JP6906194B2 - 電池極板の製造方法および塗工装置 - Google Patents

Description

本発明は、電池極板の製造方法および塗工装置に関するものである。

リチウムイオン二次電池などに用いられる電池極板は、供給ロールから巻取りロールまで搬送される板状の基材に対して、活物質、バインダー、増粘剤、溶媒を含んでなる塗工液を、ダイ先端から吐出することで、均一な厚みの塗膜を形成し、それらを乾燥させることで製造される。電池は、正極極板と負極極板の間にセパレータを挟み、巻回または積層させて缶内に電解液とともに封入させることにより、構成されている。

近年は車載用電池としての普及が進む中で、高容量化および安全性が課題となっており、いかに均一な厚みかつ高密度な塗膜を有する極板を製造するかが重要となっている。

電池の高容量化を実現するためには、基材の使用量を削減しつつ活物質の量を増やす必要がある。そのためには基材の両面に塗膜を形成する必要がある。

また低価格化が進行する中で、いかに生産性を高めるかが各社の課題であり、様々な技術が開発されている。

例えば、バックアップロールにより基材を支持しながら基材の上面に塗膜を形成し、乾燥装置にて乾燥させた後に、基材面を反転させ、バックアップロールにより基材を支持しながら基材の下面にも塗膜を形成する方法が提案されている。

この方法により、塗膜を安定的に製造できるものの、乾燥工程が２箇所必要になることや、基材の下面に塗膜を形成する際に基材をひっくり返す必要があるため、設備コストが大きくなる、工程が長くなる、スペースが必要になるなどの問題があり、生産性が限られていた。

この課題を解決する方法として特許文献１には、スリットダイ吐出口を対向させて配置し、塗工液を同時に吐出させながら基材の両面に塗膜を形成し、基材の上面と下面に形成した塗膜を同時に乾燥させることで、基材の両面に極板を一括で形成する方法が提案されている。

しかしながらこの方法では、スリットダイごとに吐出圧力が異なる場合は、基材の位置がその影響を受けて変形しやすく、上面と下面の塗工液の塗布厚みに差異が生じるという課題がある。

また、特許文献２には、バックアップロールにより基材を支持しながら基材の上面にスリットダイにより塗膜を形成し、その基材を水平方向に搬送させ、基材の鉛直下面に鉛直上方に吐出口を有したダイを設置し、基材の下面に塗膜を形成することで基材両面に極板を一括で形成する方法が提案されている。

特許文献２の方法では、２つのスリットダイ間の吐出圧力の差による塗工厚みへの影響を受け難く、連続的に塗膜を形成する場合には適しているものの、吐膜が形成された塗工部と吐膜を形成していない未塗工部を、基材の長手方向に交互に繰り返して形成する間欠塗工を実施した場合には、塗工部の終端の形状が悪化する問題がある。

これを図１２〜図１６に基づいて説明する。

両面塗工基材の搬送については、両面略同時に塗工が完了した後、塗工面の乾燥完了までは塗工面が濡れた状態であるので、長尺のロール等で基材を支持することができない。そこで、基材３の幅方向の両縁部を把持する機構を設けたり、乾燥装置内で基材の上下から気体を噴出させることによって基材を浮遊・搬送させるが、基材自身の重量や塗工された塗工液の重量の影響により、図１２に示すように搬送中の基材３が幅方向に撓み易く、特に基材３の幅方向中央部が基材３の両縁部に比べて下側にＨ１だけ撓んで、上下方向に不安定な状態で搬送されるため、基材３の両縁部と幅方向中央部とで塗工状態が異なる。９は基材３の搬送方向を示している。

図１３（ａ）のＴ１〜Ｔ５は基材３の両縁部での塗工状態の経過を示している。図１３（ｂ）のＴ１〜Ｔ６は基材３の幅方向中央部での塗工状態の経過を示している。

水平方向に搬送中の薄板状の基材３に、バックアップロールを用いずにスリットダイ１から塗工液を吐出して塗膜を形成した場合、基材３の両縁部では、スリットダイ１から吐出中の塗工液を停止した直後の図１３（ａ）のＴ２〜Ｔ５のように、スリットダイ１から塗工液の吐出を停止した後も、液溜りが途切れて表面張力により縮もうとする挙動に基材３が引き込まれることなく搬送されていく。

これに対して、基材３の幅方向中央部においては、基材３が撓みやすく上下位置が不安定なことから、図１３（ｂ）のＴ２〜Ｔ６のように、塗工液の吐出停止後に液溜りが途切れて表面張力により縮もうとする挙動に基材３が引き込まれてしまい、基材３の両縁部付近での挙動に比べて、液溜りが途切れるタイミングが遅れると共に、その遅れの期間に基材３と塗工液が接し続けていることから、幅方向中央部の液キレが遅れる。そのため、図１４に示すように、塗工部４の終端４ｅの塗布膜の形状が、円弧状に悪化する。Ｙは尾引き長さを示している。

特許４３５４５９８号 ＷＯ２０１１／００１６４８Ａ１

塗工間欠時の終端形状を改善させる方法としては、スリットダイ１からの塗工液の吐出停止だけでなく、スリットダイ１からの塗工液の吐出停止とともに、スリットダイと基材３との隙間（以下、塗工ギャップと記す）を変化させることが考えられる。

バックアップロール有りで基材３の上面に塗工する場合を図１５（ａ）〜（ｄ）に示す。図１５（ａ）の上段（１）は塗工中の状態のスリットダイ１の吐出口における液溜りの側面図、図１５（ａ）の中段（２）は塗工中の状態のスリットダイ１の吐出口における液溜りを搬送方向９の上手側から見た図を示す。図１５（ａ）の下段（３）は基材３に塗工中の上面塗工部６の形状を示す。

この図１５（ａ）の塗工中の状態から塗工ギャップをそのままにしてスリットダイ１からの塗工液の吐出を停止させた場合のスリットダイ１の吐出口における液溜りの側面図を、図１５（ｂ）の上段（１）に示す。図１５（ｂ）の中段（２）は搬送方向９から見たそのときの液溜りを示す。図１５（ｂ）の下段（３）は基材３の上面塗工部６の終端６ｅの尾引きを示す。

