JP5644737B2 - Coating apparatus and electrode manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、電池の製造工程において電極を形成する基材の表面に塗工材を塗工するための塗工装置及び電極製造方法に関する。 The present invention relates to a coating apparatus and an electrode manufacturing method for coating a coating material on the surface of a base material on which an electrode is formed in a battery manufacturing process, for example.
近年、電動機を駆動源として搭載したハイブリッド車両や電気自動車等の電動車両が普及しつつある。こうした電動車両には、充電や放電を行うための二次電池が搭載されている。二次電池の電極には、アルミ箔（正極側）や銅箔（負極側）などの基材の表面に、ロッドコータにより塗工材（ペーストやバインダ等）を塗工したものが用いられている。 In recent years, electric vehicles such as hybrid vehicles and electric vehicles equipped with an electric motor as a drive source are becoming popular. Such an electric vehicle is equipped with a secondary battery for charging and discharging. The electrode of the secondary battery is made by applying a coating material (paste, binder, etc.) to the surface of a base material such as aluminum foil (positive electrode side) or copper foil (negative electrode side) with a rod coater. Yes.
このようなロッドコータは、図６に示すように、所定の搬送ラインに沿って連続的に搬送されるウェブＷの表面にコーティング剤１００を過剰に塗布するためのアプリケーションローラ１１と、ウェブＷの表面に塗布されたコーティング剤１００の一部を掻き落としてその膜厚を一定にするための計量ロッド１７とを備えており、例えば、下記の特許文献１に示されている。 As shown in FIG. 6, such a rod coater includes an application roller 11 for excessively applying the coating agent 100 to the surface of the web W continuously conveyed along a predetermined conveyance line, and the web W A measuring rod 17 for scraping off a part of the coating agent 100 applied to the surface and making the film thickness constant is provided, for example, in Patent Document 1 below.
しかしながら、上記従来のロッドコータには、次のような問題があった。
すなわち、上記計量ロッド１７は、図７に示すように、芯金１０１に、線径が０.０５〜１.５ｍｍの範囲のワイヤ１０２を巻回した線巻ロッドであるため、計量ロッド１７の回転に伴って、螺旋状に巻回されたワイヤの外周面により形成される螺旋状の溝により、コーティング剤１００が計量ロッド１７の軸線方向に移動して上流側端部におけるコーティング剤１００の塗工膜の厚みが下流側端部に比べて厚くなる傾向があった。このように、塗工膜に基材幅方向の塗工ムラが生じ、塗工品質が低下していた。
However, the conventional rod coater has the following problems.
That is, the measuring rod 17 is a wire wound rod in which a wire 102 having a wire diameter in a range of 0.05 to 1.5 mm is wound around a core metal 101 as shown in FIG. The coating agent 100 moves in the axial direction of the measuring rod 17 by the spiral groove formed by the outer peripheral surface of the wire wound spirally with the rotation, and the coating agent 100 is applied at the upstream end. There was a tendency for the thickness of the film to be thicker than the downstream end. Thus, the coating nonuniformity of the base-material width direction arose in the coating film, and the coating quality fell.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、基材幅方向における塗工ムラの発生を防止して塗工品質を向上させることができる塗工装置及び電極製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a coating apparatus and an electrode manufacturing method capable of improving the coating quality by preventing the occurrence of coating unevenness in the substrate width direction. The purpose is to do.
上記課題を解決するために、本発明の塗工装置は、次のような特徴を有している。
（１）基材の表面に塗工材を塗工するロッドを有する塗工装置において、前記ロッドの外周面に、前記塗工材を保持する傾斜溝を、前記ロッドの軸線方向の中央部から左右対称に傾斜し、且つ前記ロッドの軸線方向に沿った所定の単位長さ当たりの傾斜溝の断面積の合計が、前記軸線方向の中央部よりも端部側が小さくなるように形成すると共に、前記ロッドの軸線方向の中央部には、左右対称に傾斜した傾斜溝が交差する交差部を設けたことを特徴とする。
（２）（１）に記載する塗工装置において、前記傾斜溝の深さが、前記ロッドの軸線方向
の中央部よりも端部側が浅くなるように形成されていることを特徴とする。
（３）（１）に記載する塗工装置において、前記傾斜溝のピッチが、前記ロッドの軸線方
向の中央部よりも端部側が大きくなるように形成されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the coating apparatus of the present invention has the following characteristics.
(1) In a coating apparatus having a rod for coating a coating material on the surface of a substrate, an inclined groove for holding the coating material is formed on the outer peripheral surface of the rod from a central portion in the axial direction of the rod. The sum of the cross-sectional areas of the inclined grooves that are inclined symmetrically and per unit length along the axial direction of the rod is formed so that the end side is smaller than the central portion in the axial direction , and In the central portion of the rod in the axial direction, there is provided an intersecting portion where inclined grooves that are inclined symmetrically are provided .
(2) In the coating apparatus described in (1), the depth of the inclined groove is formed so that the end side is shallower than the central portion in the axial direction of the rod.
(3) In the coating apparatus described in (1), the pitch of the inclined grooves is formed so that the end side is larger than the central portion in the axial direction of the rod .
上記課題を解決するために、本発明の電極製造方法は、次のような特徴を有している。
（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載する塗工装置を用いて前記基材に前記塗工材を塗工して電極を製造したことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the electrode manufacturing method of the present invention has the following characteristics.
( 4 ) The electrode is manufactured by applying the coating material to the substrate using the coating apparatus described in any one of (1) to ( 3 ).
