第１の平滑化部を有し、
前記第２のリップは、前記第２のリップと前記第３のリップとの間から吐出される塗料の塗布面を平滑化するための第２の平滑化部を有し、
前記ノズルの前記第３のリップの前記上流側には、前記第３のリップの先端よりも前記基材の塗布面側に突き出た液溜まり形成凸部が設けられ、
前記第３のリップの先端と前記液溜まり形成凸部とで、前記第２のリップと前記第３のリップとの間から吐出される塗料の液溜まりを形成し、
前記ノズルの前記第３のリップの先端の、前記第２のリップ側終端から前記液溜まり形成凸部までの長さＬ１が、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、
前記ノズルの前記第２のリップの前記第１のリップ側の先端の段差の、前記基材の走行方向と実質上同一方向の長さＬ３が、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である
ことを特徴とする電池電極の製造装置である。
【００１７】
第２の本発明（請求項２に対応）は、前記支持手段が、前記基材を直接的にまたは間接的に支持する手段であることを特徴とする第１の本発明に記載の電池電極の製造装置である。
【００１８】
第３の本発明（請求項３に対応）は、前記ノズルが、前記基材上に塗布される塗料のうち、上層側の塗料を保持する上層マニホールドと、下層側の塗料を保持する下層マニホールドとを有し、
前記上層側の塗料を貯留している上層タンクから前記上層マニホールドへの前記上層側の塗料の供給と停止とを制御する上層三方弁、および／または、前記下層側の塗料を貯留している下層タンクから前記下層マニホールドへの前記下層側の塗料の供給と停止とを制御する下層三方弁と、
前記ノズル内の前記上層側の塗料を吸排する上層吸排手段、および／または前記下層側の塗料を吸排する下層吸排手段とをさらに備えた
ことを特徴とする第１または第２の本発明に記載の電池電極の製造装置である。
【００１９】
第４の本発明（請求項４に対応）は、第１から第３のいずれかの本発明に記載の電池電極の製造装置を用いて、走行する前記基材上に少なくとも２種類以上の塗料を同時に塗布することを特徴とする電池電極の製造方法である。
【００２０】
第５の本発明（請求項５に対応）は、前記基材上に塗布される塗料のうち、前記下層側の塗料が導電ペーストであり、前記上層側の塗料が電池電極用の活物質ペーストであることを特徴とする第４の本発明に記載の電池電極の製造方法である。
【００２１】
第６の本発明（請求項６に対応）は、前記導電ペーストが水系のペーストであることを特徴とする第５の本発明に記載の電池電極の製造方法である。
【００２２】
第７の本発明（請求項７に対応）は、前記活物質ペーストには、結着剤が０．０１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下含まれていることを特徴とする第５または第６の本発明に記載の電池電極の製造方法である。
【００２３】
第８の本発明（請求項８に対応）は、前記導電ペーストのせん断速度１０００（１／Ｓ）のときの塗料粘度が０．１ｍＰａ・ｓ以上１０００ｍＰａ・ｓ以下であって、前記導電ペーストを、ウェット厚みが２μｍ以上１００μｍ以下となるように前記基材上に塗布することを特徴とする第５から第７のいずれかの本発明に記載の電池電極の製造方法である。
【００２４】
第９の本発明（請求項９に対応）は、前記電池電極用の活物質ペーストのせん断速度１０００（１／Ｓ）のときの塗料粘度が１ｍＰａ・ｓ以上１００００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とする第５から第７のいずれかの本発明に記載の電池電極の製造方法である。
【００２５】
第１０の本発明（請求項１０に対応）は、前記基材上に塗布される塗料のうち、前記下層側の塗料が電池電極用の第１の活物質ペーストであり、前記上層側の塗料が電池電極用の第２の活物質ペーストであって、
前記第１の活物質ペーストには、結着剤が０．０１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下含まれており、前記第２の活物質ペーストには、結着剤が０．１ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下含まれている
ことを特徴とする第４の本発明に記載の電池電極の製造方法である。
【００２６】
第１１の本発明（請求項１１に対応）は、走行する基材上に少なくとも２種類以上の塗料を同時に塗布することができるノズルと、液溜まり形成凸部とを少なくとも備えた電池電極の製造装置であって、
前記ノズルの先端は、前記基材の走行方向下流側から上流側の順に設けられた、第１のリップと、第２のリップと、第３のリップとを少なくとも有し、
前記第１のリップは、前記第１のリップと前記第２のリップとの間から吐出される塗料の塗布面を平滑化するための第１の平滑化部を有し、
前記第２のリップは、前記第２のリップと前記第３のリップとの間から吐出される塗料の塗布面を平滑化するための第２の平滑化部を有し、
前記液溜まり形成凸部は、前記ノズルの前記第３のリップの前記上流側に設けられ、前記第３のリップの先端よりも前記基材の塗布面側に突き出ており、
