JP6310179B2

JP6310179B2 - ゲル塗工機及びリチウムイオン二次電池の製造装置

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Publication number: JP6310179B2
Application number: JP2013017872A
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Inventors: 野上　光秀; 光秀野上
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2018-04-11
Anticipated expiration: 2033-01-31
Also published as: JP2014149970A

Description

本発明は、ゲル塗工機及びリチウムイオン二次電池の製造装置に関する。

従来より、リチウムイオン二次電池の製造は、正極板と負極板とを、これらの間にセパレータを介装させて積層し、ラミネートフィルム等のケーシング内に収納した後、ケーシング内に電解液を注入して正極板と負極板との間に介在させて密封し、積層された正極板と負極板のそれぞれに接続された電極端子をケースから突出させて行っている（例えば、下記特許文献１）。
そして、前記ケーシング内への電解液の注入は、内部を負圧雰囲気下にしたチャンバーと呼ばれる容器内に前記積層体を収容したケーシングを置き、真空引きをして行っている。

特開２０１０−１０２８７１号公報

ところで、近年、リチウムイオン二次電池は、５ｋＷｈ〜１０ｋＷｈの住宅用の定置電池又は２３．４ｋＷｈの車載用電池等の大容量の二次電池としてのニーズが高まっており、リチウムイオン電池のセルも大型化している。
しかし、上記したように、チャンバー内で真空引きを行って電解液を注入するという方法でリチウムイオン二次電池を製造したのでは、セルの大型化に伴うチャンバーの大型化、真空引き装置の大型化により製造設備費用が押し上げられるとともに、注液の長時間化により、製造効率を上げられず、安価なリチウムイオン二次電池を広く提供することを困難とするという問題となっていた。
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、コスト高等の要因となっている注液工程を省き、ゲル状の電解質を用いて、安価かつ効率的にリチウムイオン二次電池を製造することができる装置を提供することを課題とする。

本発明は、正極板、負極板及びこれら正極板と負極板との間に介装されるセパレータの少なくともいずれかにゲル状の電解質を介装させるゲル塗工機において、前記ゲル状の電解質を移送させる配管と、該配管の先端側に取り付けられるとともにガイドレールに沿って摺動自在に設けられ、先端開口部を有して前記ゲル状の電解質を前記正極板、前記負極板又は前記セパレータの少なくともいずれかの表面に塗工して前記ゲル状の電解質を配する塗工ノズルと、を備え、前記配管は、フレキシブル配管と、前記ガイドレールに摺動自在に支持され前記フレキシブル配管及び前記塗工ノズルの間を接続するノズル固定配管と、からなり、前記塗工ノズルの内部には、前記塗工ノズルの幅方向に延びる拡散流路と、一端が前記拡散流路に連通するとともに、他端が前記先端開口部に連通する複数の分岐流路と、が設けられ、前記塗工ノズル及び前記配管は、加温されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記複数の分岐流路は、前記塗工ノズルの幅方向に等間隔で設けられていることが好ましい。
この構成によれば、正極板及び負極板の積層工程でゲル状の電解質を配することにより、簡便かつ短時間で正極板と負極板との間に電解質を配することができる。そして、ゲル状の電解質を配するにあたり、ゲル状の電解質を塗工直前まで適切に温度管理することが可能となる。

本発明は、前記塗工ノズルの先端開口部は、前記正極板、前記負極板又は前記セパレータの少なくともいずれかにゲル状の電解質を配する領域の幅に沿って延在するように一又は複数設けられていることが好ましい。
この構成によれば、前記先端開口部からゲル状の電解質を帯状に塗工することができるため、ゲル状の電解質を効率的かつ均質に配することができる。

本発明は、前記塗工ノズルは、ゲル状の電解質を配した前記正極板、前記負極板又は前記セパレータの表面を押圧する押し当て部を備えていることが好ましい。
この構成によれば、塗工されたゲル状の電解質を正極板、負極板又はセパレータに効率的に浸透させることができる。