図１５（ａ）の塗工中の状態から塗工ギャップを大きくするとともにスリットダイ１からの塗工液の吐出を停止させた場合のスリットダイ１の吐出口における液溜りの側面図を、図１５（ｃ）の上段（１）に示す。図１５（ｃ）の中段（２）は搬送方向９から見たそのときの液溜りを示す。図１５（ｃ）の下段（３）は基材３の上面塗工部６の終端６ｅの尾引きを示す。

図１５（ａ）の塗工中の状態から塗工ギャップを小さくするとともにスリットダイ１からの塗工液の吐出を停止させた場合のスリットダイ１の吐出口における液溜りの側面図を、図１５（ｄ）の上段（１）に示す。図１５（ｄ）の中段（２）は搬送方向９から見たそのときの液溜りを示す。図１５（ｄ）の下段（３）は基材３の上面塗工部６の終端６ｅの尾引きを示す。

バックアップロールを用いずに基材３の下面に塗工する場合を図１６（ａ）〜（ｄ）に示す。図１６（ａ）の上段（１）は塗工中の状態のスリットダイ１の吐出口における液溜りの側面図、図１６（ａ）の中段（２）は塗工中の状態のスリットダイ１の吐出口における液溜りを搬送方向９の上手側から見た図を示す。図１６（ａ）の下段（３）は基材３に塗工中の下面塗工部４の形状を示す。

この図１６（ａ）の塗工中の状態から塗工ギャップをそのままにしてスリットダイ１からの塗工液の吐出を停止させた場合のスリットダイ１の吐出口における液溜りの側面図を、図１６（ｂ）の上段（１）に示す。図１６（ｂ）の中段（２）は搬送方向９から見たそのときの液溜りを示す。図１６（ｂ）の下段（３）は基材３の下面塗工部４の終端４ｅの尾引きを示す。

図１６（ａ）の塗工中の状態から塗工ギャップを大きくするとともにスリットダイ１からの塗工液の吐出を停止させた場合のスリットダイ１の吐出口における液溜りの側面図を、図１６（ｃ）の上段（１）に示す。図１６（ｃ）の中段（２）は搬送方向９から見たそのときの液溜りを示す。図１６（ｃ）の下段（３）は基材３の下面塗工部４の終端４ｅの尾引きを示す。

図１６（ａ）の塗工中の状態から塗工ギャップを小さくするとともにスリットダイ１からの塗工液の吐出を停止させた場合のスリットダイ１の吐出口における液溜りの側面図を、図１６（ｄ）の上段（１）に示す。図１６（ｄ）の中段（２）は搬送方向９から見たそのときの液溜りを示す。図１６（ｄ）の下段（３）は基材３の下面塗工部４の終端４ｅの尾引きを示す。

図１５のようにバックアップロール有りで基材３の上面に塗工する場合には、スリットダイ吐出口での基材３はバックアップロールに密着した状態で保持されるため、塗工中および間欠時に基材位置が変動することによる塗工ギャップの変化は生じない。

そこで、図１５（ａ）に示す塗工中の状態から塗工液の吐出を停止させることにより間欠させると、図１５（ｂ）（２）に示すように、幅方向両縁部から幅方向中央部に向かい液溜りが途切れていくことで上面塗工部６の終端６ｅが形成されるため、幅方向中央部が幅方向両縁部周辺に比べて液キレが遅れ、円弧状の終端形状となる。なお、この円弧状となる程度に関しては、粘度や表面張力といった塗工液の物性や、塗工液と基材３およびスリットダイ１先端部との濡れ性の関係にも影響される。

そこで図１５（ｃ）に示すように、塗工液の吐出停止に合わせてスリットダイ１を上昇して塗工ギャップを広げると、図１５（ｃ）（２）に示すように液溜りの途切れを促進でき、図１５（ｄ）に示すように終端６ｅが円弧状になる程度が軽減されることで、上面塗工部６の終端６ｅの直線性が向上する。

塗工液の吐出停止に合わせた塗工ギャップの変化としては、吐出停止に合わせてスリットダイ１を下降して塗工ギャップを狭くすることも考えられるが、その場合、図１５（ｄ）（２）に示すようにダイヘッド吐出部の液溜りを基材３側へ押し潰すことになり、図１５（ｄ）（３）に示すように上面塗工部６の塗布幅が広がってしまうため、通常は、塗工液の吐出停止に合わせてスリットダイ１を上昇して塗工ギャップを広げる方法が用いられる。

ここで同様に、バックアップロールを用いずに基材３の下面に塗工する場合において実施した場合には、図１６（ａ）に示す塗工中の状態から、塗工液の吐出を停止させることにより間欠させると、基材３が幅方向に撓み易く、特に基材幅方向中央部が上下方向に不安定な状態で搬送されることから、図１６（ｂ）（２）に示すように、幅方向両縁部から幅方向中央部に向かい液溜りが途切れていく挙動において、液溜りが途切れて表面張力により縮もうとする挙動に引き込まれてしまい、幅方向中央部で液溜りが途切れるタイミングが幅方向端部付近に比べて大きく遅れるため、図１６（ｂ）（３）に示すように終端４ｅは非常に大きな円弧となってしまう。

そこで、図１６（ｃ）に示すように、塗工液の吐出停止に合わせてスリットダイ１を下降して塗工ギャップを広げると、図１６（ｃ）（２）に示すように液溜りの途切れを促進でき、図１６（ｃ）（３）に示すように下面塗工部４の終端４ｅが円弧状になる程度が図１６（ｂ）（３）に比べて軽減されるものの、バックアップロール有りで基材３の上面に塗工する場合（図１５（ｃ）（３））に比べると悪化してしまうという問題がある。

