KR101444541B1 - 전극의 제조 방법과 그 제조 방법에 의해 제조되는 전극 - Google Patents

전극의 제조 방법과 그 제조 방법에 의해 제조되는 전극 Download PDF

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KR101444541B1
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Abstract

본 발명의 과제는 간이한 부품과 간이한 방법으로 도포 시공 개시단부의 도포 시공막 두께의 돌출을 억제하면서 간헐 도포 시공을 실현할 수 있는 제조 방법을 제공하는 것이다.
도포 시공제를 수납하는 탱크(1)와, 이 탱크(1) 내의 도포 시공제를 압송하는 공급 펌프(4)와, 이 압송되는 도포 시공제를 공급하는 도포 시공제 공급 통로(3)를 간헐적으로 차단하는 도포 시공제 간헐 공급 수단(12, 21)과, 이 도포 시공제 간헐 공급 수단으로부터 공급되는 도포 시공제를 집전체(5) 위에 도포하는 도포 수단(2)을 구비하고, 도포 시공제 간헐 공급 수단(21)은 도포 시공 개시로부터 도포 시공제의 토출량이 일정해질 때까지 도포 시공제 공급 통로(3)의 통로 단면적을 작은 측으로부터 큰 측으로 변경하는 통로 단면적 변경 수단(24)을 갖는다.

Description

전극의 제조 방법과 그 제조 방법에 의해 제조되는 전극{METHOD FOR MANUFACTURING ELECTRODE AND ELECTRODE MANUFACTURED BY THEREOF}
본 발명은 리튬 이온 2차 전지용 전극 등의 전극의 제조 방법과 그 제조 방법에 의해 제조되는 전극에 관한 것이다.
도포 시공제를 간헐적으로 공급하는 도포 시공제 간헐 공급 수단에 의해 다이헤드에 도포 시공제를 공급하고, 공급한 도포 시공제를 다이헤드에 의해 연속 주행하는 집전체 위에 도포하는 간헐 도포 방법이 있다. 이 간헐 도포 방법에서는, 도포 시공 개시단부의 도포 시공막 두께가 돌출되어, 후공정에서의 건조 시에 건조 불량을 일으키거나, 프레스 공정에서 탈락이 발생하거나 한다. 이로 인해, 다이헤드에 도포 시공제를 간헐적으로 공급하는 3방향 밸브와, 도포 정지 시에 다이헤드 내부의 도포 시공제를 흡인하는 흡인 펌프를 부여한 것이 있다(특허 문헌 1 참조).
일본 특허 출원 공개 제2008－243658호 공보
그러나 상기 특허 문헌 1의 기술에서는, 흡인 펌프 등의 고가의 부품이 필요할 뿐만 아니라, 도포 시공 종단부를 형성할 때는 흡인 펌프의 작동과 동시에 도포 시공제가 탱크로 복귀되도록 3방향 밸브를 전환하는 등의 복잡한 제어도 필요하다.
따라서 본 발명은, 간이한 부품과 간이한 방법으로 도포 시공 개시단부의 도포 시공막 두께의 돌출을 억제하면서 간헐 도포 시공을 실현할 수 있는 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 전극의 제조 방법에서는, 도포 시공제를 수납하는 탱크와, 이 탱크 내의 도포 시공제를 압송하는 공급 펌프와, 이 압송되는 도포 시공제를 공급하는 도포 시공제 공급 통로를 간헐적으로 차단하는 도포 시공제 간헐 공급 수단과, 이 도포 시공제 간헐 공급 수단으로부터 공급되는 도포 시공제를 집전체 위에 도포하는 도포 수단을 구비하고 있다. 그리고 본 발명의 전극의 제조 방법에서는, 상기 도포 시공제 간헐 공급 수단이, 도포 시공 개시로부터 도포 시공제의 토출량이 일정해질 때까지 상기 도포 시공제 공급 통로의 통로 단면적을 작은 측으로부터 큰 측으로 변경하는 통로 단면적 변경 수단을 갖고 있다.
본 발명에 따르면, 통로 단면적을 처음에는 작게 그 후에 크게 하므로, 도포 시공 개시 시의 토출량이 적어져, 도포 시공제의 돌입압이나 토출량의 변화를 억제할 수 있다. 이에 의해, 도포 시공 개시단부의 도포 시공막 두께를 균일화할 수 있어, 건조 공정에서의 건조 불량이나, 프레스 공정에서의 탈락을 방지할 수 있어 양호한 전극을 형성할 수 있다. 이 경우, 통로 단면적 변경 수단 등의 간이한 부품과, 통로 단면적을 변경만 하는 간이한 방법으로 도포 시공 개시단부의 도포 시공막 두께의 돌출을 억제하면서 간헐 도포 시공을 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 전극 제조 장치의 개략도다.
도 2는 제1 실시 형태의 도포 시공 밸브의 일부 개략 단면도다.
도 3은 비교예의 도포 시공 밸브의 일부 개략 단면도다.
도 4는 제1 내지 제3 실시예의 도포 시공 밸브의 일부 개략 단면도다.
도 5는 제4 실시예의 도포 시공 밸브의 일부 개략 단면도다.
도 6은 제5 실시예의 도포 시공 밸브의 일부 개략 단면도다.
도 7은 도포 시공 밸브의 단차부와 밸브 로드 스트로크량의 차이에 의한 도포 시공 개시단부의 돌출막 두께 비율을 정리한 표이다.
도 8은 제1 실시예와 비교예의 각 도포 시공 밸브를 사용해서 간헐적으로 전극을 형성했을 때의 건조 후의 도포 시공막 두께의 분포도다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 전극 제조 장치의 개략도다. 전극을 제조하는 공정에는, 도포 시공 공정, 건조 공정, 프레스 공정 등이 포함되지만, 여기에서는 주로 도포 시공 공정에 대해서 설명한다. 또, 여기에서의 전극은 리튬 이온 2차 전지용의 전극이다.
도 1에 있어서, 도포 시공제 탱크(1)에는 슬러리 상태의 도포 시공제가 채워져 있다. 도포 시공제는 Li 금속 산화물의 정극 활물질, 도전재, 바인더를 유기 용매 중에서 혼련·희석한 것이다.
도포 시공제 탱크(1)와 다이헤드(2)는 도포 시공제 공급 통로(3)에 의해 접속되어 있다. 도포 시공제 탱크(1)에 채워져 있는 도포 시공제는 공급 펌프(4)를 사용하여, 다이헤드(2)에 연속적으로 공급된다. 공급 펌프(4)는 일정압의 도포 시공제를 토출하는 것이다.
다이헤드(2)는, 끝이 가늘어지는 형상으로 형성되어 있는 립(2a)을 갖는다. 쌍을 이루는 립(2a)은 간극을 두고 대향하고, 슬릿 형상의 토출구(2b)를 형성하고 있다. 다이헤드(2)는 띠 형상의 금속 집전체(5)의 일면에 대향하고, 백업 롤(6)에 의해 반송되는 금속 집전체(5)에 대하여 다이헤드(2)의 토출구(2b)로부터 도포 시공제를 도포한다.
공급 롤(7)로부터 권취 롤(8)까지, 백업 롤(6)을 사이에 두고 금속 집전체(5)가 권회되어 있다. 모터(도시하지 않음)에 의해 회전하는 권취 롤(8)이, 금속 집전체(5)를 권회하고 있는 공급 롤(7)로부터 금속 집전체(5)를 권취하면서 금속 집전체(5)를 이동시키고, 그 동안에 금속 집전체(5)로의 도포 시공제의 도포 및 도포한 도포 시공제의 건조가 행해진다.