上記特徴を有する塗工装置は、次のような作用及び効果を奏する。
（１）基材の表面に塗工材を塗工するロッドを有する塗工装置において、前記ロッドの外周面に、前記塗工材を保持する傾斜溝を、ロッドの軸線方向に沿った所定の単位長さ当たりの傾斜溝の断面積の合計が、前記軸線方向の中央部よりも端部側が小さくなるように形成したので、基材幅方向の中央部と端部とで塗工膜を同じ厚みとすることができ、基材幅方向における塗工ムラの発生を防止して塗工品質を向上させることができるなど優れた効果を奏する。
また、前記傾斜溝が前記ロッドの軸線方向の中央部から左右対称に傾斜し、且つ前記ロッドの軸線方向に沿った所定の単位長さ当たりの前記傾斜溝の断面積の合計が、前記軸線方向の中央部よりも両端部側が小さくなるようにして形成されているので、ロッドの回転に伴って傾斜溝に案内されて塗工材が中央部から両端部側に向けて左右均等に流れ、それにより基材幅方向における塗工厚みの均一化をより一層図ることができる。
The coating apparatus having the above characteristics has the following operations and effects.
(1) In a coating apparatus having a rod that coats a coating material on the surface of a substrate, an inclined groove that holds the coating material is formed on the outer peripheral surface of the rod along a predetermined axial direction of the rod. Since the total cross-sectional area of the inclined grooves per unit length is formed so that the end side is smaller than the central part in the axial direction, the coating film is the same at the central part and the end part in the substrate width direction. It is possible to obtain a thickness, and it is possible to prevent the occurrence of coating unevenness in the width direction of the base material and improve the coating quality, thereby providing excellent effects.
Further, the inclined groove is symmetrically inclined from the central portion in the axial direction of the rod, and the sum of the cross-sectional areas of the inclined grooves per predetermined unit length along the axial direction of the rod is the axial direction. Since both ends are smaller than the center of the coating, the coating material flows evenly from the center toward both ends as it is guided by the inclined grooves as the rod rotates. As a result, the coating thickness in the substrate width direction can be made more uniform.
（２）（１）に記載する塗工装置において、前記傾斜溝の深さが、前記ロッドの軸線方向の中央部よりも端部側が浅くなるように形成されているので、一層基材幅方向における塗工ムラの発生を防止して塗工品質を向上させることができる。
（３）（１）に記載する塗工装置において、前記傾斜溝のピッチが、前記ロッドの軸線方向の中央部よりも端部側が大きくなるように形成されているので、一層基材幅方向における塗工ムラの発生を防止して塗工品質を向上させることができる。
(2) In the coating apparatus described in (1), since the depth of the inclined groove is formed so that the end side is shallower than the central portion in the axial direction of the rod, the substrate width direction is further increased. It is possible to improve the coating quality by preventing the occurrence of uneven coating.
(3) In the coating apparatus described in (1), since the pitch of the inclined groove is formed so that the end side is larger than the central portion in the axial direction of the rod, the layer width direction is further increased in the base material direction. It is possible to improve the coating quality by preventing the occurrence of coating unevenness .
上記特徴を有する電極製造方法は、次のような作用及び効果を奏する。
（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載する塗工装置を用いて前記基材に前記塗工材を塗工して電極を製造したので、基材幅方向の中央部と両端部とで塗工膜を同じ厚みとすることができ、基材幅方向における塗工ムラのない基材を用いて高性能な電池を製造することができるなど優れた効果を奏するものである。
The electrode manufacturing method having the above characteristics has the following operations and effects.
( 4 ) Since the electrode is manufactured by applying the coating material to the base material using the coating apparatus described in any one of (1) to ( 3 ), the central part in the base material width direction The coating film can be made to have the same thickness at both ends, and an excellent effect can be produced such that a high-performance battery can be manufactured using a substrate with no coating unevenness in the substrate width direction. is there.
以下、本発明に係る塗工装置及び電極製造方法を具体化した実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態の塗工装置は、電動車両に搭載するリチウムイオン二次電池の製造工程において、電極を形成する基材の表面に塗工材を塗工するためのものである。なお、以下の実施例において図は、適宜簡略化或いは変形誇張されて描画されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも実施例と同一ではない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments in which a coating apparatus and an electrode manufacturing method according to the present invention are embodied will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The coating apparatus of this embodiment is for coating a coating material on the surface of the base material which forms an electrode in the manufacturing process of the lithium ion secondary battery mounted in an electric vehicle. In the following embodiments, the drawings are drawn with simplified or modified exaggeration as appropriate, and the dimensional ratios and shapes of the respective parts are not necessarily the same as those in the embodiments.
＜塗工装置＞
まず、本実施形態に係る塗工装置の全体構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る塗工装置を示す全体構成図である。図２は、図１に示す塗工装置の塗工部を基材搬送方向から見た図である。各図において、矢印Ｘは基材搬送方向を示し、矢印Ｙは基材幅方向を示す。
図において、塗工装置１０は、図１及び図２に示すように、基材１の塗工面１ａに塗工材２を塗工するロッドコータ２０と、ロッドコータ２０の上流側に配置されて基材１を塗工面１ａとは逆側から押圧する上流側押圧ローラ３０と、ロッドコータ２０の下流側に配置されて基材１を塗工面１ａとは逆側から押圧する下流側押圧ローラ４０と、上流側押圧ローラ３０と下流側押圧ローラ４０との間であってロッドコータ２０に対向する位置に配置され、基材１を塗工面１ａとは逆側からロッドコータ２０に向けて押圧するセンター押圧ローラ５０とを備えている。
本実施形態の基材１としては、アルミ箔や銅箔等の帯状金属箔が用いられている。また、塗工材２としては、ペーストやバインダ等の塗工液が用いられている。
<Coating device>
First, the overall configuration of the coating apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a coating apparatus according to the present embodiment. FIG. 2 is a view of the coating unit of the coating apparatus shown in FIG. 1 as viewed from the substrate conveyance direction. In each figure, the arrow X indicates the substrate conveyance direction, and the arrow Y indicates the substrate width direction.