リチウムイオン二次電池の製造装置において、請求項１から４のいずれか一項に記載のゲル塗工機を備えていることを特徴とする。
また、前記塗工ノズルの温度は、前記ゲル状の電解質のゲル化温度＋１０℃以上に設定されていることが好ましい。
この構成によれば、上記した作用機能を有するリチウムイオン二次電池の製造装置を用いることができる。

本発明によれば、正極板及び負極板の積層工程においてゲル状の電解質を配することにより、簡便かつ短時間で正極板と負極板との間に電解質を介装させることができるとともに、ゲル状の電解質を塗工直前まで温度管理してゲル状の電解質を均質に配することができるため、簡便、短時間でかつより高品質なリチウムイオン二次電池を製造することが可能となるという効果を奏する。

本発明の一実施形態として示したゲル塗工機を備えたリチウムイオン二次電池の製造装置により製造されたリチウムイオン二次電池を模式的に示した斜視図である。本発明の一実施形態として示したゲル塗工機を備えたリチウムイオン二次電池の製造装置を示した正面図である。本発明の一実施形態として示したゲル塗工機を備えたリチウムイオン二次電池の製造装置を示した側面図である。本発明の一実施形態として示したゲル塗工機の塗工ノズルを示した図であり、（ａ）は（ｂ）をＸ−Ｘ線で矢視した断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）はその側面図、（ｄ）はその底面図である。本発明の一実施形態として示したゲル塗工機の変形例を示す要部側面図である。

本発明の一実施形態リチウムイオン二次電池の製造装置を用いて製造される図１に示す多層の膜電極積層体１は、正極板２と、セパレータ３と、負極板４とを順に積層し、ゲル状電解質（不図示）を正極板２と負極板４との間に配し、更に上下に積層された複数の正極板２，２・・の一端部２ａ，２ａ・・を接合して端子用タブ５を接合し、複数の負極板４，４・・の一端部４ａ，４ａ・・を接合して端子用タブ６を接合したものである。
この多層の膜電極接合体１は、ラミネートフィルム等により形成された筐体７内に配置されて、例えばリチウムイオン二次電池等の積層型電池Ｐとなる。

図１，図２に示すように、本実施形態のリチウムイオン二次電池の製造装置１１は、電極板積層装置１２とゲル塗工機１０とを備えて構成されている。

電極板積層装置１２は、積層ステージ１３、積層する正極板２及び負極板４を収容しておく収容部１４Ａ，１４Ｂ、正極板２，負極板４それぞれの保持アーム１５Ａ，１５Ｂ、保持アーム１５Ａ，１５Ｂを支持する支持板１６、セパレータ３を折り返しながら正極板２と負極板４との間に介装させるセパレータ介装機１７（図３では省略）を備えている。

積層ステージ１３は、正極板２及び負極板４を載置できる表面積を有し、その上面で正極板２、負極板４及びセパレータ３を積層させる作業台である。この積層ステージ１３は、上下動可能に構成されており、正極板２、セパレータ３及び負極板４が積層されて積層体１ａの厚みが増すに連れて漸次下降するようになっている。

積層ステージ１３の両側方には、積層ステージ１３から同距離だけ離間した位置にシート状の正極板２の平板面を鉛直方向に向けて重ね収容した正極板用の収容部１４Ａと、正極板２と同様にして負極板４を収容した負極板用の収容部１４Ｂとが設置されている。
なお、正極板２は、例えば正極活物質、導電助剤及びバインダーとなる結着剤を溶媒に分散させてなる正極用スラリーを用いて構成された正極活物質層が集電体両面に形成さたもので、矩形その他の所定の形状に打ち抜かれた枚葉状態で収容部１４Ａに重ねて載置されている。
また、負極板４は、例えば炭素粉末や黒鉛粉末等からなる炭素材料と、ポリフッ化ビニリデンのような結着剤とを溶媒に分散させてなる負極用スラリーを用いて構成された負極活物質層が、銅（Ｃｕ）からなる集電体に形成されたもので、矩形その他の所定の形状に打ち抜かれた枚葉状態で収容部１４Ｂに重ねて載置されている。