공급 펌프(4)와 다이헤드(2) 사이의 도포 시공제 공급 통로(3)로부터 분기해서 탱크(1)로 복귀되는 리턴 통로(11)를 구비하고, 이 리턴 통로(11)에 개폐 밸브로서의 리턴 밸브(12)를 설치하고 있다. 리턴 밸브(12)는 리턴 통로(11)를 개폐하기 위한 것이다. 리턴 밸브(12)를 개방 상태로 하면, 도포 시공제는 다이헤드(2)에 공급되지 않고 도포 시공제 펌프(1)로 복귀된다. 리턴 밸브(12)를 폐쇄 상태로 전환했을 때에는, 도포 시공제는 도포 시공제 펌프(1)로 복귀되지 않고 다이헤드(2)로 공급된다.
또한, 리턴 통로(11)의 분기부와 다이헤드(2) 사이의 도포 시공제 공급 통로(3)에 도포 시공 밸브(21)를 구비한다. 도포 시공 밸브(21)는 도포 시공제 공급 통로(3)를 개폐하기 위한 것이다.
2개의 밸브(12, 21)는 모두 전동이며 제어 회로(15)에 의해 그 개폐가 제어된다.
제어 회로(15)에서는, 도포 시공을 행하지 않을 때에는 리턴 밸브(12)를 완전 개방 상태로 전환하여, 공급 펌프(4)에 의해 압송되는 도포 시공제를 도포 시공제 탱크(1)로 빠르게 복귀시킨다. 간헐 도포 시공을 개시할 때에는 리턴 밸브(12)를 완전 폐쇄 상태로 전환하는 동시에 도포 시공 밸브(21)를 개방하여, 도포 시공제를 다이헤드(2)로 압송한다. 다이헤드(2)의 토출구(2b)로부터 도포 시공제가, 회전하는 백업 롤(6) 위를 흐르는 금속 집전체(5) 위로 토출되어, 도포 시공된다. 간헐 도포 시공을 종료할 때에는 도포 시공 밸브(14)를 완전 폐쇄 상태로 하는 동시에, 리턴 밸브(12)를 완전 개방 상태로 전환하여, 도포 시공제를 도포 시공제 탱크(1)로 복귀시킨다.
본 실시 형태에서는, 도포 시공 밸브(21)가 개방되어 있는 동안만, 다이헤드(2)의 토출구(2b)로부터 도포 시공제가 금속 집전체(5) 위로 토출되므로, 금속 집전체(5) 위에는, 도 1 상단에 도시한 바와 같이, 도포 시공제가 소정의 간격을 두고 간헐적으로(불연속으로) 도포된다. 간헐적으로 도포된 도포 시공제는 건조 공정에서 건조되고, 프레스 공정에서는 금속 집전체 위의 도포 시공제에 일정압의 롤러를 거는 것에 의해 도포 시공막 두께가 소정값으로 조정된다. 이와 같이 건조되어 형태가 조정된 도포 시공제는 정극 활물질층(9)으로서 기능을 한다. 금속 집전체(5)의 한쪽 면에 정극 활물질층(9)을 형성한 후의 공정에서는, 상기와 마찬가지로 하여 금속 집전체의 다른 쪽 면에도 정극 활물질층(9)이 형성된다. 이 경우, 금속 집전체의 표리 동일한 위치에 정극 활물질층(9)이 형성되어, 정극(전극)이 완성된다.
도 2는 제1 실시 형태의 도포 시공 밸브(21)의 일부 개략 단면도다. 도 2 좌측은 제1 실시 형태의 도포 시공 밸브(21)의 완전 폐쇄 상태를, 도 2 중앙은 제1 실시 형태의 도포 시공 밸브(21)의 절반 개방 상태를, 도 2 우측은 제1 실시 형태의 도포 시공 밸브(21)의 완전 개방 상태를 도시하고 있다.
도포 시공 밸브(21)는 밸브 플랜지(22), 밸브 본체(23), 단차부(24), 밸브 로드(27), 밸브 로드 구동 모터 유닛(28)으로 주로 구성되어 있다.
우선, 원통 형상의 밸브 플랜지(22)는, 그 내면(22a)에 형성되는 내부 통로(22b)를 도포 시공제 공급 통로(3)의 일부로 하고 있다. 도포 시공제는, 예를 들어 밸브 플랜지(22)의 내부 통로(22b)의 하방 개구단부(22c)로부터 침입하고, 상방 개구단부(22d)로부터 외부로 토출된다. 이 밸브 플랜지(22)에 대하여, 상방으로부터 밸브 플랜지(22)의 상방 개구단부(22d)를 차단·개방하는 원반 형상의 밸브 본체(23)가 설치되어 있다.
밸브 플랜지(22)의 중심에 위치해서 밸브 로드(27)가 설치되고, 이 밸브 로드의 상단부는 밸브 본체의 중심을 관통하고 있다. 밸브 로드(27)의 상단부는 밸브 본체(23)에 고정되어, 밸브 로드(27)가 상하 방향으로 스트로크할 때, 밸브 본체(23)가 밸브 플랜지(22)의 상방 개구단부(22d)를 차단·개방한다. 여기서, 밸브 로드(27)가 「스트로크」한다고 하는 것은, 밸브 로드(27)가 상하 방향으로 왕복 이동하는 것을 말한다.
또한, 밸브 본체(23)에는 밸브 본체(23)가 밸브 플랜지(22)의 상방 개구단부(22d)와 접촉한 상태에서, 밸브 플랜지(22) 내로 돌출하는 원기둥 형상의 단차부(24)(통로 단면적 변경 수단)를 구비한다. 단차부(24)는 밸브 로드(27)와 공간적인 위치가 겹치므로, 단차부(24)를 밸브 로드(27)와 일체로 형성해도 상관없다.
밸브 로드(27)와 일체 이동하는 밸브 본체(23)가 상방 개구단부(22d)의 개방을 개시하고나서 단차부(24)가 상방 개구단부(22d)를 빠져나오기까지의 동안, 단차부(24)의 원통 형상 측면(24a)과 밸브 플랜지 내면(22a) 사이의 내부 통로(22b)를 도포 시공제가 통과한다. 한편, 밸브 로드(27)가 상방으로 더욱 스트로크해 단차부(24)가 상방 개구단부(22d)를 빠져나온 후에는 밸브 플랜지 내면(22a)과 밸브 로드(27)의 원통 형상 측면(27a) 사이의 내부 통로(22b)를 도포 시공제가 통과하여, 도포 시공제의 토출량이 일정해진다.
여기서, 단차부(24)의 원통 형상 측면(24a)과 밸브 플랜지 내면(22a) 사이의 내부 통로(22b)의 통로 단면적은, 밸브 플랜지 내면(22a)과 밸브 로드(27)의 원통 형상 측면(27a) 사이의 내부 통로(22b)의 통로 단면적보다 작다. 즉, 단차부(24)를 구비함으로써, 도포 시공 개시로부터 도포 시공제의 토출량이 일정해질 때까지 도포 시공제 공급 통로의 통로 단면적을 작은 측으로부터 큰 측으로 2단계로 변경할 수 있다.
또, 도포 시공제의 흐름을 원활하게 하기 위해서, 밸브 본체(23), 단차부(24)의 각 하면에는 테이퍼부(25, 26)를 설치하고 있다. 이하에서는, 테이퍼부(25, 26)는 없는 것으로 하여 설명한다.