In the figure, as shown in FIGS. 1 and 2, the coating apparatus 10 is disposed on the upstream side of the rod coater 20 and the rod coater 20 that coats the coating material 1 on the coating surface 1 a of the substrate 1. An upstream pressure roller 30 that presses the substrate 1 from the side opposite to the coating surface 1a, and a downstream pressure roller 40 that is arranged on the downstream side of the rod coater 20 and presses the substrate 1 from the side opposite to the coating surface 1a. And disposed between the upstream pressure roller 30 and the downstream pressure roller 40 at a position facing the rod coater 20, and presses the substrate 1 toward the rod coater 20 from the side opposite to the coating surface 1a. A center pressing roller 50 is provided.
As the base material 1 of this embodiment, strip | belt-shaped metal foils, such as aluminum foil and copper foil, are used. As the coating material 2, a coating liquid such as a paste or a binder is used.
前記ロッドコータ２０は、塗工材２を溜める液パン２１と、回転軸２２により回転可能に支持されたロッド２３とを備えている。ロッド２３の下部は、液パン２１内の塗工材２に浸っている。ロッド２３の基材幅方向Ｙ、すなわちロッド２３の軸線方向の長さＬ１は、基材１の幅方向よりも短く形成されている。また、ロッド２３の、基材幅方向Ｙの長さＬ１の外側における外周部には、それぞれ案内溝２４が形成され、その案内溝２４には、リング状のマスクテープ６０が嵌入されている。 The rod coater 20 includes a liquid pan 21 that stores the coating material 2 and a rod 23 that is rotatably supported by a rotating shaft 22. The lower part of the rod 23 is immersed in the coating material 2 in the liquid pan 21. The base material width direction Y of the rod 23, that is, the length L 1 in the axial direction of the rod 23 is formed shorter than the width direction of the base material 1. In addition, guide grooves 24 are respectively formed on the outer peripheral portions of the rods 23 on the outer side of the length L1 in the substrate width direction Y, and ring-shaped mask tapes 60 are fitted into the guide grooves 24.
ロッド２３の、基材幅方向Ｙの長さＬ１部分の外周面には、複数の螺旋状に延びる溝２５が所定間隔をおいて形成されている。この螺旋状の溝２５は、ロッド２３の基材幅方向Ｙ、すなわちロッド２３の軸線方向の中央部に設けられた交差部Ｃを挟んで左右に傾斜方向が異なるようにして形成されている。また、交差部Ｃにおいては、傾斜方向が異なる螺旋状の溝２５が交差するようにして形成されている。また、この螺旋状の溝２５の深さは、図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ロッド２３の基材幅方向Ｙ、すなわちロッド２３の軸線方向の中央部付近Ａの部分に比べて両端部側部分Ｂの方が浅くなるように形成されており、つまり、溝２５の断面積Ｓは、ロッド２３の軸線方向の中央部付近Ａに比べて両端部側部分Ｂの方が小さくなるように形成されている。
したがって、ロッド２３の基材幅方向Ｙ、すなわちロッド２３の軸線方向に沿った所定の単位長さ内に位置する溝２５の断面積Ｓの合計は、ロッド２３の軸線方向の中央部付近Ａの断面積ＳＡの合計に比べて端部側部分Ｂの断面積ＳＢの合計の方が少なくなる。そして、断面積Ｓが少ない程、ロッド２３の外周面における塗工材２の保持量が少なくなる。
なお、溝２５の傾斜角度は、左右それぞれ１度〜５度の範囲の同じ角度に設定されている。
A plurality of spirally extending grooves 25 are formed at predetermined intervals on the outer peripheral surface of the length L1 portion of the rod 23 in the substrate width direction Y. The spiral groove 25 is formed in such a manner that the inclination direction is different from side to side across the intersection C provided in the base portion width direction Y of the rod 23, that is, the central portion of the rod 23 in the axial direction. In the intersection C, the spiral grooves 25 having different inclination directions are formed so as to intersect. Further, as shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B), the depth of the spiral groove 25 is in the base material width direction Y of the rod 23, that is, in the vicinity of the central portion A in the axial direction of the rod 23. The both end portions B are formed so as to be shallower. That is, the cross-sectional area S of the groove 25 is larger in the both ends B than in the vicinity of the central portion A in the axial direction of the rod 23. It is formed to be smaller.
Therefore, the sum of the cross-sectional areas S of the grooves 25 located within a predetermined unit length along the substrate width direction Y of the rod 23, that is, the axial direction of the rod 23, is in the vicinity of the central portion A in the axial direction of the rod 23. Compared with the sum of the cross-sectional areas SA, the sum of the cross-sectional areas SB of the end part B is smaller. The smaller the cross-sectional area S, the smaller the amount of the coating material 2 held on the outer peripheral surface of the rod 23.
The inclination angle of the groove 25 is set to the same angle in the range of 1 to 5 degrees on each of the left and right sides.