図１６（ｄ）に示すように塗工液の吐出停止に合わせてスリットダイ１を上昇して塗工ギャップを狭くした場合は図１５（ｄ）（３）と同様に、図１６（ｄ）（２）に示すようにダイヘッド吐出部の液溜りを基材３側へ押し潰すことになり、図１６（ｄ）（３）に示すように下面塗工部４の終端４ｅでの塗布幅が広がってしまうため、通常は、塗工液の吐出停止に合わせてスリットダイ１を下降して塗工ギャップを広げる方法が用いられる。

そこで本発明は、上記課題を鑑み、基材にスリットダイを用いて塗工液を間欠的にかつ均一な厚みにて塗工しながら、下面塗工部の終端の直線性が良好な電池極板を形成できる、電池極板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の電池極板の製造方法は、走行する基材に対して、吐出口が前記基材の下面に対向して配置したスリットダイによって塗工液を間欠して吐出して下面塗工部と未塗工部を繰り返し形成し、前記下面塗工部が塗布された前記基材を、乾燥装置を通過させて乾燥させる電池極板の製造方法であって、前記スリットダイの吐出口からの塗工液の停止の前に、前記スリットダイの先端部の下流端の前記基材との隙間を変化させずに、前記スリットダイの先端部の上流端の前記基材との隙間を狭くする動作を完了し、この後に前記スリットダイへの塗工液の供給を停止する、ことを特徴とする。

また、前記基材は、前記下面塗工部を形成するよりも前に上面に塗工液を塗布して乾燥前の上面塗工部が形成されている、ことがより好ましい。

また、前記スリットダイへの塗工液の供給を停止させた後に、前記スリットダイの先端部の上流端の前記基材との隙間を変化させずに、前記スリットダイの先端部の下流端の前記基材との隙間を広くする、ことがより好ましい。

また、前記スリットダイの先端部の下流端の前記基材との隙間を変化させずに、前記スリットダイの先端部の上流端の前記基材との隙間を狭くした状態では、前記スリットダイの先端部の上流端を前記基材の下面に接触させる、ことがより好ましい。

また、前記基材に対する前記スリットダイの角度を変更することで、前記基材との前記隙間を変更する、ことがより好ましい。

本発明の電池極板の塗工装置は、走行する基材に対して、吐出口が前記基材の下面に対向して配置したスリットダイによって塗工液を間欠して吐出して下面塗工部と未塗工部を繰り返し形成し、前記下面塗工部が塗布された前記基材を、乾燥装置を通過させて乾燥させる電池極板の塗工装置において、前記スリットダイの先端部の下流端の前記基材との隙間と上流端の基材との隙間を個別に変更できる位置変更部を設け、前記位置変更部を、前記スリットダイの吐出口からの塗工液の停止の前に、前記スリットダイの先端部の下流端の前記基材との隙間を変化させずに、前記スリットダイの先端部の上流端の前記基材との隙間を狭くする動作を完了し、この後に前記スリットダイへの塗工液の供給を停止するよう構成した、ことを特徴とする。

また、前記下面塗工部を形成するよりも前に前記基材の上面に塗工液を塗布して乾燥前の上面塗工部を形成する第２のスリットダイを設ける、ことがより好ましい。

また、前記位置変更部は、前記スリットダイへの塗工液の供給を停止させた後に、前記スリットダイの先端部の上流端の前記基材との隙間を変化させずに、前記スリットダイの先端部の下流端の前記基材との隙間を広くする、ことがより好ましい。

また、前記位置変更部は、前記スリットダイの先端部の下流端の前記基材との隙間を変化させずに、前記スリットダイの先端部の上流端の前記基材との隙間を狭くした状態では、前記スリットダイの先端部の上流端を前記基材の下面に接触させる、ことがより好ましい。

また、前記位置変更部は、前記基材に対する前記スリットダイの角度を変更することで、前記基材との前記隙間を変更する、ことがより好ましい。

この構成によると、スリットダイの先端部の下流端の前記基材との隙間を変化させずに、前記スリットダイの先端部の上流端の前記基材との隙間を狭くする動作を完了し、この後に前記スリットダイへの塗工液の供給を停止するので、塗膜を均一な膜厚で間欠的に形成でき、間欠部での形状直線性も良好な電池極板を製造することができる。

本発明の電池極板の製造方法を実施する塗工装置の構成図 間欠時におけるスリットダイ先端部での（ａ）基材３の幅方向両縁部付近での液溜りの挙動を示す図と、（ｂ）幅方向中央部での液溜りの挙動を示す図 スリットダイ先端部での上流端ＨＵおよび下流端ＨＬの基材３との隙間と、塗工液の供給停止タイミングに関する動作フロー図 下面塗工部の終端形状を示す平面図 本発明の実施の形態２における（ａ）基材３の幅方向両縁部付近での液溜りの挙動と（ｂ）幅方向中央部での液溜りの挙動を示す動作フロー図 本発明の実施の形態３における間欠時における（ａ）基材３の幅方向両縁部付近での液溜りの挙動を示す図と（ｂ）幅方向中央部での液溜りの挙動を示す動作フロー図 同実施の形態のスリットダイ先端部での上流端ＨＵおよび下流端ＨＬの基材３との隙間と、塗工液の供給停止タイミングに関する動作フロー図 本発明の実施の形態４における（ａ）基材３の幅方向両縁部付近での液溜りの挙動を示す図と（ｂ）幅方向中央部での液溜りの挙動を示す動作フロー図 本発明の電池極板の製造方法を実施する実施の形態５の塗工装置の構成図 上記の各実施の形態の別の具体例を示す動作フロー図 スリットダイ先端部での上流端ＨＵを変化させながら塗工液の供給を停止する場合の、スリットダイ先端部での上流端ＨＵおよび下流端ＨＬの基材３との隙間と、塗工液の供給停止タイミングに関する動作フロー図 搬送中における基材３の撓みの状態を示す幅方向の断面図 （ａ）のＴ１〜Ｔ５は基材３の両縁部での塗工状態の経過と（ｂ）のＴ１〜Ｔ６は基材３の幅方向中央部での塗工状態の経過を示す図 基材３に形成した上面塗工部６を示す平面図 （ａ）バックアップロールを用いて上面塗工部６を塗工中の液溜りと、（ｂ）塗工ギャップが塗工中と同じで塗工液の吐出を停止した液溜まりと、（ｃ）塗工ギャップを大きくするとともに塗工液の吐出を停止した液溜まり、および（ｄ）塗工ギャップを小さくするとともに塗工液の吐出を停止した液溜まりの、上段（１）が側面図、中段（２）が上手側から見た図、下段（３）が平面図 （ａ）バックアップロールを用いずに下面塗工部４を塗工中の液溜りと、（ｂ）塗工ギャップが塗工中と同じで塗工液の吐出を停止した液溜まりと、（ｃ）塗工ギャップを大きくするとともに塗工液の吐出を停止した液溜まり、および（ｄ）塗工ギャップを小さくするとともに塗工液の吐出を停止した液溜まりの、上段（１）が側面図、中段（２）が上手側から見た図、下段（３）が平面図