밸브 로드(27)의 하단부는 밸브 로드 구동 모터 유닛(28)에 연결되어 있다. 밸브 로드 구동 모터 유닛(28)의 상세한 것은 도시하지 않지만, 전원 설비로부터의 전기 공급을 받아서 회전하는 모터와, 모터의 회전 방향을 정회전과 역회전으로 전환하는 전기 회로와, 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 기구로 구성되어 있다. 예를 들어, 모터에 전류를 흐르게 하여 모터를 정회전시킬 때, 밸브 로드(27)가 상방으로 대략 일정한 속도로 스트로크(이동)해서 밸브 본체(23)가 밸브 플랜지(22)의 상방 개구단부(22d)를 개방한다. 반대로, 모터에 역방향의 전류를 흐르게 하여 모터를 역회전시킬 때, 밸브 로드(27)가 하방으로 대략 일정한 속도로 스트로크(이동)해서 밸브 본체(23)가 밸브 플랜지(22)의 상방 개구단부(22d)와 접촉해서 상방 개구단부(22d)를 차단할 때까지 밸브 로드(25)가 하방으로 스트로크한다. 밸브 로드(27)를 상방으로 스트로크할 때의 속도와, 밸브 로드(27)를 하방으로 스트로크할 때의 속도는 동일해도 좋고, 달라도 상관없다.
단차부(24)를 마련함으로써, 상방 개구단부(22d)를 나오는 도포 시공제의 흐름이 단차부(24)가 없는 경우보다 나빠지는 일이 없도록, 밸브 로드(27)의 최대 스트로크량을 설정한다. 이 최대 스트로크량을, 이하 「완전 개방 스트로크량」이라고 한다(도 2 우측 참조).
도포 시공을 행하지 않는 동안은 밸브 로드 구동 모터 유닛(28)은 비작동 상태에 있다. 이때, 도포 시공 밸브(21)는 도 2 좌측에 도시한 바와 같이 밸브 본체(23)가 밸브 플랜지(22)의 상방 개구단부(22d)를 차단하고 있어(완전 폐쇄 상태에 있음), 도포 시공제는 흐르지 않는다.
간헐 도포 시공을 개시할 때, 밸브 로드 구동 모터 유닛(28)을 작동시켜, 밸브 로드(27)를 상방으로 스트로크시킴으로써(밀어 올림), 밸브 본체(23)가 밸브 플랜지(22)의 상방 개구단부(22d)를 개방한다. 그러면, 밸브 본체(23)와 밸브 플랜지(22)의 상방 개구단부(22d) 사이에 형성되는 내부 통로(22b)를 통해 도포 시공제가 토출하려고 한다. 이때, 단차부(24)가 내부 통로(22b)에 존재함으로써, 도포 시공제의 토출이 방해되므로 도포 시공제가 통과하는 통로는 밸브 플랜지(22)의 내면(22a)과 단차부(24)의 원통 형상 측면(24a) 사이에 형성되는 링 형상의 내부 통로(22b)만이 된다. 즉, 단차부(24)를 마련하고 있지 않은 도포 시공 밸브와 비교했을 때, 단차부(24)의 단면적만큼 내부 통로(22b)의 통로 단면적이 감소한다. 이 통로 단면적의 감소는, 도 2 중앙에 도시한 절반 개방 상태를 포함하고, 밸브 로드(27)가 상방으로 스트로크하여, 단차부(24)가 밸브 플랜지(22)의 상방 개구단부(22d)를 빠져나올 때까지 계속된다.
내부 통로(22b)의 통로 단면적이 어느 정도 감소하는지를 수치화하기 위해, 밸브 플랜지(22)의 내면(22a)의 내경을 ΦD㎜, 단차부(24)의 원통 형상 측면(24a)의 외경을 Φd㎜라고 했을 때, 도포 시공 밸브(21)에 대한 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율을 다음 식으로 정의한다.
통로 단면적 비율[%]＝(D^2－d^2)/D^2) … (1)
(1)의 통로 단면적 비율은 단차부(24)를 마련하고 있지 않은 도포 시공 밸브(21)에 대한 내부 통로(22b)의 통로 단면적에 대한 제1 실시 형태의 도포 시공 밸브(21)에 대한 내부 통로(22b)의 통로 단면적의 비율을 퍼센트로 표시하는 것이다. (1)식으로부터, 도포 시공 밸브(21)에 대한 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율은, 단차부(24)의 원통 형상 측면(24a)의 외경 d를 크게 할수록 100[%]보다 작아진다. 내부 통로(22b)의 통로 단면적이 작아지면, 이에 비례해서 도포 시공 밸브(21)에 대한 내부 통로(22b)의 통로 단면을 통과하는 도포 시공제의 토출량이 감소된다.
그 후, 밸브 로드(25)가 다시 상방으로 스트로크하여, 밸브 로드(25)의 스트로크량이 단차부(24)의 축 방향(상하 방향)의 길이 L에 도달한 후에는, 단차부(24)가 밸브 플랜지(22)의 상방 개구단부(22d)를 빠져나온다. 이 상태에서는, 단차부(24)가 내부 통로(22b)를 통과하는 도포 시공제의 토출을 방해하지 않게 되므로, 밸브 로드(25)의 스트로크량이 단차부(24)의 축 방향 길이 L에 도달하기 전보다 내부 통로(22b)를 통과하는 도포 시공제의 토출량이 증가한다. 이것을 상기 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율로 말하면, 제1 실시 형태에서는 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율은 100[%]보다 작은 비율로부터 100[%]로, 즉 작은 측으로부터 큰 측으로 2단계로 변경되는 것이다.
실제로는 단차부(24)가 밸브 플랜지(22)의 상방 개구단부(22d)를 막 빠져나온 상태에서는, 단차부(24)가 내부 통로(22b)로부터 나오는 도포 시공제의 흐름을 방해해서 저항으로 된다. 따라서, 단차부(24)가 도포 시공제의 흐름을 방해하는 일이 대략 없어지는 위치까지 밸브 로드(25)를 다시 상방으로 스트로크시킨다. 그리고 단차부(24)가 도포 시공제의 흐름을 방해하는 일이 대략 없어지는 위치까지의 스트로크량을 완전 개방 스트로크량 Ls로서 정한다. 바꾸어 말하면, 도 2 우측에 도시한 바와 같이 밸브 로드(25)의 스트로크량이 완전 개방 스트로크량 Ls에 도달한 후에는, 내부 통로(22b)를 나온 도포 시공제가 단차부(24)를 돌아 들어가 흐르게 된다. 이 상태에서는 단차부(24)가 내부 통로(22b)를 나온 도포 시공제의 흐름을 방해하는 일이 대략 없어져, 최대의 양(일정한 양)이 흐른다.
한편, 간헐 도포 시공을 종료할 때에는 밸브 로드 구동 모터 유닛(26)을 작동시켜, 밸브 로드(25)를 하방으로 스트로크시킴으로써(끌어당김), 밸브 본체(23)가 밸브 플랜지(22)의 상방 개구단부(22d)와 접촉하여, 상방 개구단부(22d)가 차단된다. 이에 의해, 내부 통로(22b), 즉 도포 시공제 공급 통로(3)가 폐쇄된다.
도 3은 비교예의 도포 시공 밸브(21)의 일부 개략 단면도다. 도 3의 좌측은 비교예의 도포 시공 밸브(21)의 완전 폐쇄 상태를, 도 3의 우측은 비교예의 도포 시공 밸브(21)의 완전 개방 상태를 도시하고 있다. 비교예의 도포 시공 밸브(21)는 제1 실시 형태의 도포 시공 밸브(21)로부터 단차부(24)를 제외한 것이다.
비교예의 도포 시공 밸브(21)라도, 도포 시공을 행하지 않는 동안은 도포 시공 밸브(21)는 도 3의 좌측에 도시한 바와 같이 완전 폐쇄 상태에 있어, 도포 시공제는 흐르지 않는다.