上流側押圧ローラ３０は、円柱形状をなしており、回転軸３１により回転可能に支持されている。下流側押圧ローラ４０は、円柱形状をなしており、回転軸４１により回転可能に支持されている。上流側押圧ローラ３０及び下流側押圧ローラ４０の両回転軸３１，４１は、ロッド２３の回転軸２２と平行であり、基材１への押圧力を変更すべく鉛直方向へ移動可能に設けられている。このとき、上流側押圧ローラ３０と下流側押圧ローラ４０とは、連結されて同時に鉛直方向へ移動するものであってもよく、それぞれが独立して鉛直方向へ移動するものであってもよい。 The upstream pressure roller 30 has a cylindrical shape and is rotatably supported by the rotation shaft 31. The downstream pressure roller 40 has a cylindrical shape and is rotatably supported by the rotation shaft 41. Both the rotation shafts 31 and 41 of the upstream pressure roller 30 and the downstream pressure roller 40 are parallel to the rotation shaft 22 of the rod 23, and are provided so as to be movable in the vertical direction in order to change the pressing force to the substrate 1. ing. At this time, the upstream side pressure roller 30 and the downstream side pressure roller 40 may be connected to move in the vertical direction at the same time, or may independently move in the vertical direction.
センター押圧ローラ５０は、円柱形状をなしており、回転軸５１により回転可能に支持されている。この回転軸５１は、ロッド２３の回転軸２２と平行に設けられており、ロッド２３の回転軸２２の鉛直方向上側に位置している。センター押圧ローラ５０の基材幅方向Ｙの長さＬ２は、基材１の幅方向と同程度かそれ以上の長さに形成されている。また、回転軸５１には、基材１を押圧するセンター押圧ローラ５０の押圧力を所定値に保つダンパ機構５５が設けられている。このダンパ機構５５は、例えば所定のバネ定数を有する弾性部材により構成されている。 The center pressing roller 50 has a cylindrical shape and is rotatably supported by the rotation shaft 51. The rotation shaft 51 is provided in parallel with the rotation shaft 22 of the rod 23 and is positioned on the upper side in the vertical direction of the rotation shaft 22 of the rod 23. The length L2 of the center pressing roller 50 in the substrate width direction Y is formed to have the same length as or longer than the width direction of the substrate 1. The rotating shaft 51 is provided with a damper mechanism 55 that keeps the pressing force of the center pressing roller 50 that presses the substrate 1 at a predetermined value. The damper mechanism 55 is constituted by an elastic member having a predetermined spring constant, for example.
次に、上記構成を有する塗工装置１０を使用して、基材の塗工面に塗工材を塗工する塗工工程について説明する。
本実施形態の塗工工程では、ロッドコータ２０の液パン２１に、塗工材２を供給しながら、図示しないモータによりロッド２３の回転軸２２を回転駆動する。このとき、ロッド２３の下部は、液パン２１内の塗工材２に浸っており、ロッド２３の溝２５内には、塗工材２が入り込んでいる。したがって、ロッド２３を回転させると、ロッド２３の下部では塗工材２を表面に付着させて巻き上げる。一方、ロッド２３の上部では、巻き上げた塗工材２によりロッド２３と基材１との間にビードＤを形成しながら、基材１の塗工面１ａに塗工材２を塗工する。
Next, the coating process which coats a coating material on the coating surface of a base material using the coating apparatus 10 which has the said structure is demonstrated.
In the coating process of the present embodiment, the rotating shaft 22 of the rod 23 is rotationally driven by a motor (not shown) while supplying the coating material 2 to the liquid pan 21 of the rod coater 20. At this time, the lower portion of the rod 23 is immersed in the coating material 2 in the liquid pan 21, and the coating material 2 enters the groove 25 of the rod 23. Therefore, when the rod 23 is rotated, the coating material 2 is attached to the surface of the lower portion of the rod 23 and wound up. On the other hand, at the upper part of the rod 23, the coating material 2 is applied to the coating surface 1 a of the substrate 1 while forming the bead D between the rod 23 and the substrate 1 by the wound coating material 2.
この際、ロッド２３は、ロッド２３の回転に伴って、塗工材２が溝２５に案内されてロッド２３の両端に向かって流れる方向に回転駆動される。つまり、ロッド２３の中央部が下流側、ロッド２３の両端側が上流側となる。
したがって、ロッド２３の外周面には、ロッド２３の基材幅方向Ｙ、すなわちロッド２３の軸線方向の中央に設けられた交差部Ｃを挟んで左右の傾斜方向が異なるようにして複数の螺旋状の溝２５が形成されているため、塗工材２は、ロッド２３の回転に伴って、螺旋状の溝２５に案内されて左右に分散されて流れ、つまり、ロッド２３の中央部から左右の端部に向かって流れ、その結果、基材幅方向Ｙの全幅にわたって均一に塗工材２を基材１の塗工面１ａに塗工することができる。
特に、本実施例においては、螺旋状の溝２５の深さが、図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ロッド２３の基材幅方向Ｙ、すなわちロッド２３の軸線方向の中央部付近Ａの部分に比べて両端部側部分Ｂの方が浅くなるように形成されており、つまり、溝２５の断面積Ｓは、ロッド２３の軸線方向の中央部付近Ａの部分に比べて両端部部分Ｂの方が小さくなるように形成されているため、一層基材幅方向Ｙの全幅にわたって均一に塗工材２を基材１の塗工面１ａに塗工することができる。
At this time, the rod 23 is rotationally driven in a direction in which the coating material 2 is guided by the groove 25 and flows toward both ends of the rod 23 as the rod 23 rotates. That is, the central portion of the rod 23 is the downstream side, and both end sides of the rod 23 are the upstream side.
Therefore, on the outer peripheral surface of the rod 23, a plurality of spiral shapes are formed such that the left and right inclination directions are different with respect to the substrate width direction Y of the rod 23, that is, the intersection C provided in the center of the rod 23 in the axial direction. Since the groove 25 is formed, the coating material 2 flows while being guided by the spiral groove 25 and dispersed to the left and right as the rod 23 rotates, that is, from the center of the rod 23 to the left and right. As a result, the coating material 2 can be uniformly coated on the coating surface 1a of the substrate 1 over the entire width in the substrate width direction Y.