保持アーム１５Ａ，１５Ｂは、正極板２の保持用と負極板４の保持用とが水平方向に左右対称となるよう支持板１６に一対固定されている。
保持アーム１５Ａ，１５Ｂ同士の間は、一方の保持アーム１５Ａ（１５Ｂ）が収容部１４Ａ（１４Ｂ）に上方から対向配置した際に、他方の保持アーム１５Ｂ（１５Ａ）が積層ステージ１３に上方から対向配置し得る距離で支持板１６に固定されている。そして、一方の保持アーム１５Ａが正極板２の収容部１４Ａの上方に位置して正極板２を保持するときに他方の保持アーム１５Ｂが積層ステージ１３の上方に位置して負極板４を積層することができ、他方の保持アーム１５Ｂが負極板４の収容部１４Ｂの上方に位置して負極板４を保持するときに一方の保持アーム１５Ａが積層ステージ１３の上方に位置して正極板２を積層することができるようになっている。

セパレータ介装機１７は、ロール１８から引き出された帯状のセパレータ３の延在方向中間を保持するセパレータ保持部１９を備えている。セパレータ保持部１９は、一対の保持アーム１５Ａ，１５Ｂの間に配置され、保持アーム１５Ａ，１５Ｂの水平方向の動きに同期して水平方向に往復運動し、セパレータ３を折り返しながら左右に移動し、いわゆるつづら折りにできるように構成されている。
なお、セパレータ３は、不織布等を基材として形成されたものであり、材質として、特に限定されないが、セルロース、ポリオレフィン系樹脂(ポリプロピレン、ポリエチレン等)やポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂等が用いられる。セパレータ３は、その内部に空隙部を有しており、セパレータ３の一方の板面から他方の板面に向かってゲル状の電解質を通過させることができるようになっている。特に不織布の場合、空隙部の空隙率が４０％未満の場合、ゲル状の電解質を通過させることが困難となり、９０％以上の場合セパレータ３の強度が弱くなり多層の膜電極接合体１の作製工程において破損するおそれがある。したがって、セパレータ３の空隙率は、４０％〜９０％とされている。

なお、セパレータ３の空隙率とは、セパレータ３全体の体積に占める空隙部の体積の割合、すなわち「｛１−（セパレータを構成する物体の体積）／（セパレータ全体の体積）｝×１００」を意味する。この場合のセパレータ３全体の体積は、例えば、セパレータ３の表面積と厚みを用いて算定するか、もしくはセパレータの板面の一定面積分を切り出し、切り出されたセパレータ３の板面の面積と厚みの値を用いて算定すればよく、または、セパレータ３の表面単位面積当たりの重量（ｇ／ｍ２）の値を用いても算出してもよい。一方、セパレータ３を構成する物体（例えば不織布である場合には、不織布を構成する繊維）の体積は、切り出されたセパレータ３の重量を測定するとともに、例えば、島津製アキュアピックＩＩ１３４０等の測定器を用いて、切り出されたセパレータ３の密度を測定し、前記重量を前記密度で割ることによって算出することができる。なお、ここで「セパレータ全体の体積」とは、セパレータ３の外郭（輪郭）で決定される見かけ上の体積を意味する。

次に、ゲル塗工機１０について説明する。
図３に示すように、ゲル塗工機１０は、ゲル状の電解質を移送させる配管２１と、配管２１の先端側に取り付けられ、ゲル状の電解質を積層ステージ１３上に配されたセパレータの３表面に塗工してゲル状の電解質を配する塗工ノズル２２とを備えているとともに、塗工ノズル２２が加温可能に構成されている。
配管２１としては、フレキシブル配管２１Ａと直線状に延びた金属製配管２１Ｂとが備えられている。金属製配管２１Ｂは、ガイドレール２３に摺動自在に支持されており、先端に固定した塗工ノズル２２と共に水平方向（矢印Ｌ１，Ｌ２方向）に進出及び後退自在となっている。