前記第３のリップの先端と前記液溜まり形成凸部とで、前記第２のリップと前記第３のリップとの間から吐出される塗料の液溜まりを形成し、
前記ノズルの前記第３のリップの先端の、前記第２のリップ側終端から前記液溜まり形成凸部までの長さＬ１が、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、
前記ノズルの前記第２のリップの前記第１のリップ側の先端の段差の、前記基材の走行方向と実質上同一方向の長さＬ３が、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である
ことを特徴とする電池電極の製造装置である。
【００２７】
第１２の本発明（請求項１２に対応）は、前記第１のリップの先端が、前記第３のリップの先端より前記基材の塗布面に対して遠くなる位置に設けられており、
前記第２のリップにおける前記第１のリップ側の先端は、前記第３のリップ側の先端よりも前記第１のリップ側の先端よりに位置していて、前記第２のリップには段差が形成されており、
前記段差が、前記第１のリップと前記第２のリップとの間から吐出される塗料の液溜まりを形成するためのものである
ことを特徴とする第１１の本発明に記載の電池電極の製造装置である。
【００２９】
第１３の本発明（請求項１３に対応）は、前記ノズルの前記第２のリップの先端の前記第２の平滑化部の前記基材の走行方向と実質上同一方向の長さＬ２が、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする第１１または第１２の本発明に記載の電池電極の製造装置である。
【００３１】
第１４の本発明（請求項１４に対応）は、前記基材の走行方向と実質上垂直な方向における、前記ノズルの前記第３のリップの先端と、前記液溜まり形成凸部の先端との距離ｄ１が１μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする第１１から第１３のいずれかの本発明に記載の電池電極の製造装置である。
【００３２】
第１５の本発明（請求項１５に対応）は、前記ノズルの前記第２のリップの段差ｄ２が２０μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする第１２から第１４のいずれかの本発明に記載の電池電極の製造装置である。
【００３３】
第１６の本発明（請求項１６に対応）は、前記第１のリップの先端と前記基材との隙間の大きさを調整するための隙間調整手段を備えたことを特徴とする第１１から第１５のいずれかの本発明に記載の電池電極の製造装置である。
【００３４】
第１７の本発明（請求項１７に対応）は、前記ノズルが、前記第１のリップと前記第２のリップの前記第１のリップ側の一部とで構成される上ブロックと、前記第２のリップの残部と前記第３のリップとで少なくとも構成される下ブロックとで構成されることを特徴とする第１１から第１６のいずれかの本発明に記載の電池電極の製造装置である。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
【００３６】
（第１の実施の形態）
図１に、本発明にかかる第１の実施の形態の電池電極の製造方法を実施するための装置の概略図を示す。
【００３７】
本発明にかかる第１の実施の形態を実施するための装置の構成を説明する。
【００３８】
ノズル１は、集電体２の塗布面側と摺動し、且つ支持するための支持部１０８と、第１リップ１０５と、第２リップ１０６と、第３リップ１０７と、ペースト１１の溜である上層マニホールド１０１と、導電ペースト１２の溜である下層マニホールド１０２と、押し出しのための上層スリット１０３と、下層スリット１０４とで構成される。
【００３９】
また活物質層３と導電層４を間欠的に所定のピッチで２層同時に塗布形成するため、吸引装置９，１０は、ピストン９０１，１００１を矢印ＡもしくはＢ方向に移動させるためのエアシリンダ９０２，１００２と、これをノズル１へ装着するための治具９０３，１００３とが設けられている。
【００４０】
ペースト１１と導電ペースト１２は、それぞれタンク７１，８１からポンプ７２，８２によりフィルター７３，８３、三方弁７４，８４を通り、ノズル１の上層マニホールド１０１または下層マニホールド１０２へ供給され上層スリット１０３，下層スリット１０４から押し出される。
【００４１】
集電体２は、支持部１０８とロール５，６とで支持され且つ、第３リップ１０７の先端との距離がｄ１となるように設定されており、また、第２リップ１０６と第１リップ１０５との距離がｄ２となるようにされている。このそれぞれの隙間に上層スリット１０３、下層スリット１０４から押し出されたペースト１１、導電ペースト１２が流れ込み、導電ペースト１２のペースト溜まり１２０１が形成される。
【００４２】
そして、このペースト溜まり１２０１を形成しながら、集電体２の上に、活物質層３と導電層４とが同時に２層塗布形成される。ガイドロール５，６は、ノズル１に対する集電体２の角度を調節できるようにしてある。少なくともノズル１の下流側に位置するガイドロール６は矢印Ｃ、Ｄ方向に移動可能であることが好ましい。
【００４３】