In particular, in this embodiment, as shown in FIGS. 3A and 3B, the depth of the spiral groove 25 is such that the substrate 23 in the substrate width direction Y of the rod 23, that is, the central portion of the rod 23 in the axial direction. Both end portions B are shallower than the portion A in the vicinity A, that is, the cross-sectional area S of the groove 25 is smaller than the portion A in the vicinity of the central portion A in the axial direction of the rod 23. Since the portion B is formed so as to be smaller, the coating material 2 can be uniformly coated on the coating surface 1a of the substrate 1 over the entire width in the substrate width direction Y.
また、上流側押圧ローラ３０、下流側押圧ローラ４０及びセンター押圧ローラ５０は、搬送される基材１をロッドコータ２０に向けて押圧している。ここで、センター押圧ローラ５０には、基材１を押圧する押圧力を所定値に保つダンパ機構５５が設けられている。これにより、センター押圧ローラ５０が基材１を押しすぎて塗工膜が薄くなったり、押圧力が弱すぎて塗工膜が厚くなることはない。ところで、搬送される基材１の水平方向となす角度αが１０°以上になると、ロッド２３と基材１との間に形成可能なビードＤのスペースを確保するのが困難になり、必要な厚さの塗工膜を形成できないおそれが生じてしまう。そこで、本実施形態では、ダンパ機構５５により、ロッドコータ２０のロッド２３とセンター押圧ローラ５０との間に搬送される基材１の水平方向となす角度αを、１０°以下に調整している。これにより、ロッド２３と基材１との間に必要量のビードＤを確実に形成して、必要な厚さの塗工膜を確実に形成できるようにしている。 Further, the upstream pressure roller 30, the downstream pressure roller 40, and the center pressure roller 50 press the substrate 1 to be conveyed toward the rod coater 20. Here, the center pressing roller 50 is provided with a damper mechanism 55 that maintains a pressing force for pressing the substrate 1 at a predetermined value. As a result, the center pressing roller 50 does not press the substrate 1 too much to make the coating film thin, or the pressing force is not too weak to make the coating film thick. By the way, when the angle α formed with the horizontal direction of the substrate 1 to be conveyed is 10 ° or more, it becomes difficult to secure a space for the bead D that can be formed between the rod 23 and the substrate 1, which is necessary. There is a possibility that a thick coating film cannot be formed. Therefore, in the present embodiment, the angle α formed with the horizontal direction of the base material 1 conveyed between the rod 23 of the rod coater 20 and the center pressing roller 50 is adjusted to 10 ° or less by the damper mechanism 55. . Thus, a necessary amount of beads D are reliably formed between the rod 23 and the base material 1 so that a coating film having a necessary thickness can be reliably formed.
＜実施例＞
本発明者等は、実験により、ロッド２３の軸線方向の中央に設けられた交差部Ｃを挟んで左右の傾斜方向が異なるようにして形成された螺旋状の溝２５、および螺旋状の溝２５の深さを中央部と端部とで異ならしたことによる塗工ムラの防止効果を確認した。具体的には、比較例に示す従来の塗工装置により得られる塗工膜と、下記の実施例１および実施例２により得られる塗工膜とに対して、分光エリプソメトリーにより膜厚のムラを観察した。この分光エリプソメトリーは、薄膜表面に光を入射して薄膜表面で反射させ、その入射光と反射光との偏光状態の変化から薄膜の膜厚を観察する方法である。なお、本実験では、乾燥工程を経た後の塗工膜の膜厚のムラを観察した。
<Example>
The inventors of the present invention have experimented with a spiral groove 25 formed such that the right and left inclination directions are different with respect to the intersecting portion C provided at the center in the axial direction of the rod 23, and the spiral groove 25. The effect of preventing coating unevenness due to the difference in the depth between the central portion and the end portion was confirmed. Specifically, the coating film obtained by the conventional coating apparatus shown in the comparative example and the coating film obtained by the following Example 1 and Example 2 are subjected to film thickness unevenness by spectroscopic ellipsometry. Was observed. This spectroscopic ellipsometry is a method in which light is incident on the surface of the thin film and reflected by the thin film surface, and the film thickness of the thin film is observed from a change in the polarization state between the incident light and the reflected light. In this experiment, the unevenness of the coating film thickness after the drying process was observed.