図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、塗工ノズル２２は、所定の厚さ及び幅寸法をもって略直方体形状に形成されたノズル上部２６とノズル上部２６の下面に連設され、直方体形状の壁部の厚さ寸法を漸次小としたノズル下部２８とを備えている。
ノズル上部２６の内部には、ゲル状の電解質の供給口Ｓから幅方向（矢印Ｌ３方向）両端に向かって延びた拡散流路２４と、拡散流路２４の下方に連通するよう幅方向（矢印Ｌ３方向）に略等間隔で設けられた複数の分岐流路２５，２５，・・とが形成さている。
ノズル下部２８には、その厚さ方向中間部に形成され、複数の分岐流路２５，２５・の全てに連通して下方に開口する溝状の長孔流路（先端開口部）２７が形成されている。

そして、塗工ノズル２２は、拡散流路２４、分岐流路２５及び溝状の長孔流路２７を介してゲル状の電解質を移送させることにより、長孔流路２７の先端開口部２９からゲル状の電解質を幅方向（矢印Ｌ３方向）に沿った帯状に配するようになっている。
なお、長孔流路２７の開口寸法は特に限定されないが、本実施形態では塗工ノズル２２の移動方向に対する正極板２又は負極板４の幅寸法よりも大きい長さ寸法で開口されている。
塗工ノズル２２の流路２４，２５，２７の周壁には、加熱部Ｋが備えられ、流路２４，２５，２７を所定の温度（例えば４０度〜１００度、望ましくは６０度〜８０度）に加温できるようになっている。この塗工ノズル２２の温度設定は、使用するゲル状の電解質の配合により決定されるため、ゲル状の電解質のゲル化温度以上で、望ましくはゲル化温度＋１０℃以上がよい。ただし、過剰な高温になるとゲル状の電解質の粘度が低くなり、塗工性に支障をきたすため、適度な温度帯に調整する必要がある。

以上の構成を有するゲル塗工機１０は、図３に示すように、配管２１Ｂの延在方向を積層装置１２の保持ノズル１５Ａ，１５Ｂ間方向に直交する方向に向けて、配管２１Ｂをガイドレール２３に沿って摺動させることにより、塗工ノズル２２が積層ステージ１３上に進出し又は積層ステージ１３から後退し得る位置に配置されている。

なお、ゲル状の電解質とは、例えば、高分子マトリックス及び非水電解液（すなわち、非水溶媒及び電解質塩)をゲル化させて表面に粘着性を生じさせたものである。
また、ゲル状の電解質は、例えば下方から順に正極板２、セパレータ３、負極板４を積層し、セパレータ３と負極板４との板面間に配された時に、負極板４を押圧することなくセパレー３タ内及びセパレータ３と正極板２との板面間に全て流動してしまうことのない粘度、すなわち、負極板４をその表面から押圧することによってゲル状の電解質が徐々にセパレータに浸透し、正極板２側に到達することができる粘度であって、かつ、セパレータ３上に略均一に塗工できる範囲の粘度のものが用いられる。具体的には、ゲル状の電解質の粘度が１００Ｐａ・Ｓ以下である場合には、ゲル状の電解質はセパレータ３よりも下方に流動してしまいセパレータ３と負極板４との間に殆ど残らないため、セパレータ３よりも上方の負極活物質層にゲル状の電解質を浸透させることができない。また、ゲル状の電解質の粘度が１００００Ｐａ・Ｓ以上である場合、ゲル状の電解質の粘度が高過ぎて正極板２及び負極板４の活物質層上に均一に塗工できない。したがって、ゲル状の電解質の粘度は、１００Ｐａ・Ｓ〜１００００Ｐａ・Ｓの範囲に設定され、ゲル状の電解質の正極活物質層、セパレータ３及び負極活物質層への円滑かつ良好な浸透及びロバスト性を持たせることを考慮すると、１００Ｐａ・Ｓ〜５０００Ｐａ・Ｓであることが望ましい。また前述のように、ゲル状の電解質の粘度は、温度による依存性があるため、適切な温度帯で調整することが望ましく、さらには、ゲル状の電解質はチキソトロピー性を示す為、液圧送による圧力によっても流動性が変動する。したがって、ゲル状の電解質は、適切な範囲で条件設定を行われる必要がある。