간헐 도포 시공을 개시할 때, 밸브 로드 구동 모터 유닛(28)을 작동시켜, 밸브 로드(27)를 상방으로 스트로크시킴으로써, 밸브 본체(23)가 밸브 플랜지(22)의 상방 개구단부(22)를 개방한다. 그러면, 밸브 본체(23)와 밸브 플랜지(22)의 상방 개구단부(22d) 사이에 형성되는 통로를 통해, 즉 밸브 플랜지(22)의 내면(22a)과 밸브 로드(27)의 원통 형상 측면(27a) 사이에 형성되는 내부 통로(22b)를 통해 도포 시공제가 토출된다. 이 상태는 밸브 로드(27)의 스트로크량이 완전 개방 스트로크량과 일치할 때까지 계속된다.
비교예의 도포 시공 밸브(21)에 대한 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율은, 상기 (1)식에 있어서 d＝0으로 하면 되므로, 비교예의 도포 시공 밸브(21)에 대한 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율은 100[%]로 된다. 밸브 로드(27)의 스트로크 중, 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율은 100[%]의 상태 그대로이며 변화되는 일은 없다.
한편, 간헐 도포 시공을 종료할 때에는, 밸브 로드 구동 모터 유닛(28)을 작동시켜, 밸브 로드(27)를 하방으로 스트로크시킴으로써(끌어당김), 밸브 본체(23)가 밸브 플랜지(22)의 상방 개구단부(22d)와 접촉하여, 상방 개구단부(22d)가 차단된다. 이에 의해, 내부 통로(22b), 즉 도포 시공제 공급 통로(3)가 폐쇄된다.
설명하지 않았지만, 리턴 밸브(12)의 구성은, 도 3에 도시한 비교예의 도포 시공 밸브(21)와 동일한 구성이다.
여기서, 제1 실시 형태의 작용 효과를 설명한다.
제1 실시 형태에서는, 도포 시공제를 수납하는 탱크(1)와, 이 탱크 내의 도포 시공제를 압송하는 공급 펌프(4)와, 이 압송되는 도포 시공제를 공급하는 도포 시공제 공급 통로(3)를 간헐적으로 차단하는 리턴 밸브(12) 및 도포 시공 밸브(21)(도포 시공제 간헐 공급 수단)와, 이들 밸브(12, 21)로부터 공급되는 도포 시공제를 금속 집전체(5)(집전체) 위에 도포하는 다이헤드(2)(도포 수단)를 구비하고, 도포 시공 밸브(21)(도포 시공제 간헐 공급 수단)는 도포 시공 개시로부터 도포 시공제의 토출량이 일정해질 때까지 내부 통로(22b)[도포 시공제 공급 통로(3)]의 통로 단면적을 작은 측으로부터 큰 측으로 2단계로 변경하는 단차부(24)(통로 단면적 변경 수단)를 갖고 있다. 제1 실시 형태에 따르면, 내부 통로(22b)의 통로 단면적을 처음에는 작게 그 후에 크게 하므로, 도포 시공 개시 시의 토출량이 적어져, 도포 시공제의 돌입압이나 토출량의 변화를 억제할 수 있다. 이에 의해, 도포 시공 개시단부의 도포 시공막 두께를 균일화할 수 있어, 건조 공정에서의 건조 불량이나, 프레스 공정에서의 탈락을 방지할 수 있어 양호한 전극을 형성할 수 있다. 이 경우, 단차부(24)(통로 단면적 변경 수단) 등의 간이한 부품과, 내부 통로(22b)의 통로 단면적을 변경만 하는 간이한 방법으로 도포 시공 개시단부의 도포 시공막 두께의 돌출을 억제하면서 간헐 도포 시공을 실현할 수 있다. 종래 장치와 같이 흡인 펌프를 사용하는 것에서는, 도포 시공 설비의 보수, 내구성을 포함하는 설비투자가 증가한다고 하는 문제도 발생할 수 있지만, 간이한 부품과 간이한 방법을 채용하는 제1 실시 형태에 따르면, 설비투자를 억제할 수 있다.
제1 실시 형태에 따르면, 내면(22a)에 형성되는 내부 통로(22b)를 도포 시공제 공급 통로(3)로 하는 밸브 플랜지(22)와, 이 밸브 플랜지(22)의 내부 통로(22b)의 상방 개구단부(22d)(한쪽 개구단부)를 차단·개방하는 밸브 본체(23)와, 이 밸브 본체(23)에 고정되는 밸브 로드(27)와, 이 밸브 로드(27)를 차단·개방 방향으로 구동하는 밸브 로드 구동 모터 유닛(28)(액추에이터)을 구비하고, 통로 단면적 변경 수단은 밸브 본체(23)와 일체 이동하는 동시에, 내면(22a)과의 사이에 공간을 남기고 내부 통로(22b)로 돌출하는 단차부(24)이므로, 밸브 본체(23)나 밸브 로드(27)에 단차부(24)를 추가해서 설계·설정만 해도 좋아, 이에 의해, 저렴하면서 유로 단면적 변경의 반복 재현성이 높은 통로 단면적 변경 수단을 얻을 수 있다.
(실시예)
다음에, 제1 내지 제5 실시예에 대해서 설명한다.
도 4는 제1 내지 제3 실시예의 도포 시공 밸브(21)의 일부 개략 단면도다. 도 4의 좌측은 제1 실시예의 도포 시공 밸브(21)의 완전 개방 상태를, 도 4의 중앙은 제2 실시예의 도포 시공 밸브(21)의 완전 개방 상태를, 도 4의 우측은 제3 실시예의 도포 시공 밸브(21)의 완전 개방 상태를 도시하고 있다. 도 2와 동일 부분에는 동일 번호를 붙이고 있다.
(제1 실시예)
제1 실시예는, 도 4의 좌측에 도시한 바와 같이, 단차부(24)의 원통 형상 측면(24a)의 외경과 밸브 플랜지 내면(22a)의 내경의 비 Φd/ΦD＝0.864로 한다. 또한, 단차부(24)의 축 방향 길이와 밸브 로드(27)의 완전 개방 스트로크량의 비 L/Ls＝60[%]로 한 것이다.
(제2 실시예)
제2 실시예는, 도 4의 중앙에 도시한 바와 같이, 단차부(24)의 원통 형상 측면(24a)의 외경과 밸브 플랜지 내면(22a)의 내경의 비 Φd/ΦD＝0.864로 하는 점에서 제1 실시예와 같으며, 또한 제1 실시예보다도 단차부(24)의 축 방향 길이 L을 길게 한 것이다. 즉, 단차부(24)의 축 방향 길이와 밸브 로드(27)의 완전 개방 스트로크량의 비 L/Ls＝80[%]로, 제1 실시예보다 20[%] 크게 하고 있다.
(제3 실시예)
제3 실시예는, 도 4의 우측에 도시한 바와 같이, 제2 실시예에 대하여, 단차부(24)의 원통 형상 측면(24a)의 외경 d를 크게 하고, 또한 단차부(24)의 축 방향 길이 L을 짧게 한 것이다. 즉, 단차부(24)의 원통 형상 측면(24a)의 외경과 밸브 플랜지 내면(22a)의 내경의 비 Φd/ΦD＝0.886로, 제2 실시예보다도 0.022만큼 크게 하고, 또한 단차부(24)의 축 방향 길이와 밸브 로드(27)의 완전 개방 스트로크량의 비 L/Ls＝40[%]로, 제2 실시예의 절반까지 짧게 하고 있다.
(제4 실시예)
도 5는 제4 실시예의 도포 시공 밸브(21)의 일부 개략 단면도다. 도 5의 좌측은 제4 실시예의 도포 시공 밸브(21)의 완전 폐쇄 상태를, 도 5의 중앙은 제4 실시예의 도포 시공 밸브(21)의 절반 개방 상태를, 도 5의 우측은 제4 실시예의 도포 시공 밸브(21)의 완전 개방 상태를 도시하고 있다. 도 2와 동일 부분에는 동일 번호를 붙이고 있다.