＜実施例１＞
溝の加工条件
ロッドの直径：１０ｍｍ
ピッチ：０．０４ｍｍ
深さ：５μｍ
傾斜角度：左右２度 交差部Ｃの幅：２ｍｍ
幅制御方法：テフロン（登録商標）マスクテープ（厚さ：５０μｍ）
塗工材：ＳＢＲバインダ水溶液（濃度：６〜２０ｗｔ％）
基材の搬送速度：１０〜５０ｍ／ｍｉｎ
基材の搬送速度に対するロッドの外周速度：１．３倍
本実施例１においては、ロッド２３の外周面に、上記条件に従って、ロッド２３の軸線方向の中央に設けられた交差部Ｃを挟んで左右の傾斜方向が異なるようにして螺旋状の溝２５を形成し、このロッド２３を用いた塗工装置１０を使用して、基材１の塗工面１ａに上記塗工材２を塗工した。
＜実施例２＞
溝の加工条件
ロッドの直径：１０ｍｍ
ピッチ：０．０４ｍｍ
深さ：５μｍ（中央部）、３μｍ（上流側端部部分）
傾斜角度：左２度
幅制御方法：テフロン（登録商標）マスクテープ（厚さ：５０μｍ）
塗工材：ＳＢＲバインダ水溶液（濃度：６〜２０ｗｔ％）
基材の搬送速度：１０〜５０ｍ／ｍｉｎ
基材の搬送速度に対するロッドの外周速度：１．３倍
本実施例２においては、ロッド２３の外周面に、溝２５を、上記条件に従って、ロッド２３の全体に渡って左方向に傾斜し、且つロッド２３の軸線方向の中央部付近の部分に比べて上流側端部部分の方が浅くなるようにして形成し、このロッド２３を用いた塗工装置１０を使用して、基材１の塗工面１ａに上記塗工材２を塗工した。なお、ここで上流側端部部分とは、ロッド２３の回転に伴って、左方向に傾斜した螺旋状の溝２５により案内されて塗工材２が移動する際の上流側のロッド２３の端部である。
＜比較例＞
溝の加工条件
ロッドの直径：１０ｍｍ
ピッチ：０．０４ｍｍ
深さ：５μｍ
傾斜角度：左２度
幅制御方法：テフロン（登録商標）マスクテープ（厚さ：５０μｍ）
塗工材：ＳＢＲバインダ水溶液（濃度：６〜２０ｗｔ％）
基材の搬送速度：１０〜５０ｍ／ｍｉｎ
基材の搬送速度に対するロッドの外周速度：１．３倍
比較例においては、ロッド２３の外周面に、溝２５を、上記条件に従って、ロッド２３全体に渡って左方向に傾斜する形成し、このロッド２３を用いた塗工装置１０を使用して、基材１の塗工面１ａに上記塗工材２を塗工した。
<Example 1>
Groove processing conditions Rod diameter: 10 mm
Pitch: 0.04mm
Depth: 5μm
Inclination angle: 2 degrees left and right Width of intersection C: 2 mm
Width control method: Teflon (registered trademark) mask tape (thickness: 50 μm)
Coating material: SBR binder aqueous solution (concentration: 6 to 20 wt%)
Substrate transport speed: 10 to 50 m / min
The outer peripheral speed of the rod with respect to the conveying speed of the base material: 1.3 times In the first embodiment, the outer peripheral surface of the rod 23 is sandwiched with the intersection C provided in the center in the axial direction of the rod 23 in accordance with the above conditions The spiral grooves 25 are formed so that the left and right inclination directions are different, and the coating material 2 is applied to the coating surface 1a of the base 1 using the coating device 10 using the rod 23. .
<Example 2>
Groove processing conditions Rod diameter: 10 mm
Pitch: 0.04mm
Depth: 5 μm (center part), 3 μm (upstream end part)
Inclination angle: 2 degrees left width Control method: Teflon (registered trademark) mask tape (thickness: 50 μm)
Coating material: SBR binder aqueous solution (concentration: 6 to 20 wt%)
Substrate transport speed: 10 to 50 m / min
The outer peripheral speed of the rod with respect to the conveying speed of the base material: 1.3 times In the second embodiment, the groove 25 is inclined to the left over the entire rod 23 in accordance with the above conditions on the outer peripheral surface of the rod 23. Further, the upstream end portion is formed shallower than the portion near the central portion in the axial direction of the rod 23, and the coating device 10 using the rod 23 is used to form the base material 1. The coating material 2 was applied to the coating surface 1a. Here, the upstream end portion refers to the end of the upstream rod 23 when the coating material 2 moves by being guided by the spiral groove 25 inclined leftward as the rod 23 rotates. Part.
<Comparative example>
Groove processing conditions Rod diameter: 10 mm
Pitch: 0.04mm
Depth: 5μm
Inclination angle: 2 degrees left width Control method: Teflon (registered trademark) mask tape (thickness: 50 μm)
Coating material: SBR binder aqueous solution (concentration: 6 to 20 wt%)
Substrate transport speed: 10 to 50 m / min
In the comparative example, the groove 25 is formed on the outer peripheral surface of the rod 23 to incline to the left over the entire rod 23 in accordance with the above conditions. Using the coating apparatus 10 using the rod 23, the coating material 2 was applied to the coating surface 1 a of the substrate 1.
この測定結果を図４および図５に示すが、実施例１および実施例２で塗工した塗工膜は、図４に示すように、基材幅方向Ｙの全幅にわたって均一に塗工材２を基材１の塗工面１ａに塗工することができた。
つまり、実施例１の、ロッド２３の外周面に、ロッド２３の軸線方向の中央に設けられた交差部Ｃを挟んで左右の傾斜方向が異なるようにして螺旋状の溝２５が形成されている場合、および実施例２の、ロッド２３の外周面に、溝２５を、上記条件に従って、ロッド２３の全体に渡って左方向に傾斜し、且つロッド２３の軸線方向の中央部付近の部分に比べて上流側端部部分の方が浅くなるようにして形成した場合の、いずれの場合においても、基材１の幅方向の中央部と両端部とで塗工膜を同じ厚みとすることができ、基材１の幅方向における塗工ムラの発生が防止しできて塗工品質が向上することなどが確認できた。
The measurement results are shown in FIG. 4 and FIG. 5, and the coating film applied in Example 1 and Example 2 is uniformly coated over the entire width in the substrate width direction Y as shown in FIG. 4. Was able to be coated on the coated surface 1a of the substrate 1.
That is, the spiral groove 25 is formed on the outer peripheral surface of the rod 23 of the first embodiment so that the left and right inclination directions are different with respect to the intersection C provided in the center of the rod 23 in the axial direction. And the groove 25 on the outer peripheral surface of the rod 23 of the second embodiment is inclined to the left over the entire rod 23 in accordance with the above conditions, and compared to the portion near the central portion of the rod 23 in the axial direction. In any case where the upstream end portion is formed so as to be shallower, the coating film can have the same thickness at the center portion and both end portions in the width direction of the substrate 1. It was confirmed that the occurrence of coating unevenness in the width direction of the substrate 1 could be prevented and the coating quality was improved.