また、上記ゲル状の電解質の粘度の測定は、レオメーター（粘弾性測定装置。具体的には、例えばハーケ社製レオストレス６００）を使用し、高分子マトリックスの流動性が確保できる温度（例えば高分子マトリックスとしてポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体（ＰＶＤＦ−ＨＦＰ）を使用した場合には８０℃）でゲル状の電解質１ｇを加温して流動性のある状態とし、このゲル状の電解質に０．１〜１０（１／ｓｅｃ）のせん断速度を与えた時のせん断応力を測定して、式「せん断応力＝せん断速度×粘度」から算出することができる。なお、レオメーターで粘度を測定する場合、材料の物性やせん断速度によっては、せん断応力が変化する場合があるので、せん断速度を変化させてせん断応力の変化を見て、粘度を算出することが好ましい。そして、せん断応力（＝粘度）が上記範囲でほぼ一定の場合には、当該粘度を確定させ、せん断応力が変化する場合には、平均値を算出して用いればよい。

高分子マトリックスとしては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＰＶＤＦ−ＨＦＰ）、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンオキシドやポリプロピレンオキシド等のアルキレンエーテルをはじめ、ポリエステル、ポリアミン、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン等が用いられる。

非水溶媒は、γ−ブチロラクトン等のラクトン化合物；エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート等の炭酸エステル化合物；ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル等のカルボン酸エステル化合物；テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン等のエーテル化合物；テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン等のエーテル化合物；アセトニトリル等のニトリル化合物；スルホラン等のスルホン化合物、ジメチルホルムアミド等のアミド化合物等、単独または２種類以上を混合して調製される。

また、電解液をゲル状の電解質にする場合には、アセトニトリル等のニトリル化合物；テトラヒドロフラン等のエーテル化合物：ジメチルホルムアミド等のアミド系化合物を単独または２種類以上を混合して調製される。
電解質塩としては、特に限定されないが六フッ化リン酸リチウム、過塩素酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム等のリチウム塩等が使用できる。

次に、本実施形態のゲル塗工機１０を用いた図１に示す多層の膜電極接合体１の製造方法について、図２，図３を用いて説明する。この多層の膜電極接合体１を製造するにあたっては、まず、アルミ箔等よりなる集電体上に正極活物質層を形成した枚葉状の正極板２を収容部１４Ａに載置しておく。
また、銅箔等よりなる集電体の両面に負極活物質層１３を形成した枚葉状の負極板４を収容部１４Ｂに載置しておく。

そして、電極板積層装置１２を用いて、仮想線で示すように負極板４を保持アーム１５Ｂで保持した後、積層ステージ１３上に支持板１６を移動させる。そして、保持アーム１５Ａ，１５Ｂを下降させて保持アーム１５Ｂを離し負極板４を積層ステージ１３上に載置すると、これと同時に保持アーム１５Ａによって正極板２を保持する。

次に保持アーム１５Ａ，１５Ｂを上昇させて正極板２を保持した保持アーム１５Ａを積層ステージ１３の上方に向けて移動させると、保持アーム１５Ａ，１５Ｂの間で支持板１６に固定されたセパレータ保持部１９が保持アーム１５Ａ，１５Ｂの移動に同期して先に積層ステージ１３を通過し、セパレータ保持部１９に挟持されたセパレータ３が負極板４の上面にセパレータ３を被せる。