제4 실시예는, 제3 실시예에 대하여 단차부(24)의 하면(24b)에 다시 단차부(24)의 원통 형상 측면(24a)의 외경보다도 소경인 원기둥 형상의 단차부(31)를 추가해서 설치한 것이다. 여기서, 2개의 단차부가 있으므로, 대경측의 단차부(24)를 1단째의 단차부, 소경측의 단차부(31)를 2단째의 단차부로 하여 구별한다. 또한, 1단째의 단차부(24)의 축 방향 길이를 L1, 2단째의 단차부(31)의 축 방향 길이를 L2로 한다.
1단째의 단차부(24)에 대해서는 제3 실시예와 같으므로, 1단째의 단차부(24)의 원통 형상 측면(24a)의 외경과 밸브 플랜지 내면(22a)의 내경의 비 Φd/ΦD＝0.886, 1단째의 단차부(24)의 축 방향 길이와 완전 개방 스트로크량의 비 L1/Ls＝40[%]이다. 2단째의 단차부(31)에 대해서는, 2단째의 단차부(31)의 원통 형상 측면(31a)의 외경과 밸브 플랜지 내면(22a)의 내경의 비 Φd/ΦD＝0.818로 하고, 또한 2단째의 단차부(31)의 축 방향 길이와 완전 개방 스트로크량의 비 L2/Ls＝20[%]로 하고 있다.
또, 2단째의 단차부(31)의 하면(31b)에는 테이퍼부(32)를 마련하고 있다.
여기서, 제4 실시예의 도포 시공 밸브(21)가 어떻게 작용하는지를 설명한다.
제4 실시예의 도포 시공 밸브(21)의 작동은, 밸브 로드(27)가 상방으로 스트로크해서 1단째의 단차부(24)가 밸브 플랜지(22)의 상방 개구단부(22d)를 빠져나올 때까지는 제3 실시예와 같다. 즉, 간헐 도포 시공을 개시할 때, 밸브 로드 구동 모터 유닛(28)을 작동시켜, 밸브 로드(27)를 상방으로 스트로크시킴으로써(밀어올림), 밸브 본체(23)가 밸브 플랜지(22)의 상방 개구단부(22d)를 개방한다. 그러면, 밸브 본체(23)와 밸브 플랜지(22)의 상방 개구단부(22d) 사이에 형성되는 내부 통로(22b)를 통해 도포 시공제가 토출하려고 한다. 이때, 단차부(24)가 내부 통로(22b)에 존재함으로써, 도포 시공제의 토출이 방해되므로, 도포 시공제가 통과하는 통로는 밸브 플랜지(22)의 내면(22a)과 단차부(24)의 원통 형상 측면(24a) 사이에 형성되는 링 형상의 내부 통로(22b)만으로 된다. 즉, 단차부(24)를 마련하고 있지 않은 도포 시공 밸브와 비교했을 때, 단차부(24)의 단면적만큼 내부 통로(22b)의 통로 단면적이 감소한다. 이 통로 단면적의 감소는, 도 5의 중앙에 도시한 바와 같이, 밸브 로드(27)가 1단째의 단차부(24)의 축 방향 길이 L1(＝0.4Ls)만큼 상방으로 스트로크하여, 1단째의 단차부(24)가 밸브 플랜지(22)의 상방 개구단부(22d)를 빠져나올 때까지 계속된다.
제4 실시예의 도포 시공 밸브(21)에서는, 2단째의 단차부(31)를 가지므로, 밸브 로드(27)가 상방으로 스트로크하여, 1단째의 단차부(24)가 밸브 플랜지(22)의 상방 개구단부(22d)를 빠져나온 후의 작동이 제3 실시예와 다르다. 즉, 1단째의 단차부(24)가 밸브 플랜지(22)의 상방 개구단부(22d)를 빠져나온 후에도, 2단째의 단차부(31)가 내부 통로(22b)에 존재한다. 이로 인해, 도포 시공제가 통과하는 통로는, 밸브 플랜지(22)의 내면(22a)과 2단째의 단차부(31)의 원통 형상 측면(31a) 사이에 형성되는 링 형상의 내부 통로(22b)로 된다. 이때의 내부 통로(22b)의 통로 단면적은, 1단째의 단차부(24)가 내부 통로(22b)에 존재할 때의 내부 통로(22b)의 통로 단면적보다는 조금 크다. 그리고 이 통로 단면적의 점증은, 밸브 로드(27)가 2단째의 단차부(31)의 축 방향 길이 L2(＝0.2Ls)만큼 상방으로 스트로크하여, 2단째의 단차부(31)가 밸브 플랜지(22)의 상방 개구단부(22d)를 빠져나올 때까지 계속된다.
밸브 로드(25)가 다시 상방으로 스트로크하고, 2단째의 단차부(31)가 밸브 플랜지(22)의 상방 개구단부(22d)를 빠져나온 후에는 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율이 100[%]로 되어, 이 상태가 완전 개방 스트로크량 Ls가 될 때까지 계속된다.
1단째의 단차부(24)의 축 방향 길이 L1과 2단째의 단차부(31)의 축 방향 길이 L2와의 합계(＝0.6Ls)에 도달하는 분만큼 스트로크한 상태로부터, 다시 밸브 로드(25)가 0.4Ls만큼 스트로크하면, 완전 개방 스트로크량 Ls에 도달한다.
(제5 실시예)
도 6은 제5 실시예의 도포 시공 밸브(21)의 일부 개략 단면도다. 도 6의 좌측은 제5 실시예의 도포 시공 밸브(21)의 완전 폐쇄 상태를, 도 6의 중앙은 제5 실시예의 도포 시공 밸브(21)의 절반 개방 상태를, 도 6의 우측은 제5 실시예의 도포 시공 밸브(21)의 완전 개방 상태를 도시하고 있다. 도 2와 동일 부분에는 동일 번호를 붙이고 있다.
제5 실시예는, 제3 실시예를 전제로 하여, 단차부(34)를 밸브 본체(23)로부터 이격되는 방향(하방)에 마련한 것이다. 여기에서는, 제3 실시예의 단차부(24)와 구별하기 위해서, 밸브 본체(23)의 하면으로부터 소정의 공간을 두고 마련한 단차부(34)를 「중간 단차부」라고 한다.
중간 단차부(34)의 형상은, 제3 실시예의 단차부(24)의 형상과 동일하므로, 중간 단차부(34)의 원통 형상 측면(34a)의 외경과 밸브 플랜지 내면(22a)의 내경의 비 Φd/ΦD＝0.886이다. 또한, 중간 단차부(34)의 축 방향 길이를 L3으로 하면, 중간 단차부(34)의 축 방향 길이와 밸브 로드(27)의 완전 개방 스트로크량의 비 L3/Ls＝40[%]이다(도 6의 우측 참조).
또한, 중간 단차부(34)의 상면(34b)이 밸브 플랜지(22)의 상방 개구단부(22d)에 도달할 때의 밸브 로드(27)의 스트로크량은, 도 6의 중앙에 도시한 바와 같이 완전 개방 스트로크량 Ls의 50[%]일 때로 하고 있다.
또, 중간 단차부(34)의 상면(34b), 하면(34c)에는 각각 테이퍼부(35, 36)를 마련하고 있다(도 6의 좌측 참조).
여기서, 제5 실시예의 도포 시공 밸브(21)가 어떻게 작용하는지를 설명한다.