以下、本発明の電池極板の製造方法を、具体的な各実施の形態に基づいて説明する。

（実施の形態１）
以下に、本発明における第１の実施形態について説明する。

図１は、水平に走行する基材３の下面に塗膜を形成する塗工装置８を示す。

塗工装置８は、巻出機（図示しない）より供給される基材３を、搬送ロール７を介して一定の速度で水平方向に搬送し、搬送ロール７より搬送方向９の下流側で基材３に対して鉛直下方に設置したスリットダイ１により塗工液を基材３の下面に基材３の長手方向に間欠的に塗布する。これによって基材３の下面には、塗工液が塗布された下面塗工部４と塗工液を塗布しない未塗工部５が繰り返し形成される。

下面塗工部４と未塗工部５が繰り返し形成された基材３は、乾燥装置１６を通過して塗布された塗工液が乾燥されて、巻取機（図示しない）にて回収される。

スリットダイ１にはタンク１０とポンプ１１とバルブ１２が、記載の順番で直列に接続されており、塗工液を定量供給することで、スリットダイ１の吐出口より定量吐出され、均一な厚みの塗膜を形成する。

スリットダイ１は基材３に対して塗工ギャップの空間を有して設置されている。用いられる塗工液の特性によっても異なるが、塗工ギャップは０．０１以上１．０ｍｍ以下程度設けられる。ポンプ１１は定量的かつ連続的に塗工液をスリットダイ１に供給する必要があり、例えば、スクリューポンプやダイアフラムポンプなどがあるが、脈動を考慮してスクリューポンプが選択されることが多い。

バルブ１２は詳細には図示しないが、リザーバとバルブ部を備えており、ポンプ１１から供給された塗工液が、流路を通ってリザーバに入った後に、流路を通ってバルブ部に向かい、その後、流路が２分岐されてバルブより排出される構造をしている。バルブ部からは、スリットダイ１に向かう流路と、タンク１０に向かう流路に分岐されており、ポンプ１１は連続的かつ定量的に塗工液を送りながら、バルブ１２のバルブ部をエアシリンダーにより切り替えることによって、間欠時にはスリットダイ１側に向かう塗工液をタンク１０側へ循環させ、間欠塗工を実現することができる。

タンク１０内には塗工液が常温常圧化にて常時充填されており、ポンプ１１に供給される。ポンプ１１からの塗工液供給量にもよるが、特に沈降しやすい塗工液を使用する場合は、図示しないミキサーなどで常時撹拌しておくことが望ましい。

塗工装置８の運転中のスリットダイ１の姿勢は、位置変更部１７によって制御されている。位置変更部１７は、下面塗工部４の終端４ｅに近づいた時に、スリットダイ１の先端部での上流端ＨＵおよび下流端ＨＬの基材３との隙間を制御するもので、スリットダイ先端部の下流端ＨＬの基材３との隙間と上流端ＨＵの基材３との隙間を個別に変更できる。

位置変更部１７の構成を、図２の動作フローと図３に基づいて説明する。

図２（ａ）は位置変更部１７によってスリットダイ１の姿勢がＴ１〜Ｔ６にわたって制御された場合の基材３の幅方向両縁部付近での液溜りの挙動を示している。Ｔ１が塗工中のスリットダイ１の姿勢を示す。このときのスリットダイ１の先端の上流端ＨＵおよび下流端ＨＬと基材３の下面との隙間は同じで、目的の厚さの塗膜を形成するに必要な塗工ギャップに設定されている。バルブ１２からスリットダイ１への塗工液の供給停止のタイミングは、図３に示すＴ２とＴ３の間のＴｓに設定されている。Ｔ６が下面塗工部４の終端４ｅでスリットダイ１から基材３への塗工液の供給が終了したタイミングを示している。このようにスリットダイ１の姿勢が制御した場合の幅方向中央部での液溜りの挙動を図２（ｂ）に示す。

図２（ａ）Ｔ１と図２（ｂ）Ｔ１に示す塗工中から、バルブ１２からスリットダイ１への塗工液の供給停止のタイミングＴｓよりも手前のＴ２に、スリットダイ１の姿勢が、先ず、図２（ａ）Ｔ２、（ｂ）Ｔ２に示すように、スリットダイ先端部の下流端ＨＬを支点として、基材３に対するスリットダイの角度を変更することで、スリットダイ先端部での下流端ＨＬの基材３との隙間を変化させず、上流端ＨＵの基材３との隙間をＴ１〜Ｔ２の期間で狭くする。Ｔ２〜Ｔ６の期間においてスリットダイ１の先端の上流端ＨＵは基材３の下面には当接していない。そして、スリットダイ１から基材３への塗工液の供給が終了したＴ６以降のタイミングに、上流端ＨＵの基材３との隙間を下流端ＨＬの基材３との隙間と同じになるまで戻す。