次に、上層に電池電極用のペースト１１と下層に導電ペースト１２を集電体２上に同時に所定のピッチで間欠的に２層塗布形成する動作について説明する。
【００４４】
ペースト１１、導電ペースト１２の塗布を中断する場合は、三方弁７４，８４によりポンプ７２，８２から送られてくるペースト１１、導電ペースト１２の流れを同時にリターン側に切り替えると同時に、ピストン９０１，１００１を矢印Ａ方向に移動させる。即ち、三方弁７４，８４の上記切替により、ノズル１へのペースト供給を停止することができ、また、ピストン９０１，１００１の上記移動により、上層スリット１０３，下層スリット１０４やペースト溜まり１２０１に存在するペーストを吸引することができる。これにより、特に塗布終端部の切れがよくなり、間欠的に２層同時塗布が可能となる。
【００４５】
次に、塗布再開時には、三方弁７４，８４によりポンプ７２，８２から送られてくるペースト１１、導電ペースト１２の流れを供給側に切り替えることでノズル１へのペースト供給を再開すると同時に、ピストン９０１，１００１を矢印Ｂ方向に移動させ、前記吸引したペースト１１をノズル内部に戻す。
【００４６】
これらの動作の繰り返しにより所定のピッチで間欠的に安定した２層同時塗布ができる。
【００４７】
なお、間欠塗布ではなく、連続的に活物質層３、導電剤層４を集電体２上に２層同時塗布する場合には、吸引装置９，１０や三方弁７４，８４は設ける必要がないことは、いうまでもない。
【００４８】
次に、本実施の形態の特徴について詳細に説明する。
【００４９】
本実施の形態の特徴は、ノズル１に、２つ以上のスリット１０３，１０４と、集電体２を支持しながら塗布するための支持部１０８とを設けて、上層にペースト１１、下層に導電ペースト１２を同時に塗布することである。
【００５０】
特に、電池電極用のペースト１１の活物質中の結着剤量を０．０１ｗｔ％以上、５ｗｔ％以下にすることは重要である。活物質中の結着剤量が０．０１ｗｔ％より小さい場合、活物質層３と導電層４との界面部分における密着性が小さくなりすぎるため、電池性能を低下させる問題が生じる。また、活物質中の結着剤量が５ｗｔ％より大きい場合、ペースト１１と導電ペースト１２とを同時に２層塗布し、その後の乾燥後の活物質層３の密度が低下するため、これもまた電池性能を低下させる問題が生じる。
【００５１】
電池電極用のペースト１１の活物質中の結着剤量を０．０１ｗｔ％以上、５ｗｔ％以下の範囲にすることにより、図１４に示すように、活物質層３中の結着剤の偏在がなく均一に分布することができるため、導電層４と活物質層３との密着性の向上と活物質層３の密度を一定にすることができる。
【００５２】
また、せん断速度１０００（１／Ｓ）の粘度をηとしたとき、０．１ｍＰａ・ｓ≦η≦１０００ｍＰａ・ｓの範囲とした下層の導電ペースト１２のウェット厚みをｔとしたとき、２μｍ≦ｔ≦１００μｍの範囲にすることは重要である。せん断速度１０００（１／Ｓ）の粘度をηとしたとき、０．１ｍＰａ・ｓ≦η≦１０００ｍＰａ・ｓの範囲とした導電ペースト１２のウェット厚みが２μｍより小さい場合、集電体２と第３リップ１０７との隙間ｄ１を極めて小さくする必要があるので、隙間ｄ１に引っかかった異物等が残留して塗工スジとなる。
【００５３】
また、せん断速度１０００（１／Ｓ）の粘度をηとしたとき、０．１ｍＰａ・ｓ≦η≦１０００ｍＰａ・ｓの範囲とした導電ペースト１２のウェット厚みが１００μｍより大きい場合、ペースト１１とせん断速度１０００（１／Ｓ）の粘度をηとしたとき、０．１ｍＰａ・ｓ≦η≦１０００ｍＰａ・ｓの範囲とした導電ペースト１２とを同時に２層塗布し、その後の乾燥後の厚みが厚くなりすぎるため、電池性能を低下させる問題が生じる。
【００５４】
また、図１１に示すように上層のペースト１１のせん断速度１０００（１／Ｓ）の塗料粘度をηとしたとき、１ｍＰａ・ｓ≦η≦１００００ｍＰａ・ｓの範囲にすることは重要である。上層のペースト１１のせん断速度１０００（１／Ｓ）の塗料粘度が１ｍＰａ・ｓより小さい場合、ペースト１１の表面張力が大きくなり、下層の導電ペースト１２との界面を形成することができずに混じり合うため、２層塗布形成ができない。また、上層のペースト１１のせん断速度１０００（１／Ｓ）の塗料粘度が１００００ｍＰａ・ｓより大きい場合、上層マニホールド１０１の圧力が上昇することによる圧力損失の影響により、幅方向の厚みバラツキが大きくなる。
【００５５】
また、図１２に示すように下層の導電ペースト１２のせん断速度１０００（１／Ｓ）の塗料粘度をηとしたとき、０．１ｍＰａ・ｓ≦η≦１０００ｍＰａ・ｓの範囲にすることは重要である。下層の導電ペースト１２のせん断速度１０００（１／Ｓ）の塗料粘度が０．１ｍＰａ・ｓより小さい場合、スリット出口に形成する下層のペースト溜まり１２０１が形成できなくなり、集電対２への導電ペースト１２の塗布が乱されて、導電層４の厚みが不均一となる。
【００５６】
また、下層の導電ペースト１２のせん断速度１０００（１／Ｓ）の塗料粘度が１０００ｍＰａ・ｓより大きい場合、上層のペースト１１と同様に下層マニホールド１０２の圧力が上昇することによる圧力損失の影響により、幅方向の厚みバラツキが大きくなる
【００５７】