それに対して、比較例で塗工した塗工膜は、図５に示すように、塗工膜の一部にムラが発生し、基材幅方向Ｙの全幅にわたって均一に塗工材２を基材１の塗工面１ａに塗工することができなかった。
この実験結果から、本実施形態の塗工装置１０によれば、従来の塗工装置（比較例）に比べて、基材幅方向Ｙにおける塗工ムラの発生を効果的に防止でき、塗工品質を確実に向上させることができることが確認できた。
つまり、上述の本実施形態では、ロッド２３の外周面に、ロッド２３の軸線方向の中央に設けられた交差部Ｃを挟んで左右の傾斜方向が異なり、且つ、ロッド２３の軸線方向の中央部付近Ａの部分に比べて両端部部分Ｂの方が浅くなるようにして溝２５が形成されているため、基材１の幅方向の中央部と両端部とで塗工膜をより一層均一とすることができ、基材１の幅方向における塗工ムラの発生が完全に防止しできることが明かとなった。
On the other hand, as shown in FIG. 5, the coating film applied in the comparative example has unevenness in a part of the coating film, and is based on the coating material 2 uniformly over the entire width in the substrate width direction Y. It could not be applied to the coated surface 1a of the material 1.
From this experimental result, according to the coating apparatus 10 of this embodiment, compared with the conventional coating apparatus (comparative example), generation | occurrence | production of the coating nonuniformity in the base-material width direction Y can be prevented effectively, and coating It was confirmed that the quality could be improved reliably.
In other words, in the above-described embodiment, the right and left inclination directions are different from each other with the cross section C provided at the center in the axial direction of the rod 23 on the outer peripheral surface of the rod 23, and the central portion in the axial direction of the rod 23. Since the groove 25 is formed so that both end portions B are shallower than the portion in the vicinity A, the coating film is made more uniform at the center portion and both end portions in the width direction of the substrate 1. It was revealed that the occurrence of uneven coating in the width direction of the substrate 1 can be completely prevented.
特に、電池の製造工程では、結合層としてのバインダを塗工した後、活物質を含むペーストを塗工する２層塗工を行う場合がある。このような２層塗工では、バインダを薄膜で
均一に塗工する必要がある。こうした場合に、本実施形態の塗工方法を使用することで、バインダの薄膜塗工をムラ無く行うことが可能となる。こうした塗工ムラの無い二次電池は、電極表面において安定した反応性が得られ、安定した電池性能を発揮するものとなる。
なお、電池は、本実施形態の塗工工程を経た後、乾燥工程などの複数の製造工程を経てリチウム二次電池として組み立てられる。
In particular, in the battery manufacturing process, a two-layer coating may be performed in which a binder as a bonding layer is applied and then a paste containing an active material is applied. In such two-layer coating, it is necessary to coat the binder uniformly with a thin film. In such a case, by using the coating method of the present embodiment, it is possible to perform thin film coating of the binder without unevenness. Such a secondary battery having no coating unevenness has a stable reactivity on the electrode surface and exhibits stable battery performance.
The battery is assembled as a lithium secondary battery through a plurality of manufacturing steps such as a drying step after the coating step of the present embodiment.
以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、ロッド２３の軸線方向の中央に設けられた交差部Ｃを挟んで左右の傾斜方向が異なるようにして形成された螺旋状の溝２５けたため、基材幅方向Ｙの中央部と両端部とで塗工膜を同じ厚みとすることができ、基材幅方向Ｙにおける塗工ムラの発生を防止して塗工品質を向上させることができる。 As described above in detail, according to the present embodiment, the spiral groove 25 formed so that the left and right inclination directions are different across the intersecting portion C provided in the center in the axial direction of the rod 23. Therefore, the coating film can have the same thickness at the center and both ends in the substrate width direction Y, and the occurrence of coating unevenness in the substrate width direction Y can be prevented to improve the coating quality. Can do.
また、本実施形態では、螺旋状の溝２５の深さを、ロッド２３の基材幅方向Ｙ、すなわちロッド２３の軸線方向の中央部付近Ａの部分に比べて端部側部分Ｂの方が浅くなるように形成されており、つまり、溝２５の断面積Ｓは、ロッド２３の軸線方向の中央部付近Ａの部分に比べて端部側部分Ｂの方が小さくなるように形成されているので、一層基材幅方向Ｙにおける塗工ムラの発生を防止して塗工品質を向上させることができる。 Further, in the present embodiment, the depth of the spiral groove 25 is set so that the end portion side portion B is closer to the substrate width direction Y of the rod 23, that is, the portion near the central portion A in the axial direction of the rod 23. In other words, the cross-sectional area S of the groove 25 is formed so that the end portion side portion B is smaller than the portion near the central portion A in the axial direction of the rod 23. Therefore, the coating quality can be improved by preventing the occurrence of uneven coating in the substrate width direction Y.
なお、上記した実施形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。
例えば、上述した実施形態では、ロッド２３は、その外周面に、ロッド２３の軸線方向の中央に設けられた交差部Ｃを挟んで左右の傾斜方向が異なり、且つ、ロッド２３の軸線方向の中央部付近Ａの部分に比べて端部側部分Ｂの方が浅くなるようにして溝２５が形成されていたが、これに限定されることなく、ロッド２３は、その外周面に、ロッド２３の軸線方向の中央に設けられた交差部Ｃを挟んで左右の傾斜方向が異なる同じ深さの溝２５が形成されていても差し支えないし、また、ロッド２３は、その外周面全体に、一方向に傾斜し、且つ溝２５の断面積が、ロッド２３の軸線方向の中央部付近Ａの部分に比べて上流側端部部分の方が小さくなるような溝２５が形成されていても差し支えない。
It should be noted that the above-described embodiment is merely an example, and does not limit the present invention in any way, and various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the invention.