このように、上流端ＨＵの基材３との隙間をＴ２〜Ｔ６で狭くすることで、スリットダイ先端部と基材３との間の液溜りの体積が小さくなるため、基材３が撓みやすく上下動が不安定な基材３の幅方向中央部においても、間欠時に液溜りの表面張力により引き込まれる挙動が制限される。そのため、幅方向端部付近での挙動に比べて幅方向中央部で液溜りが途切れるタイミングが遅れるということが抑制でき、図１３と図１４で説明したような終端４ｅでの直線性が悪化することなく、図４に示すような良好な間欠形状をもつ電池極板が形成できる。

また、スリットダイ先端部での下流端ＨＬの基材３との隙間を変化させず、上流端ＨＵの基材３との隙間を狭くするため、下流端ＨＬの基材３との隙間が確保されているため、図１５（ｄ）（３）および図１６（ｄ）（３）に示すような、終端の塗布幅が広がる問題は生じない。

（実施の形態２）
図５は実施の形態２の動作フローを示す。

実施の形態１の位置変更部１７では、図２（ａ）（ｂ）に示したようにＴ２〜Ｔ６において、スリットダイ先端部での上流端ＨＵは基材３の下面には当接していない。これに対して実施の形態２では、スリットダイ先端部での上流端ＨＵが基材３の下面には当接している点だけが、実施の形態１とは異なる。

図５（ａ）は基材３の幅方向両縁部付近での液溜りの挙動を示し、図５（ｂ）は幅方向中央部での液溜りの挙動を示す。

図５（ａ）Ｔ１と図５（ｂ）Ｔ１に示す塗工中から、バルブ１２からスリットダイ１への塗工液の供給停止のタイミングＴｓよりも手前のＴ２に、スリットダイ１の姿勢が、先ず、図５（ａ）Ｔ２と図５（ｂ）Ｔ２に示すように、スリットダイ先端部の下流端ＨＬを支点として、基材３に対するスリットダイ１の角度を変更する。このときスリットダイ先端部の上流端ＨＵが基材３の下面に当接するまでスリットダイ１を回動させる。スリットダイ先端部の上流端ＨＵが基材３の下面に当接したこの状態は、Ｔ６まで継続する。

このように、スリットダイ先端部の上流端ＨＵと基材３とを接触させることで、スリットダイ先端部と基材３との間の液溜りの体積を実施の形態１に比べて更に小さくでき、基材３を下側から支持する効果も得られるため、基材３が撓みやすく上下動が不安定な基材３の幅方向中央部において、間欠時に液溜りの表面張力により引き込まれる挙動を実施の形態１に比べて更に制限できる。

この実施の形態２におけるスリットダイ先端部での上流端ＨＵおよび下流端ＨＬの基材３との隙間と、塗工液の供給停止タイミングを定性的に図示した場合は、実施の形態１の場合の図３と同じである。

（実施の形態３）
図６と図７は実施の形態３を示す。

実施の形態１の位置変更部１７では、図２（ａ）（ｂ）に示したようにＴ２〜Ｔ６において、スリットダイ先端部での下流端ＨＬは、Ｔ１における下流端ＨＬと同じ位置であって、スリットダイ先端部と基材３の下面との隙間がＴ２〜Ｔ６において同じであった。これに対して実施の形態３では、Ｔ５〜Ｔ６において、スリットダイ先端部が上流端ＨＵを支点にして下流端ＨＬが、下流端ＨＬと基材３との隙間を広くする方向に回動している点だけが、実施の形態１とは異なる。

図６（ａ）は基材３の幅方向両縁部付近での液溜りの挙動を示し、図６（ｂ）は幅方向中央部での液溜りの挙動を示す。図７は実施の形態３におけるスリットダイ先端部での上流端ＨＵおよび下流端ＨＬの基材３との隙間と、塗工液の供給停止タイミングを示している。

図６および図７に示すように、図６（ａ）Ｔ１と図６（ｂ）Ｔ１に示す塗工中から、図６（ａ）Ｔ２と図６（ｂ）Ｔ２に示すように、スリットダイ先端部の下流端ＨＬを支点として、基材３に対するスリットダイ１の角度を変更することで、スリットダイ先端部での下流端ＨＬの基材３との隙間を変化させず、上流端ＨＵの基材３との隙間を狭くし、その後、塗工液の供給を停止させる。そして更に、図６（ａ）Ｔ５，Ｔ６と図６（ｂ）Ｔ５，Ｔ６に示すように、スリットダイ先端部の上流端ＨＵを支点として、基材３に対するスリットダイの角度を変更することで、スリットダイ先端部での上流端ＨＵの基材３との隙間を変化させずに、下流端ＨＬと基材３との隙間を広くする。

このようにＴ５〜Ｔ６において、スリットダイ先端部での下流端ＨＬと基材３との隙間を広くすることで、スリットダイ吐出口の液溜りが途切れることを促進できるため、幅方向端部付近に比べて幅方向中央部で液溜りが途切れるタイミングが遅れるという挙動を実施の形態１に比べて更に抑制できる。その結果、特に撓みが生じ易い、例えば電池の高容量化において要望される塗工重量の重い塗工条件や肉厚の薄い基材３の場合においても、図１３、図１４に示したような終端部での直線性が悪化することなく、良好な間欠形状をもつ電池極板が形成できる。

また、実施の形態３によると、図１５（ｄ）（３）および図１６（ｄ）（３）に示すような、終端で塗布幅が広がる問題は生じない。

（実施の形態４）
図８は実施の形態４の動作フローを示す。

実施の形態２の位置変更部１７では、図５（ａ）（ｂ）に示したようにＴ２〜Ｔ６において、スリットダイ先端部での上流端ＨＵは基材３の下面に当接するとともに、スリットダイ先端部での下流端ＨＬの位置がＴ１〜Ｔ６において同じであった。これに対して実施の形態４では、Ｔ５〜Ｔ６において、スリットダイ先端部での上流端ＨＵを支点として基材３に対するスリットダイ１の角度を変更することで、下流端ＨＬと基材３との隙間を広くしている点だけが、実施の形態２とは異なる。