本実施の形態によれば、上層スリット１０３、下層スリット１０４から吐出されたペースト１１、導電ペースト１２を集電体２上に、２層同時に塗布形成した結果、図８（ａ）に示すように塗工スジを抑制、且つ、幅方向の厚みが均一な電池電極板を作成することが出来た。
【００５８】
なお、上述した第１の実施の形態では、本発明の電池電極の製造装置の支持手段または液溜まり形成凸部の一例として、支持部１０８を用いた。
【００５９】
（第２の実施の形態）
図２、３に、本発明にかかる第２の実施の形態の電池電極の製造装置の概略図を示す。
【００６０】
本発明にかかる第２の実施の形態を実施するための装置の構成は実施の形態１と同様のため、同様の機能を有する箇所については説明を省略する。
【００６１】
本実施の形態は、図２に示すように、ノズル１の先端は、下流側から第１リップ１０５、上層塗料の出口である上層スリット１０３、第２リップ１０６、下層塗料の出口である下層スリット１０４、および第３リップ１０７で構成されている。
【００６２】
第１リップ１０５は、上層塗料の塗布面を平滑にするための上層平滑部１０５１を有しており、第２リップ１０６は、下層塗料の塗布面を平滑にするための下層平滑部１０６２と、上層塗料の液溜まりを形成するための上層液溜まり部１０６１とを有しており、第３リップ１０７は、基材（集電体）２を支持するための支持部１０７２と、下層塗料の液溜まりを形成するための下層液溜まり部１０７１とを有している。
【００６３】
本実施の形態の詳細に関する特徴を図２、３を用いて以下に説明する。
【００６４】
第１の特徴は、支持部１０７２と下層液溜まり部１０７１との間の空間、すなわち段差ｄ１の部分と、下層平滑部１０６２の頂部と上層液溜まり部１０６１との段差ｄ２の部分とにおいて、上層スリット１０３と下層スリット１０４からそれぞれ吐出されたペースト１１と導電ペースト１２の溜まり１１０１，１２０１を形成しながら集電体２上に２層同時に塗布することである。
【００６５】
ペースト溜まり１１０１，１２０１を形成することで、集電体２のノズル方向に対する位置変動が多少あっても、塗布が乱されることなく、活物質層３や導電層４の厚みを均一とすることができる。さらに、上層側のペースト溜まり１１０１により、下層側のペースト溜まり１２０１部分への圧力を付与させることができ、極めて薄い導電層４を得ることができる。
【００６６】
第２の特徴は、下層スリット１０４の出口の下端部から、支持部１０７２の頂部までの、基材走行方向に沿った長さをＬ１としたとき、０．１ｍｍ≦Ｌ１≦５ｍｍの範囲にすることは重要である。Ｌ１が０．１ｍｍより小さい場合、スリット１０４出口に形成するペースト溜まり１２０１が形成できなくなり、集電体２への導電ペースト１２の塗布が乱されて、活物質層３や導電層４の厚みが不均一となる。また、Ｌ１が５ｍｍよりも大きい場合、スリット出口では集電体２に幅方向でシワが生じやすくなり、活物質層３や導電層４の幅方向の厚み変動が大きくなる。
【００６７】
また、下層平滑部１０６２の、基材走行方向に沿った長さをＬ２としたとき、０．１ｍｍ≦Ｌ２≦５ｍｍの範囲にすることは、ペースト１１と導電ペースト１２を２層同時に塗布する場合に極めて重要である。
【００６８】
Ｌ２が０．１ｍｍより小さい場合、上層側のペースト溜まり１１０１からの圧力を受けやすくなり、下層側のペースト溜まり１２０１への圧力が大きくなりすぎて、ペースト１１と導電ペースト１２とを２層同時に塗布することができない。また、Ｌ２が５ｍｍより大きい場合、上層側のペースト溜まり１１０１からの圧力が付与されずに、導電層４の厚みを薄く塗布できないため、電池性能を低下させる問題が生じる。
【００６９】
また、上層液溜まり部１０６１の、基材走行方向に沿った長さをＬ３としたとき、１ｍｍ≦Ｌ３≦５ｍｍの範囲にすることは、ペースト１１と導電ペースト１２を２層同時に塗布する場合に極めて重要である。
【００７０】
Ｌ３が１ｍｍより小さい場合、スリット１０３出口に形成するペースト溜まり１１０１を形成できないばかりか、下層側のペースト溜まり１２０１への圧力が大きくなりすぎて、ペースト１１と導電ペースト１２とを２層同時に塗布することができない。また、Ｌ３が５ｍｍより大きい場合、下層側のペースト溜まり１２０１部分への圧力を付与することができずに、導電層４の厚みを薄く塗布できないため、電池性能を低下させる問題が生じる。
【００７１】
第３の特徴は、支持部１０７２の頂部の接線と、下層液溜まり部１０７１との段差をｄ１としたとき、１μｍ≦ｄ１≦１００μｍの範囲にすることは重要である。
【００７２】
ｄ１が１μｍより小さい場合、ペースト溜まり１２０１に対する集電体２の押しつけ力が強くなりすぎて、ペースト溜まり１２０１を安定に形成することができず、活物質層３や導電層４の厚みが不均一となる。また、ｄ１が１００μｍより大きい場合、ペースト溜まり１２０１に対する集電体２の押しつけ力が小さすぎて、ペースト溜まり１２０１を安定に形成することができず、活物質層３や導電層４の厚みがこの場合にも不均一となる。
【００７３】
また、下層平滑部１０６２の頂部の接線と、上層液溜まり部１０６１との段差をｄ２としたとき、２０μｍ≦ｄ２≦５００μｍの範囲にすることは重要である。
【００７４】