そこで、保持アーム１５Ａが積層ステージ１３上に位置する前に支持板１６の動きを止め、ゲル塗工機１０を駆動し、塗工ノズル２２を積層ステージ１３上に進出させ、積層ステージ１３上に位置するセパレータ３にゲル状の電解質を配する。
この際、塗工ノズル２２は、正極板２，負極板４の幅方向よりも大きい幅寸法を有しているため、塗工ノズル２２を一往復させるだけでセパレータ３を含んで負極板４上の全体にゲル状の電解質を配することができる。また、塗工ノズル２２が加熱部Ｋを有し加温されているので、塗工ノズル２２に達したゲル状の電解質を所望の温度にすることができるので、ゲル状の電解質が均質に配される。
そして、塗工ノズル２２が後退した後に、支持板１６を保持アーム１５Ｂ側に更に移動させ、保持アーム１５Ａを積層ステージ１３上に移動させる。

保持アーム１５Ａが積層ステージ１３上に位置したら、保持アーム１５Ａ，１５Ｂを下降させて負極板４及びセパレータ３の上に正極板２を載置するとともに、仮想線で示すように保持アーム１５Ｂによって負極板４を保持する。そして、再び保持アーム１５Ｂを積層ステージ１３に向けて移動させると、これに同期して移動するセパレータ保持部１９が先に積層ステージ１３を通過し、セパレータ３を正極板２上に被せるので、この後、保持アーム１５Ｂが積層ステージ１３上に位置する前に、塗工ノズル２２を積層ステージ１３上に進出させてゲル状の電解質を塗工する。

塗工ノズル２２によりゲル状の電解質を塗工した後は、塗工ノズル２２は積層ステージ１３上から後退するので、保持アーム１５Ｂを積層ステージ１３上に移動させ、負極板４を載置する。

以上の動作を繰り返すことにより、負極板４、セパレータ３、ゲル状の電解質、正極板２・・・がこの順に積層された積層体１ａが製作されるので、図１に示すように、この積層体１ａの正極板２，２・・の端部２ａを溶接して端子タブ５を接続するとともに、負極板４，４・・の端部４ａを溶接して端子タブ６を接続して多層の膜電極接合体１を作製し、更にこの多層の膜電極接合体１をラミネートフィルム７等で前記端子タブを突出させて密封し、リチウムイオン二次電池Ｐを得る。

以上のように、ゲル塗工機１０を備えたリチウムイオン二次電池の製造装置１１によれば、正極板２、セパレータ３、負極板４を順に積層するプロセスにおいてゲル状の電解質を配するようになっているため、電解液を筐体内に注液する場合のように、積層体１ａをラミネートフィルム等の筐体７に収容した後で内部を負圧雰囲気下にしたチャンバーを用いることなく、リチウムイオン二次電池Ｐを簡便に製造することができる。したがって、注液及びエージング時間を割愛して製造効率を高められるとともに、チャンバー，真空引き設備を用いることなく安価なリチウムイオン二次電池Ｐを製造することができるという効果が得られる。

そして、ゲル状の電解質を塗工する際には、適切な温度管理が必要となるが、ゲル塗工機１０によれば、塗工ノズル２２に加熱部Ｋを備え、ゲル状の電解質の塗工直前まで電解質を適切に温度管理することができるため、セパレータ３に対して均質かつ好適にゲル状の電解質を塗工してゲル状の電解質を配することが可能となり、ゲル状の電解質を用いて高品質なリチウムイオン二次電池Ｐを製造することが可能となるという効果が得られる。

また、ゲル塗工機１０は、塗工ノズル２２がゲル状の電解質を塗工する対象となる正極板２及び負極板４の幅寸法よりも大きい幅寸法をもって帯状にゲル状の電解質を塗工することができるため、積層された正極板２、セパレータ３又は負極板４に効率的かつ均一の厚さで好適にゲル状の電解質を配することができるという効果が得られる。
特に、複数の分岐流路２５，２５・・からこれに連通する長孔流路２７内にゲル状の電解質を偏りなく充填することができる。したがって、塗工ノズル２２によれば、長孔流路２７からゲル状の電解質を均質な厚さで塗工し、ゲル状の電解質を均質に配し易くすることができるという効果が得られる。