図８（ａ）は基材３の幅方向両縁部付近での液溜りの挙動を示し、図８（ｂ）は幅方向中央部での液溜りの挙動を示す。

このように、実施の形態２の動作フローに加えて、スリットダイ先端部での下流端ＨＬと基材３との隙間を広くすることで、スリットダイ吐出口の液溜りが途切れることを促進できるため、幅方向端部付近に比べて幅方向中央部で液溜りが途切れるタイミングが遅れるという挙動を実施の形態２に比べて更に抑制できる。

この実施の形態４におけるスリットダイ先端部での上流端ＨＵおよび下流端ＨＬの基材３との隙間と、塗工液の供給停止タイミングを定性的に図示した場合は、実施の形態３の場合の図７と同じである。

その結果、特に撓みが生じ易い、例えば電池の高容量化において要望される塗工重量の重い塗工条件や肉厚の薄い基材３の場合においても、図１３、図１４に示したような終端での直線性が悪化することなく、良好な間欠形状をもつ電池極板が形成できる。また、本実施の形態によると、図１５（ｄ）（３）および図１６（ｄ）（３）に示すような、終端の塗布幅が広がる問題は生じない。

（実施の形態５）
図９は水平に走行する基材３の両面に塗膜を形成する実施の形態５の塗工装置８を示す。

塗工装置８は、巻出機（図示しない）より供給される基材３をバックアップロール１８から搬送ロール７の順で搬送され、搬送ロール７以降は一定の速度で水平方向に搬送される。

バックアップロール１８に対向してスリットダイ２が空間を有して設置されている。このスリットダイ２により基材３の上面に上面塗工部６を形成する。スリットダイ２にはタンク１３とポンプ１４とバルブ１５が、記載の順番で直列に接続されており、塗工液を定量供給することで、スリットダイ２の吐出口より定量吐出され、均一な厚みの塗膜の上面塗工部６を形成する。

その後、上面塗工部６はバックアップロール１８および搬送ロール７によって搬送方向９に向かって搬送される。その後、既に上面に乾燥前の上面塗工部６が形成されている基材３の下面に、実施の形態１と同様の構成で、スリットダイ１とタンク１０とポンプ１１とバルブ１２によって下面塗工部４が形成される。上面塗工部６と下面塗工部４が形成された基材３は、乾燥装置１６を通過して塗布された塗工液が乾燥されて、巻取機（図示しない）にて回収される。

ポンプ１１およびポンプ１４は互いに異なる系統であることが望ましく、またバルブ１２およびバルブ１５も互いに異なる系統であることが望ましいが、タンク１０およびタンク１３は同じ系統であっても良い。

またバルブ１５はスリットダイ２に向かう配管と、タンク１３に向かう配管に分岐されており、ポンプ１４は連続的かつ定量的に塗工液を送りながら、バルブ１５を切り替えることによってスリットダイ２側に向かう塗工液をタンク１３側へ循環させ、上面塗工部６を間欠的に形成することができる。

間欠塗工時におけるスリットダイ１の先端部での上流端ＨＵおよび下流端ＨＬの基材３との隙間の制御は、前述の実施の形態１〜４に記載と同様に、位置変更部１７によって、基材３に対するスリットダイ１の角度を変更することで、スリットダイ先端部での下流端ＨＬと基材３との隙間を変化させず上流端ＨＵと基材３との隙間を狭く、もしくは上流端ＨＵと基材３を接触させる。もしくは更にその後、スリットダイ先端部の上流端ＨＵを支点として基材３に対するスリットダイの角度を変更することで、スリットダイ先端部での上流端ＨＵの基材３との隙間を変化させず、下流端ＨＬと基材３との隙間を広くすることで、図１３、図１４に示したような終端部での直線性が悪化することなく、図４に示すような良好な間欠形状をもつ電池極板が形成できる。更に、図１５（ｄ）（３）および図１６（ｄ）（３）に示すような、塗布幅の広がる問題は生じない。

なお、上記の各実施の形態においては、位置変更部１７を図３、図７に示したように、スリットダイ１先端部の上流端ＨＵの基材３との隙間を変化させた後のタイミングＴｓにスリットダイ１への塗工液の供給を停止していたが、図１０または図１１に示すように、スリットダイ先端部の上流端ＨＵの基材３との隙間を変化させる途中で塗工液の供給を停止させるように位置変更部１７を構成した場合においても、同様に間欠部の良好な終端形状が得られている。

（実施例１）
実施の形態１〜４において、幅１３００ｍｍの銅箔の基材３に塗工液のウェット膜厚２００μｍまたは３００μｍ、塗工長さ１ｍ、未塗工部５の長さ１５ｃｍ、塗工速度３５ｍ／分にて、１０００ｍ塗工した場合での下面塗工部４における塗工液尾引き不良発生率についての結果を表１に示す。

ここで、ウェット膜厚２００μｍの場合は、塗工中のスリットダイ先端部の上流端ＨＵおよび下流端ＨＬの基材３との隙間を２００μｍ、間欠時に狭くした上流端ＨＵの基材３との隙間を３０μｍ、基材３と接触させる場合の隙間は０μｍとし、塗工液供給停止後にスリットダイ先端部の下流端ＨＬと基材３との隙間を広くする場合は、隙間を４００μｍとした。

ウェット膜厚３００μｍの場合は、塗工中のスリットダイ先端部の上流端ＨＵおよび下流端ＨＬの基材３との隙間を３００μｍ、間欠時に狭くしたスリットダイ先端部の上流端ＨＵの基材３との隙間を３０μｍ、基材３と接触させる場合の隙間は０μｍとし、塗工液供給停止後にスリットダイ先端部の下流端ＨＬと基材３との隙間を広くする場合は、隙間を５００μｍとした。

なお、尾引きは塗工厚みが厚くなるほど、塗工速度が速くなるほど発生し易い傾向にある。また、良否判定基準として図１４の尾引き長さＹ＝１．５ｍｍを超えるものを不良とした。比較例として、図１６（ｂ），図１６（ｃ）に示す従来技術で同様に実施した尾引き不良率を表１に合わせて示す。