ｄ２が２０μｍより小さい場合、ペースト溜まり１１０１に対する集電体２の押しつけ力が強くなりすぎて、スリット１０３出口に形成するペースト溜まり１１０１を形成できないばかりか、下層側のペースト溜まり１２０１への圧力が大きくなりすぎて、ペースト１１と導電ペースト１２とを２層同時に塗布することができない。また、ｄ２が５００μｍより大きい場合、ペースト溜まり１２０１に対する集電体２の押しつけ力が小さすぎて、ペースト溜まり１２０１を安定に形成することができず、活物質層３の厚みが不均一となる。
【００７５】
本実施の形態の範囲内では、上層スリット１０３、下層スリット１０４から吐出されたペースト１１、導電ペースト１２を集電体２上に、２層同時に塗布形成した結果、図８（ａ）に示すように幅方向の厚みが均一且つ、導電層４が極めて薄い電池電極板を作成することが出来た。
【００７６】
次に、本実施の形態の具体例を説明する。
【００７７】
ノズル１は図２に示すもので、ｄ１＝２０μｍ、ｄ２＝２００μｍ、Ｌ２＝１ｍｍ、上層スリットギャップＧ＝０．５ｍｍ、下層スリットギャップＧ＝０．２ｍｍとし、塗布幅４８０ｍｍである。下層スリット１０４の出口の下端部から、支持部１０７２の頂部までの、基材走行方向に沿った長さを０．０５〜１０ｍｍの範囲で変化させ、さらに、上層液溜まり部１０６１の、基材走行方向に沿った長さを０．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲で変化させた。下記の負極，正極のペースト粘度は、それぞれ１０００ｍＰａ・ｓとし、アンカーペーストは１ｍＰａ・ｓとした。
【００７８】
負極としては、集電体が厚み１０μｍ、幅５００ｍｍの銅箔、負極用ペーストは炭素材、ＣＭＣ及び水を混練したものを用いた。アンカー剤としては、導電性カーボンブラック、結着剤及び水を混練、分散したものを用いた。これらを、まず本実施の形態により集電体上に３００〜４００ｍｍの所定のピッチで間欠的に活物質層と導電層とを同時に２層塗布形成、乾燥した。
【００７９】
正極としては、集電体が厚み２０μｍ、幅５００ｍｍのアルミ箔、正極用ペーストはＬｉＣｏＯ2、導電性カーボンブラック、フッ素系樹脂、ＣＭＣ及び水を混練したものを用いた。アンカー剤は、負極に用いたものと同様とした。これらを、まず本実施の形態により集電体上に所定のピッチで間欠的に活物質層と導電層とを同時に２層塗布形成、乾燥した。
【００８０】
得られた正極及び負極板を所定の厚みに圧延した後、所定の幅にスリットしてリチウムイオン２次電池を作成した。比較例として従来の間欠塗布装置により同様の間欠塗布を行った。得られた正極及び負極板を所定の厚みに圧延した後、所定の幅にスリットして比較例のリチウムイオン２次電池を作成した。
【００８１】
上記塗布乾燥後の極板と電池に対して以下の評価を行い本実施の形態の効果を確認した。
【００８２】
（１）活物質層３の厚みバラツキ
活物質層３について厚みをマイクロメーターにより５０箇所測定し、厚みの平均値に対する最大厚みと最小厚みの差を厚みバラツキとして評価した。その結果を、表１にまとめて示す。
【００８３】
【表１】
【００８４】
（２）放電容量
常温において、一定電流（１６０ｍＡ）、終止電圧（４．２Ｖ）で充電を完了した２次電池を、一定電流（１６０ｍＡから３２００ｍＡ）で放電して、放電開始から低下する電圧が終止電圧（３Ｖ）に達したときの放電容量で比較した。結果を図９に示す。本実施の形態による電池は放電容量が従来例による電池に比べて明らかにアップしている。
【００８５】
（３）サイクル特性
常温において一定条件（放電：電流１９００ｍＡ、終止電圧３Ｖ、充電：電流１６０ｍＡ、終止電圧４．２Ｖ）充放電を繰り返して放電容量を測定し、初期放電容量の９０％になったときの充放電回数（サイクル）で比較した。結果を図１０に示す。本実施の形態による電池はサイクル特性が従来例による電池に比べて明らかにアップしている。
【００８６】
上記評価の結果、本実施の形態の効果を以下にまとめて説明する。
【００８７】
第１に、集電体２を支持部１０７２で支持しながら段差ｄ１、ｄ２を設けることで、ペースト溜まり１１０１，１２０１を安定に形成しながら、ペースト１１と導電ペースト１２とを同時に２層塗布できるため、幅方向の厚みが均一、且つ、塗工スジを抑制した電池電極板を得ることができたことから、製品歩留まりを格段に向上させることができた。
【００８８】
第２に、下層平滑部１０６２の、基材走行方向に沿った長さをＬ２としたとき、０．１ｍｍ≦Ｌ２≦５ｍｍの範囲、上層液溜まり部１０６１の、基材走行方向に沿った長さをＬ３としたとき、１ｍｍ≦Ｌ３≦５ｍｍの範囲にすることで、上層のペースト溜まり１１０１が安定に形成され、且つ、下層のペースト溜まり１２０１へ圧力が付与されて、導電層４の厚みを極めて薄く塗布できるため、電池電極板に柔軟性をもたらせて活物質層３と導電層４がからみ合うことで、電池電極板の剥がれ強度をアップさせることができ、生産性の格段の向上と製品歩留まりを格段に向上させることができた。
【００８９】
第３に、集電体２と活物質層３との間に導電層４を設けることにより、集電体２と導電層４、導電層４と活物質層３とのそれぞれの密着性を向上できるため、活物質中の結着剤量を大幅に減少させることができるので、乾燥時におけるマイグレーションの影響がなく、サイクル特性を向上させることができた。さらに、同時に活物質層３の密度も向上した。その結果、本実施の形態で作成した電池の放電容量を格段に向上させることができた。