간헐 도포 시공을 개시할 때, 밸브 로드 구동 모터 유닛(28)을 작동시켜, 밸브 로드(27)를 상방으로 스트로크시키는(밀어올림) 것으로, 밸브 본체(23)가 밸브 플랜지(22)의 상방 개구단부(22d)를 개방한다. 그러면, 밸브 본체(23)와 밸브 플랜지(22)의 상방 개구단부(22d) 사이에 형성되는 내부 통로(22b)를 통해 도포 시공제가 토출하려고 한다. 이때, 제3 실시예의 도포 시공 밸브(21)와 달리 단차부(24)가 존재하지 않으므로, 내부 통로(22b)를 통과하는 도포 시공제의 토출이 방해되는 일이 없어, 도포 시공제가 통과하는 통로는 밸브 플랜지(22)의 내면(22a)과 밸브 로드(27)의 원통 형상 측면(27a) 사이에 형성되는 내부 통로(22b)로 된다. 즉, 단차부(24)를 마련하고 있지 않은 도포 시공 밸브(21)와 동일하게 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율이 100[%]로 된다.
그 후, 밸브 로드(25)가 다시 상방으로 스트로크하여, 중간 단차부(34)가 밸브 플랜지(22)의 상방 개구단부(22d)에 근접해 오면, 중간 단차부(34)에 의해 내부 통로(22b)를 통과하는 도포 시공제의 토출이 방해된다. 밸브 로드(25)가 다시 상방으로 스트로크하여, 밸브 로드(25)의 스트로크량이 완전 개방 스트로크량 Ls의 절반이 되었을 때, 도 6 중앙에 도시한 상태가 된다. 이 상태에서 도포 시공제가 통과하는 통로는, 밸브 플랜지(22)의 내면(22a)과 중간 단차부(34)의 원통 형상 측면(34a) 사이에 형성되는 링 형상의 내부 통로(22b)만으로 된다. 그리고 도포 시공제가 통과하는 통로가, 밸브 플랜지(22)의 내면(22a)과 중간 단차부(34)의 원통 형상 측면(34a) 사이에 형성되는 링 형상의 내부 통로(22b)만으로 되는 상태는, 중간 단차부(34)가 밸브 플랜지(22)의 상방 개구단부(22d)를 빠져나올 때까지 계속된다.
도 6의 중앙의 상태로부터, 중간 단차부(34)의 축 방향 길이 L3(＝0.4Ls)만큼 밸브 로드(25)가 상방으로 스트로크한 후에는, 중간 단차부(34)가 밸브 플랜지(22)의 상방 개구단부(22d)를 빠져나오게 되어, 내부 통로(22b) 통로 단면적 비율이 100[%]로 된다.
중간 단차부(34)의 축 방향 길이 L3(＝0.4Ls)만큼 스트로크한 상태로부터 다시 밸브 로드(25)가 0.1Ls만큼 상방으로 스트로크하면, 밸브 로드(27)의 스트로크량이 완전 개방 스트로크량 Ls에 도달한다.
상기 비교예, 제1 내지 제5 실시예의 각 도포 시공 밸브(21)를 사용해서 간헐적으로 형성되는 전극은, 리튬 이온 2차 전지용의 전극이다. 이로 인해, 정극 활물질로서 Li 금속 산화물, 도전재로서 카본 블랙, 바인더로서 PVDF를 사용하여, 이것들을 유기 용매 NMP 중에서 혼련·희석하고, 60wt% 고형분의 도포 시공제를 얻었다. 또한, 금속 집전체(5)로서 알루미늄제의 집전체를 사용했다. 상기 비교예, 제1 내지 제5 실시예의 각 도포 시공 밸브(21)를 사용하여, 알루미늄제의 집전체 위에 도포 시공제(정극)를 간헐 도포 시공하고, 연속 건조로를 통과시켜, 비교예, 제1 내지 제5 실시예의 각 정극을 형성했다.
또, 여기에서 형성되는 정극은, 정확하게는 집전체의 한쪽 면에 정극 활물질층을 간헐적으로 형성한 것에 지나지 않고, 실제로는 집전체의 다른 쪽 면에도 간헐적으로 정극 활물질층을 형성한다. 이와 같이 하여 집전체의 양면에 정극 활물질층을 형성한 정극이 완성된다. 이 후의 전지 제조의 공정은 다음과 같다. 도시하지 않았지만, 정극과 마찬가지로 하여 집전체의 양면에 부극 활물질층을 형성한 부극을 완성한다. 정극, 세퍼레이터, 부극을 이 순서대로 적층해서 발전 요소를 구성하고, 이 발전 요소를 알루미늄 라미네이트 필름으로 피복하는 동시에, 내부에 전해액을 충전함으로써, 편평 형상의 라미네이트형 전지를 제조한다.
(정리)
도 7은, 이상의 비교예, 제1 내지 제5 실시예의 각 도포 시공 밸브(21)를 사용해서 간헐 도포 시공했을 때의 도포 시공 개시단부의 돌출막 두께 비율을 정리한 것이다. 여기서, 도 7의 최우측란에 도시하는 「도포 시공 개시단부의 돌출막 두께 비율」이란, 도포 시공 개시단부의 최대 두께로 된 곳으로부터 도포 시공 방향으로 도포 시공 종단부를 향해 3㎜ 경과한 곳까지의 범위의 도포 시공막 두께를 일반 도포 시공부의 막 두께로 나눈 값(퍼센트 표시)이다. 「일반 도포 시공부의 막 두께」라 함은 도포 시공 개시단부와 도포 시공 종단부를 제외한 나머지 도포 시공부의 막 두께를 말한다.
비교예의 도포 시공 밸브(21)를 사용한 경우에 도포 시공 개시단부의 돌출막 두께 비율이 ＋6.3[%]로 플러스이고 큰 것은, 도포 시공 개시단부가 크게 돌출되어 있는 것을 나타낸다(도 8의 파선 참조). 한편, 제1 실시예의 도포 시공 밸브(21)를 사용한 경우에 「도포 시공 개시단부의 돌출막 두께 비율」이 ＋1.3[%]로, 비교예의 도포 시공 밸브(21)를 사용한 경우보다 플러스이고 작은 것은, 도포 시공 개시단부가 작게밖에 돌출하고 있지 않은 것을 나타낸다(도 8의 실선 참조). 또, 도 8은, 제1 실시예와 비교예의 각 도포 시공 밸브를 사용해서 간헐적으로 전극을 형성했을 때의 건조 후의 도포 시공막 두께의 분포를 포개서 나타낸 것이다.
비교예의 도포 시공 밸브(21)에서는, 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율을 완전 폐쇄 상태인 제로[%]로부터 완전 개방 상태인 100[%]로 전환함으로써 도포 시공이 개시된다. 이러한 단순한 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율의 2치적인 전환 조작에서는, 도포 시공제의 돌입압이 높아져, 결과적으로 도포 시공 개시단부의 토출량이 많아져, 도포 시공 개시단부의 막 두께가, 도 8에 파선으로 나타낸 바와 같이 커져 버린다. 금속 집전체(5) 위에 도포 시공된 도포 시공제는 정극 활물질층(9)으로 된다. 도포 시공 완료 후에는 이 정극 활물질층(9)과 금속 집전체(5)의 접착 강도를 올리거나, 정극 활물질층(9)의 밀도를 향상시키기 위해서, 건조 공정에서의 처리 후에 프레스 공정에서는 정극 활물질층(9)에 대하여 롤러를 가함으로써 일정압을 작용시키는 처리를 행한다. 그 프레스 공정에서의 처리 시에 돌출한 도포 시공 개시단부는 국부적으로 박리가 발생하기 쉽다.
이에 반해, 제1 내지 제3 실시예의 도포 시공 밸브(21)에서는 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율이 작은 측으로부터 큰 측으로 2단계로 변경된다.
예를 들어, 제1 실시예의 도포 시공 밸브(21)에서는, 밸브 로드(27)의 스트로크량이 Ls의 60[%]에 도달할 때까지는 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율이 25.4[%]이다. 밸브 로드(27)의 스트로크량이 Ls의 60[%]로부터 100[%]까지의 범위에서는 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율이 100[%]로 변화된다.