このように、スリットダイ先端部の下流端ＨＬを支点として、スリットダイ先端部の下流端ＨＬの基材３との隙間を変化させずに、スリットダイ先端部の上流端ＨＵの基材３との隙間を狭くした後、塗工液の供給を停止する、もしくは更にその後、スリットダイ先端部の上流端ＨＵを支点として基材３に対するスリットダイの角度を変更した。

スリットダイ先端部での上流端ＨＵの基材３との隙間を変化させず、下流端ＨＬと基材３との隙間を広くすることで、一定の速度で水平方向搬送中にバックアップロールを用いずに基材３の下面に塗膜を形成する場合でも、基材自身の重量や塗工された塗工液の重量の影響により、搬送中での基材幅方向の撓みが生じ易くなること、および特に基材幅方向中央部が上下方向に不安定な状態で搬送されることにより終端４ｅにおいて液溜りが途切れて表面張力により縮もうとする挙動に基材３が引き込まれることなく、幅方向にわたり直線性の良好な終端形状を持つ電池極板を得ることができる。

（実施例２）
基材３の両面に塗膜を形成する図９に示した実施の形態５の塗工装置８において、ウェット膜厚を基材３の上面と下面に１００μｍまたは２００μｍとしたた他は全て実施例１と同じ条件とした場合の下面塗工部４における塗工液尾引き不良発生率についての結果を表２に示す。

ここで、ウェット膜厚１００μｍの場合は、塗工中のスリットダイ先端部の上流端ＨＵおよび下流端ＨＬの基材３との隙間を１００μｍ、間欠時に狭くしたスリットダイ先端部の上流端ＨＵの基材３との隙間を２０μｍ、基材３と接触させる場合の隙間は０μｍとし、塗工液供給停止後にスリットダイ先端部の下流端ＨＬと基材３との隙間を広くする場合は、隙間を３００μｍとした。また、ウェット膜厚２００μｍの場合は、塗工中のスリットダイ先端部の上流端ＨＵおよび下流端ＨＬの基材３との隙間を２００μｍ、間欠時に狭くしたスリットダイ先端部の上流端ＨＵの基材３との隙間を２０μｍ、基材３と接触させる場合の隙間は０μｍとし、塗工液供給停止後にスリットダイ先端部の下流端ＨＬと基材３との隙間を広くする場合は、隙間を４００μｍとした。

このように、スリットダイ先端部の下流端ＨＬを支点として、スリットダイ先端部の下流端ＨＬの基材３との隙間を変化させずに、スリットダイ先端部の上流端ＨＵの基材３との隙間を狭くした後、塗工液の供給を停止する、もしくは更にその後、スリットダイ先端部の上流端ＨＵを支点として、基材３に対するスリットダイの角度を変更することで、スリットダイ先端部での下流端ＨＬの基材３との隙間を変化させず、下流端ＨＬと基材３との隙間を広くすることで、一定の速度で水平方向搬送中にバックアップロールを用いずに基材３の両面に塗膜を形成する場合でも、基材自身の重量や塗工された塗工液の重量の影響により搬送中での基材幅方向の撓みが生じ易くなること、および特に基材幅方向中央部が上下方向に不安定な状態で搬送されることにより塗布終端部において液溜りが途切れて表面張力により縮もうとする挙動に基材３が引き込まれることなく、幅方向にわたり直線性の良好な終端形状を持つ電池極板を得ることができる。

（実施例３）
塗工速度を５０ｍ／分とした他は、全て実施例１と同じ条件とした場合の下面塗工部４における塗工液尾引き不良発生率についての結果を表３に示す。

ここで、ウェット膜厚２００μｍの場合は、塗工中のスリットダイ先端部の上流端ＨＵおよび下流端ＨＬの基材３との隙間を２００μｍ、間欠時に狭くしたスリットダイ先端部の上流端ＨＵの基材３との隙間を３０μｍ、基材３と接触させる場合の隙間は０μｍとし、塗工液供給停止後にスリットダイ先端部の下流端ＨＬと基材３との隙間を広くする場合は、隙間を４００μｍとした。また、ウェット膜厚３００μｍの場合は、塗工中のスリットダイ先端部の上流端ＨＵおよび下流端ＨＬの基材３との隙間を３００μｍ、間欠時に狭くしたスリットダイ先端部の上流端ＨＵの基材３との隙間を３０μｍ、基材３と接触させる場合の隙間は０μｍとし、塗工液供給停止後にスリットダイ先端部の下流端ＨＬと基材３との隙間を広くする場合は、隙間を５００μｍとした。

このように、スリットダイ先端部の下流端ＨＬを支点として、スリットダイ先端部の下流端ＨＬの基材３との隙間を変化させずに、スリットダイ先端部の上流端ＨＵの基材３との隙間を狭くした後、塗工液の供給を停止する、もしくは更にその後、スリットダイ先端部の上流端ＨＵを支点として、基材３に対するスリットダイの角度を変更することで、スリットダイ先端部での上流端ＨＵの基材３との隙間を変化させず、下流端ＨＬと基材３との隙間を広くすることで、一定の速度で水平方向搬送中にバックアップロールを用いずに基材３の下面に下面塗工部４を高速に塗布形成する場合でも、基材自身の重量や塗工された塗工液の重量の影響により、搬送中での基材幅方向の撓みが生じ易くなること、および特に基材幅方向中央部が上下方向に不安定な状態で搬送されることにより塗布終端部において液溜りが途切れて表面張力により縮もうとする挙動に基材３が引き込まれることなく、幅方向にわたり直線性の良好な終端形状を持つ電池極板を得ることができる。