【００９０】
（第３の実施の形態）
図４〜６に、本発明にかかる第３の実施の形態の電池電極の製造装置の概略図を示す。
【００９１】
本実施の形態は、ノズル１の上ブロック１１１１と集電体２との隙間の調節に関するものであり、それ以外は実施の形態２と同様のため、それ以外の構成は実施の形態２のものを用いることができ、ここでは説明を省略する。
【００９２】
本実施の形態の特徴は、図４に示すように、ノズル１が、分割された上ブロック１１１１と下ブロック１１１２とでノズル１が構成されている点と、回動手段１００８と隙間調節手段１００９が設けられている点である。
【００９３】
即ち、ノズル１は、図６に示すように、集電体２の塗布面側と摺動し、且つ支持するための支持部１０７２と、第３リップ１０７と上流第２リップ１０６４とを固定ネジ１０９で締結した下ブロック１１１２と、第１リップ１０５と下流第２リップ１０６３とを固定ネジ１１８で締結した上ブロック１１１１と、ペースト１１の溜である上層マニホールド１０１と、導電ペーストの溜である下層マニホールド１０２と、押し出しのための上層スリット１０３と、下層スリット１０４とで構成され、上ブロック１１１１と下ブロック１１１２とを固定ネジ１１０で締結し、さらに、ノズル１を固定ネジ１１１により、ステージ１００７へ締結してある。
【００９４】
また、図５に示すように、回動手段１００８は、テーブル１００７の背板中央部且つ、ノズル１の上ブロック１１１１の背部へ締結されている。この回動手段１００８は、上ブロック１１１１を振子状に回動させるだけでなく、回動手段１００８と上ブロック１１１１とを固定しているため、段差ｄ２の隙間を調節するときに上ブロック１１１１と下ブロック１１１２とを締結している固定ネジ１１１を緩めたときに生じる上ブロック１１１１の位置ずれを防止するためにある。
【００９５】
また、図４にしめしたノズル１の位置調整機構１０００はここでは特に限定するものではないが、例えばエアシリンダ１１１３とベース１００６上に固定されたガイド１００５、ストッパー１００４で構成する。上ブロック１１１１の隙間ｄ１を調節するときは、上ブロック１１１１と下ブロック１１１２とを固定している固定ネジ１１０を緩めた後、ノズル１の上ブロック１１１１の両サイドへ締結されている隙間調節手段１００９により、ダイヤルゲージ１０１０を読みながら、隙間ｄ１に設定する。
【００９６】
本実施の形態による装置を用いることで、幅方向の厚みが均一な電池電極板を得ることができる。
【００９７】
従って、本実施の形態において、実施の形態２と同様の効果が得られる。
【００９８】
（第４の実施の形態）
図７に、本発明にかかる第４の実施の形態の電池電極の製造方法を実施するための装置の概略図を示す。
【００９９】
本実施の形態の特徴は、ノズル１に２つのスリット１０３，１０４と集電体２を支持しながら塗布するための支持部１０７２を設けて、上層に活物質中の結着剤量を０．１％以上、３０％以下の範囲とした活物質ペースト１１、下層に活物質中の結着剤量を０．０１％以上、１０％以下の範囲とした活物質ペースト１２を同時に２層塗布することであり、それ以外の構成は実施の形態２のものを用いることができ、ここでは説明を省略する。
【０１００】
本実施の形態において、上層スリット１０３から押し出される活物質中の結着剤量を０．１％以上、３０％以下の範囲にすることは重要である。活物質中の結着剤量が０．１％より小さい場合、下層の活物質層４との密着性が極端に低下するため、活物質層３が剥がれやすくなり電池性能を低下させる問題が生じる。また、活物質中の結着剤量が３０％より大きい場合、活物質層３の密度が小さくなるので、この場合においても電池性能を低下させる問題が生じる。
【０１０１】
また、下層スリット１０４から押し出される活物質中の結着剤量を０．０１％以上、１０％以下の範囲にすることは重要である。活物質中の結着剤量が０．０１％より小さい場合、集電体２と活物質層４との密着性が極端に低下するため、活物質層の脱落が顕著となり、製品品質上、致命的な問題が生じる。また、活物質中の結着剤が１０％より大きい場合、活物質層４の密度が小さくなるので、電池性能を低下させる問題が生じる。
【０１０２】
本実施の形態の範囲内では、特に、活物質層３と４のトータルの幅方向の厚みを均一にすることができる。
【０１０３】
従って、本実施の形態において、実施の形態２と同様の効果が得られる。
【０１０４】
【発明の効果】
以上述べたところから明らかな様に本発明は、上層塗料と下層塗料とを同時に基材に２層塗布形成したときの、上層塗料の厚みを実質上均一とする電池電極の製造装置および製造方法を提供することができる。
【０１０５】
また、本発明は、塗工スジの発生を抑制する電池電極の製造装置および製造方法を提供することができる。
【０１０６】
また、本発明は、基材の実質上平面の塗布面に塗料を塗布する電池電極の製造装置および製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる第１の実施の形態の製造装置を示す略示構成図