제2 실시예의 도포 시공 밸브(21)에서는, 밸브 로드(27)의 스트로크량이 Ls의 80[%]에 도달할 때까지는 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율이 25.4[%]이다. 밸브 로드(27)의 스트로크량이 Ls의 80[%]로부터 100[%]까지의 범위에서는 내부는 통로(22b)의 통로 단면적 비율이 100[%]로 변화된다.
제3 실시예의 도포 시공 밸브(21)에서는, 밸브 로드(27)의 스트로크량이 Ls의 40[%]에 도달할 때까지는 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율이 21.4[%]이다. 밸브 로드(27)의 스트로크량이 Ls의 40[%]로부터 100[%]까지의 범위에서는 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율이 100[%]로 변화된다.
이와 같이, 제1 내지 제3 실시예의 도포 시공 밸브(21)에 따르면, 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율이, 작은 측으로부터 큰 측으로 2단계로 변경되는 것이다.
다음에, 제4 실시예의 도포 시공 밸브(21)에서는 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율이 소, 중, 대의 3단계로 변경된다. 즉, 제4 실시예의 도포 시공 밸브(21)에서는, 밸브 로드(27)의 스트로크량이 Ls의 40[%]에 도달할 때까지는 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율이 21.4[%]이다. 밸브 로드(27)의 스트로크량이 Ls의 40[%]로부터 60[%]까지의 범위에서는 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율이 33[%]로 변화된다. 그리고 밸브 로드(27)의 스트로크량이 Ls의 60[%]로부터 100[%]까지의 범위에서 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율이 100[%]가 된다. 제4 실시예의 도포 시공 밸브(21)에 따르면, 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율이, 소, 중, 대로 3단계로 변경되는 것이다.
한편, 제5 실시예의 도포 시공 밸브(21)에서는, 밸브 로드(27)의 스트로크량이 Ls의 50[%]에 도달할 때까지는 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율이 100[%]이다. 밸브 로드(27)의 스트로크량 Ls가 50[%]로부터 90[%]까지의 범위에서는 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율이 21.4[%]로 변화된다. 그리고 밸브 로드(27)의 스트로크량이 Ls의 90[%]로부터 100[%]까지의 범위에서 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율이 100[%]가 된다. 제5 실시예의 도포 시공 밸브(21)에 따르면, 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율이, 대, 소, 대로 3단계로 변경된다.
제5 실시예의 도포 시공 밸브(21)는, 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율을 작은 측으로부터 큰 측으로 2단계로 변경하기 전에 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율을 큰 측으로 하는 것이다. 이러한 경우라도, 결과적으로, 도포 시공 개시단부의 돌출막 두께 비율은, 다른 제1 내지 제4 실시예와 같은 레벨로 되어 있다.
이와 같이, 제1 내지 제4 실시예의 도포 시공 밸브(21)를 사용해서 간헐적 도포 시공을 행해 전극을 제조하는 것이면, 도포 시공 개시 시의 토출량이 적어지도록 통로 단면적 비율이 도포 시공 개시 처음에는 작고, 그 후에 커진다. 즉, 도포 시공 개시 처음의 통로 단면적 비율을 작게 함으로써, 도포 시공제의 돌입압이나 토출량의 변화를 억제할 수 있으므로, 도 7의 최우측란에 도시한 바와 같이 도포 시공 개시단부의 돌출막 두께 비율을 －0.2[%] 내지 ＋1.5[%]의 범위로 균일화할 수 있다. 100[%]를 기준으로 하면, 도포 시공 개시단부의 돌출막 두께 비율은 99.8[%] 내지 101.5[%]의 범위에 들어가 있다. 이에 의해, 그 후의 건조 공정에서의 건조 불량이나, 프레스 공정에서의 탈락을 방지할 수 있어, 양호한 전극을 형성할 수 있다.
제1 내지 제3 실시예의 도포 시공 밸브(21)는 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율을 작은 측으로부터 큰 측으로 2단계로, 제4 실시예의 도포 시공 밸브(21)는 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율을 소, 중, 대와 3단계로 변경하는 것이었지만, 변경의 단수는 이에 한정되는 것이 아니다. 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율을 작은 측으로부터 큰 측으로 단계적으로(불연속으로) 변경할 뿐만 아니라, 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율을 작은 측으로부터 큰 측으로 연속적으로 변경하는 것이라도 상관없다.
제1 내지 제3 실시예의 도포 시공 밸브(21)에서는, 밸브 본체(23)가 상방 개구단부(22d)를 개방하기 시작할 때부터 단차부(24)가 상방 개구단부(22d)를 빠져나오기 직전까지의 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율을 25.4[%], 21.4[%]로 했다. 또한, 제4 실시예에서는 21.4[%], 33[%]로 했지만, 이에 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 밸브 본체(23)가 상방 개구단부(22d)를 개방하기 시작할 때로부터 단차부(24)가 상방 개구단부(22d)를 빠져나오기 직전까지의 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율은 40[%] 이하이면 상관없다. 제1 내지 제4 실시예에 따르면, 밸브 본체(23)가 상방 개구단부(22d)(개구단부)를 차단하고 있을 때의 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율을 0[%], 단차부(24)[제4 실시예에서는 2단째의 단차부(31)]가 상방 개구단부(22d)를 빠져나온 후의 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율을 100[%]로 하여, 밸브 본체(23)가 상방 개구단부(22d)를 개방하기 시작할 때부터, 단차부(24)가 상방 개구단부(22d)를 빠져나오기 직전까지의 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율을 40[%] 이하로 하므로, 도포 시공 개시단부의 돌출막 두께 비율의 변화를 억제할 수 있어, 유효한 전극 면적을 증대시킬 수 있다. 여기서「전극 면적」이라 함은, 평면 형상의 금속 집전체(5) 위에 형성되는 정극 활물질층(9)을 평면 형상의 금속 집전체(5)에 직교하는 방향으로부터 보았을 때의 정극 활물질층의 면적을 말한다. 도포 시공 개시단부의 도포 시공막 두께가 일반 도포 시공부의 막 두께보다 돌출하고 있을 경우에, 다음 프레스 공정에서 이 돌출부가 박리되어 떨어지려고 하면, 이 박리 부위는 일반 도포 시공부의 막 두께보다 얇아져, 전지 반응이 일반 도포 시공부보다 저하된다. 이와 같이 전지 반응이 일반 도포 시공부보다 저하되는 부위를 갖는 것을 유효한 전극 면적이 줄어든다고 한다. 따라서, 도포 시공 개시단부의 도포 시공막 두께 비율의 변화를 억제할 수 있는 실시예에 따르면, 유효한 전극 면적을 증대시킬 수 있는 것이다.
제1 내지 제4 실시예의 도포 시공 밸브(21)에서는, 밸브 로드(27)가 대략 일정 속도로 완전 개방 스트로크량 Ls까지 스트로크할 때, 단차부(24)의 축 방향 길이를 완전 개방 스트로크량 Ls의 40[%] 내지 80[%]의 범위로 했지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 단차부(24)의 축 방향 길이는 완전 개방 스트로크량 Ls의 30[%]로부터 95[%]까지의 범위에 있으면 상관없다. 제1 내지 제4 실시예에 따르면, 밸브 로드(27)가 완전 개방 스트로크량 Ls까지 스트로크할 때, 단차부(24)의 축 방향 길이는 완전 개방 스트로크량 Ls의 30[%]로부터 95[%]까지의 범위에 있으므로, 도포 시공 개시단부의 도포 시공막 두께 비율의 변화를 비교예보다도 억제할 수 있다. 이에 의해, 도포 시공 개시단부의 도포 시공막 두께 변화의 슬로프부의 길이가 비교예보다도 짧아지므로, 유효한 전극 면적을 증대시킬 수 있다. 여기서, 「슬로프부」라고 함은, 도 8에 도시한 바와 같이, 도포 시공 개시단부로부터 도포 시공막 두께가 일정해지지 않고 변화되고 있는 부위다.