（実施例４）
塗工速度を５０ｍ／分とした他は、全て実施例２と同じ条件とした場合の下面塗工部４における塗工液尾引き不良発生率についての結果を表４に示す。

ここで、ウェット膜厚１００μｍの場合は、塗工中のスリットダイ先端部の上流端ＨＵおよび下流端ＨＬの基材３との隙間を１００μｍ、間欠時に狭くしたスリットダイ先端部の上流端ＨＵの基材３との隙間を２０μｍ、基材と接触させる場合の隙間は０μｍとし、塗工液供給停止後にスリットダイ先端部の下流端ＨＬと基材３との隙間を広くする場合は、隙間を３００μｍとした。また、ウェット膜厚２００μｍの場合は、塗工中のスリットダイ先端部の上流端ＨＵおよび下流端ＨＬの基材３との隙間を２００μｍ、間欠時に狭くしたスリットダイ先端部の上流端ＨＵの基材３との隙間を２０μｍ、基材３と接触させる場合の隙間は０μｍとし、塗工液供給停止後にスリットダイ先端部の下流端ＨＬと基材３との隙間を広くする場合は、隙間を４００μｍとした。

このように、スリットダイ先端部の下流端ＨＬを支点として、スリットダイ先端部の下流端ＨＬの基材３との隙間を変化させずに、スリットダイ先端部の上流端ＨＵの基材３との隙間を狭くした後、塗工液の供給を停止する、もしくは更にその後、スリットダイ先端部の上流端ＨＵを支点として、基材３に対するスリットダイ１の角度を変更することで、スリットダイ先端部での上流端ＨＵの基材３との隙間を変化させず、下流端ＨＬと基材３との隙間を広くすることで、一定の速度で水平方向搬送中にバックアップロールを用いずに基材３の両面に塗膜を形成する場合に、下面塗工部４を高速に塗布形成する場合でも、基材自身の重量や塗工された塗工液の重量の影響により、搬送中での基材幅方向の撓みが生じ易くなること、および特に基材幅方向中央部が上下方向に不安定な状態で搬送されることにより塗布終端部において液溜りが途切れて表面張力により縮もうとする挙動に基材３が引き込まれることなく、幅方向にわたり直線性の良好な終端形状を持つ電池極板を得ることができる。

本発明は、基材に間欠的に塗膜を形成可能となることから、特に、リチウムイオン二次電池などの高容量化に寄与する。

１，２ スリットダイ
３ 基材
４ 下面塗工部
５ 未塗工部
６ 上面塗工部
７ 搬送ロール
８ 塗工装置
９ 基材の搬送方向
１０，１３ タンク
１１，１４ ポンプ
１２，１５ バルブ
１６ 乾燥装置
１７ 位置変更部
１８ バックアップロール
ＨＵ スリットダイ１の先端部の上流端
ＨＬ スリットダイ１の先端部の下流端

Claims (10)

1. 走行する基材に対して、吐出口が前記基材の下面に対向して配置したスリットダイによって塗工液を間欠して吐出して下面塗工部と未塗工部を繰り返し形成し、前記下面塗工部が塗布された前記基材を、乾燥装置を通過させて乾燥させる電池極板の製造方法であって、
   前記スリットダイの吐出口からの塗工液の停止の前に、
   前記スリットダイの先端部の下流端の前記基材との隙間を変化させずに、前記スリットダイの先端部の上流端の前記基材との隙間を狭くする動作を完了し、
   この後に前記スリットダイへの塗工液の供給を停止する、電池極板の製造方法。
2. 前記基材は、
   前記下面塗工部を形成するよりも前に上面に塗工液を塗布して乾燥前の上面塗工部が形成されている、請求項１記載の電池極板の製造方法。
3. 前記スリットダイへの塗工液の供給を停止させた後に、
   前記スリットダイの先端部の上流端の前記基材との隙間を変化させずに、前記スリットダイの先端部の下流端の前記基材との隙間を広くすることを特徴とする、請求項１または２記載の電池極板の製造方法。
4. 前記スリットダイの先端部の下流端の前記基材との隙間を変化させずに、前記スリットダイの先端部の上流端の前記基材との隙間を狭くした状態では、前記スリットダイの先端部の上流端を前記基材の下面に接触させることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の電池極板の製造方法。
5. 前記基材に対する前記スリットダイの角度を変更することで、前記基材との前記隙間を変更することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の電池極板の製造方法。
6. 走行する基材に対して、吐出口が前記基材の下面に対向して配置したスリットダイによって塗工液を間欠して吐出して下面塗工部と未塗工部を繰り返し形成し、前記下面塗工部が塗布された前記基材を、乾燥装置を通過させて乾燥させる電池極板の塗工装置において、
   前記スリットダイの先端部の下流端の前記基材との隙間と上流端の基材との隙間を個別に変更できる位置変更部を設け、
   前記位置変更部を、前記スリットダイの吐出口からの塗工液の停止の前に、前記スリットダイの先端部の下流端の前記基材との隙間を変化させずに、前記スリットダイの先端部の上流端の前記基材との隙間を狭くする動作を完了し、この後に前記スリットダイへの塗工液の供給を停止するよう構成した、電池極板の塗工装置。
7. 前記下面塗工部を形成するよりも前に前記基材の上面に塗工液を塗布して乾燥前の上面塗工部を形成する第２のスリットダイを設けた、請求項６記載の電池極板の塗工装置。
8. 前記位置変更部は、
   前記スリットダイへの塗工液の供給を停止させた後に、
   前記スリットダイの先端部の上流端の前記基材との隙間を変化させずに、前記スリットダイの先端部の下流端の前記基材との隙間を広くすることを特徴とする、請求項６または７記載の電池極板の塗工装置。
9. 前記位置変更部は、
   前記スリットダイの先端部の下流端の前記基材との隙間を変化させずに、前記スリットダイの先端部の上流端の前記基材との隙間を狭くした状態では、前記スリットダイの先端部の上流端を前記基材の下面に接触させることを特徴とする、請求項６〜８の何れかに記載の電池極板の塗工装置。
10. 前記位置変更部は、
    前記基材に対する前記スリットダイの角度を変更することで、前記基材との前記隙間を変更することを特徴とする、請求項６〜９の何れかに記載の電池極板の塗工装置。

Images