【図２】本発明にかかる第２の実施の形態の製造装置を示す略示構成図
【図３】第２の実施の形態における、ノズル１の先端形状を説明するための略示構成図
【図４】本発明にかかる第３の実施の形態の製造装置を示す略示構成図
【図５】第３の実施の形態における、位置調整機構１０００を説明するための略示構成図
【図６】第３の実施の形態における、ノズル１を示す略示構成図
【図７】本発明にかかる第４の実施の形態の製造装置を示す略示構成図
【図８】（ａ）：第１の実施の形態による塗膜の断面図
（ｂ）：従来例による塗膜の断面図
【図９】第１〜４の実施の形態における放電容量の測定結果を説明するための図
【図１０】第１〜４の実施の形態におけるサイクル特性の測定結果を説明するための図
【図１１】本実施の形態で使用した上層塗料のレオロジー特性を示す図
【図１２】本実施の形態で使用した下層塗料のレオロジー特性を示す図
【図１３】従来例による装置を示す略示構成図
【図１４】本発明にかかる第１の実施の形態の電池極板の構成図
【符号の説明】
１ ノズル
２ 集電体
３ 活物質層
４ 導電層
５ ロール
６ ロール
７ 上層の供給系
８ 下層の供給系
９ 吸引装置
１０ 吸引装置
１１ ペースト
１２ 導電ペースト
７１ タンク
７２ ポンプ
７３ フィルター
７４ 三方弁
１０１ 上層マニホールド
１０２ 下層マニホールド
１０３ 上層スリット
１０４ 下層スリット
１０５ 第１リップ
１０６ 第２リップ
１０７ 第３リップ
１０８ 支持部
１０９ 固定ネジ
１１０ 固定ネジ
１１１ 固定ネジ
１１８ 固定ネジ
９０１ ピストン
９０２ エアシリンダ
９０３ 治具
１０００ 位置調整機構
１００１ ピストン
１００２ エアシリンダ
１００３ 治具１００３
１００４ ストッパー
１００５ ガイド
１００６ ベース
１００７ テーブル
１００８ 回動手段
１００９ 隙間調節手段
１０１０ ダイヤルゲージ
１１１１ 上ブロック
１１１２ 下ブロック
１１１３ エアシリンダ
１０５１ 上層平滑部
１０６１ 上層液溜まり部
１０６２ 下層平滑部
１０６３ 下流第２リップ
１０６４ 上流第２リップ
１０７１ 下層液溜まり部
１０７２ 支持部
１１０１ ペースト溜まり
１２０１ ペースト溜まり
Claims (17)
- 基材を所定の方向に走行させるための第１のガイドロールと、
前記基材の走行方向の前記第１のガイドロールより下流側に配置され、前記第１のガイドロールとともに、前記基材を前記所定の方向に走行させるための第２のガイドロールと、
前記基材上に少なくとも２種類以上の塗料を同時に塗布することができるノズルと、
前記基材と前記ノズルの先端との間隔を実質上一定間隔に維持するための支持手段とを備え、
前記ノズルの先端は、前記基材の走行方向下流側から上流側の順に設けられた、第１のリップと、第２のリップと、第３のリップとを少なくとも有し、
前記第１のリップは、前記第１のリップと前記第２のリップとの間から吐出される塗料の塗布面を平滑化するための第１の平滑化部を有し、
前記第２のリップは、前記第２のリップと前記第３のリップとの間から吐出される塗料の塗布面を平滑化するための第２の平滑化部を有し、
前記ノズルの前記第３のリップの前記上流側には、前記第３のリップの先端よりも前記基材の塗布面側に突き出た液溜まり形成凸部が設けられ、
前記第３のリップの先端と前記液溜まり形成凸部とで、前記第２のリップと前記第３のリップとの間から吐出される塗料の液溜まりを形成し、
前記ノズルの前記第３のリップの先端の、前記第２のリップ側終端から前記液溜まり形成凸部までの長さＬ１が、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、
前記ノズルの前記第２のリップの前記第１のリップ側の先端の段差の、前記基材の走行方向と実質上同一方向の長さＬ３が、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である
ことを特徴とする電池電極の製造装置。 - 前記支持手段は、前記基材を直接的にまたは間接的に支持する手段であることを特徴とする請求項１に記載の電池電極の製造装置。
- 前記ノズルは、前記基材上に塗布される塗料のうち、上層側の塗料を保持する上層マニホールドと、下層側の塗料を保持する下層マニホールドとを有し、
前記上層側の塗料を貯留している上層タンクから前記上層マニホールドへの前記上層側の塗料の供給と停止とを制御する上層三方弁、および／または、前記下層側の塗料を貯留している下層タンクから前記下層マニホールドへの前記下層側の塗料の供給と停止とを制御する下層三方弁と、
前記ノズル内の前記上層側の塗料を吸排する上層吸排手段、および／または前記下層側の塗料を吸排する下層吸排手段とをさらに備えた
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電池電極の製造装置。 - 請求項１から３のいずれかに記載の電池電極の製造装置を用いて、走行する前記基材上に少なくとも２種類以上の塗料を同時に塗布することを特徴とする電池電極の製造方法。