なお、上記の実施形態において、ゲル塗工機１０は、電極板積層装置１２に設置したが、ゲル塗工機１０の適用対象は、上述した電極板積層装置１２に限定されるものではなく、例えば、ロール状に巻回された各正極板２、セパレータ３及び負極板４を帯状に延出させて、これらを一方向に搬送しながらいわゆる「ＲｏｌｌｔｏＲｏｌｌ」で連続して各工程の作業を行うことができる装置にも有効に用いることができ、上記実施形態の場合と同様の作用及び効果を得ることができる。

また、上記の実施形態においては、ゲル状の電解質１０をセパレータ３に配したが、ゲル状の電解質１０は、正極板２及び負極板４のいずれか一方又は双方にも配してもよい。
また、塗工ノズル２２は、正極板２、負極板４又はセパレータ３の表面に塗工されたゲル状の電解質を押圧する押し当て部を備えているとより好ましい。この場合、塗工されたゲル状の電解質を、正極板２、負極板４及びセパレータ３に好適に浸透させてゲル状の電解質を配し、リチウムイオン二次電池Ｐの性能を向上させることができる。

また、配管２１Ａ，２１Ｂの少なくとも一部が加温可能であることが好ましい。
この場合、ゲル状の電解質をより安定的に温度管理できる。
また、塗工ノズル２２に設けられた長孔流路２７は、一つとされているが、複数設けられたものであってもよい。

また更に、上記のゲル塗工機１０は、塗工ノズル２２が配管２１Ｂの一端部にのみ設けられた構成としたが、図５に示すように配管２１Ｂの両端部に塗工ノズル２２を設けた構成としてもよい。
この場合、電極板積層装置１２を対向配置させ、ゲル状の電解質を塗工するタイミングを計って配管２１Ｂを移動させることにより、塗工ノズル２２，２２を用いてリチウムイオン二次電池を複数のラインで効率的に製造することが可能となる。
また、ターンテーブル上で積層体を製造する場合にも、配管２１Ｂの両端に塗工ノズル２２を設けたゲル塗工機１０を好適に適用することができる。

１多層の膜電極積層体
２正極板
３セパレータ
４負極板
１０ゲル塗工機
１１リチウムイオン二次電池の製造装置
２１配管
２２塗工ノズル
２７長孔流路（先端開口部）

Claims

正極板、負極板及びこれら正極板と負極板との間に介装されるセパレータの少なくともいずれかにゲル状の電解質を介装させるゲル塗工機において、
前記ゲル状の電解質を移送させる配管と、
該配管の先端側に取り付けられるとともにガイドレールに沿って摺動自在に設けられ、先端開口部を有して前記ゲル状の電解質を前記正極板、前記負極板又は前記セパレータの少なくともいずれかの表面に塗工して前記ゲル状の電解質を配する塗工ノズルと、を備え、
前記配管は、フレキシブル配管と、前記ガイドレールに摺動自在に支持され前記フレキシブル配管及び前記塗工ノズルの間を接続するノズル固定配管と、からなり、
前記塗工ノズルの内部には、
前記塗工ノズルの幅方向に延びる拡散流路と、
一端が前記拡散流路に連通するとともに、他端が前記先端開口部に連通する複数の分岐流路と、が設けられ、
前記塗工ノズル及び前記配管は、加温されていることを特徴とするゲル塗工機。
前記複数の分岐流路は、前記塗工ノズルの幅方向に等間隔で設けられていることを特徴とする請求項１に記載のゲル塗工機。
前記塗工ノズルの先端開口部は、前記正極板、前記負極板又は前記セパレータの少なくともいずれかにゲル状の電解質を配する領域の幅に沿って延在するように一又は複数設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のゲル塗工機。
前記塗工ノズルは、ゲル状の電解質を配した前記正極板、前記負極板又は前記セパレータの表面を押圧する押し当て部を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のゲル塗工機。
請求項１から４のいずれか一項に記載のゲル塗工機を備えたリチウムイオン二次電池の製造装置。
前記塗工ノズルの温度は、前記ゲル状の電解質のゲル化温度＋１０℃以上に設定されていることを特徴とする請求項５に記載のリチウムイオン二次電池の製造装置。