For example, in the above-described embodiment, the rod 23 has a right and left inclined direction different from the outer peripheral surface of the rod 23 with an intersecting portion C provided at the center of the rod 23 in the axial direction, and the center of the rod 23 in the axial direction. The groove 25 is formed in such a manner that the end portion B is shallower than the portion A near the portion. However, the rod 23 is not limited to this, and the rod 23 is formed on the outer circumferential surface of the rod 23. There may be a groove 25 having the same depth with different left and right inclination directions across the intersection C provided in the center in the axial direction, and the rod 23 is formed in one direction on the entire outer peripheral surface thereof. The groove 25 may be formed so as to be inclined and the cross-sectional area of the groove 25 is smaller in the upstream end portion than in the vicinity of the central portion A in the axial direction of the rod 23.
また、上述した実施形態では、螺旋状の溝２５は、ロッド２３の基材幅方向Ｙ、すなわちロッド２３の軸線方向の中央部付近Ａの部分に比べて端部側部分Ｂの方が浅くなるように形成、つまり、溝２５の断面積Ｓは、ロッド２３の軸線方向の中央部付近Ａの部分に比べて端部側部分Ｂの方が小さくなるように形成されているが、これに限定されることはない。たとえば、同じ断面積Ｓの溝２５を、ロッド２３の基材幅方向Ｙ、すなわちロッド２３の軸線方向の中央部付近Ａの部分のピッチに比べて端部側部分Ｂの方のピッチが大きくなるように形成しても差し支えない。この場合、ロッド２３の端部側部分Ｂの方が中央部付近Ａに比べて溝のピッチが大きいため、ロッドの軸線方向に沿った所定の単位長さ当たりの傾斜溝の断面積の合計が、前記軸線方向の中央部よりも端部側が小さくなり、溝２５の断面積Ｓを変えた前述の実施形態と同様の効果を期待することができる。
さらに、ロッド２３の基材幅方向Ｙ、すなわちロッド２３の軸線方向の中央部付近Ａの部分と端部側部分Ｂとで、溝の断面積とピッチの両方を変えても差し支えない。
In the above-described embodiment, the spiral groove 25 is shallower in the end portion side portion B than in the base portion width direction Y of the rod 23, that is, in the vicinity of the central portion A in the axial direction of the rod 23. In other words, the cross-sectional area S of the groove 25 is formed so that the end portion side portion B is smaller than the portion near the central portion A in the axial direction of the rod 23. However, the present invention is not limited to this. It will never be done. For example, in the groove 25 having the same cross-sectional area S, the pitch in the end portion side portion B is larger than the pitch in the base portion width direction Y of the rod 23, that is, the portion in the vicinity of the central portion A in the axial direction of the rod 23 It may be formed as such. In this case, since the end portion B of the rod 23 has a larger groove pitch than the central portion A, the total cross-sectional area of the inclined grooves per predetermined unit length along the axial direction of the rod is The end side is smaller than the central portion in the axial direction, and the same effect as in the above-described embodiment in which the cross-sectional area S of the groove 25 is changed can be expected.
Furthermore, both the cross-sectional area and the pitch of the groove may be changed in the base material width direction Y of the rod 23, that is, in the vicinity of the central portion A in the axial direction of the rod 23 and the end side portion B.
１…基材
１ａ…塗工面
２…塗工材
１０…塗工装置
２０…ロッドコータ
２１…液パン
２２…回転軸
２３…ロッド
２５…溝
Ｘ…基材搬送方向
Ｙ…基材幅方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base material 1a ... Coating surface 2 ... Coating material 10 ... Coating apparatus 20 ... Rod coater 21 ... Liquid pan 22 ... Rotating shaft 23 ... Rod 25 ... Groove X ... Base material conveyance direction Y ... Base material width direction
Claims (4)
前記ロッドの外周面に、前記塗工材を保持する傾斜溝を、前記ロッドの軸線方向の中央部から左右対称に傾斜し、且つ前記ロッドの軸線方向に沿った所定の単位長さ当たりの傾斜溝の断面積の合計が、前記軸線方向の中央部よりも端部側が小さくなるように形成すると共に、前記ロッドの軸線方向の中央部には、左右対称に傾斜した傾斜溝が交差する交差部を設けたことを特徴とする塗工装置。 In a coating apparatus having a rod for coating a coating material on the surface of a substrate,
An inclined groove for holding the coating material on the outer peripheral surface of the rod is inclined symmetrically from the central portion in the axial direction of the rod , and inclined per predetermined unit length along the axial direction of the rod The total cross-sectional area of the grooves is formed so that the end side is smaller than the central part in the axial direction, and the central part in the axial direction of the rod intersects with a symmetrically inclined inclined groove The coating apparatus characterized by providing .
前記傾斜溝の深さが、前記ロッドの軸線方向の中央部よりも端部側が浅くなるように形成されていることを特徴とする塗工装置。 In the coating apparatus according to claim 1,
The coating apparatus is characterized in that the depth of the inclined groove is formed so that the end side is shallower than the central portion in the axial direction of the rod.
前記傾斜溝のピッチが、前記ロッドの軸線方向の中央部よりも端部側が大きくなるように形成されていることを特徴とする塗工装置。 In the coating apparatus according to claim 1,
The coating apparatus is characterized in that the pitch of the inclined grooves is formed so that the end side is larger than the central part in the axial direction of the rod.
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