- 前記基材上に塗布される塗料のうち、前記下層側の塗料が導電ペーストであり、前記上層側の塗料が電池電極用の活物質ペーストであることを特徴とする請求項４に記載の電池電極の製造方法。
- 前記導電ペーストが水系のペーストであることを特徴とする請求項５に記載の電池電極の製造方法。
- 前記活物質ペーストには、結着剤が０．０１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下含まれていることを特徴とする請求項５または６に記載の電池電極の製造方法。
- 前記導電ペーストのせん断速度１０００（１／Ｓ）のときの塗料粘度が０．１ｍＰａ・ｓ以上１０００ｍＰａ・ｓ以下であって、前記導電ペーストを、ウェット厚みが２μｍ以上１００μｍ以下となるように前記基材上に塗布することを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の電池電極の製造方法。
- 前記電池電極用の活物質ペーストのせん断速度１０００（１／Ｓ）のときの塗料粘度が１ｍＰａ・ｓ以上１００００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の電池電極の製造方法。
- 前記基材上に塗布される塗料のうち、前記下層側の塗料が電池電極用の第１の活物質ペーストであり、前記上層側の塗料が電池電極用の第２の活物質ペーストであって、
前記第１の活物質ペーストには、結着剤が０．０１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下含まれており、前記第２の活物質ペーストには、結着剤が０．１ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下含まれている
ことを特徴とする請求項４に記載の電池電極の製造方法。 - 走行する基材上に少なくとも２種類以上の塗料を同時に塗布することができるノズルと、液溜まり形成凸部とを少なくとも備えた電池電極の製造装置であって、
前記ノズルの先端は、前記基材の走行方向下流側から上流側の順に設けられた、第１のリップと、第２のリップと、第３のリップとを少なくとも有し、
前記第１のリップは、前記第１のリップと前記第２のリップとの間から吐出される塗料の塗布面を平滑化するための第１の平滑化部を有し、
前記第２のリップは、前記第２のリップと前記第３のリップとの間から吐出される塗料の塗布面を平滑化するための第２の平滑化部を有し、
前記液溜まり形成凸部は、前記ノズルの前記第３のリップの前記上流側に設けられ、前記第３のリップの先端よりも前記基材の塗布面側に突き出ており、
前記第３のリップの先端と前記液溜まり形成凸部とで、前記第２のリップと前記第３のリップとの間から吐出される塗料の液溜まりを形成し、
前記ノズルの前記第３のリップの先端の、前記第２のリップ側終端から前記液溜まり形成凸部までの長さＬ１が、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、
前記ノズルの前記第２のリップの前記第１のリップ側の先端の段差の、前記基材の走行方向と実質上同一方向の長さＬ３が、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である
ことを特徴とする電池電極の製造装置。 - 前記第１のリップの先端は、前記第３のリップの先端より前記基材の塗布面に対して遠くなる位置に設けられており、
前記第２のリップにおける前記第１のリップ側の先端は、前記第３のリップ側の先端よりも前記第１のリップ側の先端よりに位置していて、前記第２のリップには段差が形成されており、
前記段差は、前記第１のリップと前記第２のリップとの間から吐出される塗料の液溜まりを形成するためのものである
ことを特徴とする請求項１１に記載の電池電極の製造装置。 - 前記ノズルの前記第２のリップの先端の前記第２の平滑化部の前記基材の走行方向と実質上同一方向の長さＬ２が、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１１または１２に記載の電池電極の製造装置。
- 前記基材の走行方向と実質上垂直な方向における、前記ノズルの前記第３のリップの先端と、前記液溜まり形成凸部の先端との距離ｄ１が１μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１１から１３のいずれかに記載の電池電極の製造装置。
- 前記ノズルの前記第２のリップの段差ｄ２が２０μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１２から１４のいずれかに記載の電池電極の製造装置。
- 前記第１のリップの先端と前記基材との隙間の大きさを調整するための隙間調整手段を備えたことを特徴とする請求項１１から１５のいずれかに記載の電池電極の製造装置。
- 前記ノズルは、前記第１のリップと前記第２のリップの前記第１のリップ側の一部とで構成される上ブロックと、前記第２のリップの残部と前記第３のリップとで少なくとも構成される下ブロックとで構成されることを特徴とする請求項１１から１６のいずれかに記載の電池電極の製造装置。
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