상기와 같이 단차부(24)의 축 방향 길이를 완전 개방 스트로크량 Ls의 30[%]로부터 95[%]까지의 범위로 한 것은, 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율을 작은 측으로 변경하는 시간을 단차부(24)의 축 방향 길이로 규정한 것이지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 밸브 로드(27)가 대략 일정 속도로 Ls까지 스트로크할 때, 내부 통로(22b)의 통로 단면적 비율을 작은 측으로 변경하는 시간을, 밸브 로드(27)의 스트로크량이 Ls에 도달할 때까지의 시간의 30[%]로부터 95[%]까지의 범위로 해도 상관없다. 이에 의해서도 같은 작용 효과를 얻을 수 있다. 즉, 제1 내지 제4 실시예에 따르면, 밸브 로드(27)가 대략 일정 속도로 완전 개방 스트로크량 Ls까지 스트로크할 때, 통로 단면적 비율을 작은 측으로 변경하는 시간은, 밸브 로드(27)의 스트로크량이 완전 개방 스트로크량 Ls에 도달할 때까지의 시간의 30[%]로부터 95[%]까지의 범위에 있으므로, 도포 시공 개시단부의 도포 시공막 두께 비율의 변화를 비교예보다도 억제할 수 있다. 이에 의해, 도포 시공 개시단부의 도포 시공막 두께 변화의 슬로프부의 길이가 비교예보다도 짧아지므로, 유효한 전극 면적을 증대시킬 수 있다.
제1 내지 제4 실시예의 도포 시공 밸브(21)에서는, 밸브 로드(27)를 대략 일정한 속도로 상방(개방측)으로 스트로크시키는 경우를 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 밸브 로드(27)가 완전 개방 스트로크량 Ls까지 스트로크할 때의 스트로크 속도를 2단계 이상으로 혹은 무단계로(연속적으로) 변화시키는 것이 고려된다. 구체적으로는, 제조 조건에 맞추어 밸브 로드(27)의 상방으로의 스트로크 속도를, 밸브 개방 처음에는 크게 그 후에 작게 하거나, 이 반대로 밸브 개방 처음에는 작게 그 후에 크게 하거나 하는 것이다. 이에 따르면, 밸브 로드의 스트로크 속도를 변경 가능하게 하는 것만으로, 도포 시공 밸브의 밸브 구조 등을 변경하지 않고 동일 설비로 복수의 제조 조건에 대응할 수 있게 되므로, 제조 설비의 범용성이 향상된다.
제1 내지 제4 실시예의 도포 시공 밸브(21)에서는, 도포 시공 개시단부의 돌출막 두께 비율은 100[%]를 기준으로 하면 99.8[%] 내지 101.5[%]의 범위에 들어가 있지만, 실제로는 98[%] 내지 102[%]의 범위에 들어가 있으면 상관없다. 제1 내지 제4 실시예에 따르면, 리튬 이온 전지용의 전극이며, 도포 시공 개시단부의 최대 두께가 된 곳으로부터 도포 시공 방향으로 도포 시공 종단부를 향해 3㎜의 범위의 도포 시공막 두께가, 일반 도포 시공부의 98%로부터 102%까지의 범위에 있으므로, 도포 시공 개시부로부터 유효한 전극을 제조할 수 있으므로, 저렴하고 고성능인 전지를 제공할 수 있다.
실시 형태의 도포 시공 밸브(21), 실시예의 도포 시공 밸브(21)를 사용해서 형성하는 전극은 리튬 이온 2차 전지용의 전극일 경우에서 설명했지만, 리튬 이온 2차 전지용의 전극에 한정되는 것이 아니다.
1 : 도포 시공제 탱크
2 : 다이헤드(도포 수단)
3 : 도포 시공제 공급 통로
4 : 공급 펌프
5 : 금속 집전체
6 : 백업 롤
12 : 리턴 밸브(도포 시공제 간헐 공급 수단)
21 : 도포 시공 밸브(도포 시공제 간헐 공급 수단)
22 : 밸브 플랜지
22b : 내부 통로
22d : 상방 개구단부(개구단부)
23 : 밸브 본체
24 : 단차부(1단째의 단차부, 통로 단면적 변경 수단)
24a : 원통 형상 측면
27 : 밸브 로드
28 : 밸브 로드 구동 모터 유닛(액추에이터)
31 : 2단째의 단차부
31a : 원통 형상 측면

Claims (7)

  1. 도포 시공제를 수납하는 탱크와,
    이 탱크 내의 도포 시공제를 압송하는 공급 펌프와,
    이 압송되는 도포 시공제를 공급하는 도포 시공제 공급 통로를 간헐적으로 차단하는 도포 시공제 간헐 공급 수단과,
    이 도포 시공제 간헐 공급 수단으로부터 공급되는 도포 시공제를 집전체 위에 도포하는 도포 수단을 구비하고,
    상기 도포 시공제 간헐 공급 수단은, 도포 시공 개시로부터 도포 시공제의 토출량이 일정해질 때까지 상기 도포 시공제 공급 통로의 통로 단면적을 작은 측으로부터 큰 측으로 변경하는 통로 단면적 변경 수단을 가지며,
    내면에 형성되는 내부 통로를 상기 도포 시공제 공급 통로로 하는 밸브 플랜지와,
    이 밸브 플랜지의 내부 통로 중 한쪽의 개구단부를 차단·개방하는 밸브 본체와,
    이 밸브 본체에 고정되는 밸브 로드와,
    이 밸브 로드를 차단·개방 방향으로 구동하는 액추에이터를 구비하고,
    상기 통로 단면적 변경 수단은, 상기 밸브 본체와 일체 이동하는 동시에, 상기 내면과의 사이에 공간을 남기고 상기 내부 통로로 돌출하는 단차부인 것을 특징으로 하는, 전극의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 밸브 본체가 상기 개구단부를 차단하고 있을 때의 상기 내부 통로의 통로 단면적 비율을 0%, 상기 단차부가 상기 개구단부를 빠져나온 후의 상기 내부 통로의 통로 단면적 비율을 100%로 하여, 상기 밸브 본체가 상기 개구단부를 개방하기 시작할 때부터, 상기 단차부가 상기 개구단부를 빠져나오기 직전까지의 상기 내부 통로의 통로 단면적 비율은 40% 이하인 것을 특징으로 하는, 전극의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 밸브 로드가 일정 속도로 완전 개방 스트로크량까지 스트로크할 때, 상기 내부 통로의 통로 단면적 비율을 작은 측으로 변경하는 시간은, 상기 밸브 로드의 스트로크량이 상기 완전 개방 스트로크량에 도달할 때까지의 시간의 30%로부터 내지 95%까지의 범위에 있는 것을 특징으로 하는, 전극의 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 밸브 로드가 일정 속도로 완전 개방 스트로크량까지 스트로크할 때, 상기 단차부의 축 방향 길이는, 상기 완전 개방 스트로크량의 30%로부터 95%까지의 범위에 있는 것을 특징으로 하는, 전극의 제조 방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 밸브 로드가 완전 개방 스트로크량까지 스트로크할 때의 스트로크 속도를 변화시키는 것을 특징으로 하는, 전극의 제조 방법.
  7. 제1항 및 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 전극의 제조 방법에 의해 제조되는 리튬 이온 전지용의 전극이며,
    도포 시공 개시단부의 최대 두께로 된 곳으로부터 도포 시공 방향으로 도포 시공 종단부를 향해 3㎜ 범위의 도포 시공막 두께는, 일반 도포 시공부의 98%로부터 102%까지의 범위에 있는 것을 특징으로 하는, 리튬 이온 전지용의 전극.
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